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Modelo de infiltración de lixiviados en balsas no impermeabilizadas y encharcamientos de purines

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 30 años trabaja en temas de contaminación de aguas y ecosistemas fluviales.

Temas

  • Modelo infiltración lixiviados balsas no impermeabilizadas y encharcamientos purines

Esquema conceptual general

Vamos a partir de un modelo genérico para balsas de purines o estercoleros con lechos sin impermeabilizar susceptibles de producir la infiltración de lixiviados (imagen 1) ; o para parcelas con exceso de enmienda agrícola como para producir unos encharcamientos por inundación de vertido de purines o sus lixiviados, alcanzando la saturación del suelo y percolando hacia el subsuelo (imagen-2); lo que puede ocasionar (y de hecho ocasiona), infiltraciones de efluentes de la fase líquida en disolución (no de la fase en suspensión coloidal), capaces de contaminar tanto el suelo sobresaturado como el subsuelo, independientemente de que exista o no una zona saturada en profundidad; y considerando que puede interponerse un flujo hipodérmico o de interflujo junto al flujo sub-vertical de la zona no saturada (ZNS), no sólo extendiéndose en profundidad sino también lateralmente en horizontal, a través de algún acuitardo o delgado semi-impermeable ubicado a escasos metros de la superficie.

Imagen-1

Pero como esquema general, vamos a suponer la posible transformación de la ZNS en un perfil de zona semi-impermeable, no difícil de imaginar, ya que el planteamiento es perfectamente verificable cuando una sección de la Zona No-saturada Superior del Subsuelo (en adelante, ZNSS) pueda alcanzar un grado de saturación previa y suficiente donde se cumpla la Ley de Darcy, aunque posiblemente también por un periodo temporal, donde también pueda intervenir, de un modo esporádico, el relleno de la ZNSS con agua lluvia recalada desde la superficie.

Por lo que vamos a proponer dos modelos conceptuales:

A) Infiltración de purines líquidos o sus lixiviados en la forma de artesa generalizada de una balsa.

B) Infiltración de purines líquidos o sus lixiviados en la forma de un paralelepípedo rectangular como generalización de una inundación que provoca un encharcamiento.

En ambos casos, vamos a partir de que no existe un flujo intermedio hipodérmico sino la prolongación en profundidad de un perfil homogéneo de ZNSS, de cierta potencia “dB”, con fondo de lecho “A”, y teniendo en cuenta un coeficiente estimable de porosidad eficaz “saturable” “Pes”, lo que es equivalente al volumen total “Vt” de lixiviado embebido en la matriz en un trozo delimitado del subsuelo capaz de fluir, alcanzando el valor máximo de penetración “dB”, una vez se hayan anulado las fuerzas capilares existentes en la zona no saturada y demás condiciones adversas.

En definitiva, si se dan las condiciones de validez de la Ley de Drcy, se cumpliría que:

Vt = dB . A . Pes

Asimismo, el fondo del lecho de la artesa de la balsa o del lecho del paralelepípedo que forma el encharcamiento puede asignarse a la forma cuadrangular de las márgenes de infiltración : a1 . a2.

Por otra parte, el gradiente de infiltración se define como: i = (dH + dB) /dB ; que a efectos del modelo su valor puede considerarse entre 1 al 3 %.

El modelo simula las condiciones más favorables para poder definir o no la presunta o hipotética “impermeabilización natural del terreno”, con el fin de comprobar su validez y trascendencia de aplicación tanto en la acumulación de purines líquidos en la balsa como en el encharcado.

Imagen-2

Condiciones de contorno para un único modelo de infiltración de purines

Aunque vamos a interpretar los dos mencionados casos por separado, existen unas mismas condiciones de contorno que son válidas para ambos supuestos bajo las condiciones preliminares siguientes:

1. Se parte de un estado inicial de saturación completa de poros del perfil de la zona no saturada superior del subsuelo (ZNSS) por un lixiviado, con una porosidad eficaz total “saturable” homogénea “Pes”.

2. La viscosidad del purín o lixiviado liquido infiltrado es equiparable a la densidad y viscosidad del agua (flujo laminar).

3. La profundidad de infiltración es directamente proporcional al volumen de líquido contaminante vertido; e inversamente proporcional a la sección de infiltración del lecho y de la Porosidad eficaz “saturable”, Es decir: dB = Vt/ (a1 . a2. Pes). Esto se traduce en el efecto de la presión local que ejerce el purín sobre los poros del lecho permeable.

