Ejercicios: Los recursos hídricos

¿Qué porcentaje aproximado del agua de la Tierra es salada? ¿Dónde se concentra la mayor parte del agua dulce?

Distinguí entre agua superficial, agua subterránea y agua atmosférica, y poné un ejemplo de aprovechamiento humano de cada una.

¿Qué es un acuífero y qué propiedades de la roca (porosidad, permeabilidad) lo hacen posible?

¿Qué es el ciclo hidrológico? Nombrá sus procesos principales y explicá qué energía lo impulsa.

¿Qué es el nivel freático y qué factores, como la recarga por las lluvias o los bombeos, hacen que suba o baje a lo largo del año?

Distinguí entre acuífero libre y acuífero confinado. ¿Cuál de los dos puede dar pozos artesianos y por qué?

¿Qué es el escurrimiento superficial y qué factores del terreno (pendiente, vegetación, permeabilidad) lo aumentan o lo reducen?

¿Qué es un manantial y qué relación tiene con un acuífero? Explicá por qué algunos manantiales solo fluyen en época húmeda.

El gráfico muestra la distribución del agua en la Tierra. El agua de ríos y lagos (marcada con «?») representa el $1,2\ \%$ del agua dulce. Calculá qué porcentaje del agua total del planeta representa y comentá qué implica esa cifra para la gestión del recurso.

Ordená las etapas de una planta potabilizadora de agua: filtración, captación, decantación, cloración y coagulación-floculación. Explicá qué se elimina en cada una de ellas.

Una planta depuradora con tratamiento secundario utiliza barros activados con microorganismos. Explicá en qué consiste ese tratamiento biológico y qué parámetro (DBO) permite comprobar su eficacia.

¿Qué es la recarga artificial de acuíferos y qué técnicas se emplean (balsas de infiltración, pozos inyectores)? ¿En qué situaciones de sobreexplotación o de intrusión marina resulta especialmente útil?

¿Qué es la huella hídrica de un producto? Compará la del trigo, la de la palta y la de un kilo de carne vacuna, y explicá qué debate plantea exportar productos «ricos en agua» desde regiones secas.

Las desaladoras de ósmosis inversa abastecen a buena parte del sureste español. Explicá el principio del proceso y valorá sus dos grandes costos: el consumo de energía y la gestión de la salmuera.

Los nitratos agrícolas pueden tardar décadas en desaparecer de un acuífero aunque se reduzca la fertilización. Explicá el concepto de tiempo de residencia del agua subterránea y sus implicancias para la recuperación de acuíferos contaminados.

Una región litoral con agricultura intensiva de cultivos tempranos y turismo masivo solicita un trasvase anual de $150\ \text{hm}^3$ desde una cuenca atlántica cuyos embalses se encuentran al $48\ \%$ de su capacidad. Como alternativa técnica, el Ministerio plantea la construcción de dos plantas desaladoras por ósmosis inversa alimentadas con un parque solar fotovoltaico anexo.

1. a) Analizá los impactos hidrogeológicos y ecológicos que provocaría la detracción continuada de caudales en el tramo bajo y la desembocadura de la cuenca cedente, considerando la variabilidad estacional del régimen fluvial atlántico.
2. b) Evaluá la viabilidad técnica y ambiental de la desalación como alternativa en la zona receptora: predecí dos impactos ambientales específicos de las desaladoras (gestión del vertido de salmuera y balance energético) y justificá por qué el costo unitario del agua desalada suele generar rechazo entre los regantes frente a la trasvasada.
3. c) Rebatí con argumentos ecológicos e hidrológicos la afirmación de la asociación de productores agrarios: «El agua de los ríos que desemboca en el mar es un recurso que se pierde y se desperdicia si no se trasvasa».

