TESIS DE MAESTRÍA EN INGENIERÍA AMBIENTAL ANÁLISIS DE LA INCIDENCIA AMBIENTAL DE LA RECARGA DE ACUÍFEROS POR LA VARIACIÓN DE LA DEMANDA DE AGUA SUPERFICIAL EN LA CUENCA MEDIA DEL RÍO LULES Autor: Ing. Ricardo B.B. Paz Belloni Director: Jorge W. García Co - Director: Mg. Ing. Oscar Graieb - 2016 - “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 2 ÍNDICE GENERAL PROLOGO………………………………………………………………………………..... pág.1 AGRADECIMIENTOS……………………………………………………………………..pág.5 RESUMEN…………………………………………………………………………………..pág.7 ABSTRACT………………………………………………………………………………….pág.8 Capítulo I: INTRODUCCIÓN Motivos del estudio…………………………………………………………………………...pág.9 Capítulo II: ANTECEDENTES La evaluación ambiental y el manejo de cuencas hidrográficas.............................................pág.11 Capítulo III: HIPÓTESIS Y OBJETIVOS Hipótesis……………………………………………………………………………………..pág.15 Objetivo General……………………………………………………………….....................pág.15 Objetivos Específicos………………………………………………………………………..pág.15 Capítulo IV: METODOLOGÍA Tipo y Diseño de Investigación……………………………………………………………...pág.17 Unidad de análisis…………………………………………………………………………...pág.18 Diagrama de Flujos…………………………………………………………….....................pág.19 “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 3 Capítulo V: MARCO CONCEPTUAL La Cuenca Hidrológica……………………………………………………………………...pág.21 Importancia del estudio de una Cuenca Hidrográfica…………………………………….....pág.23 Origen y situación del Agua Subterránea…………………………………………………....pág.24 La Porosidad y Estructura del Suelo………………………………………………………...pág.24 Interacción entre los Sistemas de Agua Superficial y Subterránea………………………….pág.26 Porque es importante estimar la reposición del acuífero…………………………………....pág.28 Tipos de Agua……………………………………………………………………………….pág.30 Efecto de la Captación de Aguas Superficiales……………………………………………...pág.35 Alteraciones por las actuaciones humanas en los ecosistemas fluviales…………………….pág.36 Capítulo VI: CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA ZONA DE ESTUDIO Introducción…………………………………………………………………………………pág.41 Ubicación Geográfica y Límites…………………………………………………………….pág.42 Límites………………………………………………………………………………………pág.43 Clima………………………………………………………………………………………...pág.44 Fisiografía…………………………………………………………………………………...pág.44 Hidrografía…………………………………………………………………………………..pág.45 Marco Geológico……………………………………………………………………………pág.48 Geomorfología……………………………………………………………………………....pág.56 “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 4 Capítulo VII: CÁLCULOS HIDROGEOLÓGICOS Introducción………………………………………………………………………………....pág.63 Balance Hídrico……………………………………………………………………………..pág.64 Precipitación…………………………………………………………………………………pág.64 Evapotranspiración………………………………………………..........................................pág.72 Escurrimiento………………………………………………………………………………..pág.92 Infiltración………………………………………………………………………………….pág.100 Resultado General del Balance Hídrico……………………………………………………pág.102 Estudio, Análisis y Cálculos del Hidrograma anual del Río Lules………………………...pág.104 Resultados de componentes…………………………….………………………………….pág.111 Capítulo VIII: DEMANDA DE AGUA SUPERFICIAL El Sistema de riego del Río Lules………………………………………………………….pág.115 Superficie bajo cultivo……………………………………………………………………..pág.118 Demanda de agua superficial………………………………………………………………pág.118 Gráficos del hidrograma anual y demanda de agua superficial del río……………………pág.119 Hidrogramas superpuestos………………….……………………………………………...pág.121 Resultados………………………………………………………………………………….pág.122 Proyecto de obra hidráulica………………………………………………………………...pág.126 “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 5 Capítulo IX: MEDICIONES ESTUDIOS Y OBSERVACIONES DE CAMPAÑA La Infiltración y la conductividad hidráulica…………………………………………….pág.127 Muestreo de Suelo y análisis Granulométricos…………………………………………..pag.133 Prospección Geofísica……………………………………………………………………...pág.137 Estudio Biológico…………………………………………………………………………..pág.147 Muestreo puntual de agua superficial……………………………………………………pág.151 Medición del caudal de estiaje del Río Lules………………………………………………pág.161 Capítulo X: POZOS PERFORADOS EN LA CUENCA Elaboración del Mapa con la ubicación de los pozos…………………………………….pág.167 Elaboración del Mapa Piezométrico……………………………………………………..pág.172 Planilla de datos procesados………………………………………………………………..pág.176 Capítulo XI: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Efectos Ambientales………………………………………………………………………..pág.177 Recomendaciones…………………………………………………………………………..pág.179 “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 6 BIBLIOGRAFIA...……………………………………………………………………….pág.181 ANEXOS…………………………………………………………………………………..pág.189 Tablas Hidrometeorológicas……………………………………………………………..pág.191 Tablas de Derrame anual deRíos…………………………………………………………..pág.197 Tablas de Precipitaciones…………………………………………………………………..pág.201 Tablas de Evapotranspiraciones……………………………………………………………pág.205 Tablas de datos Meteorológicos……………………………………………………………pág.209 Gráficos de Temperaturas………………………………………………………………..pág.213 Gráficos de Balances Hídricos por Estaciones……………………………………………..pág.221 Mediciones de Infiltración……………………………………………………………….pág.231 Análisis Granulométricos de Suelo……………………………………………...................pág.243 Informe de Estudio Biológico…………………………………….......................................pág.255 Informe de análisis de agua………………………………………………………………pág.263 “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 7 ÍNDICE DE FIGURAS Figura N° 1 – La Cuenca hidrográfica……………………………………………………..pág.21 Figura N° 2 –Secciones de una cuenca hidrográfica…………………………………….pág.22 Figura N° 3 –Acuífero efluente – Acuífero afluente………………………………………pág.27 Figura N° 4 –El agua en el subsuelo……………………………………………………….pág.30 Figura N° 5 –Tipos de agua………………………………………………………………..pág.31 Figura N° 6 –Distribución de agua en el subsuelo………………………………………pág.32 Figura N° 7 –Zona de nivel freático.....................................................................................pág.33 Figura N° 8 –Movimiento de agua en el subsuelo……………………………………….pág.34 Figura N° 9 –Alteraciones de los ecosistemas fluviales…………………………………pág.37 Figura N°10 –Ejemplares de caña Castilla 8Arundo donax)………………………………pág.38 Figura N°11 – Ubicación de la cuenca del río Lules………………………………………pág.42 Figura N°12 – Hidrografía de la cuenca del río Lules…………………………………….pág.47 Figura N°13 –Cuadro estratigráfico de Choromoro y Sierras del Este...............................pág.49 Figura N°14 – Mapa Geológico con la cuenca del río Lules………………………………pág.54 Figura N° 15 – Mapa Geológico de detalle –cuenca de río Lules........................................pág.55 Figura N° 16 – Mapa Geomorfológico de la cuenca del río Lules………………………pág.56 Figura N°17 – Mapa de Isohietas de altura media de lámina de agua…………………….pág.68 Figura N°18 – Mapa de Isohietas de altura mínima de lámina de agua…………………pág.69 Figura N°19 – Mapa de Isohietas de altura máxima de lámina de agua…………………..pág.70 Figura N° 20 – Ubicación relativa de la cuenca media del río Lules……………………..pág.71 Figura N°21 – Balance hídrico Estación meteorológica San Pablo……………………….pág.83 “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 8 Figura N°22 – Gráfica del análisis del hidrograma…………………..……………………pág.85 Figura N° 23 – Mapa de Isopletas altura media de lámina de agua evaporada………….pág.89 Figura N° 24 – Mapa de Isopletas altura mínima de lámina de agua evaporada…………..pág.90 Figura N° 25 – Mapa de Isopletas altura máxima de agua evaporada……………………..pág.91 Figura N° 26 – Sectores de la cuenca del río Lules y sus áreas………………………….pág.94 Figura N° 27 – Gráfico de relación de Áreas vs. Caudales………………………………pág.97 Figura N° 28 – Gráfico del hidrograma anual del río Lules.................................................pág.98 Figura N° 29 – Gráfico del hidrograma de coeficientes de caudales………………………pág.106 Figura N° 30 – Gráfico de área total y sus partes………………………………………..pág.111 Figura N° 31 – Hidrograma anual y sus componentes……………………………………..pág.112 Figura N° 32 – Gráfico de la demanda anual de agua superficial.........................................pág.119 Figura N° 33 – Hidrograma anual del río Lules………………………………………….pág.119 Figura N° 34 – Hidrogramas superpuestos………………………………………………pág.121 Figura N° 35 – Tasa de infiltración - Muestra 1…………………………………………pág.132 Figura N° 36 – Curva acumulativa e histograma de frecuencias…………………………pág.134 Figura N° 37 – Curvas de Breddin……………………………………………………….pág.135 Figura N° 38 – Esquema de un sondeo SEV……………………………………………..pág.139 Figura N° 39 – Corte Geoelétrico 1………………………………………………………pág.141 Figura N° 40– Corte Geoelétrico 2………………………………………………………pág.141 Figura N° 41 – Corte Geoelétrico 3………………………………………………………pág.142 Figura N° 42 – Corte Geoelétrico 4……………………………………………………..pág.142 Figura N° 43 – Zona de muestreos……………………………………………………….pág.151 “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 9 Figura N° 44 –Gráfico del levantamiento topográfico de la sección del río Lules………pág.161 Figura N° 45 –Gráfico de la demarcación del tramo elegido…..………………………..pág.162 Figura N° 46–Representación gráfica de las secciones calculadas………………………..pág.163 Figura N° 47 –Mapa de ubicación de pozos en la cuenca……………………………….pág.168 Figura N° 48 –Mapa de Isopiezas.........................................................................................pág.173 Figura N° 49 – Mapa vectorial..............................................................................................pág.174 Figura N° 50 – Visualización 3D del acuífero……………………………………………pág.175 Figura N° 51 –Temperaturas medias mensuales Est. Potrero de Las Tablas………………pág.215 Figura N° 52 –Temperaturas media mensuales Est. Villa Nougües……………………..pág.216 Figura N° 53 –Temperatura medias mensuales Est. La Quebrada………………………pág.217 Figura N° 54 –Temperaturas medias mensuales Est. San Pablo…………………………pág.218 Figura N° 55 –Temperaturas medias mensuales Est. Lules………………………………..pág.219 Figura N° 56 –Balance hídrico Est. Potrero de Las Tablas..................................................pág.223 Figura N° 57 –Balance hídrico Est. Villa Nougües……………………………………..pág.224 Figura N° 58–Balance hídrico Est. La Quebrada……………………………………….