Estudios de balance hídrico en cuencas hidrográficas

Una cuenca hidrográfica puede ser definida como "el área topográfica de la zona en la que el escurrimiento de agua superficial aparente drena a un punto específico de un arroyo o de un cuerpo de agua, como un lago" (Shimon, 2010), de esta forma una cuenca funciona como un colector de agua convirtiendo las entradas de agua en escorrentía y almacenando agua (Chavarri, 2012). Conociendo las características de una cuenca (precipitación, escurrimiento, evapotranspiración e infiltración de agua subterránea), permitirá evaluar la temporada y  la disponibilidad espacial del agua, esto es útil para la asignación y control de flujo del agua.

El balance hídrico es una herramienta que permite conocer características de la cuenca mediante la aplicación del principio de conservación de la masa o la ecuación de continuidad (Rose, 2004; Essam, 2007), de acuerdo con este principio, cualquier diferencia entre las entradas y salidas deben reflejarse en un cambio en el almacenamiento de agua dentro del área del presupuesto (UNESCO, 1988; Simón, 2010).

Entradas = Salidas + Cambio en el almacenamiento

 P + Si + Gi = So + Go + ET + ΔS

                         Figura 1: Entradas, salidas y cambios en el almacenamiento de una cuenca hidrográfica.

                         Figura 1: Entradas, salidas y cambios en el almacenamiento de una cuenca hidrográfica.

CASO: Desarrollo de una herramienta de balance hídrico para las evaluaciones alternativas de suministro de agua en cuencas hidrográficas

 

Este estudio ha sido desarrollado en la cuenca Nookachamps, del condado de Skagit en Washington. Esta cuenca tiene una compleja gestión en sus recursos de agua debido a dos factores clave:

• El crecimiento de la población y las demandas de agua asociadas.

• Las regulaciones ambientales que no permiten el uso del agua superficial, ya que es una prioridad para las especies de salmón en peligro. Estas normas limitan el agua que se extrae de los pozos. Esta área de la cuenca, de aproximadamente 44.000 acres de tamaño, es muy boscosa y rural, donde la agricultura y la silvicultura comercial dominan la economía local. Nookachamps Creek se origina en el Lago de McMurray, fluye a través del Lago Big y se une al Río Skagit (final de la cuenca).

En la cuenca tiene zonas con distintas gestiones en recursos de agua y se dividen en dos:

• Agua arriba: en esta área se encuentra el Lago Mc. Murray. Es una zona con baja densidad de pobladores. Los pozos de agua subterránea se usan para abastecerse de agua y los sistemas sépticos se utilizan para el tratamiento de agua residual (50 % de esta agua se pierde por evaporación).

• Agua abajo: En esta área se encuentra el Lago Big. Se trata de un área densamente poblada. El suministro de agua para estas zonas viene como agua importada, es decir, agua fuera de la cuenca. El agua residual se recoge y se transporta fuera de la cuenca para el tratamiento y la eliminación final en el Río Skagit, ubicado fuera de la cuenca.

 

 

Objetivo

 

Proporcionar una herramienta que ayude a la toma de decisiones y la planificación en la gestión de la tierra y los recursos hídricos , teniendo en cuenta ambientes naturales como también los construidos, ello se llevará a cabo analizando el impacto positivo en el balance de agua, agua residual y se verá opciones de gestión en uso de la tierra.

 

 

Metodología

 

Este estudio evalúa los impactos del medio construido sobre el equilibrio natural del agua.

Las relaciones del balance hídrico en general, han sido considerados como los procesos de agua que se "han quitado" e "importado" de la cuenca como por ejemplo, para el uso de agua como suministro, manejo de agua residual, o como el uso de pozos de agua subterránea y sistemas sépticos considerados impactos negativos netos en el balance hídrico.

Para captar una amplia gama de posibles efectos del balance hídrico, se han considerado cuatro opciones de gestión en agua residual, junto a cuatro opciones en gestión de uso de la tierra para el análisis. La siguiente figura muestra estas opciones y otras características de la cuenca:

                                                     Figura 2: Opciones de Gestión en Recursos Hídricos  

                                                     Figura 2: Opciones de Gestión en Recursos Hídricos

 

Juntos, crean un total de 16 opciones en gestión de recursos hídricos para analizar, pero sólo 8 opciones se han evaluado en el presente estudio: 1A, 1B, 1C, 1D, 2A, 2B, 2C y 2D.

Este análisis se realizó con la ayuda de un modelo conceptual que convierte crecimiento de la población en la demanda de corriente de agua y flujos asociados de agua residual. Este modelo conceptual se ha construido utilizando una herramienta de software llamada Community Viz. Las figuras a continuación muestran los resultados en las evaluaciones anuales y de verano, respectivamente. 

           Figura 3: Impacto Anual de las Opciones en Gestión de Recursos Hídricos sobre el balance hídrico.   

           Figura 3: Impacto Anual de las Opciones en Gestión de Recursos Hídricos sobre el balance hídrico. 

 
          Figura 4: Impacto en Verano de las Opciones de Gestión de Recursos Hídricos sobre el balance hídrico.

          Figura 4: Impacto en Verano de las Opciones de Gestión de Recursos Hídricos sobre el balance hídrico.

La información presentada en las figuras 3 y 4 es de gran ayuda para entender los efectos relativos de agua residual y las opciones en gestión de uso de la tierra, pero dichos efectos no se relacionan con los niveles actuales de flujo en Nookachamps Creek, puesto que existe una falta de monitoreo en esta cuenca en cuanto al  flujo de corriente (cuenta con tan sólo 3 años de registro). Un somero análisis indica que el máximo impacto positivo anual de balance de agua, casi 400 acres-pie, se traduce en aproximadamente 0,5 % del volumen de flujo medio anual (76.600acres-pie).

Mientras que, anualmente, tomando en cuenta las  estrategias en gestión de recursos hídricos, se vio que no  puede transmitir un impacto significativo en el balance hídrico de la cuenca.

Durante los meses de verano donde el flujo es bajo, el máximo impacto positivo sobre el balance diario de agua (casi 1.0 pies cúbicos por segundo) se traduce en aproximadamente el 57 % del total del bajo flujo diario (1,75 pies cúbicos por segundo). Este análisis pone de manifiesto la importancia de las estrategias para el manejo de la tierra y el agua.

 

 

Conclusiones

 

El estudio no ha analizado por completo el balance hídrico en cuenca, ya que no se incluye las entradas y salidas de agua como las precipitaciones o la entrada de agua subterránea, ni incluye todos los usos del agua, como la agricultura y la silvicultura comercial.

Las estrategias evaluadas en este estudio tienen el potencial de proporcionar un beneficio sustancial a los periodos de bajo flujo, apoyando así los objetivos de un medio natural, manteniendo al mismo tiempo el  futuro crecimiento de un ambiente construido.

 

 

Referencias

 

  • Anderson R., Hansen J., Kukuk K., Powell B. 2006, Development of a Watershed-based Water Balance tool for Water Supply Alternative Evaluations, Water Environment Foundation.

  • Chaverry E. 2012. Métodos de Análisis en Ingeniería de Recursos Hídricos. Universidad Agraria la Molina. Perú.

  • Essam M. 2007. Water Flow and Chemical Transport in a Subsurface Drained Watershed, University of Illinois, United States of América.

  • Rose Calvin. 2004. An Introduction to the Environmental Physics of Soil, Water and Watersheds, University of Cambridge, United Kingdom.

  • Shimon C. 2010. Water Resources. Island Press, United States of America.

  • Unesco. 1981. Methods for Water Balance Computation. Instituto de Hidrología de España. España.

     

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