Además de suministrar suficiente agua para mantener estables los cursos de agua superficiales (función de producción), los acuíferos también ayudan a evitar su desbordamiento, absorbiendo el exceso de agua de las lluvias intensas (función de regulación). En lugares como Asia tropical, donde la temporada de calor es muy prolongada y donde las lluvias monzónicas pueden ser bastante intensas, este servicio hidrológico dual es crucial.
Los acuíferos también proporcionan una forma de almacenar agua dulce sin mucha pérdida por evaporación, otro servicio que es particularmente valioso en regiones cálidas y propensas a la sequía, donde estas pérdidas pueden ser extremadamente altas. En África, por ejemplo, en promedio un tercio del agua extraída de los embalses cada año se pierde por evaporación. Los pantanos, hábitats importantes para aves, peces y otros animales salvajes, normalmente se alimentan de aguas subterráneas, donde el nivel freático sube a la superficie a un ritmo constante.
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Donde hay mucho agotamiento de las aguas subterráneas, el resultado suele ser lechos de ríos secos y pantanos secos. Los acuíferos pueden cumplir las siguientes funciones:
Función de producción: corresponde a su función más tradicional de producir agua para consumo humano, industrial o de riego.
Función de almacenamiento y regularización: uso del acuífero para almacenar los excesos de agua que se producen durante las crecidas de los ríos, correspondientes a la capacidad máxima de las plantas de tratamiento en períodos de baja demanda, o referidos a la reutilización de efluentes domésticos y/o industriales.
Función de filtrado: corresponde al aprovechamiento de la capacidad de filtrado y depuración biogeoquímica del macizo natural permeable. Para ello, se implantan pozos a distancias adecuadas de ríos perennes, lagunas, lagos o embalses, para extraer agua naturalmente clarificada y purificada, reduciendo sustancialmente los costos de los procesos de tratamiento convencionales.
Función ambiental: la hidrogeología evolucionó de un enfoque naturalista tradicional a la hidráulica cuantitativa. A partir de entonces, se desarrolló la hidroquímica, debido al uso intensivo de insumos químicos en áreas urbanas, industrias y actividades agrícolas. En la década de 1980, surgió la necesidad de un enfoque multidisciplinario integrado para la geo hidrología ambiental.
Función de transporte: el acuífero se utiliza como sistema de transporte de agua entre las zonas de recarga artificial o natural y las zonas de extracción excesiva.
Función estratégica: el agua contenida en un acuífero se ha acumulado durante muchos años o incluso siglos y es una reserva estratégica para épocas de poca o ninguna lluvia. La gestión integrada de las aguas superficiales y subterráneas en las áreas metropolitanas, incluso mediante prácticas de recarga artificial con exceso de capacidad de las depuradoras, que se producen en los períodos de menor consumo, con infiltraciones de aguas pluviales y aguas residuales tratadas, da lugar a grandes volúmenes de agua.
Estos volúmenes podrían ser bombeados para atender el consumo básico en picos estacionales de demanda, en los periodos de escasez relativa y en situaciones de emergencia resultado de accidentes naturales que reducen la capacidad del sistema de agua metropolitano.
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Función energética: aprovechamiento de las aguas subterráneas calentadas por el gradiente geotérmico como fuente de energía eléctrica o térmica.
Función de mantenimiento: mantiene el flujo base de los ríos.
Ahora bien, las fuentes de agua subterránea están relativamente mejor protegidas de los agentes de contaminación que afectan rápidamente la calidad de las aguas de los ríos, ya que se encuentran bajo una zona no saturada (acuífero libre), o están protegidas por una capa relativamente poco permeable (acuífero confinado). Aun así, están sujetas a impactos ambientales, tales como:
Contaminación: la vulnerabilidad de un acuífero se refiere a su grado de protección natural frente a posibles amenazas de contaminación potencial, y depende de las características de las formaciones geológicas y de las características de sus componentes rocosos e hidrogeológicas (esto es: las aguas subterráneas, su circulación, sus condicionantes geológicas, su interacción con los suelos, rocas y humedales; su estado y propiedades y su captación) de los estratos que lo separan de la fuente de contaminación, generalmente superficial, y de los gradientes hidráulicos que determinar los flujos y transporte de sustancias contaminantes a través de estratos sucesivos y dentro del acuífero.
La contaminación ocurre por la ocupación inadecuada de un área que no considera su vulnerabilidad, es decir, la capacidad del suelo para degradar sustancias tóxicas introducidas al ambiente, especialmente en la zona de recarga del acuífero.