4. El volumen de infiltración de lixiviado por unidad de tiempo de penetración en el perfil de la ZNSS es función directa del valor de la permeabilidad media vertical del subsuelo “k”.

5. El valor de la evaporación diaria local se obtiene a partir de la tasa de evaporación sobre la lámina libre de la balsa o del encharcamiento, descontándolo a partir del segundo día del volumen total de vertido existente previo. No se descuenta al volumen infiltrado.

Esquema del flujo “saturable” previo en la ZNSS

Antes del establecimiento de un modelo de infiltración desde una balsa o desde un suelo inundado bajo las condiciones de un posible flujo laminar a través del subsuelo, debemos considerar su estado preliminar “saturable”, a través de la capacidad de almacenamiento de la fase líquida de purín o del lixiviado en la sección de la ZNSS; que experimentaría 3 fases para su saturación máxima en función del tiempo (Rubio, Lupiani et al, 1999):

1) Una primera fase se correspondería con un período de humectación del suelo.

2) Una segunda fase con un período de expulsión del aire.

3) Una última tercera fase, se corresponde con la etapa de estabilidad y de descenso de la curva por colmatación progresiva y/o disminución del gradiente hidráulico, que se identificaría con la etapa de máxima saturación del subsuelo (“Pes” máxima).

La duración de cada una de estas fases de saturación previa de la ZNSS antes de la aplicación de este modelo puede ser de 2 a 4 días para la primera, de 17 a 19 para la segunda, e indefinida para la tercera. No obstante, es necesario partir de un periodo de saturación máximo de la ZNSS antes de poder aplicar un modelo de simulación para la infiltración según un flujo vertical laminar.

Por lo que la ley de Darcy es válida para un medio previo saturado, continuo, homogéneo e isótropo y cuando las fuerzas inerciales son despreciables. Asimismo, para filtraciones de líquidos a velocidades muy elevadas y de gases a velocidades muy bajas la ley de Darcy deja de ser válida. En cambio, para medios de velocidad baja se puede verificar la Ley de Darcy; incluso para suelos o subsuelos “saturables” tipo limos o arcillas limosas. Asimismo, la viscosidad del fluido también es importante tenerla en cuenta a la hora de equipararla a la del agua (para purines y sus lixiviados líquidos).

Por ello debemos de partir de un esquema de domo piezométrico que se representa en los dos esquemas de las imágenes 1 y 2, según:

A) Caso de infiltración en balsas de purines.

B) Caso de infiltración en parcelas de inundación.

En ambos casos (hidrodinámicamente semejantes) se configura una menor pendiente de las líneas de flujo en el sentido de la circulación hídrica preferencial hacia la zona saturada del acuífero, aunque presentaría un flujo vertical (o subvertical) en los primeros metros para adoptar una componente subhorizontal en profundidad, en función de los factores hidrodinámicos que presenta la base de la ZNSS (imágenes 1 y 2). Ya que debe tenerse en cuenta que el flujo no se detiene en la base definible para la ZNSS, sino que adquiere el sentido del flujo de la zona saturada con la que contacta a mayor profundidad (efecto de succión).

Sin embargo, puede aceptarse que dicha curvatura de las líneas de flujo que configura la presumible pluma de contaminación que transita por la sección de la ZNSS no afectaría a su sección teórica por la siguiente condición:

dB = Vt / (a1 . a2. Pes) ; cuando: d1= d2

Ya que es asumible que el espacio de la sección “d1” que define la primera de las parábolas con su tangente en la sección ZNSS (borde izquierdo) es semejante al espacio de la sección “d2” que forma la segunda parábola con su otra tangente (borde derecho). Por lo que la falta de espacio curvo en “d1” para que se cumpla la anterior ecuación se compensaría con el espacio curvo en “d2”.

En definitiva, el modelo de simulación que se plantea se basa en el tránsito de un flujo subvertical de recarga de los denominados “acuitardos” sobre posibles zonas saturadas infrayacentes; a través de formaciones semi-impermeables (saturables) del subsuelo con porosidades eficaces < 1%, y permeabilidades comprendidas entre: 10-9 m/seg y 10-6 m/seg.