….pág.225 Figura N° 59 –Balance hídrico Est. Lules………………………………………………….pág.226 Figura N° 60–Balance hídrico Est. La Reducción…………………………………………pág.227 Figura N° 61 – Balance hídrico Est. Manuel García Fernández…………………………pág.228 Figura N° 62 –Balance hídrico Est. Bella Vista……………………………………………pág.229 Figura N° 63 –Gráfica de Infiltración Muestra 2…………………………………………..pág.234 Figura N° 64 - Gráfica de Infiltración Muestra 3………………………………………..pág.235 Figura N° 65 – Gráfica de Infiltración Muestra 4………………………………….……. pág,236 “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 10 Figura N° 66 – Gráfica de Infiltración Muestra 5………………………………………..pág.237 Figura N° 67 – Gráfica de Infiltración Muestra 6………………………………………..pág.238 Figura N° 68 –Gráfica de Infiltración Muestra 7…………………………………………..pág.239 Figura N° 69– Curva acumulativa e histograma de frecuencias Muestra 1..........................pág.247 Figura N° 70 – Curva acumulativa e histograma de frecuencias Muestra 2……………..pág.248 Figura N° 71 – Curva acumulativa e histograma de frecuencias Muestra 3……………..pág.249 Figura N° 72 –Curva acumulativa e histograma de frecuencias Muestra 4………………..pág.250 Figura N° 73 –Curva acumulativa e histograma de frecuencias Muestra 5……………….pág.251 Figura N° 74 –Curvas de Breddin………………………………………………………….pág.253 Figura N° 75 – Insectas encontradas en los muestreos del río Lules…………………….pág.261 “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 11 ÍNDICE DE TABLAS Cuadro V.4 – Diagrama de Flujos – Metodología de Trabajo………………………………pág.19 Tabla N° 1 – Estaciones meteorológicas…………………………………………………..pág.65 Tabla N° 2 – Isohietas y sus áreas…...…………………………………………………….pág.68 Tabla N° 3 – Cálculo de Isohietas mínimas…………..…………………………………...pág.69 Tabla N° 4 – Cálculo de Isohietas máximas……………………………………………….pág.70 Tabla N° 5 – Evapotranspiración potencial por Estación………………………………….pág.81 Tabla N° 6 –Evapotranspiración real por Estación………………………………………….pág.82 Tabla N° 7 – Latitud y temperaturas medias mensuales…………………………………..pág.83 Tabla N° 8 – Cálculo de Isopletas medias…………………………………..…………….pág.89 Tabla N° 9 – Cálculo de Isopletas mínimas............................................................................pág.90 Tabla N°10 -Cálculo de Isopletas máximas…………………………………………………pág.91 Tabla N° 11 – Estaciones de Aforos de Tucumán A y EE………………………………..pág.95 Tabla N° 12 – Valores registrados de Est de Aforo A AyEE………………………………..pág.96 Tabla N° 13 – Superficies de cuencas por ríos…………………………………………….pág.96 Tabla N° 14 – Balance Hídrico para la cuenca media……….……………………………pág.102 Tabla N° 15 – Caudales medios mensuales………………………………………………pág.104 Tabla N°16 – Valores de Q y K………………………………………………………….pág.105 Tabla N° 17 – Superficies por cultivos en hectáreas……………………………………..pág.118 Tabla N° 18 – Demanda de agua superficial para riego e industria………………………pág.118 Tabla N° 19 – Datos de infiltración – Muestra 1…………………………………………pág.131 Tabla N° 20 – Clases de Breddin y su correspondiente valor de K………………………pág.135 Tabla N° 21 – Determinaciones de permeabilidad por muestras…………………………pág.136 Tabla N° 22 –Resistividades medidas y los probables materiales del subsuelo…………pág.144 Tabla N° 23 – Valores de las concentraciones de los parámetros químicos……………..pág.157 Tabla N° 24 – Valores comparados entre ambos análisis………………………………..pág.158 Tabla N° 25 –Datos procesados de las perforaciones……………………………………pág.176 “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 12 ÍNDICE DE FOTOGRAFIAS Foto N° 1 – Azud nivelador sobre el Río Lules……..…………………………………...pág.115 Foto N° 2 –Compuertas de la Toma 2...................................................................................pág.116 Foto N° 3 – Desarenador…………………………………………………………………pág.116 Foto N° 4 – Situación del río Lules en agosto de 2016…………………………………..pág.122 Foto N° 5 – Cauce seco en su mayor parte……………………………………………….pág.123 Foto N° 6 –Residuos volcados dentro del lecho...................................................................pág.124 Foto N° 7 –Quema de basurales en el cauce.........................................................................pág.124 Foto N° 8 – Descarga de desechos en el lecho del río……………………………………pág.125 Foto N° 9 – Vaciado de basura en la margen derecha……………………………………pág.125 Foto N° 10 – Vista de río aguas arriba del Puente…………………………………………pág.125 Foto N° 11 – Vista debajo del Puente……………………………………………………pág.125 Foto N° 12 – Infiltrómetro de doble cilindro utilizado…………………………………..pág.129 Foto N° 13 –Cruceta de impacto…..……………………………………………………….pág.129 Foto N° 14 – Equipo Geometer de medición…………………………………………….pág.138 Foto N° 15 – Registro de datos……………......................................................................pág.138 Foto N° 16 – Observación de las mediciones……………………………………………pág.140 Foto N° 17 –Grandes bloques……………………...............................................................pág.144 Foto N° 18 –Gravas y arenas………………………………………………………………pág.144 Foto N° 19 –Basamento metamórfico……………………………………………………...pág.145 Foto N° 20 – Rodados de metamorfitas……………….....................................................pág.145 Foto N° 21 – Gravas y arenas saturadas………………………………………………….pág.145 Foto N° 22 – Gravas y rodados secos…………...................................................................pág.145 Foto N° 23 –Muestreo Biológico aguas arriba……………………………………………..pág.147 Foto N° 24 –Muestreo biológico aguas abajo……………………………………………pág.147 Foto N° 25 –Volcado de basura dentro del cauce………….................................................pág.149 Foto N° 26 –Vaciado de residuos en la margen derecha del río………………………….pág.149 Foto N° 27 –Toma de muestras de agua 1…………............................................................pág.154 “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 13 Foto N° 28 –Toma de muestras de agua 2……………………………………………….pág.154 Foto N° 29 –Envase de vidrio oscuro con embudo………………….……………………..pág.155 Foto N° 30 –Zona de muestreo aguas arriba……………………………………………..pág.155 Foto N° 31 –Dispositivo toma muestras…………………………………………………pág.156 Foto N° 32 –Embudo utilizado para llenado de envases……..………………………….pág.156 Foto N° 33 –GPS Etrex HCx…………………………………………………………….pág.157 Foto N° 34 –Frascos de litro para muestras……………………..……………………….pág.157 Foto N° 35 –Vaciado de residuos en el cauce……………………………………………pág.159 Foto N° 36 – Levantamiento altimétrico…………………………………………………pág.163 Foto N° 37 –Cronometrado inicial…………………………………………………………pág.164 Foto N° 38 – Cronometrado final…...……………………………………………………pág.165 Foto N° 39 –Flotador lastrado utilizado.………………………………………..…………pág.165 Foto N° 40 –Caña Castilla (Arundo donax)………………………………………………..pág.178 Foto N° 41 –Infiltrómetro midiendo…………………………...…………………………..pág,233 Foto N° 42 –Tamices graduados……………………………..……………………………pág.245 Foto N° 43 – Tamizado de muestras …………………………………..…........................pág.246 Foto N° 44 – Tamices graduados utilizados en granulometría………..………………….pág.223 ÍNDICE DE IMÁGENES SATELITALES Imagen 1 – Obras del sistema de riego sobre el río Lules……………………………….pág.115 Imagen 2 – Plantaciones de citrus en la cuenca………………………………………….pág.117 Imagen 3 – Cultivos en la cuenca media del río………………………………………….pág.117 Imagen 4 – Zona de emplazamiento proyectada para la presa Potrero de Las Tablas..........pág.126 Imagen 5 – Zona de sondeos geofísicos cuenca media del río Lules....................................pág.143 Imagen 6 – Zona 1 de muestreo de agua…………………………………………………pág.153 Imagen 7 – Zona 2 de muestreo aguas abajo del Puente………………………………….pág.153 Imagen 8 – Distancia entre muestreos……………………………………………………pág.154 Imagen 9 –Ubicación de los pozos perforados en la cuenca.................................................pág.169 “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 14 Imagen 10 –Puntos de muestreos de infiltración..................................................................pág.241 “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 15 PROLOGO La gestión de cuencas hidrográficas ha evolucionado pasando por diversas etapas de desarrollo. En las primeras, formaba parte de la silvicultura y de la hidrología. La participación de la población no se tenía en cuenta y se trataba de un asunto que competía a las dependencias forestales del gobierno. En la segunda etapa en la que se relacionó con la gestión de los recursos naturales se incluyeron actividades que contemplaban el beneficio económico y actualmente se dirige la atención a los beneficiarios. En todo el mundo, los cambios ambientales, socioeconómicos y políticos representan un desafío para los cimientos en que se ha fundamentado la gestión de cuencas de los últimos 20 años. El manejo de cuencas atraviesa un período de experimentación en el cual todavía coexisten y se mezclan las viejas prácticas con las nuevas. La nueva generación de programas de gestión de cuencas que se están elaborando tiene un nuevo enfoque y una nueva estrategia. En la formulación de los planes de manejo de cuencas hidrográficas, se deberían tener en cuenta tanto los atributos de la tierra y los recursos hídricos como los factores socioeconómicos que repercuten en el desarrollo de los seres humanos en esa zona en general, y las prácticas de uso de la tierra en particular. Asimismo, debería contemplarse un apoyo operacional permanente. Sin un control social adecuado del uso de los recursos mundiales de tierras y agua, el desarrollo tecnológico excesivo puede conducir, a largo plazo, al subdesarrollo regional o nacional. Es más, debe haber conciencia del sistema total de suelos y agua, tanto río arriba como río abajo, y de los beneficios interrelacionados que se pueden obtener mediante la aplicación inteligente de la tecnología moderna. “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 