Canales de regadío Una solución ancestral para la recarga de acuíferos en tiempos de sequía

Por: Matías Taucare, Benoît Viguier y Linda Daniele
Universidad de Chile (M.T.), Universidad de O’Higgins (B.V.) y Universidad de Chile (L.D.).

No está demás destacar la importancia del agua, en especial en las regiones áridas o semiáridas del planeta, donde el vital recurso no está todo el tiempo a la vista, y su forma invisible se vuelve esencial para el abastecimiento y para todas las actividades socioeconómicas: el agua subterránea. Aquellas regiones son las más vulnerables al impacto de presiones antrópicas (sobreexplotación y/o contaminación) y de cambio climático, por lo que el apropiado uso de los recursos hídricos subterráneos depende de una gestión sostenible en el tiempo, la cual está sujeta a una adecuada comprensión de los sistemas hidrogeológicos. Identificar los componentes y procesos involucrados en el balance hídrico de acuíferos, con especial énfasis en las entradas de agua, es decir la recarga, es fundamental para poder cuantificar con mayor precisión la disponibilidad de los recursos hídricos de tales regiones.

Fig. Recarga (1)

Figura 1. Esquema para la recarga hídrica.

En este artículo se hablará de un componente que pareciera ser relevante en el balance hídrico de Chile central y que, de manera inconsciente, está aportando en la recarga de los acuíferos aluviales: los canales de regadío. Además, se hablará de la importancia de su conservación, que peligra debido al desconocimiento de su aporte.

Chile central (32°-36°S; Figura 1) es una macro-región donde viven más de 10.000.000 habitantes, concentrándose principalmente a lo largo de la Depresión Central. Esta macro-región se caracteriza por un clima semi-árido con un gradiente en las precipitaciones de norte a sur, desde 270 mm/año en Cabildo hasta 970 mm/año en Linares (promedio anual durante el periodo de 1980-2010). Las principales actividades socioeconómicas de Chile se reúnen en esta región, donde el uso consuntivo del agua es dominado por la agricultura, con un 82% del total de agua consumida según la Dirección General de Aguas. El 18% restante se reparte entre actividades industriales (8%), suministro de agua potable (7%) y minería (3%).

En la actualidad, las principales cuencas hidrográficas de Chile Central se encuentran con decreto de escasez hídrica (Río Petorca, Río La Ligua, Río Aconcagua, Río Maipo, Río Rapel, Río Mataquito y Río Maule). Según un informe del Banco Mundial del año 2010, la disminución en la disponibilidad de los recursos hídricos renovables en esta macro-región se debe al aumento de las presiones antrópicas desde la década de 1980 y al actual sistema de gestión del agua. De hecho, los acuíferos aluviales se encuentran en estado de sobreexplotación producto de la sobreutilización del agua subterránea, consistente con el aumento notorio de derechos de agua otorgados (Figura 2). Además, de acuerdo con un estudio de 2019 hecho por el investigador René Garreaud y otros, se sabe que durante la última década (2010 al presente) esta situación se ha visto agravada por la denominada megasequía, periodo en cual se han registrado disminuciones en las precipitaciones que promedian entre un 30 y 45% en relación con el periodo histórico (1980-2010), y hasta un 90% en 2019, de acuerdo con datos de la DGA. En consecuencia, la combinación entre el aumento de las presiones antrópicas y de cambio climático sobre los recursos hídricos de esta zona ha quedado reflejada en el marcado descenso de los niveles de agua subterránea, de ~20 m en la cuenca del Río Rapel y de hasta ~40 m en las cuencas del Río La Ligua y Río Aconcagua (Figura 2). Tal situación ha provocado un aumento en los problemas relacionados al agua, especialmente en los sectores rurales donde los pozos pocos profundos se encuentran secos.

La infiltración de los canales de regadío da pie a procesos de recarga artificial, que en Chile no están planificados, y que en algunas cuencas más de la mitad de la recarga de los acuíferos aluviales proviene de dicho proceso.

Durante los últimos años, en Chile Central se han llevado a cabo estudios para entender las variables que participan en el balance hídrico (por ejemplo, trabajos de los autores de este mismo artículo), y así poder mejorar los criterios técnicos que se utilizan para la gestión de los recursos hídricos. De esta forma, se han logrado avances importantes sobre el conocimiento del funcionamiento de los sistemas hidrogeológicos. Dentro de ellos se ha mostrado que existen procesos de recarga artificial, no planificados, relacionados a la infiltración en canales de regadío. Los canales de regadío son obras hidráulicas que tienen la función de captar parte del agua de un río en la zona cordillerana y conducirla hasta las zonas de cultivos en la Depresión Central. En otras palabras, los canales actúan como un sistema que distribuye y reparte el agua desviada de los ríos por toda la cuenca. Aunque este sistema modifica el caudal natural de los ríos, los canales no revestidos (es decir no impermeabilizados) y excavados directamente en el suelo (Figura 3) permiten aumentar la superficie de recarga focalizada. Dicho proceso da pie a una mayor tasa de recarga, a diferencia de la recarga difusa por lluvia (de acuerdo con estudio de los autores Healy y Scanlon, en 2010).

