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Ecosistemas húmedos y zonas de exclusión de masas de agua subterránea (ZEMAS)

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  • Ecosistemas húmedos y zonas exclusión masas agua subterránea (ZEMAS)
    Figura 1

Sobre el blog

Federico J. García Mariana
Federico J. García Mariana es licenciado en CC Geológicas y funcionario del Estado. Jefe de Servicio de Hidrogeología de la Comisaría de Aguas de la CHS. Desde hace más de 25 años trabaja en temas de contaminación de aguas y ecosistemas fluviales.
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Hasta ahora, en éste y en muchos otros trabajos sobre aspectos de cuantificación de recursos subterráneos, ligados o no a ecosistemas húmedos, no se han considerado la verdadera importancia que pueden tener aquellos otros sectores aparentemente “neutros” o sin definición de masas de agua subterránea, muchas veces considerados como “cajones de sastre” de la hidrogeología, pero que poseen una gran importancia, al menos, para muchos de los ecosistemas húmedos de recarga y de tránsito (principalmente, estos últimos), que se ubican sobre “acuitardos” , susceptibles de mantener importantes ecosistemas de vegetación freatofítica y fauna de microinvertebrados, a pesar de los escasos recursos hídricos no explotables desde el punto de vista práctico o económico (como viene de la propia definición de acuitardo). Ahora queremos abordar este tema al que habría que dedicarle toda una obra monográfica.

Sobre el concepto de “acuitardo” (Fig.- 1), se debe de entender las formaciones geológicas “semipermeables” que tienen una conductividad hidráulica muy baja, y que se diferen­cian, principalmente, de las formaciones típicamente “permeables” de los acuíferos adyacentes por ser aquellos de grano muy fino, tener abundancia de minerales reac­tivos (solubles y con alto capacidad de intercambio iónico), y por tener una dirección de flujo predominante vertical hacia arriba o hacia abajo, frente a la dirección general de flujo subhorizontal en los acuíferos típicos.

Además, debido a que los acuitardos poseen una alta porosidad pero muy baja permeabilidad, actúan como grandes almacenes de agua de recarga (reservorios) que percola lentamente (efecto de goteo) hacia los acuíferos adyacentes (suprayacentes o subyacentes).

En lo que respecta a la caracterización del rango de valores de conductividad hidráulica, y en concreto, sobre los valores de permeabilidad media vertical que sería el flujo preferente en los acuitardos frente a los flujos subhorizontales, estaría dentro del rango de los 10-4 y 10 -7 cm/seg (para formaciones semipermeables del 20 % - 40 % de porosidad), que se corresponden, generalmente, con formaciones aluviales de arenas muy finas, limos y arcillas; incluso de formaciones margosas con limos.

Por debajo de los  10 -7 cm/seg.  las formaciones pueden considerarse prácticamente impermeables, denominándose entonces “acuícludos” (p.ej.- arcillas puras, o margas, principalmente (a pesar de una porosidad superior al 40%), o incluso de “acuífugos” (formaciones impermeables  de rocas "cristalinas" con una porosidad inferior al 0,1 %).

Para permeabilidades medias verticales por encima de los 10 -4 cm/seg. se trataría ya de valores correspondientes a formaciones típicamente acuíferas.

Para la caracterización y definición de Zonas de Exclusión de Masas de Aguas Subterránea (en adelante, ZEMAS o ZEMA), nos puede servir de ejemplo, en primera instancia, el mapa estándar de la definición de las 63 masas de agua subterránea de la demarcación hidrográfica del Segura (Fig.- 2), donde se puede observar que existen muchas otras zonas o sectores comprendidos entre estas masas que se corresponden con litologías de alta, media y baja permeabilidad, a modo de, como decíamos, “cajas de sastre” de los flujos hidrogeológicos,  al margen de las verdaderas unidades o acuíferos definidos en el Plan de cuenca. En otros casos se trata de flujos conectados de acuíferos colgados o subálveos “a caballo” con las verdaderas masas de agua subterránea adyacentes.

No obstante, conforme a la actual Directiva Marco del Agua , en su artículo 7, sobre aguas utilizadas para captación de agua potable, se expresa literalmente  que: “ Los Estados miembros especificarán dentro de cada demarcación hidrográfica todas las masas de agua utilizadas para la captación de agua destinada al consumo humano que proporcionen un promedio de más de 10 m3 diarios o que abastezcan a más de cincuenta personas”.

Por lo que, analizando en profundidad dicha disposición, dicha dotación de 10 m3 diarios, supone apenas un poco más de 0,1 litros/seg., caudal insignificante que puede derivar, prácticamente, de cualquier formación mínima acuífera o de cualquier "indeseable" semipermeable bajo la connotación de lo que hemos definido como un “acuitardo”. Ello significa que, la Directiva Marco (de las pocas cosas buenas) no desprecia dichos sectores comprendidos entre las masas de agua subterránea definidas, al menos  implicitamente, y nos hace replantear el trabajo de que debemos estudiar y darle igual de  importancia (si no más) a dichas zonas de recursos mínimos.

Bajo esta perspectiva, es por lo que vamos a definir ciertas Zonas de Exclusión de Masas de Agua Subterránea como las que se muestra en el mapa adjunto, donde se ha caracterizado unos 35 sectores bajo 4 tipos de grupos de formaciones fundamentales de las ZEMAS, según el porcentaje relativo de los grados de permeabilidad de las litologías encontradas en el terreno para cada delimitación.

GRUPO ZEMAS-1: “Acuíferos colgados”

Aquellas zonas que comprende, en buena parte, formaciones de alta a media permeabilidad; que es lo que se puede corresponder con acuíferos colgados, como formaciones de “cabecera” pero de pequeño almacenamiento. En caso de representar acuíferos de una mayor importancia tendrían que haberse incorporado a la delimitación de la masa de agua subterránea propia adyacente a este sector.