16 La gestión integrada de las cuencas hidrográficas del decenio de 1980 fue precursora del desarrollo rural sostenible, según se impulsó en la Cumbre de Río, en 1992. Ambos enfoques comparten una perspectiva sistémica de las interacciones biofísicas y sociales, interés en los efectos del cambio que se producen en el lugar y fuera de éste, a corto y a largo plazo, y la convicción fundamental de que una gestión social adecuada puede optimizar el funcionamiento de los ecosistemas humanos. Ambas tienen como objetivo generar beneficios para la población y el medio ambiente. Este paradigma indica que es difícil distinguir entre el manejo integrado de las cuencas y el desarrollo sostenible en ellas. La pobreza y las estrategias de vida no sostenibles, muchas veces contribuyen a la degradación de la cuenca hidrográfica, y la planificación requiere tener en cuenta los numerosos nexos que hay entre la pobreza y el manejo de cuenca. Existe el riesgo de que un compromiso excesivo con los medios de vida sostenibles y la reducción de la pobreza haga pasar a segundo plano el propósito ambiental de los programas de gestión de la cuenca hidrográfica. Si bien el ambientalismo también ha adquirido impulso, han surgido cuestiones de compensación entre los intereses de los medios de vida y los problemas del medio ambiente, especialmente en las intervenciones dirigidas a reducir la pobreza y promover la seguridad alimentaria. Los objetivos centrados en el agua y aquellos centrados en las personas no siempre son compatibles, y puede ser necesario afrontarlos en forma diferente. La relación entre los programas de gestión integrada de cuencas y los procesos de desarrollo sostenible entraña un dilema fundamental: • ¿Deberían los programas de gestión de cuencas hidrográficas incorporar objetivos de desarrollo sostenible y, por lo tanto, el compromiso de proporcionar beneficios y servicios que no se relacionan directamente con la gestión de los recursos naturales? O bien • ¿deberían estar incorporados en procesos más amplios de desarrollo sostenible, asegurando que el desarrollo sostenible tenga en cuenta las cuestiones de las tierras y el agua? La primera opción se puede denominar manejo integrado de cuencas “a través de programas”. “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 17 Predomina en muchos países en desarrollo donde, debido a la falta de atención suficiente al sector rural, los programas de manejo integrado de cuencas muchas veces incluyen actividades de desarrollo socioeconómico como elementos complementarios de las intervenciones de gestión de los recursos naturales. La gestión “incorporada” de las cuencas hidrográficas, por otra parte, se concentra en aquellos aspectos de los medios de vida sostenibles que están directamente asociados a los activos del capital natural, por ejemplo, fortaleciendo la capacidad de los participantes locales para la gestión de las tierras agrícolas y los recursos asociados en forma tal que se promuevan la estabilidad ambiental y la seguridad alimentaria y del agua. Otros elementos del desarrollo sostenible −como la diversificación de los medios de vida fuera de la finca, la instrucción, la salud, etc.− son menos pertinentes para los programas de manejo de cuencas hidrográficas. Los activos de capital natural, como la tierra y el agua, son un nexo evidente entre el manejo de la cuenca y los medios de vida. Sin embargo, los programas de gestión de cuencas que sólo se concentran en los recursos naturales producen pocas repercusiones en los medios de vida y la pobreza. Es difícil que las personas que no tienen tierras, son analfabetas y están enfermas puedan utilizar los recursos naturales en forma sostenible. La colaboración entre programas de gestión de cuencas y otras instituciones dedicadas a asuntos de los medios de vida, reducción de la pobreza, reforma agraria, instrucción y salud, permite tratar con más facilidad y eficacia las cuestiones ambientales y socioeconómicas. Hasta ahora, la gestión incorporada de cuencas se ha llevado a cabo en países ricos, donde hay infraestructura, servicios de bienestar social y subvenciones públicas, e interés general en la conservación del medio ambiente. Por ejemplo, las intervenciones de gestión de cuencas en zonas montañosas despobladas de Europa occidental están articuladas con el desarrollo socioeconómico a través de actividades que fortalecen las capacidades locales de gestión forestal, de tierras y del agua. “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 18 Estas intervenciones también promueven opciones de medios de vida orientados a la conservación −como el turismo, la agricultura orgánica, la producción de especialidades locales de alimentos y artesanías− a través del enlace entre las intervenciones de gestión de cuencas con incentivos vigentes del sector público para la conservación de los recursos naturales y otros sistemas de subvenciones. Con algunas excepciones, la gestión de cuencas hidrográficas todavía no se ha difundido en los países en desarrollo y los países en transición, que tienden a carecer de un sector público eficaz en las zonas rurales, así como de subsidios e incentivos. Sin embargo, en los últimos 10 años, las iniciativas de lucha contra la pobreza y en apoyo a los medios de vida sostenibles, la descentralización administrativa y la colaboración entre los sectores público y privado, así como la ampliación del mercado de servicios ambientales, han comenzado a ofrecer a los programas de gestión de cuencas, nuevas oportunidades de asociación con los procesos locales de desarrollo en algunas zonas de África, Asia y América Latina. Finalmente es pertinente señalar, que la investigación científica para el conocimiento de los procesos de funcionamiento de la cuenca hidrográfica y sus interrelaciones con el entorno, tanto físico como económico-social, es imprescindible a los fines de lograr una gestión participativa e integrada de forma tal, que se promuevan; la estabilidad ambiental; la seguridad alimentaria y del agua. (K. King, FAO – 2007) “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 19 AGRADECIMIENTOS A Dios por darme siempre el aliento de vida, y expresar mi más profundo y sincero agradecimiento a todas aquellas personas que con su ayuda han colaborado para lograr la realización de esta tesis. A mis Amados padres Ricardo y Marina, que aunque ya partieron, me formaron como persona y me enseñaron el valor del conocimiento. A mi esposa Luisa y a mis hijos Marina, Laura, María José, Luciana, Ricardo, Sabrina y Pablo, han sido la base de mi formación, cada uno de ustedes han aportado grandes cosas a mi vida, y me han ayudado en la gran tarea de encarar a la sociedad. Les gradezco por todo, en especial por ser los principales benefactores del desarrollo de mi tesis. Al Dr.Geol. Jorge Walter García, mi director de tesis del magister, por su inestimable colaboración en la guía y desarrollo de ésta tesis, por ser una inspiración para todo estudiante de la maestría, y un amigo sincero, no solo por su aporte científico de la hidrogeología, sino también con las mediciones y determinaciones de campaña. Al Ing. Mg. Oscar Graieb, mi Co-director de tesis, que siempre estuvo disponible para transmitirme sus conocimientos y consejos en el campo de las ciencias, logrando así despejar mis dudas. A la Escuela de Posgrado de la Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Tucumán y a la Facultad de Ciencias Naturales e Instituto Miguel Lillo de la Universidad Nacional de Tucumán en cuyo Convenio Marco mediante Acta Acuerdo de fecha 12/10/2011, fue realizada esta Tesis de Maestría. “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 20 Al Dr. Hugo Rafael Fernández – Vicedecano de la Facultad de Ciencia Naturales de la UNT, por su colaboración en el campo de la permeabilidad de la superficie ecotono. Al Geólogo Carlos D’Urso, por su constante aliento y colaboración con programas geo- estadísticos para la ejecución de representaciones hidrológicas, en los trabajos de gabinete. A la Dra. Bióloga Marcela Peralta, investigadora del Instituto de Invertebrados de la Fundación Miguel Lillo, por su aporte científico y análisis de muestras biológicas tomadas en la cuenca media del río Lules. A La Bióloga Ana Palacios de la Dirección de Flora Fauna Silvestre y Suelos perteneciente a la Secretaría de Asuntos Agrarios y Alimentos de la Provincia de Tucumán, por su colaboración con bibliografía referente a los estudios de la Cuenca del Río Lules. Al Ing. en Sist. Ramón Llanos por su colaboración en la elaboración de las planillas de cálculos de promedios de datos hidrológicos. Al Geólogo Nicolás Ramos por su colaboración en una salida a campaña. A la Estación Experimental Agroindustrial Obispo Colombres (EEAOC), por su valiosa colaboración brindada a través de la Ing. Lorena Soule, de la Sección Agrometeorología, con los datos meteorológicos de la Estaciones, sin cuya información no hubiese sido posible realizar los cálculos de balance hídrico. “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 21  RESUMEN La investigación realizada en éste trabajo comprende la Cuenca media del Río Lules, que se localiza en el sector centro Oeste de la provincia de Tucumán, cuyo centro poblado más importante es la ciudad de San Isidro de Lules, sobre ruta provincial N° 301 a 22 km de San Miguel de Tucumán. Cuenta con una población de 31.106 habitantes (Censo 2010), con producción agrícola e industrial instalada en la zona, cuya demanda de agua superficial para ambos casos es del orden de 68 Hm3/año, requerimiento éste que supera ampliamente la capacidad de extracción de agua que soporta el río Lules, en razón de no encontrarse dimensionado adecuadamente el manejo del curso hídrico, a escala de cuenca. La situación imperante planteada precedentemente, altera el Régimen Hidrológico Natural del Río Lules, generando efectos directos y negativos sobre el bienestar social., debido