A) Ejemplo de infiltración de purines en balsas no impemeabilizadas

A.1. Escenario de infiltración en balsas sin evaporación local (presunta “impermeabilidad natural”)

Con dicha formulación vamos a simular el caso de infiltración de un volumen máximo de purín líquido disponible en una balsa no impermeabilizada, con restitución trimestral, según se dispone en el Real Decreto 306/2020, de 11 de febrero, por el que se establecen normas básicas de ordenación de las granjas porcinas intensivas, y se modifica la normativa básica de ordenación de las explotaciones de ganado porcino extensivo.

En definitiva, aplicamos un modelo con los valores hipotéticos siguientes:

Vt : Volumen total de purín líquido en la balsa: = 1000 m3

K: Permeabilidad media vertical del subsuelo = 10-9 m/seg. (mínimo del estándar para una presunta “ impermeabilización natural del terreno”)

Pes: Porosidad eficaz “saturable” del subsuelo = 0,01 (caso de arcillas limosas de la ZNSS)

A: Área del lecho de la balsa permeable = 1000 m2

dB: Profundidad máxima de la Zona No Saturada Superior = 1000 m3 / (1000 m2 . 0,01 ) = 100 m

donde suponemos que para : Vt = 1000 m3 se cumple:

dH = Vt / A = 1 m

Luego:

i: Gradiente de flujo vertical = (dH + dB) /dB = (1+100) /100 = 1,01

Introduciendo estos datos en la generalización de Darcy para posibles flujos verti cales :

Q = K. A. i;      Q = 10-9 m/seg . 1000 m2 .1,01 = 1,01 10-6 m3/seg.

Para 1 día o 24 horas, supone unos:

86.400 seg/día x 1,01 10-6 m3 /seg. = 0,087264 m3/día x 103 lit/ m3 = 87,264 litros/día

A.2. Escenario de infiltración en balsas con evaporación local (presunta “impermeabilidad natural”)

No obstante, deberemos también incluir dentro del balance del modelo, tanto el valor de evaporación media diaria (valor negativo), como el valor esporádico de la acumulación de agua de lluvia (valor positivo) que afectarían al volumen de la balsa a partir del primer día.

En este caso, podemos partir de los siguientes parámetros:

  • Área llenado de la balsa [m2] (sobre el lecho de la balsa permeable de 1000 m2 ) : 1130 m2
  • Evaporacion general en balsa de purines : 1000 mm/m2/año
  • Evaporacion local en la balsa del ejemplo: 3,10 [m3/día]
  • Profundidad del suelo: 1 metro.

Aplicando esta tasa diaria de evaporación:

Para 15 días, supondría en el balance unos: 1,31 m3 de infiltración y unos 0,13 metros de penetración.

Valor ínfimo que apenas atravesaría el suelo de la balsa.

Asimismo, para una balsa no impermeabilizada, con k = > 10-9 m/seg, para los 90 días que permanece el purín líquido en la balsa, se obtiene una infiltración de 7,85 m3 con 0,79 metros de infiltración, que tampoco atravesaría el suelo

No obstante, para 314 días, supondría unos 27,40 m3 de infiltración, con 2,74 metros de penetración, que sí atravesaría el suelo, llegando al subsuelo, con evaporación de todo el purín líquido acumulado en la balsa para el día 315 (si no se repone o llueve antes ).

Pero 27,40 m3, equivale a unas 27,40 toneladas de infiltración, lo que podría significar una valoración de daños al DPH, de: 27,40 Toneladas x 400 € /ton (según la actual modificación del RDPH) = 10.960 €. Lo que se calificaría la infracción como “menos grave”. Lo cual sí sería significativo.

Por lo que se podría deducir que la acumulación constante de purín líquido más la acumulación de la lluvia sobre la balsa que mantiene un mismo volumen de materia líquida contaminante a lo largo del año, a pesar de la alta tasa de evaporación, podría alcanzar el acuífero o circular a través de alguna formación intermedia de flujo hipodérmico comprendida entre el suelo y el nivel freático en sentido estricto.

Sin embargo, se demuestra en esta simulación para los casos con presunta “impermeabilidad natural” con K = 10-9 m/seg ,  que el hecho obligado de tener que evacuar el purín cada 3 meses favorece poder evitar este tipo de afección.

A.3. Simulación general del modelo para balsas no impermeabilizadas (tablas 1 y 2):

Este modelo se plasma en las 2 siguientes tablas, donde se representa las columnas de las diferentes constantes y parámetros de entrada considerados (tabla-1). Así como los resultados obtenidos en función de la simulación con el elenco de 5 posibles valores variables de la permeabilidad media vertical de un subsuelo; desde la “presunta impermeabilidad natural” de K < 1E-09 m/seg,, hasta los valores de K = 1E-05 m/seg.

