Hidrología y el
ciclo hidrológico
La Hidrología es la ciencia que versa
sobre el agua de la tierra, su existencia, incidencia, circulación y
distribución, sus propiedades químicas y físicas, así como su influencia en el
medio ambiente, incluyendo su relación con los seres vivos. En este sentido el
término de Ciclo Hidrológico es un punto
útil, aunque académico, desde el cual comienza el estudio de la Hidrología. El
ciclo hidrológico se define como un
complejo sistema de circulación continua, a gran escala, que asegura el bombeo,
destilación y transporte del agua en todas sus formas
El ciclo hidrológico se visualiza
iniciándose con la evaporación del agua de los océanos. El vapor de agua
resultante es transportado por masas móviles de aire. Bajo condiciones
adecuadas el vapor de agua se condensa para formar nubes, las cuales, a su vez,
pueden transformarse en precipitación. Esta precipitación se dispersa en la
tierra de diversas maneras, la mayor parte de ésta es retenida temporalmente en
el suelo y regresa eventualmente a la atmósfera por evaporación o transpiración
de las plantas. Otra porción del agua que se precipita viaja sobre la
superficie del suelo hasta alcanzar drenajes naturales de las corrientes. La
porción restante penetra más profundamente en el suelo para conformarse en agua
subterránea. Bajo influencia de la gravedad, tanto la escorrentía superficial
como el agua subterránea se mueven cada vez hacia zonas más bajas y con el
tiempo pueden incorporarse nuevamente a los océanos.
El estudio de cada una de las
diferentes fases del ciclo hidrológico ha derivado de la Hidrología General,
algunas ciencias específicas, tales como Hidrogeología o Hidrología
Subterránea, cuando se estudia el comportamiento del agua en el suelo o
subsuelo. La Hidrología superficial que se centra en los fenómenos acaecidos en
la superficie de las tierras emergidas. La Hidrología Forestal trata de las
relaciones entre el agua, el suelo, la morfología del territorio y la
vegetación, dentro de una unidad de estudio denominada cuenca o vertiente,
resaltando el papel de la cubierta vegetal y especialmente el bosque, como
reguladora de los procesos que se producen en dicha unidad. En este contexto la
hidrología forestal se ocupa del comportamiento del ciclo hidrológico bajo el
ámbito de los ecosistemas forestales, así como la dinámica dentro de estos ecosistemas producto de su
manipulación
La Hidrología Forestal se engloba
principalmente dentro de la hidrología superficial y está muy relacionada con
la Hidrología subterránea y se complementa directamente con otras ciencias
como: la Meteorología y Climatología, sobre todo en los aspectos que afectan el
balance entre precipitación y evapotranspiración de una región. También se
vincula a la Edafología y Geología, en lo que respecta a los procesos de
infiltración, percolación, escorrentía superficial, etc., así como la Botánica,
Fisiología y Ecología Vegetal y otras ciencias afines, así como, Silvicultura y
Ordenamiento de cuencas
Las fases principales del ciclo
hidrológico son:
• Evaporación del suelo, plantas y océanos.
• Formación y desplazamientos de nubes
y niebla.
• Condensación del agua y precipitación
en forma de lluvia, nieve, granizo, etc.
• Escorrentía superficial, sobre el
suelo.
• Infiltración, en el perfil del suelo.
• Percolación a estratos más profundos.
• Flujo subterráneo y retorno a la
superficie (manantiales y pozos).
• Formación de corrientes
superficiales, como ríos y arroyos.
• Descarga en lagos, océanos y mares.
• Evaporación....y repetición del
ciclo.
Ecohidrología
La ecohidrología
trata la relación entre las plantas, su fisiología y procesos de crecimiento
con la atmósfera especialmente con el ciclo hidrológico y el agua . Es una rama
de la ecología que es útil para determinar balances hídricos detallados y
comprender el papel del bosque en la regulación y captación hidrológica a nivel
de cuenca.
La cuenca
hidrográfica
Se denomina
Cuenca o Vertiente a una zona de la superficie terrestre en la cual el agua
procedente de la precipitación caída sobre ella, se dirige hacia un mismo punto
de salida. Es un territorio en el que
las aguas escurren a través de una red de cauces, y confluyen en un mismo punto
(lago, corriente, acuífero), formando una unidad autónoma o diferenciada de
otras. Es un territorio conformado como
una unidad , física, natural, básica de la regulación del agua, donde el agua
de lluvia es captada y desalojada o depositada en un almacenamiento natural por
un sistema de drenaje definido por la topografía, iniciando en el parte aguas;
adicionalmente, admite articular procesos de gestión que permiten alcanzar el
desarrollo sustentable. Es una zona delimitada topográficamente que desagua
mediante un sistema fluvial, es decir la superficie total de tierras que
desaguan en un cierto punto de un curso de agua o río. Constituye una unidad
hidrológica descrita como una unidad físico-biológica y también como unidad
socio-política para la planificación y ordenación de los recursos naturales.