a la degradación de los ecosistemas fluviales existentes en el cauce, a raíz de la sobreexplotación del recurso hídrico, lo que tiene como consecuencia, entre otros efectos, la pérdida de la capacidad de autodepuración de las aguas en el río, el cambio de la morfología del cauce, el aumento de la carga contaminante, agravada por la descarga de residuos urbanos en el mismo. Con los resultados de este estudio, se procura contribuir a un manejo sustentable del recurso, que permita conciliar la demanda de agua por parte de la producción, con la conservación de los ecosistemas fluviales, en virtud de que éstos últimos brindan servicios y beneficios ambientales a la sociedad. “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 22  ABSTRACT The research carried out in this work comprises the middle basin of the Lules River, which is located in the central west sector of the province of Tucumán, whose most important populated center is the city of San Isidro de Lules, on provincial route N ° 301 to 22 Km from San Miguel de Tucumán. It has a population of 31,106 inhabitants (Census 2010), with agricultural and industrial production installed in the area, whose surface water demand for both cases is of the order of 68 Hm3 / year, a requirement that greatly exceeds the water extraction capacity Which supports the Lules River, due to the fact that the management of the watercourse is not adequately dimensioned at the basin scale. The prevailing situation described above, alters the Natural Hydrological Regime of the Lules River, generating direct and negative effects on social welfare, due to the degradation of existing river ecosystems in the channel, due to the overexploitation of the water resource, which Has as a consequence, among other effects, the loss of the self-cleaning capacity of the waters in the river, the change in the morphology of the channel, the increase of the pollutant load, aggravated by the discharge of urban waste in it. With the results of this study, we try to contribute to a sustainable management of the resource, which allows to reconcile the demand of water by the production, with the conservation of the fluvial ecosystems, since these last provide services and environmental benefits to the society. “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 23 Capítulo I: INTRODUCCIÓN I.1.- Motivos del Estudio El presente trabajo se realiza con el fin de contribuir al conocimiento hidrogeológico de la cuenca del río Lules, la que posee un área densamente poblada en el Departamento homónimo, y para optar por el título de Magister en Ingeniería Ambiental, en la Facultad Regional Tucumán de la Universidad Tecnológica Nacional. El área de estudio comprende la cuenca media del río Lules que se localiza en el sector centro –oeste de la provincia de Tucumán. El centro poblado más importante es la ciudad de San Isidro de Lules ubicada sobre Ruta Provincial N° 301 a 22 km al suroeste de la ciudad de San Miguel de Tucumán, alrededor de la cual se desarrolla una importante actividad agro-industrial que se abastece esencialmente del recurso hídrico superficial y subterráneo. En el sector el abastecimiento de agua para riego e industrial, se realiza exclusivamente de dos tomas de agua superficial, ubicadas sobre la cuenca media del río Lules y el agua potable se abastece mediante perforaciones distribuidas en diversos sectores de la cuenca. Es tal la importancia de los recursos hídricos en la zona que existen estudios de extensión regional para explotarlos de modo intensivo, al respecto se puede citar el Proyecto de la Presa de Embalse Potrero de Las Tablas (PROINSA 2001), a los fines de cubrir fundamentalmente, el abastecimiento de agua potable para las poblaciones de Lules, La Reducción, San Pablo, El Manantial, Yerba Buena y el área SE-SO de la capital Provincial. Luego para mantener y/o recuperar estos sistemas se hace imprescindible contar con estudios de detalle que, con una visión integral de los recursos, considerando principalmente la incidencia de la demanda social, y con estrategias a nivel de unidad hidrográfica, que permitan planificar la conservación y aprovechamiento del agua subterránea del sector tomando en cuenta las interrelaciones existentes con los ecosistemas que componen la complejidad de la cuenca. “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 24 Las zonas de recarga ofrecen recursos y valores muy apreciados, sin embargo su uso y conservación generan conflictos. A raíz de esto se produce la pérdida de la capacidad de almacenamiento y estabilización de los cauces y manantiales de los que se sirven las poblaciones asentadas en las mismas. El conocimiento adecuado de todos estos procesos, que componen este vital recurso, especialmente en lo referente a las interrelaciones entre agua superficial y subterránea, permitirá ejecutar una planificación integrada de las actividades agrícolas e industriales que tenga en cuenta los procesos del ciclo hidrológico y orientar el desarrollo de la población con un criterio de sustentabilidad del recurso. “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 25 Capítulo II: ANTECEDENTES La evaluación ambiental y el manejo de cuencas hidrográficas En los últimos años, las deliberaciones internacionales sobre la reducción de la pobreza y el desarrollo sostenible han suscitado un alto nivel de apoyo político al manejo de las cuencas hidrográficas como asunto de interés mundial. En la Asamblea General de la OEA, en junio de 2007, por ejemplo, se aprobaron dos importantes resoluciones que resaltan la relevancia del manejo de los recursos hídricos en términos de salud, derechos humanos y desarrollo sostenible. En particular, la Asamblea General aprobó la resolución 2347, en la que se prevé una Reunión Interamericana sobre los Aspectos Económicos, Sociales y Ambientales relacionados con la Disponibilidad y el Acceso al Agua Potable, que se celebraría en el primer trimestre de 2008. Aunque esa preocupación ante las prácticas inadecuadas de gestión que aumentan la presión sobre los recursos hídricos es encomiable y marca una avance positivo hacia la elaboración de un criterio más adecuado de gestión de tales recursos, es fundamental señalar que ese alto nivel de apoyo político rara vez se ha traducido en una inversión suficiente para avanzar efectivamente en el manejo del agua. En la Evaluación de Ecosistemas del Milenio, se concluye que, a nivel mundial, el 60% de los sistemas ecológicos se están deteriorando y están siendo usados en forma insostenible, en tanto dos ecosistemas en particular –la pesca y el agua dulce- han sido agotados mucho más allá de los niveles requeridos para mantener la demanda actual. Además, en dicha evaluación se subraya que, pese al mayor apoyo político, entre el 5% y el 25% de los usos actuales del agua superan las reservas accesibles a largo plazo y ahora exigen el empleo de transferencias técnicas y/o el uso excesivo de las reservas freáticas para llevar agua potable a las poblaciones que habitan zonas problemáticas. Desde el punto de vista económico, las cuencas hidrográficas ofrecen a la sociedad una diversa gama de bienes y servicios comercializados, como el agua potable, y no comercializados, como la función de protección contra tempestades que cumplen los manglares o las funciones de filtración del agua que cumplen las marismas. “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 26 (2)Aunque varios estudios, como el de la Comisión Económica de las Naciones Unidas, para la Unión Europea, señalan que la degradación de los servicios de las cuencas representan una pérdida de activos de capital, existen vacíos sustanciales a nivel de políticas y metodologías en cuanto a la cuantificación económica de los costos de las inversiones relacionadas con el agua y de los costos directos e indirectos del deterioro de las cuencas hidrográficas, así como de los múltiples beneficios de apoyar a un manejo integrado de los recursos hídricos. En pocas palabras, no existe un marco unificado mediante el cual los encargados de la formulación de políticas puedan efectivamente acceder a la información y las prácticas óptimas elaboradas por los estudiosos e investigadores de la economía ambiental en relación con la evaluación de los recursos hídricos. De manera que en este documento de antecedentes se examinan algunas de las oportunidades y dificultades vinculadas a la realización de un análisis económico de costo- beneficio de las prácticas de manejo del agua, como parte del proceso de elaboración de opciones de política. Es de esperar que el presente trabajo fomente un debate sobre el tema al analizarse la agenda de la próxima reunión interamericana sobre el agua, y que se recurra cada vez más a una evaluación económica y un análisis de costo-beneficio cuando los encargados de formular las políticas procuren mejorar los criterios actuales de manejo de los recursos hídricos. Según un estudio reciente de Nature Conservancy y USAID, la gran mayoría de las prácticas de gestión que se emplean hoy en el hemisferio occidental no captan cabalmente el valor económico total de los sistemas de cuencas hidrográficas. Como sucede en otras esferas de la evaluación ambiental y en los procedimientos conexos de contabilidad ambiental, la gran dificultad sigue siendo cuantificar los servicios “no comercializados” (3). Por ejemplo, las funciones hidrológicas naturales, las prácticas agrícolas sostenibles en las regiones cercanas a las nacientes, como la conservación de suelos y la protección conexa de las zonas ubicadas corriente abajo contra las inundaciones y la sedimentación, todo ello contribuye al valor económico que las personas obtienen de las cuencas que habitan. Sin embargo, como estas funciones del ecosistema no son cuantificadas ni objeto de comercio, habitualmente quedan al margen de los precios de mercado (4). “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 27 Como existe la