Se puede establecer las siguientes simulaciones ( ver recuadros, Tabla-2):

A) K => 1E-09 m/seg: (permeabilidad con riesgo de infracción)

Para la simulación de 1 día, se obtienen resultados de infiltración de: Vi9 = 0,087264 m3/día (0,09 m3/día ) y penetraciones de: dBi9 = 0,01 m. Donde el valor de la evaporación local de la balsa se tiene en cuenta a partir del segundo día.

Para 15 días supone 1,31 m3 de infiltración, con apenas penetración del suelo. Pero para un trimestre (90 días), aunque también supone una penetración de menos de 1 metro, presenta unos 7,8 m3, de infiltración, que equivale a unas 7,8 toneladas de infiltración; lo que podría significar una valoración de daños al DPH, de: 1,31 Toneladas x 400 € /ton (según la actual modificación del RDPH) = 3524 €. Lo que se calificaría la infracción como “leve”. Por lo que se puede deducir que, hasta los 15 días, no se producen daños significativos al DPH con valores superiores a los 400 €.

Pero para un trimestre (90 días) puede producirse cantidades significativas de lixiviado esparcido en el perfil de la ZNSS, aún estimando la gran evaporación alcanzada ( 275,65 m3 ), respecto la gran cantidad de purín aún disponible en la balsa (724,35 m3 ), que puede presentar riesgo de infracciones aún mayores.

Y para un periodo de 365 días la evaporación alcanza los 1.127,39 m3, lo que condiciona que desaparezca todo el purín en la balsa, que al no haber más purín disponible debido a la evaporación (indicado como “EVP”), no produciría más penetración si no se vuelve a completar de nuevo la balsa con purín o se rellena con mezcla producida por la lluvia. En concreto, justo a los 314 días, cuando se pueden dar  infiltraciones máximas de 27,40 m3 , con 2,74 metros de penetración  hasta el subsuelo; lo que podría equivaler a una infracción como “menos grave, si no se evacuara el purín cada 3 meses.

En definitiva: las altas tasas de evaporación en la Demarcación hidrográfica del Segura (de hasta 1000 mm/año), podría compensar las infiltraciones en el subsuelo con permeabilidades inferiores a K = 1E-08; pero siempre que se produzcan evacuaciones de purín cada 3 meses.

Asimismo, a la larga, dentro de un periodo hiperanual, las concentraciones aisladas de nitrógeno acumuladas en las capas del suelo y/o en las capas altas del subsuelo (ZNSS) sí serían susceptibles de verse removidas por el efecto de la lluvia, o por el efecto continuum del citado modelo de infiltración. Por lo que todo esto invita a deducir que, de un modo absoluto: no existen las “impermeabilidades naturales del terreno”, pues el factor tiempo es decisivo (impermeabilidades relativas)

B) K => 1E-08 m/seg : (permeabilidad con riesgo grave)

Para permeabilidades medias verticales entorno a K = 1E-08, entre 15 a 90 días, podrían dar penetraciones de 1 a 10 metros. Que sería el rango de profundidades (en general), donde más se localizan los restos de materia nitrogenada en el subsuelo (principalmente entre los 2 a 5 metros, coincidente con los 60 a 90 días de gestión del purín en las balsas).

Exactamente: para 90 días supone 78,54 m3 con penetración de más de 7 metros; pero 78,54 m3, equivale a unas 78,54 toneladas de infiltración, lo que podría significar una valoración de daños al DPH, de: 78,54 Toneladas x 400 € /ton (según la actual modificación del RDPH) = 31.416 €. Lo que se calificaría la infracción como “grave”.

Por último, recordemos que aunque el flujo de todo el volumen de vertido liquido acumulado en la balsa (V8) se difunda en la ZNSS eso no es condición suficiente para que se evite la penetración más allá de estos máximos, y no poder alcanzar la zona saturada situada a mayor profundidad, ya que se trata de un modelo dinámico de llenado de purín continuo (efecto continuum), más la posible intervención esporádica de la recarga de lluvia, aunque se evacue cada 3 meses.

