Santiago B. Giai * y Mario A. Hernández **

* UNLPam, Cnel. Gil 353, Santa Rosa, La Pampa

** Cátedra de Hidrogeología UNLP-CONICET

Es un hecho suficientemente demostrado que la recarga de acuíferos se opera a tasas mayores en áreas de superficie arenosa, con respecto a aquellas aledañas de carácter limoso o arcilloso. Ello se debe, entre otras razones, a la buena capacidad de infiltración de las arenas, cobertura vegetal de bajo porte y baja densidad que crece sobre ellas, y a la escasa capacidad de retención de agua de los suelos originados en estos materiales parentales, en general de un pobre desarrollo edáfico.

La relación entre la precipitación pluvial y la recarga, si las demás variables que controlan este proceso son las mismas, es una función simple con proporcionalidad directa.

En esta contribución se efectúan consideraciones acerca de la pertinencia de expresar la recarga como fracción porcentual de las precipitaciones y se obtiene una aproximación de la relación recarga-precipitación en base a la información disponible, y la surgida del análisis de datos propios, para dos localizaciones seleccionadas.

It was demonstrated that aquifer recharge take place at greater rates in sandy surface areas, with respect neighbouring of clay or silty nature. It is due, between other reasons, at the good sand infiltration capacity, the short height vegetal cover and the poor water retention capacity by soils developed in this materials, in general of poor edaphic development.

The relationship between recharge and precipitation, if other factors that controls groundwater recharge are the same, is a simply function with direct proportionality.

In paper, considerations are made about pertinence of recharge expression as a percentual fraction of precipitation and is obtained one approximation of recharge - precipitation relationship on the basis of published information and other from analysis of own values for two locations.

En numerosos informes y estudios hidrogeológicos se destaca que la presencia de acumulaciones arenosas de distinta conformación (mantos de arena, dunas, médanos, etc.) favorece la recarga de origen meteórico. Citarlos resultaría ocioso, teniendo en cuenta que en un trabajo anterior (Hernández, M. A. et al., 1996), se menciona un número representativo de ellos.

Esta recarga diferencial con respecto a zonas aledañas de diferente naturaleza litológica, se manifiesta en la forma adoptada por la superficie freática, la que en coincidencia con las acumulaciones arenosas posee una red de flujo de morfología divergente, así como en el contenido salino del agua freática, que presenta mínimos de concentración. Ambos hechos obedecen precisamente a que allí se produce un ingreso importante de agua respecto al entorno pelítico.

La explicación de este fenómeno reconoce varias causas. En primer lugar, en las áreas ejemplo la cubierta vegetal es del tipo pastizal, con baja densidad de cobertura y frecuentemente con porciones de suelo desnudo. Puede citarse por ejemplo, que en médanos de las cercanías de Santa Rosa (La Pampa), la vegetación espontánea presenta un 2 a 3 % de suelo desnudo (Giai, S.B. et al., 1993).

Por otra parte, la retención específica es baja, debido a la presencia de suelos de los grandes grupos Ustipsament o Haplustol, sin epipedón mólico o con el mismo apenas desarrollado (INTA, 1995), cuya capacidad de campo es del orden del 8 % del peso del suelo seco, es decir equivalente a unos 130 mm/m, como máximo (Giai et al, op cit). Finalmente, por ser ambientes bien drenados, habitan allí varias especies animales que cavan sus madrigueras, rasgo estructural que determina la existencia de recarga localizada de micro escala en el sentido de Simmers (1998).

Para considerar en forma más amplia la influencia de estas acumulaciones arenosas en el proceso de recarga, deben tenerse en cuenta dos factores que operan en sentido contrario a los mencionados. Por una parte, suele estar presente en el techo de la formación subyacente a los médanos (que en muchos casos es la receptora de la recarga) de un banco o "costra" calcárea.