percepción de que es muy difícil medir el valor económico de estas funciones de los ecosistemas, la no fijación de precios o la subvaloración del precio de los servicios ambientales de las cuencas, perpetúa un círculo vicioso en el que el deterioro ambiental nunca es considerado en toda su dimensión como componente de los precios del mercado. En efecto, actualmente se da prioridad a corrientes de inversión para otras iniciativas y, cuando se formulan e implementan a nivel de política los proyectos de manejo de cuencas hidrográficas, no se consideran debidamente muchos de los bienes y servicios más valiosos generados por estos sistemas (5). En tal sentido, se propone preparar para las Américas, en los próximos meses, un informe del tipo Stern sobre los costos y beneficios económicos del manejo de cuencas hidrográficas, de modo de ayudar al avance en materia de política. Es con esta idea que en el presente trabajo se resaltan los beneficios de emplear técnicas de valoración económica como instrumento para una intersección efectiva y para facilitar la formulación de políticas de manejo del agua más firmes, que tengan en cuenta cabalmente el valor económico total de los bienes y servicios generados por las cuencas hidrográficas. Tras comenzar con un breve panorama general de la valoración económica como fundamento del análisis, el presente trabajo subraya finalmente que las técnicas de valoración de las cuencas hidrográficas representan un primer paso vital mediante el cual los encargados de formular las políticas pueden transmitir en términos monetarios la necesidad de incrementar la inversión en la protección de los recursos hídricos naturales y justificar la aprobación de políticas tales como el pago por servicios ambientales a efectos de acercarse a una gestión óptima de los bienes y servicios de las cuencas hidrográficas en beneficio de la sociedad civil y de las economías nacionales. (1) (Jeffrey Goldberg – 2007) (2) (Gleick -1993, Naiman et al.- 1995, Postel y Carpenter -1997) (3) (Karin M. Krchnak, - 2007) (4) (Michael Richards - 1997). (5) (Lingappan Venkatachalam- 2007). “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 28 “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 29 Capítulo III: HIPOTESIS Y OBJETIVOS -Hipótesis: Con la demanda actual del agua superficial, en la cuenca media del Río Lules, no es posible mantener el caudal mínimo para la conservación del ecosistema fluvial. -Objetivo General Cuantificar la recarga de agua subterránea y determinar el flujo base que permita definir la incidencia sobre los ecosistemas fluviales en la cuenca media del Río Lules. -Objetivos específicos  Determinar el Balance Hídrico en la cuenca media del Río Lules.  Estimar el volumen de recarga de acuíferos del sector.  Establecer el flujo base del curso hídrico.  Cuantificar la demanda de agua superficial.  Elaboración del Hidrograma anual del Río Lules  Monitoreo de ambientes acuáticos y ribereños. “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 30 “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 31 Capítulo IV: METODOLOGÍA - Tipo y Diseño de Investigación Esta investigación se plantea para ser aplicada en la cuenca media del Río Lules, y es de tipo explicativa basándose, en la identificación de las relaciones entre variables que surgen al determinar la recarga de los acuíferos en función de la extracción de agua superficial del cauce hídrico. El estudio define la interrelación existente entre las aguas de escurrimiento superficial y las subterráneas. Para ello se diseña un procedimiento científico basado en la aplicación de metodologías hidrogeológicas que parten de datos proporcionados por las Estaciones meteorológicas y de Aforos ubicadas en la zona de estudio, las mismas son: Precipitaciones medias anuales; Temperaturas medias; Caudales medios anuales y mediciones de Infiltración, Mediciones Geoeléctricas, análisis de suelo y la observación de Indicadores ambientales, dentro de la cuenca del curso fluvial. Para ello se aplican los métodos de Balance Hídrico con sus correspondientes cálculos:  Evapotranspiración real (Método de Turc).  Evapotranspiración potencial (Método de Thornthwaite).  Altura media, mínima y máxima de Lámina de Agua Precipitada (métodos de la Media Aritmética e Isohietas).  Altura media, mínima y máxima de Lámina de Agua Evaporada (Método de la Isopletas).  Cálculo del Balance Hídrico para cada estación meteorológica.  Determinación de la incidencia porcentual de cada uno de los parámetros (Precipitación; Evapotranspiración; Escurrimiento e Infiltración) en el Balance Hídrico Anual de la Cuenca del Río Lules.  Elaboración del Hidrograma anual del Río Lules.  Separación de componentes (método de Linsley y de las dos líneas rectas)  Determinación de la Recarga de Acuíferos. “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 32  Análisis de la demanda Superficial de Agua destinada a usos de: Riego Agrícola; Industrial y Consumo Humano.  Estimación del Caudal base.  Mediciones y Observaciones a Campo (Infiltración método del Doble Anillo; Perfiles Geoelétricos; Muestreo de Suelos; Observación de Indicadores ambientales).  Análisis de muestras de suelo en Laboratorio.  Incidencia Ambiental.  Resultados y Conclusiones. IV.2 Unidad de análisis  La cuenca media de Río Lules.  Tamaño de la muestra: 161.8 Km2 “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 33 DIAGRAMA DE FLUJOS Objeto de la Investigación Cuenca media Río Lules Identificación de relaciones entre variables Recolección de datos Cálculo del Balance Hídrico Precipitación Evapotranspiración Escurrimiento Infiltración Rec. Acuíferos Incidencia % de las variables Análisis e interpretación de resultados Demanda de Agua superficial Caudal base Incidencia Ambiental Estudios Mediciones y Observaciones a Campo - Toma de Muestras Resultados y Conclusiones “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 34 “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional Capítulo V: MARCO CONCEPTUAL -La Cuenca Hidrológica Partiendo de una definición básica, una cuenca es el territorio que contiene, se encuentra definida por la área total que desagua en forma concepto, una cuenca es un área natural forma un curso principal de agua, hidrográfica, conformada por las cumbres, o el relieve que la comprende, siendo sus La cuenca es un sistema suelo, subsuelo, el clima y los minerales; como los socioeconómicos, culturales interrelacionados y en un determinado equilibrio se produce un desbalance en el sistema a recuperarse nuevamente o al. 2006). “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán : MARCO CONCEPTUAL definición básica, una cuenca es el territorio que se encuentra definida por la línea de cumbres llamada divisoria de forma directa o indirecta en un río o nivel de base área natural en la que el agua proveniente de la agua, hasta que llega al mar, lago u otro río La cuenca es por el conjunto de sistemas de curso de aguas y delimitada por el relieve que la comprende, siendo sus límites la “divisoria Figura 1: Cuenca Hidrográfica (Extraído de: Arc. Geek 2011) un sistema dinámico con componentes físicos tales como suelo, subsuelo, el clima y los minerales; biológicos como la flora y fauna; socioeconómicos, culturales e institucionales. Todos estos en un determinado equilibrio, de manera que al el sistema que de acuerdo a la capacidad de carga del mismo a producir una nueva condición pero deteriorada “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Facultad Regional Tucumán. 35 definición básica, una cuenca es el territorio que aporta agua al río que divisoria de aguas o sea, es el o nivel de base. Completando el de la precipitación pluvial río La cuenca es una unidad de curso de aguas y delimitada por de aguas”. (Figura 1) como el agua, el aire, el la flora y fauna; antropogénicos estos componentes están al afectar uno de ellos, carga del mismo, tiende deteriorada.(Dardón J. et “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 36 Además, la cuenca, presenta innumerables cambios en el tiempo, en donde los de origen antropogénico reflejan la cultura de la sociedad que la habita. Por lo que, una cuenca hidrográfica es una unidad natural adecuada para la coordinación de procesos de manejo diseñados para asegurar el desarrollo sustentable. (Dourojeanni, 2002). Para efectos prácticos, una cuenca hidrográfica puede ser dividida en las siguientes secciones:  Curso alto, que corresponde con las áreas montañosas limitadas en su parte superior por las líneas divisorias de aguas.  Curso medio, que comprende las zonas de pie de monte y valles bajos, donde el río principal mantiene un cauce definido.  