C) K => 1E-07 m/seg : (permeabilidad con riesgo muy grave; Imagen-3)

Se deduce que sólo a partir de permeabilidades de : K = 1E-07 m/seg, la tasa de evaporación afectaría muy poco a la mitigación de la cantidad de infiltración y penetración del lixiviado líquido. Es el caso de posibles infiltraciones máximas de Vi7 = 523,5 m3 para 60 días; y penetraciones de hasta 52,36 m., conforme a las mismas condiciones previas establecidas en nuestro ejemplo. Pero aproximadamente a partir de los 84 días, dejaría el lixiviado de seguir penetrando (73,30 metros), ya que no queda más purín en la balsa (indicado como “NULO”), que a diferencia del caso anterior, la evaporación no ha conseguido todavía evaporar todo el purín en la balsa.

D) K => 1E-06 m/seg : (permeabilidad con riesgo delictivo)

Para estos casos, se deducen cantidades máximas de Vi6 = 610,85 m3 para 7 días, con penetraciones de 61,08 m. (con purín en la balsa que supera a la tasa de evaporación, y con perfil “nulo”, pues todo ese purín es “consumido”, a partir de los 7 días).

E) K => 1E-05 m/seg: (permeabilidad inadmisible –delictivo)

Supone cantidades máximas de Vi5 = 872,64 m3 para un primer y único día, con penetraciones de 87,26 m (con purín en la balsa que supera a la tasa de evaporación, y con perfil “nulo” o “consumido” a la penetración al segundo día). En este caso, recordemos que la profundidad máxima de las condiciones de contorno para la ZNSS se fijaba en 100 metros frente a los 87,26 m de la penetración máxima.

Todas estas simulaciones derivan de un modelo dinámico, en cuyo balance interviene: el contenido líquido almacenado en la balsa, el volumen de infiltración, y el volumen de evaporación, en función de los distintos tipos de permeabilidad “k” , “Pes “, y la superficie de infiltración “A”.

Imagen-3

B) Ejemplo de infiltración por encharcados de lixiviados en parcelas

B.1. Escenario de infiltración de purines en parcelas sin evaporación local (más de 24 horas)

En este caso, vamos a aplicar la misma formulación para parcelas inundadas con purines, si bien centrando el estudio en los efectos diarios sin apreciar los efectos trimestrales.

Aplicamos el mismo modelo con los valores hipotéticos siguientes:

Vt : Volumen total de purín líquido en la balsa: = 80 m3

K: Permeabilidad media vertical del subsuelo = 10-9 m/seg. (mínimo del estándar para una presunta “ impermeabilización natural del terreno”)

Pes : Porosidad eficaz “saturable” del subsuelo = 0,01 (caso de arcillas limosas de la ZNSS)

A : Área del lecho de la balsa permeable = 800 m2

dB : Profundidad máxima de la Zona No Saturada Superior = 80 m3 / (800 m2 . 0,01 ) = 10 m

donde suponemos que para : Vt = 1000 m3 se cumple: dH = Vt / A = 0,1 m

Luego:

i : Gradiente de flujo vertical = (dH + dB) /dB = (1+100) /100 = 1,01

Introduciendo estos datos en la generalización de Darcy para posibles flujos verticales :

Q = K . A . i ;    Q = 10-9 m/seg . 800 m2 . 1,01 = 1,01 10-6 m3 /seg.

En este caso, para un encharcado de 24 horas: 86.400 seg/día

Q Díario = 8,08 10-7 m3 /seg x 86.400 seg/día. x 103 lit/ m3 = 69,81 litros

Es decir, sin contar con la tasa de evaporación diaria, unos 0,069,81 m3 de lixiviado diario de tránsito por la franja de la ZNSS, representa un volumen insignificante, que tampoco atravesaría el suelo (y más pensando en la importante evaporación local.

Por lo que debemos de pensar en aplicar permeabilidades medias del subsuelo con k > 10-7 m/seg , para que los efectos de las parcelas de inundación, a pesar de la evaporación local diaria tenga una afección significativa a la ZNSS, sin tener tampoco en cuenta la sinergia del efecto de infiltración de lluvia

B.2. Escenario infiltración de purines en parcelas con evaporación local (más de 24 horas)

Para este caso, debemos implementar en el modelo el valor de la tasa de evaporación diaria existente, a partir del segundo día del inicio de la infiltración y/o del valor diario de lluvia que inunda la parcela.