Recarga
hídrica
Lerner, la
define como el proceso donde el flujo de agua desciende en el suelo, hasta alcanzar
el nivel freático, incrementando el agua almacenada. Es decir, es el volumen de
agua que entra en un embalse subterráneo durante un período de tiempo, a causa
de la infiltración de las precipitaciones o de un curso de agua. Es equivalente
a la infiltración eficaz. Esta puede ser directa (infiltración de lluvia) y
lateral (aporte de otras áreas o cuencas)
La recarga puede
ser natural cuando se produce por infiltración de la precipitación pluvial o de
un curso de agua (ríos y lagos) o inducida debido a las actividades del hombre,
como riego y urbanización. También se divide según el tipo de estimación en:
recarga actual que es el volumen de agua que alcanza el nivel freático; y
recarga potencial que es el volumen de
agua, que puede tomar diferentes destinos como evapotranspiración, cambio de
humedad en la zona insaturada del suelo, descarga a cursos de agua y alcanzar
reservorios de agua subterránea. La capacidad de infiltración de los suelos
desempeña un papel fundamental en los procesos de regulación y escorrentía como respuesta a una
precipitación dada en una cuenca, lluvias de iguales intensidades, pueden
producir caudales diferentes su papel es fundamental también en el estudio de
la recarga de acuíferos. Existen muchos factores que controlan la infiltración
en un área determinada, por lo que su estimación confiable es bastante difícil
y es imposible obtener una relación única entre todos los parámetros que la
condicionan.
Los principales
factores que afectan la infiltración en una cuenca pueden agruparse en los
siguientes grupos: Características físicas del suelo que incluye textura,
estructura y condición del suelo (compactación y contenido de humedad). Suelos con texturas gruesas, poco grado de
estructuración y compactación y con un bajo contenido de humedad, tienen una
mayor capacidad de infiltración que los suelos con características
diferentes. Los otros grupos a
considerar son: La vegetación, características de la lluvia, pendiente del
terreno, estratificación, la temperatura del agua y suelo y el estado
físico-químico del mismo.
Acuíferos
Es la capa o
formación geológica donde el agua circula y se almacena, y que puede ser
utilizada por el hombre en cantidades económicamente significativas se agrega que esta agua, en la mayoría de
casos sólo puede ser aprovechada a través de pozos.
Los diferentes
acuíferos conocidos según el tipo de flujo, la presión del agua, la extensión y
continuidad de saturación, son: a) por el tipo de flujo, acuíferos en medios
porosos (flujo en medios porosos); y, b) acuíferos en medios fracturados o
consolidados (flujo fisural). En base a la presión del agua y relaciones de
conductividad hidráulica del acuífero (capa sobreyaciente): acuífero libre o
freático (no tienen capa confinante sobreyacente), acuífero semilibre (se
presentan capas o lentes confinantes en algunas partes), acuífero semiconfinado
(tiene un acuitardo como capa sobreyacente), y acuífero confinado (tiene dos
capas confinantes, superior e inferior). Y según la extensión y continuidad de
saturación, se mencionan: acuífero colgado y acuífero regional o principal
Zona de
recarga natural
Son aquellas
áreas ubicadas en topografías elevadas y en suelos permeables, que facilitan la
infiltración y descenso del agua hacia los reservorios de agua subterránea
(acuíferos). Y esta infiltración puede producirse no sólo por las aguas de
lluvia, sino también por las aguas que circulan a través de los arroyos o corrientes
Descarga
natural
es el volumen de agua que en un determinado
tiempo sale de la zona de almacenamiento a través de los manantiales cuando la
zona saturada queda cerca de la superficie terrestre. La descarga natural de
los acuíferos, además de realizarse por los manantiales, se efectúa por las
corrientes del río (efluente).
Manantiales
El manantial es
una fuente natural de agua, que surge a la superficie del terreno, en donde el
nivel de saturación del agua corta la superficie topográfica. Los manantiales
son los desagües o aliviaderos por los cuales sale la infiltración o recarga
que reciben las zonas de almacenamiento de agua y representan al no utilizar
bombeo, ahorro de energía y recursos económicos.
El bosque y
el agua
El estudio de la
relación entre el bosque y el agua es importante por la capacidad que la
cobertura vegetal tiene de regular el ciclo hidrológico. El microclima que crea
el bosque en relación al suelo raso es: menos luminoso, con reducción de la
luminosidad hasta un 90 %; menos caluroso, con disminución de unos 4C en la
temperatura media anual; menos ventoso, con la reducción de la velocidad del
viento hasta a la cuarta parte; más húmedo, con un aumento en el orden del 10
%. Este microclima hace que algunos factores ecológicos no actúen como
limitantes y en consecuencia, contribuye sustancialmente a la estabilidad del
sistema y propiciar la infiltración de agua en el suelo.