Curso bajo o zonas transicionales como los estuarios o humedales, donde el curso de agua divaga o desaparece como tal. (Figura 2) Figura 2: Secciones de una cuenca (Extraído de: Pizarro J.S. 2010) “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 37 - Importancia del Estudio de una Cuenca Hidrográfica El mundo es un sistema ecológico único, en donde el sistema hídrico o ciclo del agua tiene entre sus funciones el mantenimiento del clima global y para ello, la calidad de los subsistemas de cuencas y su cobertura vegetal resultan en una sumatoria vital para mantener estable dicho ciclo. Actualmente, las pocas cuencas en las que no habitan los seres humanos, ni están incorporadas a la producción, son reservorios de naturaleza y biodiversidad que deberían estudiarse, manejarse y conservarse, puesto que día a día con su transformación, se extinguen especies que la humanidad aún no ha conocido y se pone en riesgo a la propia especie humana. Las relaciones naturales, espaciales y de asentamientos humanos de las cuencas son muy variadas, por lo que cada una de ellas presenta su propia particularidad. En cada cuenca donde se localizan asentamientos humanos debería evaluarse su capacidad de carga en relación a la densidad demográfica y su reproducción, considerando que una cuenca cuenta con una capacidad finita de recursos físicos y biológicos. Luego la relación de estos recursos, con el volumen de la demanda de agua para las necesidades humanas, debe mantener un equilibrio a fin de no sobrepasar la capacidad de carga admisible que posee el recurso hídrico. Este se expresa como un umbral en el que la base natural y los recursos pueden reciclarse, regenerarse y reproducirse. Una vez abatida dicha capacidad, el deterioro se torna irreversible. Por lo expresado, las cuencas idealmente deben de mantenerse en un umbral positivo y para ello las sociedades que las habitan deben buscar constantemente el balance hacia márgenes positivos mayores sin que ello necesariamente implique, restricciones en la satisfacción de necesidades económicas, sociales y culturales. También en términos ideales, cada cuenca debe alcanzar su propia sustentabilidad y no incorporar artificialmente recursos naturales provenientes de otras cuencas. (Hidrología Scribd Consultada 2016) “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 38 - Origen y situación del agua subterránea La mayoría del agua subterránea se origina como agua meteórica que cae de precipitaciones en forma de lluvia o nieve. Una parte retorna a la atmósfera por evaporación, transpiración de las plantas, otra se escurre superficialmente y otra parte del agua precipitada se infiltra en el terreno. Al principio ciertas cantidades de agua de precipitación que cae en el suelo seco se retienen fijamente como una película en la superficie y en los microporos de las partículas del suelo. En un paso intermedio, las películas de agua cubren las partículas solidadas pero el aire está todavía presente en las zonas porosas del suelo. Esta zona es llamada zona no saturada o de aireación, y el agua presente es agua gravitacional. A profundidades menores y en presencia de volumen de agua adecuada, se rellenan todos los huecos para producir una zona de saturación, el nivel superior es la mesa del agua o nivel freático (nivel del acuífero). El agua presente en las zonas de saturación se denomina agua subterránea. -La porosidad y estructura del suelo determina el tipo de acuífero y la circulación de las aguas subterráneas. El agua subterránea puede circular y almacenarse en el conjunto del estrato geológico: este es el caso de suelos porosos como arenosos, de piedra y aluvión. Puede circular y almacenarse en fisuras o fallas de las rocas compactas que no son en ellas mismas permeables, como la mayoría de rocas volcánicas y metamórficas. El agua corre a través de la roca y circula en fisuras localizadas y dispersas. Las rocas compactas de grandes fisuras o cavernas son típicamente calizas. Cuando el suelo se encuentra saturado, el agua se elimina por infiltración siguiendo la fuerza de gravedad, hasta que alcanza un estrato del subsuelo que es poco permeable. Los espacios porosos de profundidad se saturan, conformando el agua subterránea. Las entradas de agua al sistema son las precipitaciones, riego, infiltración de cuerpos superficiales de agua y percolación lateral. Las salidas de agua de los acuíferos son por evapotranspiración, percolación lateral, descargas en superficie y extracciones por acción del hombre (Vilela, 1970; Chilton y Seiler, 2006). “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 39 Mientras infiltra en profundidad, el agua excedente de la zona no saturada (agua gravitacional), incorpora sales solubles disponibles (entre estas los compuestos nitrogenados), que le confieren características químicas al agua subterránea. Además, ante los contaminantes, la zona no saturada actúa como filtro protector del agua subterránea (Aller et al., 1987; Foster et al., 2002; Auge, 2004). El agua en el acuífero libre presenta dos direcciones de movimiento: vertical y horizontal (Vilela, 1970). El movimiento vertical hace referencia a los cambios en el nivel freático por efecto de las recargas (precipitaciones, riego, infiltración de cuerpos superficiales de agua y percolación lateral), descargas (evapotranspiración, percolación lateral, descargas en superficie y extracciones por acción del hombre), cambios en la presión atmosférica y temperatura. El movimiento horizontal o lateral, hace referencia al movimiento del agua en el medio poroso, a favor de un gradiente mayor hacia uno menor. Este movimiento, en medios porosos, se explica a través de la Ley de Darcy, que establece que la velocidad de flujo, varía directamente en relación a la conductividad hidráulica o permeabilidad específica de los materiales acuíferos, y a la pendiente del gradiente hidráulico (Vilela, 1970; Chilton y Seiler, 2006) (Ecuación 1). Ecuación 1 v = -k x i Donde: v: velocidad del flujo k: conductividad hidráulica o permeabilidad efectiva en unidades de distancia/unidades de tiempo i: gradiente hidráulico o pendiente de la superficie freática. El signo negativo de la Ecuación 1 indica que el agua fluye hacia los niveles más bajos de la superficie freática. La conductividad hidráulica, resulta de la interacción de cada tipo de material con el fluido, por lo que cada matriz de acuífero, presenta una conductividad hidráulica específica. “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 40 -Interacción entre los Sistemas de Agua Superficial y Subterránea La interacción del agua superficial con el agua subterránea puede analizarse a nivel regional o local (Winter, 1998 y Varela et al., 1999). A nivel regional, como ejemplo característico del área de estudio, se puede considerar un abanico aluvial, que es una acumulación aluvial formada a partir del cambio de pendiente en el terreno. La dirección del flujo horizontal del agua superficial y subterránea, va desde las zonas más altas de recarga (pedemonte) hacia las bajas de descarga (llanura). (Vilela Cesar R, 1970) Zona de recarga: es el área apical del cono, de mayor altitud respecto al resto, se encuentra próxima a las sierras. Los sedimentos son gruesos. Se caracterizan por no presentar capas confinantes, por lo que el agua infiltrada, alimenta a todo el sistema acuífero. La superficie freática se encuentra profunda. El origen del agua de recarga es diverso, puede ser de precipitaciones, infiltración de cauces superficiales o riego de cultivos. Zona de conducción: es a partir de la presencia de una capa de baja permeabilidad que otorga propiedades de confinamiento o semiconfinamiento. En esta zona, los acuíferos se diferencian en libres, semiconfinados o confinados. El agua del acuífero libre proviene de recarga fresca y de la percolación lateral de zonas más altas. El aporte de agua y solutos al acuífero semiconfinado depende del grado de permeabilidad de la capa confinante y el potencial hidráulico respecto al acuífero libre. Puede presentar surgencia. Zona de descarga: se presenta en la zona distal del cono. No se presenta capa confinante. La percolación lateral es menor, debido a la baja permeabilidad de los materiales finos, hay aporte constante de agua y la pendiente del terreno es muy baja, por ello el nivel freático asciende por sobre la superficie del terreno, descargando sobre un cuerpo superficial de agua o formando humedales. En general, la escala regional involucra a todos los sistemas acuíferos: libre, semiconfinado y confinado. (García J. W. - 2005). “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 41 A nivel local, considerando cortes transversales a los cauces superficiales, en cualquiera de los tres ambientes anteriores, y siempre que el medio sea lo suficientemente permeable, se pueden presentar algunas de las siguientes interacciones (Winter Thomas C. et al., 1998). (Figura 3) La superficie freática se encuentra a mayor cota que el nivel del agua del cuerpo superficial, entonces el acuífero libre se comporta como efluente (Figura 3A). Ej: cuenca inferior del arroyo Tapalquén, provincia de Buenos Aires (Varela et al., 1999). El nivel de agua del cuerpo superficial es superior al del acuífero libre y en ese caso el agua subterránea es influente del cauce (Figura 3 B). Ej: cuenca del río Murray, banco de arcilla, Australia (Lamontagne et al., 2002); cuenca del arroyo El Gato, La Plata, provincia de Buenos Aires (Deluchi et al., 2005). Figura 3: A) Acuífero efluente; B) Acuífero influente o afluente (Extraído de Winter Thomas C. et al., 1998) Las características de interacción local de afluencia y efluencia, pueden presentarse constantes en un mismo cauce, o variar espacial y/o estacionalmente (Vilela Cesar R.