El año 2017, la Comisión Nacional de Riego cuantificó la infiltración de estos canales en algunas de las cuencas de Chile Central. Por ejemplo, en la cuenca del Río Mataquito en promedio el 20% del agua transportada por el Canal Cumpeo se ha estado infiltrando desde 1998. En la cuenca del Río Maule, se estimó que la infiltración desde la red de canales varía entre un 20 y 30%. Estos datos permiten cuantificar el importante volumen de potencial recarga que genera la infiltración de canales. Según un estudio de Arumi y otros en el año 2018, en la cuenca del Río Rapel se ha estimado que 52% de la recarga del acuífero aluvial del Río Cachapoal proviene de la infiltración de estos canales. . La evidencia de este proceso de recarga focalizada distribuida en la Depresión Central (Figura 1), ha quedado plasmada en la huella isotópica de las aguas subterráneas del acuífero aluvial de San Felipe (cuenca del Río Aconcagua), resaltando la labor de recarga de los canales y su participación en el ciclo hidrogeológico.

Figura 1

Figura 2. Hidrografía del Chile central.

Los datos hidrometeorológicos registrados (Figura 2) indican claramente el impacto de la megasequía en las aguas subterráneas, y quizás el escenario podría haber sido peor sin la labor silenciosa de los canales, al menos a nivel local. De hecho, los canales de regadío han sido implementados por civilizaciones en la antigüedad como herramienta de adaptación a la escasez de agua en zonas de  montaña de Chile) y, sin necesariamente saberlo, han favorecido la recarga durante siglos. Ejemplos de esto son las civilizaciones preincaicas en los Andes (Perú; investigación de Ochoa-Toachi y otros en  2019), arábicas e hispano-romanas en la Sierra Nevada (España; investigación de Martos-Rosillo y otros  en 2019), y bereberes en la Cordillera del Atlas (Marruecos; investigación de Bouimouass y otros en 2019), entre otras. Por su parte, gracias a un informe de la Comisión Nacional de Riego de 1982, se tiene conocimiento de que en Chile Central parte de la red de canales existe desde tiempos Precolombinos, y debido a su beneficio para los agricultores, la red de canales siguió creciendo hasta principios del siglo XX. En la actualidad esta red ha alcanzado más de 8.000 m de longitud total, cubriendo principalmente la Depresión Central y los valles (Figura 1). Si bien, no se sabe con exactitud el porcentaje de canales de esta red que se encuentran revestidos, al 2014 solo un mínimo de canales (< 5%) presentaban revestimiento en la cuenca del Río Aconcagua y solo en algunas secciones (de acuerdo con la Comisión Nacional de Riego, 2016). Esto implica que un importante porcentaje del caudal transportado se infiltra al subsuelo.

Figura 2

Figura 3. Niveles de agua subterránea en la cuenca de los ríos Rapel, La Ligua y Aconcagua.

canales

En los últimos años, en Chile se ha optado por impermeabilizar los canales con el fin de evitar las “pérdidas de agua”, pero esta medida va a disminuir la infiltración hasta un 95%, afectando notablemente la recarga de los acuíferos asociados (Figura 4). Si bien esta medida es para que los usuarios puedan aprovechar de manera eficiente sus derechos de agua superficiales, existen organizaciones de canalistas que piensan que el revestimiento de los canales es vital para enfrentar la escasez hídrica (por ejemplo: informe de la Comisión Nacional de Riego, 2016). No obstante, el impacto en los sistemas hidrogeológicos es muy alto, al no considerar la relación entre los sistemas subterráneos con las aguas superficiales. Entonces, el revestimiento de canales implicaría una interrupción de los procesos de recarga focalizada a lo largo de la red de canales, generando una disminución abrupta de los niveles actuales de agua subterránea, en parte sostenidos por la infiltración de los canales. En otras palabras, los impactos se reflejarían en:

i. Los pozos de poca a mediana profundidad quedarán secos;

ii. una disminución en el caudal de los ríos aguas abajo que se alimentan principalmente de agua subterránea.