Para conocer el
impacto del bosque en la captación y regulación hidrológica es recomendable
analizarlo por medio del balance hidrológico a nivel de cuenca. El balance hidrológico
de una cuenca en un tiempo determinado está dado por el principio de
conservación de masa o ecuación de continuidad:
Entrada – salida
= ds/dt (velocidad de almacenamiento)
En un período
largo el tiempo ds tiende a cero, por lo tanto, Entradas = Salidas, es decir:
P (precipitación) = I
(infiltración) + E (escorrentía) + ET (evapotranspiración)
En cuanto a la
precipitación el ecosistema boscoso puede llegar a influir en el origen de la
misma, causa intercepción (y posterior evaporación) de la lluvia antes de
llegar al suelo. Al bosque se le atribuyen funciones de importante captación en
algunos ecosistemas de las denominadas precipitaciones ocultas, de rocío,
escarcha y precipitaciones horizontales. Asimismo, se ha evidenciado que el
bosque influye en la infiltración del agua en el suelo aumentándola. El bosque
otorga al suelo una mayor permeabilidad, especialmente por modificar las
propiedades físicas de la parte superficial.
El papel
fundamental que desempeñan los bosques sobre la escorrentía es la de modificar
su forma en el agua superficial y disminuir la cantidad de agua que accede a
los cauces, disminuyendo drásticamente las aportaciones superficiales y
aumentando las subterráneas. Este es el aporte más importante de un bosque a la
“producción hídrica” de una cuenca dada y sobre todo es más evidente e
importante en aquellas áreas de aptitud preferente forestal, es decir, que
presenten altas pendientes, poca profundidad, o en general, alta susceptibilidad
a la erosión química o física.
De acuerdo a
muchas referencias la evapotranspiración constituye una de las principales
salidas de agua del sistema. En nuestro medio se estima que alcanza del 40 al
60 % de las precipitaciones totales anuales. En este sentido el bosque se
convierte en el mayor consumidor de agua en el ecosistema.
Finalmente, es
destacable la importancia del bosque sobre la calidad del agua que genera, la
cual, está definida por sus
características químicas, físicas y biológicas. Con la presencia de un
ecosistema forestal natural, se puede prever la virtual inexistencia de
sedimentos y materiales biológicos dañinos al hombre o al ecosistema. Asimismo,
el bosque contribuye al mantener un equilibrio químico, bajas temperaturas y
altos contenidos de oxígeno. En este sentido se puede concluir que es muy
importante el papel del bosque para proporcionar alta calidad de los recursos
hídricos a nivel de cuenca
Erosión y
ciclo hidrológico
Es importante
mencionar algunas premisas teóricas fundamentales, de acuerdo a la naturaleza
del proyecto. En primer lugar es necesario acotar que la erosión hídrica de
suelos es un fenómeno natural ocasionado por diversidad de factores, todas las
cuales están relacionadas con el ciclo hidrológico. Sin embargo puede llegar a
niveles insostenibles, generalmente, debido a la influencia de la sociedad,
especialmente en el manejo del suelo y su cobertura así como por eventos
extremos de precipitación.
El 80% de la
erosión hídrica de suelos (anual) ocurre en el 1% del tiempo, y hasta el 95 %
de esta erosión en el 5% del tiempo. En este sentido para conocer y dimensionar
adecuadamente la erosión hídrica de suelos es crítico caracterizar regímenes de
precipitación y otros aspectos, propios del ciclo hidrológico, vinculados;
principalmente, caudales máximos, flujos de tormenta, respuesta hidrológica de
la cuenca a eventos extremos de precipitación.
La
cuantificación de la erosión hídrica de suelos es muy compleja . Sin embargo es
fundamental su estudio detallado sobre todo si es con fines de crear políticas
o mecanismos para disminuirla. En este
sentido es importante definir y contabilizar las fuentes de la erosión y su
naturaleza.
En base a lo
anterior se describen los tipos de erosión que es importante diferenciar y
estudiar. Existe erosión natural y erosión influenciada por las actividades
humanas. Existen diferentes tipos de erosión hídrica de suelos, las cuales, de
manera general, se pueden clasificar en erosión laminar superficial, erosión
por surcos (presente de manera común en áreas con actividades agrícolas y
pecuarias), erosión de cárcavas (en sitios con grados avanzados de degradación
edáfica), erosión de bancos (terrazas) de ríos. Además existe un tipo de
erosión que es muy importante desde el punto de vista cuantitativo, es la
presente en obras de infraestructura, tales como caminos y otras
construcciones, debido a la desestabilización de taludes naturales del suelo.
Es importante
destacar que la función protectora de los suelos proporcionada por la cobertura
de bosques se cumple únicamente cuando el sotobosque y la materia orgánica del
suelo superficial están en buenas condiciones. Es decir que si estas son objeto
de incendios forestales, por ejemplo, aunque sobrevivan algunos árboles el
bosque no cumple funciones de protección adecuada de suelos. Por lo tanto es
importante conocer el aporte de erosión de suelos del bosque en buen estado y
en estado ya degradado
No hay comentarios:
Publicar un comentario