GRUPO ZEMAS-2: “Acuitardos”

Sectores que comprende, prácticamente, la totalidad de formaciones de muy baja permeabilidad (acuitardos) aflorantes en superficie, pero que pueden prolongarse en profundidad como verdaderos acuíferos no definidos o definibles sobre la base de criterios estratigráficos o geomorfológicos; y que, en principio, estarían separados del resto de la posible masa de agua subterránea adyacente.

GRUPO ZEMAS-3: “Acuíferos subálveos”

Sectores que comprende en superficie, buena parte de formaciones permeables en la modalidad de acuíferos subálveos de cauces fluviales permanentes o de ramblas importantes, aunque de espesor de calado no muy potente (pero de una alta porosidad), sobre un zócalo de acuitardos y/o de impermeables. Sería el ejemplo de formaciones permeables de gravas , arenas y limos aluviales, muchos de ellos sobre acuitardos, acuícludos o incluso sobre acuífugos de base. Se comportarían como acuíferos “colectores”, muy transmisivos pero de poca inercia. Muchas de sus aguas pueden representar episodios de interflujo.

GRUPO ZEMAS-4: “Zonas de impermeables” (acuícludos y/o acuífugos)

Aquellas zonas que presentan, en buena parte (más del 75%) , formaciones impermeables (con mayor o menor porosidad), como pueden ser las arcillas homogéneas, margas azules (acuícludos), o granitos,
o cuarcitas, filitas, o micaesquistos inalterados (acuífugos). Como sectores sin formaciones permeables o semipermeables existentes, o despreciables en superficie. Por otra parte, estos impermeables pueden corresponderse con mantos de confinamiento de acuíferos o acuitardos profundos.

En síntesis, se puede definir para la demarcación hidrográfica del Segura:  6  ZEMAS del tipo-1 “Acuíferos colgados”; 
16  ZEMAS del Tipo-2 “ Acuitardos” ;  7   ZEMAS del Tipo-3 “Acuíferos subálveos”;    9   ZEMAS del Tipo-4 “Zonas impermeables”.

El conocimiento de las propiedades hidrogeológicas de las ZEMAS es esencial para las actividades de almace­namiento, ubicación de vertederos, autorizaciones de vertido y gestión de los residuos sólidos y líquidos, a igual que sucedía para las ZHIN, pero en este caso, las condiciones de “filtrado” o de formaciones “tampón” del caso concreto de los acuitardos pueden ser mucho más interesantes para los criterios  de autorizaciones de vertido y/o de recarga inducida, sobre todo en las ZEMAS tipo-2, debido a sus condiciones de reservorios de lenta circulación, y de la acción depuradora de la vegetación freatofítica asociada (criptohumedales). Asímismo, también podemos deducir acciones de almacenamiento y de fenómenos de intercambio iónico de sustancias contaminantes para los “acuícludos” (arcillas y margas); incluso para los “acuífugos” (micaesquistos y filitas) de las “zonas impermeables”, donde sus zócalos impermeables pueden servir de plataformas de alta tasa de evaporación directa.

Por ello, los volúmenes procedentes de las autorizaciones de vertido sobre los acuitardos de las ZEMAS pueden ser formaciones ideales para llevar a cabo los puntos de vertido autorizado, ya que el régimen de flujo, a poco profundidad y presencia de semipermeables, condiciona la carga hidráulica, reteniendo en buena parte los componentes iónicos menos solubles en la matriz del sedimento, y “filtrando” el agua al medio; aunque con el tiempo hagan disminuir la velocidad de infiltra­ción y aumenten la escorrentía superficial. Desarrollarán, además, ecosistemas húmedos, que funcionarán, al mismo tiempo, como filtros naturales “depuradores” de cierta carga contaminante, como sistemas capaces de proporcionar un ambiente adecuado como sumideros de CO2 y centros de generación de O2. Por ello las formaciones semipermeables de las ZEMAS son más eficaces ante una posible “depuración” natural del terreno que las formaciones típicamente acuíferas.

Los acuitardos, en definitiva, pueden ser los primeros controladores naturales para la atenuación de nutrientes, metales pesados, pesticidas y otras substancias tóxicas. La presencia de acui­tardos también controla el volumen de recarga de acuíferos adyacentes en respuesta al uso del terreno y a la capacidad de almacenamiento del agua dulce en lagos y remansos fluviales.

Por lo que, los modelos de flujo regional de agua subte­rránea se controlan normalmente por la distribución, potencia, extensión y permeabilidad de los niveles semipermeables encima o debajo de los permeables. Y es por ello por lo que los acuitardos de las ZEMAS (en los Tipos 1,2, y 3), condicionan la velocidad de flujo descendente (o ascendente) a través de las capas de más baja permeabilidad vertical. Estas capas, aunque pueden ser muy delgadas (escaso calado) para este control, pueden, no obstante, ser extraordinariamente más importantes cuanta menor permeabilidad presenten, como es el caso de las zonas de acuitardos típicos (en las ZEMAS  Tipo 2). Debemos pensar, además, que la calidad del agua que se altera en los acuitardos, normalmente, no suele ser aprovechada de una manera cuantiosa e inmediata (particularidad que no sucede con los acuíferos).

Por último, la posible acumulación de componentes tóxicos en la vegetación asociada a los acuitardos podría ser posteriormente talada o eliminada de raiz a través de los programas de control periódicos de cortas de cañizales o carrizales fluviales, o de los planes de podas de arbustos y leñosas de ribera, con el fin de regenerar la vegetación freatofítica y rehabilitar dichos ecosistemas húmedos.