Una cuenca interior semiárida dispone de unos recursos renovables de $60\ \text{hm}^3/\text{año}$, frente a una demanda concesional de $75\ \text{hm}^3/\text{año}$, de los cuales el $80\ \%$ corresponde a riego tradicional por inundación. Para atajar el déficit, el Estado financió la modernización integral al riego por goteo, logrando una reducción teórica del consumo en parcela del $30\ \%$. Sin embargo, tras las obras, la sobreexplotación del acuífero subyacente se ha agravado.

1. a) Explicá la «paradoja de la eficiencia» (efecto rebote o paradoja de Jevons) aplicada al riego: justificá cómo influyen la reducción de los retornos de riego al acuífero y las decisiones de los productores (cambio a cultivos más rentables y ampliación de superficie regada) en el empeoramiento del balance hídrico global.
2. b) La planta depuradora de la región (de aguas residuales) produce $6\ \text{hm}^3/\text{año}$ de efluente con tratamiento secundario, con una conductividad eléctrica de $2\,900\ \mu\text{S/cm}$ y $28\ \text{mg/L}$ de nitratos. Evaluá los riesgos agronómicos (fitotoxicidad, salinización del suelo) y ambientales de su uso directo en riego y deducí qué tratamientos terciarios o pautas de mezcla son obligatorios antes de su aplicación.
3. c) Diseñá las líneas maestras de un plan de revisión de concesiones y derechos de agua que permita alcanzar el equilibrio cuantitativo en la cuenca, justificando qué criterios ambientales y socioeconómicos deben guiar los recortes.

Una cuenca hidrográfica mediterránea atraviesa un ciclo seco continuado a lo largo de un lustro. La evolución registrada por el organismo de cuenca es la siguiente:

• Año 1: La lluvia disminuye un $30\ \%$ respecto a la media; los embalses están al $65\ \%$ y la cosecha de secano se mantiene aceptable.

• Año 2: Persiste la escasez de precipitaciones; la humedad del suelo cae drásticamente y se pierde el $80\ \%$ del cereal de secano, aunque el río principal sigue fluyendo gracias a las descargas subterráneas de un acuífero kárstico.

• Año 3: Los embalses caen por debajo del $20\ \%$, se secan fuentes y manantiales, y la administración autoriza la apertura urgente de «pozos de sequía» en los acuíferos de cabecera para salvar el regadío.

• Años 4 y 5: Las lluvias se normalizan ($100\ \%$ de la media), pero los niveles piezométricos no se recuperan, los manantiales siguen secos y varios pozos sufren problemas de subsidencia del terreno.

1. a) Identificá cronológicamente en qué años se manifiestan la sequía meteorológica, la sequía agrícola y la sequía hidrológica, justificando el desfasaje temporal e inercia que existe entre ellas.
2. b) Explicá desde el punto de vista hidrogeológico por qué los acuíferos permitieron amortiguar el caudal en el año 2, pero sufrieron histéresis y daños mecánicos (como la compactación de formaciones acuitardas y pérdida de porosidad irreversible) tras la explotación intensiva del año 3.
3. c) Diseñá un protocolo técnico para la activación de pozos de sequía: establecé tres indicadores cuantitativos rigurosos (umbrales piezométricos, conductividad eléctrica del agua y caudal base ambiental) que deban cumplirse obligatoriamente para suspender de forma inmediata los bombeos de emergencia.

Una estación de control fluvial monitorea la calidad físico-química y biológica del agua en cuatro puntos a lo largo de un río durante el estiaje:

• Punto 1 (cabecera forestal): $\text{OD} = 9,4\ \text{mg/L}$; $\text{DBO}_5 = 1,2\ \text{mg/L}$; $\text{DQO} = 3,0\ \text{mg/L}$; $\text{NO}_3^- = 3,5\ \text{mg/L}$; Conductividad $= 180\ \mu\text{S/cm}$; Coliformes fecales $= 15\ \text{UFC}/100\ \text{mL}$.