La contaminación puede ocurrir a través de fosas sépticas; infiltración de efluentes industriales; fugas de la red de alcantarillado y galerías pluviales; fugas de estaciones de servicio; por rellenos y vertederos sanitarios; mal uso de fertilizantes nitrogenados; vertederos de basura cerca de pozos mal construidos o abandonados. Sin embargo, la más peligrosa es la contaminación por productos químicos, que muchas veces causan daños irreversibles, provocando enormes pérdidas, ya que imposibilita el aprovechamiento de las aguas subterráneas en grandes extensiones.
Sobreexplotación de acuíferos: es la extracción de aguas subterráneas que excede los límites de producción de las reservas reguladoras o activas del acuífero, iniciándose un proceso de descenso del nivel potencial de recarga que ocasionará daños al medio ambiente o a sí mismo. Por tanto, el agua subterránea puede ser extraída de forma permanente y en volúmenes constantes, durante muchos años, siempre que esté condicionada a estudios previos del volumen almacenado en el subsuelo y las condiciones climáticas y geológicas de reposición.
Además de agotar el acuífero, la sobreexplotación puede causar: inducción de agua contaminada causada por el desplazamiento de la fuente de contaminación a zonas de acuíferos; el hundimiento del suelo, definido como “descenso o hundimiento del suelo causado por la pérdida del soporte subyacente”, provocando una compactación diferenciada del terreno que conduce al colapso de las construcciones en zonas pobladas; avance de la cuña salina definido como el avance del agua de mar en el subsuelo sobre el agua dulce, salinizando el acuífero, en las zonas costeras. Sin duda, la mayoría de los acuíferos costeros son susceptibles a la intrusión salina, que suele ser consecuencia de la sobreexplotación en pozos muy próximos al mar.
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El desarrollo de potentes bombas eléctricas y diesel permitió extraer agua de los acuíferos más rápido de lo que es reemplazada por la lluvia, sin considerar además que los acuíferos tienen diferentes tasas de recarga, algunas con una recuperación más lenta que otras. Se estima que la extracción anual de los acuíferos es de 160 mil millones de metros cúbicos (160 billones de litros) en el mundo.
En casi todos los continentes, muchos acuíferos importantes se están agotando más rápido que su tasa natural de recarga. El agotamiento más grave de las aguas subterráneas se produce en India, China, Estados Unidos, África del Norte y Oriente Medio, lo que provoca un déficit mundial de agua de unos 200 000 millones de metros cúbicos al año.
Hay varios ejemplos en el mundo del agotamiento de los acuíferos por sobreexplotación para su uso en riego. El agotamiento de las aguas subterráneas ya ha provocado el hundimiento de suelos ubicados sobre los acuíferos en la Ciudad de México y California, Estados Unidos, así como en otros países.
Otro factor que está comprometiendo la calidad y disponibilidad del agua en los acuíferos radica en la inadecuada ocupación de sus áreas de recarga. En Estados Unidos, se encontró que el acuífero más grande de ese país, el Ogallala, se está agotando a un ritmo de 12 mil millones de m3 por año.
La reducción total alcanza unos 325 mil millones de m3, volumen que equivale al caudal anual de los 18 ríos del estado de Colorado.
El Ogallala se extiende desde Texas hasta Dakota del Sur y sus aguas alimentan una quinta parte de las tierras de regadío de los Estados Unidos. Muchos agricultores de los pastizales altos están abandonando la agricultura de regadío al tomar conciencia de las consecuencias del bombeo excesivo y de que el agua no es un recurso inagotable.
El uso de pozos, fuentes y taludes debe ser guiado por un profesional calificado en la materia, de manera que su uso no comprometa el uso futuro de estos recursos (ya sea por una posible contaminación o por la explotación de un caudal mayor al admisible), y tampoco exponer la salud de la población abastecida a posibles enfermedades de origen o transmisión del agua, por el uso de fuentes inadecuadas o contaminadas. En definitiva, compatibilizar el uso de esta importante alternativa estratégica de abastecimiento con las leyes naturales que rigen su ocurrencia y reposición, además de proteger las áreas de recarga de posibles contaminaciones, puede garantizar su conservación y potencial uso por las generaciones futuras.
Además, conocer la disponibilidad de los sistemas acuíferos y la calidad de sus aguas es fundamental para establecer una política de gestión de aguas subterráneas.