En este caso, podemos partir de los siguientes parámetros:

· AREA DE LA LÁMINA LIBRE DE LA INUNDACIÓN [m2] (sobre el lecho de la balsa permeable de 1000 m2 ) : 1000 m2

· EVAPORACION GENERAL EN EL ENCHARCAMIENTO: 1000 mm/m2/año

· EVAPORACION LOCAL APLICADA AL EJEMPLO: 2,19 [M3/DÍA]

· PROFUNDIDAD DEL SUELO: 1 metro.

Aplicando esta tasa diaria de evaporación:

Para valores de k < 10-8 m/seg., no afectaría significativamente a la infiltración de lixiviado desde el encharcamiento. Sólo a partir de valores de k => 10-8 m/seg, a los 15 días; cuando se deduce infiltraciones de 10,47 m3 , con penetraciones de 1,31 metros (más allá del suelo), que pueden estimarse como significativas.

Ya que 10,47 m3, equivale a unas 10,47 toneladas de infiltración, lo que podría significar una valoración de daños al DPH, de: 10,47 Toneladas x 400 € /ton (según la actual modificación del RDPH) = 16.188 €. Lo que se calificaría la infracción como “grave”.

No obstante, para el escenario estándar de un encharcamiento con purines líquidos que permanece más de 24 horas (2 días) , sería sancionable para valores de k => 10-7 m/seg, con 13,96 m3, con 1,75 metros capaces de atravesar el suelo, lo cual significativamente también sería grave.

Por lo que, se demuestra en esta simulación que el hecho obligado de poder presentar el terreno valores de k < 10-7 m/seg evitaría este tipo de afección para encharcamientos de más de 24 horas..

B.3. Simulación del modelo para parcelas inundadas (tablas 3 y 4):

La modelación se basa igualmente en las 2 siguientes tablas donde se representa las columnas de las diferentes constantes y parámetros de entrada considerados (tabla-3). Así como los resultados obtenidos en función de la simulación de 5 posibles valores variables de la permeabilidad media vertical dada para un subsuelo; desde la “presunta impermeabilidad natural” de K = 1E-09 m/seg, hasta valores de K => 1E-05 m/seg.

Se puede establecer las siguientes simulaciones ( ver recuadros Tabla-4):

A) K => 1E-09 m/seg : (permeabilidad con riesgo bajo de infracción)

Se obtienen resultados de infiltración que oscilan entre: Vi9 = 0,06981 m3/día (0,07 m3/día y penetraciones de: dBi9 = 0,01 m. Donde el valor de la evaporación local de la inundación de la parcela se tiene en cuenta a partir del segundo día.

Para este registro cabe destacar lo exigua que resulta la penetración de lixiviado en el terreno para K = 1E-09 m/seg, (varios centímetros), esparcido en el suelo al que apenas atraviesa. Si bien, se pueden producir algunas cantidades algo significativas esparcidas en el perfil para el periodo de un mes, en: 2,09 m3 , aunque con ínfima penetración; estimando la gran evaporación alcanzada ( 72,87 m3 ), respecto a la escasa cantidad de purín ya disponible en la parcela de inundación (7,13 m3 ).

Para el periodo de 60 días, la evaporación puede alcanzar los 129,32 m3, lo que condiciona que desaparezca todo el purín en la parcela, con cantidad de infiltraciones máximas a los 30 días de 2,09 m3, , y penetraciones exiguas de sólo 0,26 metros. Que a partir de los 36 días no hay más purín disponible en la parcela de inundación debido a la evaporación de la misma (indicado como “EVP”), y no hay más penetración si no se contacta antes con un nivel acuífero y/o no se vuelve a inundar la parcela con purín o con más lixiviado provocado por la lluvia.

B) K => 1E-08 m/seg : (permeabilidad con riesgo moderado de infracción)

Para permeabilidades medias verticales entorno a K = 1E-08, aproximadamente, a partir de los 15 días, podrían dar infiltraciones de 10,47 m3 y penetraciones de más de 1 metro. Pero a partir de los 30 días no habría más purín para infiltrarse (EVP).

No obstante, para 15 días ya supone 10,47; lo que equivale a unas 10,47 toneladas de infiltración, lo que podría significar una valoración de daños al DPH, de: 10,47 Toneladas x 400 € /ton (según la actual modificación del RDPH) = 4.188 €. Lo que se calificaría la infracción como “ menos grave”.