• Punto 2 (tras un vertido urbano sin tratamiento adecuado): $\text{OD} = 1,8\ \text{mg/L}$; $\text{DBO}_5 = 70\ \text{mg/L}$; $\text{DQO} = 115\ \text{mg/L}$; $\text{NO}_3^- = 14\ \text{mg/L}$; Conductividad $= 820\ \mu\text{S/cm}$; Coliformes fecales $= 95\,000\ \text{UFC}/100\ \text{mL}$.

• Punto 3 ($20\ \text{km}$ aguas abajo, tras una extensa llanura de riego intensivo con fertilización mineral): $\text{OD} = 6,0\ \text{mg/L}$; $\text{DBO}_5 = 6\ \text{mg/L}$; $\text{DQO} = 16\ \text{mg/L}$; $\text{NO}_3^- = 72\ \text{mg/L}$; Conductividad $= 2\,200\ \mu\text{S/cm}$; Coliformes fecales $= 350\ \text{UFC}/100\ \text{mL}$.

• Punto 4 (tras un polo petroquímico e industrial con tratamiento físico-químico previo): $\text{OD} = 4,2\ \text{mg/L}$; $\text{DBO}_5 = 10\ \text{mg/L}$; $\text{DQO} = 160\ \text{mg/L}$; $\text{NO}_3^- = 11\ \text{mg/L}$; Conductividad $= 3\,100\ \mu\text{S/cm}$; Coliformes fecales $= 200\ \text{UFC}/100\ \text{mL}$.

1. a) Interpretá la biodegradabilidad de los vertidos comparando el cociente $\text{DBO}_5/\text{DQO}$ en los puntos 2 y 4. Justificá a qué se debe la caída crítica de oxígeno disuelto en el punto 2 mediante el modelo conceptual de autodepuración fluvial.
2. b) Diagnosticá el origen de la contaminación en el punto 3 analizando los valores de nitratos y conductividad. Evaluá las consecuencias sobre la comunidad de macroinvertebrados acuáticos y razoná si esta agua es apta para captación de consumo humano sin desnitrificación previa.
3. c) Diseñá las líneas de tratamiento necesarias en la planta depuradora responsable del vertido de P2 y dos medidas correctoras estructurales en las prácticas agrarias de P3 para restituir los parámetros dentro de los límites ecológicos.

En una cuenca hidrográfica con embalses reguladores, las reservas almacenadas al inicio del año hidrológico son de tan solo $180\ \text{hm}^3$ debido a una sequía excepcional. Las demandas concesionales anuales en condiciones normales son:

• Abastecimiento urbano a una aglomeración urbana de $1\,2$ millones de habitantes: $80\ \text{hm}^3$.

• Riego de cultivos leñosos plurianuales (olivares bajo riego y cítricos): $90\ \text{hm}^3$.

• Riego de cultivos herbáceos anuales (maíz y arroz): $70\ \text{hm}^3$.

• Refrigeración de una central termoeléctrica e industria química: $20\ \text{hm}^3$.

• Caudal ecológico de reserva en el río principal: $40\ \text{hm}^3/\text{año}$ ($1,27\ \text{m}^3/\text{s}$ continuos para evitar la degradación del estuario).

1. a) El consorcio de regantes exige suprimir íntegramente el caudal ecológico durante la sequía argumentando que «la ley sitúa a la agricultura por delante de los peces y el río siempre puede recuperarse después». Refutá técnicamente esta afirmación explicando por qué el caudal ecológico no es un uso consuntivo más, sino una restricción previa que condiciona a todos los demás usos según los Principios Rectores de Política Hídrica y el Código de Aguas.
2. b) Diseñá una propuesta justificada de reparto y restricción de los $180\ \text{hm}^3$ entre los diferentes sectores, aplicando el orden legal de prelación de usos y justificando el porcentaje de recorte asignado a cada uno.
3. c) Justificá agronómica y económicamente por qué, dentro del sector agrario, la reducción del volumen de agua debe aplicarse de forma asimétrica y priorizar el riego de supervivencia de los cultivos leñosos frente a los cultivos herbáceos anuales.