Cuál es la Relevancia de la Evapotranspiración en el Régimen de Aguas Subterráneas?

Vista en planta y perfil de los bofedales y descarga a cursos de agua

Vista en planta y perfil de los bofedales y descarga a cursos de agua

En el sentido estricto, la Evapotranspiración es el proceso mixto de la evaporación en el suelo más la transpiración en las plantas. Este proceso no esta incluido en muchos libros de Hidrología y tampoco en mucho métodos hidrológicos como el método racional, SCS, entre otros. La Evapotranspiración tiene poca relevancia en el cálculo de avenidas, pero entra a tallar en temas de Balance Hídrico tanto de aguas superficiales como de aguas subterráneas. 

Este artículo muestra la relevancia del proceso de Evapotranspiración en la conceptualización y modelamiento de aguas subterráneas indicando cuáles serían los errores e inexactitudes de no considerar este proceso. 

 

Donde ocurre la evapotranspiración de aguas subterráneas?

La evapotranspiración ocurre aquellas zonas donde el agua subterráneas está muy cerca a la superficie. Estas zonas donde la napa es muy cercana a la superficie son muy conocidas y se llaman humedales. Si bien el agua no está brotando ni tampoco el terreno es húmedo, la napa freática esta a una distancia suficiente para que las raíces de las plantas puedan consumir aguas subterráneas.

El consumo de aguas subterráneas de las plantas se produce mayormente en la época seca, ya que en la época húmeda la planta consume tanto de procesos de precipitación como de escorrentía.

En la siguiente figura se muestran los principales procesos del ciclo hídrico superficial y subterráneo incluyendo la zona donde se produce evapotranspiración de aguas subterráneas.

Fuente: Manual de GSFLOW de la USGS

Fuente: Manual de GSFLOW de la USGS

 

Cual es la relevancia?

Hemos considerados ciertos puntos claves para comprender la relevancia de este proceso. Aquí los mencionamos:

La evapotranspiración es una descarga del sistema

La evapotranspiración del agua subterránea es una descarga del sistema, y ocurre en los humedales (bofedales). Es decir el agua subterránea esta saliendo del sistema como transpiración de las plantas que consumen agua subterránea de sus raíces. 

La evapotranspiración es relevante en el ciclo hídrico

Este proceso de descarga a través de las estomas de las plantas no es despreciable en el balance de entradas y salidas de aguas subterráneas. Para una cuenca andina de 180 km2, con una entrada de recarga de precipitación de 1.056 m3/s, las principales salidas del sistema son el drenaje a los cursos de agua con 0.654 m3/s, seguido de la evapotranspiración con 0.411 m3/s. Si consideramos los porcentajes, la evapotranspiración es un 38% de la recarga.

Estos datos vienen de un modelo numérico realizado en MODFLOW, calibrado con más de 100 piezómetros y tres estaciones de flujo base.

Balance Hídrico de Aguas Subterráneas del Archivo LST en MODFLOW

Balance Hídrico de Aguas Subterráneas del Archivo LST en MODFLOW

No considerar evapotranspiración genera inexactitudes en el flujo

Cuando se simula el régimen de aguas subterráneas tanto a escala local o a nivel de cuencas se tienen que especificar todos los procesos físicos que afectan el régimen. Si uno omite un proceso, la computadora no tiene criterios propios para aplicar un proceso. En caso no se considere la evapotranspiración, la computadora omitirá este proceso y lo distribuirá entre otros procesos como el drenaje y el flujo regional. 

En términos simples, omitir la evapotranspiración conlleva a una mayor elevación de la napa freática (incluso mayor que la superficie). Esto se debe a que las cargas hidráulicas aumentan para aumentar el flujo por la Ley de Darcy hasta encontrar la próxima salida posible que son los drenes. 

En la siguiente figura se muestran la diferencia entre un modelo con evapotranspiración y otro que no ha considerado ese proceso.

Líneas equipotenciales y napa freática de modelo CON evapotranspiración

Líneas equipotenciales y napa freática de modelo CON evapotranspiración

Líneas equipotenciales y napa freática de modelo SIN evapotranspiración

Líneas equipotenciales y napa freática de modelo SIN evapotranspiración

 

Simular la evapotranspiración significa simular humedales

El interés del autor por la evapotranspiración vino en entender los resultados del modelamiento numérico donde este proceso estaba considerado. Simular las aguas subterráneas significa también simular los bofedales y su consumo de agua. Esto tiene mucha relevancia para entender estas zonas y su ecosistemas, para gestionar su preservación y evaluar el impacto antropogénico y humano sobre ellas.

 

Como maneja MODFLOW la evapotranspiración?

El software de MODFLOW maneja muy bien el proceso de evapotranspiración tanto a escala local como regional, en régimen uniforme o variando con el tiempo. En la construcción de modelos de aguas subterráneas es muy fácil considerar la evapotranspiración con los paquetes Evapotranspiration Package (EVT) y Evapotranspiration Segments Package (ETS). Ambos paquetes pueden estar activados en toda la cuenca, pero solo estarán activos cuando la napa esté dentro de profundidad de raices (Evapotranspiration Depth).

El paquete EVT es más práctico para un modelamiento regional de aguas subterráneas, o en aquellos casos donde no se tengan suficientes datos sobre la profundidad de raíces y distribución de la vegetación. El paquete ETS es más útil cuando se tiene que evaluar el consumo de agua de un tipo de vegetación en particular.

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Posted on June 8, 2016 and filed under Hidrogeología.