- 1970; Burt et al., 2002; Lamontagne et al., 2002; Díaz y Ruiz de Galarreta, 2010). Esta variabilidad depende de las propiedades, de la forma del terreno, de la configuración geológica y de la configuración climática. Para comprender correctamente el funcionamiento del sistema, se debe establecer claramente estas relaciones, y definir las propiedades que lo condicionan. “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 42 En general en la interacción entre el curso superficial con el sistema acuífero, intervienen no sólo el agua, sino también los solutos disueltos en la misma y las propiedades bioquímicas. Diagnosticar la relación entre el agua superficial con un acuífero subyacente es un componente esencial de la caracterización de sistemas de agua subterránea. Las tasas de recarga varían con la derivación o el control del caudal del río, modificaciones en la irrigación con agua superficial, cambios en la vegetación natural o tipo de cultivos en las zonas de recarga, etc. Finalmente algunas observaciones genéricas sobre los procesos de recarga de los acuíferos: Las áreas con aridez creciente tienen una tasa más baja y menos frecuente de flujo descendente hacia el manto freático y, por lo general, la recarga por precipitación directa se vuelve progresivamente menos importante que la recarga indirecta por escurrimiento superficial y las estimaciones del componente directo de recarga por precipitación casi siempre resultan más confiables que las del componente indirecto de recarga por escurrimiento. - ¿Por qué es importante estimar la reposición de un acuífero? El conocimiento de las tasas contemporáneas de recarga de los acuíferos es fundamental para la sustentabilidad del aprovechamiento de los recursos de agua subterránea. Además, es esencial para la gestión integrada de los recursos hídricos comprender los mecanismos de recarga de los acuíferos y su interacción con el uso del suelo. El agua subterránea es un recurso natural muy valioso porque es un componente esencial del Ciclo Hidrológico. La contribución de agua de los acuíferos al flujo de los ríos es responsable de que el río siga teniendo caudal cuando no hay precipitaciones. El agua subterránea cumple una función ambiental en la naturaleza por su contribución a los caudales de ríos, manantiales, lagos, humedales y estuarios, tiene un papel importante en muchos procesos geológicos, y es un solvente activo por lo que el flujo subterráneo actúa como vehículo en el transporte de contaminantes o en el control de la intrusión de aguas salinas. (Custodio 2001, Younger 2007). “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 43 Las aguas subterráneas se pueden valorar, aprovechar y controlar como cualquier recurso natural y su conocimiento no presenta dificultades superiores a las de las superficiales, aunque son distintos los principios y las técnicas, y existen modelos de flujo subterráneo y transporte de contaminantes de libre disponibilidad que se utilizan rutinariamente para analizar el comportamiento de los acuíferos y sus relaciones con otros componentes del ciclo hidrológico, ríos, lagos, atmósfera y zona no saturada. (Sorooshian 1993). Ocurrencia, Distribución y movimiento del agua en el Subsuelo El agua del subsuelo se distribuye en dos grandes zonas, la no saturada y la saturada (Figura 4) La zona no saturada del subsuelo es la más superficial, los poros contienen tanto aire como agua, y es de importancia en la geoquímica del agua de la zona saturada. La zona saturada, se conforma principalmente por el agua subterránea, y se caracteriza por presentar todos los poros de la formación geológica saturados de agua (Vilela, 1970; Custodio y Llamas, 1983). El sistema conformado por la formación geológica y el agua que satura los poros (agua subterránea) se denomina acuífero (Foster et al., 2006; Chilton y Seiler, 2006). Estos acuíferos pueden clasificarse como libres, semiconfinados o confinados (Figura 4). El acuífero libre o freático, se caracteriza por estar sometido solamente a la presión de la atmósfera, sin ninguna capa superior de baja permeabilidad (Vilela, 1970; Custodio y Llamas, 1983). Al carecer de esta capa, presenta una alta vulnerabilidad a la contaminación (Aller et al., 1987; Foster et al., 2002; Auge, 2004). A nivel local, es el acuífero que podría presentar mayor interacción con el agua superficial (Winter et al., 1998). Los acuíferos semiconfinados o confinados se desarrollan entre dos capas de baja permeabilidad, superior (acuícludos o acuitardos) e inferior (acuífugos). La capa inferior consiste en el basamento de todo el sistema acuífero. Las características de la capa superior, son las que establecen el grado de confinamiento. Un acuífero confinado no tendría conexión hidráulica con el agua libre, salvo a escala regional o en pozos de bombeo, sin embargo, dada la dificultad que en la naturaleza se presente este caso de confinamiento, se prefiere el concepto de semiconfinado (Auge, 2004). “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 44 En este tipo de acuífero, la recarga, se realiza donde la capa superior de baja permeabilidad presenta poca entidad y el potencial hidráulico es favorable. La descarga natural de este acuífero, se da en zonas donde no se presenta la capa superior de baja permeabilidad y la presión diferencial, respecto a la zona de recarga, permite la surgencia. Para evaluar la vulnerabilidad de este acuífero, se consideran las propiedades de la capa superior y la dirección del potencial hidráulico (Vilela, 1970; Auge, 2004). Figura 4: El agua en el subsuelo (Elaborado sobre la base del trabajo de Videla 1970 y Chilton y Seiler, 2006). -Tipos de Agua Cuando el agua circula por los poros puede quedar retenida en ellos por efecto de la atracción de las partículas sólidas que lo componen puesto que el agua tiene un carácter polar, la fuerza de retención será mayor cuanto más cerca estén las moléculas de agua de dichas partículas, así existe un agua fuertemente unida (agua ligada) que forma una película alrededor de ellas. Esta agua no es absorbible por las plantas. La película puede ser tanto más gruesa como carga tenga la partícula. Si dos partículas están suficientemente cerca sus películas de agua pueden atraerse y formar un menisco o puente entre ellas. “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 45 Las moléculas más alejadas están retenidas con menos fuerza de modo que podrán ser absorbidas por las raíces de las plantas (fuerza de succión) o pueden perderse por gravedad si ésta fuerza es mayor que la de retención (agua gravitacional). El agua que queda retenida venciendo a la fuerza de gravedad se denomina agua capilar porque se sitúa en los poros capilares (de menor tamaño), parte de la cual será absorbible. (Figura 5) Figura 5: Tipos de agua (Extraído de: U C M, 2015) En el perfil del suelo se distinguen dos zonas: Zona no saturada (de aireación o vadosa) Que se extiende desde la superficie del terreno hasta el nivel freático. Los poros no están saturados, es decir, están ocupados tanto por agua como por aire en función de las condiciones, y el agua retenida, que puede ser agua de hidratación, de adhesión o capilar, se encuentra a una presión menor que la atmosférica. El agua no retenida se moverá gracias a la gravedad (agua gravitacional o gravífica), y seguirá descendiendo (percolación), y ocupando eventualmente los poros, grietas, y fisuras de los materiales hasta alcanzar algún nivel inferior que sea impermeable o esté saturado. (Figura 6) “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 46 Zona saturada Se extiende desde el nivel freático hasta las rocas impermeables. Los poros se encuentran totalmente llenos de agua y constituyen el acuífero subterráneo, donde el agua circula por efecto del gradiente hidráulico. Ahora bien, dentro de la zona no saturada se distinguen tres subzonas: Una superficial de Evapotranspiración, otra de Intermedia y la Franja capilar. a) Subzona superficial: caracterizada porque una parte de las aguas infiltradas quedará retenida y adherida por fuerzas capilares al terreno, formando la humedad del suelo. El agua aquí contenida puede evaporarse volviendo a la atmósfera, o ser absorbida por los vegetales a través de sus raíces, quienes también la evaporarán por transpiración: a esta zona del suelo comprendida entre la superficie y el límite inferior de las raíces de los vegetales, denominada subzona de evapotranspiración, y tiene un espesor variable desde algunos centímetros hasta varios metros, en función de la cantidad y el tipo de vegetación propios de la región. b) Subzona intermedia: en la que el agua se mueve por gravedad hacia las zonas inferiores (percolación). Tiene un espesor muy variable, desde algunos cientos de metros en el caso de zonas desérticas, a llegar incluso a no existir en el caso de niveles freáticos muy cercanos a la superficie. Figura 6– Distribución de las aguas en el subsuelo Consultada en 2015) (Extraído de: Universidad Complutense de Madrid “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 47 c) Franja capilar, en contacto con la zona saturada. Esta franja se caracteriza porque los estrechos conductos y oquedades situados entre los materiales, se mantienen ocupados por agua sujeta a fuerzas capilares, que asciende desde la zona saturada inferior a una altura tanto mayor cuanto mayor sean estas fuerzas. Aunque esta zona está saturada de agua, al igual que la zona de saturación que la sigue, hay una diferencia fundamental entre ambas: el agua de la franja capilar al estar sometida a fuerzas capilares no fluye en general, mientras que la de la zona saturada sí lo hace al ser agua gravífica. El nivel Freático Es el nivel a partir del cual los materiales se encuentran totalmente saturados de agua, su profundidad es variable en función de las condiciones climáticas: Después de precipitaciones abundantes, es decir en épocas de recarga subirá, acercándose cada vez más a la superficie o incluso situándose por encima de ella, lo que dará lugar a zonas encharcadas o pantanosas. Por el contrario en épocas secas, o como consecuencia de extracciones abusivas, el nivel bajará progresivamente lo que se traducirá en desecación de humedades, fuentes, descenso de niveles de ríos y pozos, etc. Figura 7. Zona de nivel freático- (Extraído de: UCM –Consultada 2015) Mientras que las superficies de un lago o un río son superficies planas horizontales, no ocurre lo mismo con el nivel freático. (Figura 7). Este no se dispone en forma de superficie plana, sino que reproduce toscamente la superficie topográfica del terreno, de manera que se encuentra a “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 48 mayor altura en las zonas elevadas y desciende en las deprimidas. Esta disposición se debe al hecho de que el agua subterránea se desplaza en general muy lentamente a través de los poros de las rocas, por lo que las aguas que se infiltran en las sucesivas precipitaciones tienden a acumularse en las zonas elevadas, ya que tardarán mucho tiempo en alcanzar las zonas bajas de descarga. Desde la superficie del terreno no es posible detectar la situación del nivel freático, salvo en los casos en los que corte o esté por encima de dicha superficie (zonas pantanosas, lagos, etc.). Sin embargo, se puede conocer de manera bastante aproximada a qué profundidad se encuentra, que coincidirá con la altura del agua de los pozos que