C) K => 1E-07 m/seg : (permeabilidad con riesgo alto de infracción; imagen-4)

A partir de permeabilidades de : K = 1E-07 m/seg, la tasa de evaporación afectaría muy poco a mitigar la cantidad y penetración del lixiviado líquido. Lo que condicionaría cantidades máximas de Vi7 = 48,87 m3 para 7 días, que darían penetraciones de hasta 6,11 m., conforme a las mismas condiciones previas establecidas en nuestro ejemplo.

Y a los 8 días dejaría el lixiviado de seguir penetrando (máximo de 6,98 metros), ya que no queda más purín en la parcela de inundación (indicado como “NULO”), pero a diferencia del caso anterior, la evaporación no ha conseguido evaporar todo el purín del encharcamiento.

D) K => 1E-06 m/seg : (permeabilidad con riesgo grave de infracción)

De este modo, según las mismas condiciones de nuestro ejemplo, para K => 1E-06 m/seg, se deducen cantidades máximas de Vi6 = 69,81 m3 para 1 día, con penetraciones de 8,73 m. (con purín en la parcela inundada que supera a la tasa de evaporación, y con un perfil “nulo” o con todo ese purín del encharcamiento “consumido” en la penetración del segundo día).

E) K => 1E-05 m/seg: (permeabilidad inadmisible para la inundación de purines)

Supone cantidades de infiltración próximas a todo el purín almacenado en la parcela inundada (unos 80 m3) antes de que finalice el primer y único día, con penetraciones próximas a los 10 metros (con purín en el encharcamiento que supera a la tasa de evaporación). Serían contextos hidrogeológicos donde no se debería aplicar purines si estos no están valorizados según el Código de Buenas Prácticas agrícolas.

A igual que sucedía con el modelo de infiltración de lixiviados en balsas de purines, se puede concluir que todas estas simulaciones derivan de un modelo dinámico, donde intervienen en el balance: el contenido líquido de inundación de la parcela, el volumen de infiltración, y el volumen de evaporación, en función de los distintos tipos de permeabilidad “k” , “Pes “, y superficie de infiltración “A” del terreno de la parcela.

Imagen-4

Conclusiones

1. Las altas tasas de evaporación en la Demarcación hidrográfica del Segura (de hasta 1000 mm/año), para periodos de tiempo cortos, mitigaría las infiltraciones de lixiviados de purines líquidos en el subsuelo para permeabilidades inferiores a K = 10-8, pero a la larga, con acumulaciones de purines en balsas con periodo hiperanual, las concentraciones aisladas de nitrógeno acumuladas en las capas del suelo y/o en las capas altas del subsuelo (ZNSS) serían susceptibles de verse removidas por el efecto de la lluvia, o por el efecto continuum de las nuevas remesas de lixiviados procedentes del purín acumulado en la superficie, tanto de las balsas sin impermeabilizar como de las parcelas inundadas. Por lo que ello no impide deducir que, de modo absoluto: no existen “impermeabilidades naturales del terreno”, donde el factor tiempo es fundamental.

2. Pero a efectos prácticos, para la mayor parte de los casos a corto plazo y a nivel local para permeabilidades inferiores a K < 1E-09, podría aceptarse cierta “impermeabilidad natural del terreno”.

3. Para los lechos de balsas sin impermebilizar, con permeabilidades medias verticales entorno a K = 1E-08, entre 15 a 90 días, podrían dar penetraciones de 1 a 10 metros. Que sería el rango de profundidades (en general), donde más se localizan los restos de materia nitrogenada en el subsuelo (principalmente entre los 2 a 5 metros, coincidente con los 60 a 90 días de gestión del purín en las balsas).

4. A partir de permeabilidades de : K => 1E-07 m/seg, la tasa de evaporación tanto en las balsas como en las parcelas inundadas con lixiviados líquidos de estiércol de purines, sería despreciable frente al importante volumen capaz de infiltrarse, ocasionando altas profundidades de penetración en subsuelos de baja porosidad eficaz saturables; pudiendo alcanzar los niveles freáticos y/o las zonas intermedias saturadas de interflujo, por el efecto continuum del tiempo.

5. Para balsas sin impermeabilizar, incluso para los casos con presunta “impermeabilidad natural”, con K = 10-9 m/seg, se demuestra que el hecho obligado de tener que evacuar el purín cada 3 meses favorece evitar este tipo de afección.

6. Para el caso de parcelas inundadas con lixiviados (1 dm de espesor), para permeabilidades de k => 1E-07 m/seg pueden provocar importantes afecciones al subsuelo si se mantienen estos encharcamiento durante más de 24 horas.