En ambos casos, se afecta de manera directa el abastecimiento de agua. Por lo tanto, no es correcto considerar la infiltración como una pérdida, incluso para los usuarios de las aguas superficiales. Lo correcto sería considerar el ciclo del agua en su totalidad incluyendo la red de canales.

Aunque la complicada administración del agua separa el agua superficial de la subterránea, en la naturaleza ambas están estrechamente vinculadas, y los canales han operado durante siglos como ejes de conexión silenciosos. Los canales y procesos asociados pertenecen al ciclo del agua en Chile Central y, sin quererlo, han trabajado como una solución tecnológica adaptada a la escala local para atenuar los efectos del cambio climático y la consecuente escasez hídrica. Esto demuestra que algunas soluciones para el agua no necesariamente requieren de grandes infraestructuras. Finalmente, ha quedado demostrado que los canales juegan un rol principal en el balance hídrico de los acuíferos de Chile Central y, por lo tanto, es relevante entenderlos en detalle.

Figura 4

Figura 5. Esquema de infiltración histórico.

Desde el suelo al subsuelo

El agua subterránea, como parte del ciclo hidrológico, es la principal fuente de agua dulce en la Tierra. Esta se origina de la lluvia y de aquí surge la pregunta… ¿Cómo llega el agua a estar bajo nuestros pies? Hay que indicar que parte de las precipitaciones generan escorrentía que circula en la superficie del terreno, otra parte vuelve a la atmósfera a través de la evapotranspiración y la parte restante se infiltra directa o indirectamente luego de haber circulado en superficie. La infiltración es la entrada de agua desde la superficie al subsuelo. En este primer paso el agua puede retornar a la atmósfera por evapotranspiración, ya que se encarga de alimentar la vegetación a través de las raíces de las plantas, o simplemente puede permanecer almacenada temporalmente en la zona no saturada (sistema compuesto de roca, aire y agua). Posterior a la infiltración, el segundo paso es la percolación o drenaje, que corresponde al flujo vertical y descendente de agua en la zona no saturada, por debajo de una profundidad límite donde los procesos de evapotranspiración ya no afectan a los flujos. En otras palabras, la percolación es la circulación de agua hacia zonas más profundas. Por último, una vez que el agua alcanza la zona saturada (sistema compuesto de roca y agua) se convierte en recarga.

Basado en los trabajos de Simmers (1997), de Vries and Simmers (2002), Scanlon et al. (2006) y, Healy and Scanlon (2010).

Referencias

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Definición de palabras subrayadas

Acuífero aluvial: Es aquel acuífero, es decir unidad geológica capaz de transmitir y almacenar agua, compuesto por material sedimentario aluvial no consolidado.

Balance hídrico: El balance hídrico es la contabilidad de los flujos de entrada y salida de agua, y los cambios de almacenamiento dentro de un determinado volumen de control.

Huella isotópica: Corresponde a la composición isotópica de un elemento estable (ej.: 18O, 2H, 13C, 12C) como resultado de diferentes procesos de fraccionamiento isotópico. En hidrología, se utiliza para identificar procesos relacionados a la circulación de agua en la atmósfera, la superficie y al interior de los acuíferos. Así, se permite caracterizar el ciclo del agua, y entre otras cosas, el origen de la recarga del agua subterránea.

Infiltración: Es un flujo vertical descendente, difuso o focalizado, considerado como la entrada de agua desde la superficie al subsuelo. Este flujo puede llegar a la zona saturada del acuífero y ser entonces considerada como recarga, por lo que la infiltración puede ser vista como una recarga potencial. El agua infiltrada está sujeta a diferentes procesos de almacenamiento en la zona no saturada y puede retornar a la atmósfera por evapotranspiración. Por lo anterior es que se distingue infiltración de recarga.

Presión antrópica: Es el efecto en el medio ambiente causado por las actividades humanas.

Recarga: Corresponde al flujo vertical descendente que el alcanza la zona saturada en un acuífero libre, siendo una adición a la reserva de agua subterránea.

Recarga difusa: Recarga que se origina de una infiltración directa que se distribuye sobre grandes áreas en la superficie del suelo.

Recarga focalizada: Recarga que se origina de una infiltración indirecta, es decir posterior a una escorrentía, desde cuerpos de agua superficiales espacialmente delimitados (ej.: ríos, canales o lagos).

Sistema hidrogeológico: Conjunto de componentes y procesos que controlan la circulación de agua subterránea.

Uso consuntivo del agua: Es el agua que una vez usada, no se devuelve al medio donde se ha captado.