existan en la zona, siempre que estén perforados en acuíferos libres, ya que los pozos son perforaciones en el subsuelo hasta alcanzar este nivel. (De hecho, etimológicamente nivel freático significa nivel de los pozos, ya que freatos=pozo, en griego) (Figura 8 a y 8 b). (Extraído de: Universidad Complutense de Madrid- movimiento de las aguas en el subsuelo). En la zona saturada el límite superior viene marcado por el nivel freático, y el inferior por los materiales impermeables a partir de los cuales se ha acumulado el agua. Se caracteriza porque los poros, grietas y fisuras de las rocas están completamente ocupados por agua, que se encuentra a una presión variable: igual a la atmosférica en el nivel freático, y progresivamente mayor a medida que se profundiza. Las aguas de esta zona son las que se consideran verdaderas aguas subterráneas. Han llegado aquí a partir de la infiltración de las aguas de lluvia, o de las aguas superficiales (deshielo, ríos, lagos). Una vez en esta zona y dependiendo de las condiciones, su flujo natural las llevará de nuevo a la superficie dando lugar a manantiales y fuentes, alimentando ríos, lagos “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 49 y zonas húmedas, o descargando directamente en el mar. También si las condiciones lo permiten, pueden ser captadas en cantidades significativas para el consumo humano. (Universidad Complutense de Madrid- (Consultada en 2015). - Efecto de la Captación de Aguas Superficiales La explotación de aguas superficiales altera el balance hídrico y, al igual que la explotación de aguas subterráneas, puede producir numerosos efectos ambientales, entre los cuales deben tenerse en cuenta especialmente los efectos recíprocos entre la disponibilidad y el uso de las aguas superficiales y subterráneas. Otros factores a tener en cuenta en la explotación de aguas superficiales son los siguientes:  La extracción de un mayor volumen de agua de los cauces superficiales (ríos) tiende a reducir el volumen de agua disponible en muchas regiones, especialmente en épocas de estiaje (caudal de base). Al mismo tiempo, reduce la capacidad de autodepuración de las aguas y la tasa de infiltración en el suelo.  Cuando una demanda creciente de agua va acompañada de una reducción del volumen y de la calidad de las aguas superficiales disponibles (corrientes o estáticas), puede ser necesario conducir agua de zonas apartadas a la zona afectada o explotar reservas subterráneas de mayor o menor rendimiento. En situaciones extremas, habrá que contar con altos costos para satisfacer incluso la demanda básica de la población.  La extracción de aguas superficiales aumenta por los mismos motivos que la extracción de aguas subterráneas, cuando la demanda de agua supera la capacidad de reposición de los acuíferos se produce el descenso de los niveles piezométricos de los pozos de la cuenca, generando fenómenos de subsidencia en los alrededores de la perforación. Por otra parte muchos países carecen de una red adecuada de estaciones de medición (pluviómetros y limnímetros) en las cuencas lo cual les impide determinar continuamente el caudal, las reservas y el volumen de extracción de las aguas superficiales, agravado en parte, por carecer de personal calificado que se encargue de analizar los datos de medición y de vigilar el uso de las aguas superficiales en los distintos sectores elaborar balances hídricos (de aguas subterráneas y superficiales) y planes de gestión del recurso. (Civil Geeks.com. 2011). “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 50 -Alteraciones en los ecosistemas fluviales Por sobre- extracción de agua En épocas de estiaje, especialmente, cualquier reducción significativa del caudal de agua puede alterar completamente los procesos ecológicos de las aguas y de las orillas, llegando a degradar e incluso a destruir biotopos de gran valor paisajístico y ecológico. Además, puede verse alterada la estabilidad ecológica del lugar, con su diversidad equilibrada de especies vegetales y animales. Cabe anotar, sin embargo, que estos efectos sólo se producen cuando el volumen de extracción es considerable en relación con el caudal total de las aguas; es decir, cuando ya no está garantizado el abastecimiento mínimo del ecosistema. Los ecosistemas fluviales están fuertemente alterados como consecuencia de la actividad humana, esto sucede cuando se extraen grandes volúmenes para satisfacer diversas necesidades, principalmente la agricultura de regadío que consume, en la mayoría de los casos, considerables cantidades de agua. Los ríos proporcionan anualmente los volúmenes de agua para la recarga anual a los acuíferos. El reto está en abastecer las necesidades humanas de agua sin producir las graves alteraciones de los ecosistemas acuáticos de nuestro país. No solo la extracción de agua para abastecimiento y actividades económicas produce cambios en los ecosistemas fluviales. Otras acciones del hombre también contribuyen a que esta degradación haya llegado a extremos prácticamente irreversibles. Así, por ejemplo, encontramos ríos donde los únicos caudales que transportan son las aguas residuales que recogen en las ciudades o industrias; o ríos canalizados que han dejado de ser ecosistemas vivos. Las alteraciones de los ecosistemas fluviales se pueden agrupar en:  Modificación del régimen de caudales.  Reducción de la calidad de las aguas.  Alteración de la morfología fluvial.  Intervenciones en la cuenca vertiente, es decir, los usos del suelo y el territorio.  Cambios en la composición de la comunidad de seres vivos. (Figura 9) “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional Figura 9 (Extraído Alteraciones por Obras Hidráulicas Los ríos que han sido modificados por construcciones hidráulicas que regulan sus caudales y estos son desviados hacia las zonas de aprovechamiento, alterando la cantidad de agua que fluye por ellos. Además de la modificación del régimen de caudales la morfología de los ríos. Existen otras obras que se han ejecutado en sus cauces que han modificado la estructura morfológica, impidiendo en muchos casos la conectividad de los cauces con las llanuras de inundación o modificando los hábitats naturales que encontramos en los ríos, para almacenar o elevar el nivel de agua, o para defensa de las poblaciones ribereñas, impiden el tránsito de especies y materiales y fragmentan hábitat y poblaciones. “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán Figura 9: Alteraciones de los ecosistemas fluviales Extraído de Fundación Nueva Cultura del Agua, 2012). por Obras Hidráulicas Los ríos que han sido modificados por construcciones hidráulicas que regulan sus caudales y estos son desviados hacia las zonas de aprovechamiento, alterando la cantidad de agua que fluye la modificación del régimen de caudales estas obras también han alterado Existen otras obras que se han ejecutado en sus cauces que han modificado la estructura morfológica, impidiendo en muchos casos la conectividad de los cauces con las llanuras de los hábitats naturales de los pobladores de los ríos. Los obstáculos que encontramos en los ríos, para almacenar o elevar el nivel de agua, o para defensa de las poblaciones ribereñas, impiden el tránsito de especies y materiales y fragmentan hábitat y “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Facultad Regional Tucumán. 51 es de los ecosistemas fluviales , 2012). Los ríos que han sido modificados por construcciones hidráulicas que regulan sus caudales y estos son desviados hacia las zonas de aprovechamiento, alterando la cantidad de agua que fluye bras también han alterado Existen otras obras que se han ejecutado en sus cauces que han modificado la estructura morfológica, impidiendo en muchos casos la conectividad de los cauces con las llanuras de de los pobladores de los ríos. Los obstáculos que encontramos en los ríos, para almacenar o elevar el nivel de agua, o para defensa de las poblaciones ribereñas, impiden el tránsito de especies y materiales y fragmentan hábitat y “Análisis de la Incidencia Ambiental de la Recarga de Acuíferos por la Variación de la Demanda de Agua Superficial en la Cuenca Media del Río Lules” (2015) – Departamento Lules – Provincia de Tucumán. Ing. Ricardo Benjamín B. Paz Belloni. Tesis Magister en Ingeniería Ambiental Universidad Tecnológica Nacional- Facultad Regional Tucumán. 52 Otras obras que se hacen directamente en los cauces o sus riberas, como la extracción de áridos, también imponen fuertes modificaciones tanto en la forma del cauce, como en el tipo y cantidad de sedimentos que llegan a los ríos. Respecto a la calidad de las aguas, el problema se origina porque nuestros ríos han sido utilizados como colectores de los residuos urbanos e industriales, alterando la composición química de las aguas e incrementando la carga contaminante hasta dificultar la vida en muchos tramos. El deterioro que observamos en la estructura y funcionamiento de nuestros ríos puede deberse también a actuaciones en áreas de su cuenca alejadas del propio cauce. Estos problemas pueden originarse por cambios en los usos del suelo, construcciones en las llanuras de inundación, o la invasión de las riberas por agricultura, ganadería y plantaciones arbóreas. En muchas ocasiones esto es debido a que no está bien definido o no se respeta el dominio público hidráulico. Por Especies Invasoras Otro grupo importante de perturbaciones en nuestros ríos viene ocasionado por las especies invasoras que contribuyen a los cambios en el funcionamiento de los ecosistemas fluviales. Las alteraciones morfológicas de los ríos resultan en transformaciones de los hábitat fluviales desde sistemas donde el agua fluye con rapidez a sistemas donde el agua se detiene o estanca, lo que favorece la invasión y dominio de estas especies perjudiciales, mejor adaptadas a las condiciones alteradas. (Ejemplo: la caña exótica Arundo donax que se encuentra en la mayoría de nuestros ríos). (Figura