Cuando se da esta conformación en el subsuelo, puede comprobarse que luego de una precipitación apreciable, se forma sobre el calcáreo una capa colgada, que permanece durante un cierto tiempo, hecho comprobado por perforaciones con barreno manual efectuadas a continuación de una precipitación, y además deducido por balances hídricos seriados del perfil del suelo (Quiroga, A. et al. 1988). Resulta evidente que este encostramiento dificulta la recarga producida a favor de las acumulaciones arenosas superiores, y es causa de una reducción significativa del agua que ingresa efectivamente a la capa freática.

En un caso estudiado entre Santa Rosa y Anguil (Malan et al., 1997), se comprobó que la recarga disminuyó desde un 14.5% a un 18.6% de las precipitaciones para las zonas sin el encostramiento, hasta un 6 % de las mismas cuando este no existía. Es decir, la reducción de la recarga debida a la presencia de esta capa calcárea llegaba a algo más de la mitad.

En segundo lugar y en vinculación con lo anterior, de estar presente el encostramiento, el espesor de las arenas es proporcional a su influencia, debido a que estas son de grano fino, con clastos de elevada angulosidad y participación importante en la fracción liviana de trizas vítreas, caracteres todos determinantes de una baja porosidad, estimada en alrededor del 8 % (Giai, 1997a). Ahora bien, el rol de las arenas en el proceso de recarga directa, consiste básicamente en facilitar el tránsito del agua por la Zona No-Saturada (ZNS) hasta su acceso a la formación inferior, con la que tiene mayor tiempo de contacto antes de incorporarse a la capa freática. Si el espesor del manto arenoso es reducido, ocurre una pérdida en la ZNS por sustracción vegetal y aún por evaporación directa.

Sumado a ello puede ocurrir que la recarga calculada adquiera el carácter de potencial (Lerner, 1990), es decir que no todo el monto recargable ingresa efectivamente al acuífero por el fenómeno de recarga rechazada (ascenso de la superficie freática).

La recarga puede valorarse por distintos procedimientos que toman información de dos o más de los medios involucrados en el proceso: la atmósfera, la ZNS o la zona saturada. Varios autores señalan que siempre es conveniente confrontar los resultados de más de una metodología, por cuanto ninguna da una certeza total (Williamson et al.,1980; Simmers, op cit).

Con referencia a la limitación de la valoración de la recarga, puede mencionarse que uno de los métodos más utilizados en nuestro país, el balance hídrico seriado a nivel del suelo, tiene dos limitaciones importantes. Por un lado el valor de evapotranspiración real que se adopte y por otro, la profundidad real de actuación de las raíces y las propiedades hidrofísicas del suelo (Lloyd, 1980).

Otra metodología muy difundida, el balance del ión cloruro, puede sobreestimar o subestimar la recarga (Lerner, op cit; Williamson et al., op cit), debido a que no contempla aportes secundarios del trazador, mezclas, flujos duales, etc. En particular si la recarga se verifica a través de caminos preferenciales, tales como huecos de raíces o fisuras, pueden invalidarse los resultados obtenidos (Lerner, op cit). En contraposición con lo anterior, se ha sostenido que esta técnica es la de más éxito en regiones secas (Allison et al., 1994).

La experiencia actual sobre recarga, indica que a medida que aumenta la aridez, cobra progresivamente más importancia la recarga indirecta sobre la recarga directa (Simmers, op cit). Por otra parte, las valoraciones de recarga a partir de datos puntuales tales como freatímetros o trazadores, deben validarse regionalmente dado que son representativos (y de manera limitada) del punto en que se adquirieron los datos, y no de todo el ámbito del acuífero.

Es muy frecuente que se exprese la recarga como una fracción porcentual de las precipitaciones.

Teniendo en cuenta que no es una función lineal de estas (Lerner, op cit), tal forma de expresión no resultaría correcta. Podría aceptarse si se la refiere como un valor medio histórico, pero no para elcálculo de la recarga para cualquier valor de precipitación que se registre sobre un área, y solo a los efectos de hacer entendible su magnitud a los tomadores de decisión (Simmers, op cit). Son muchos los ejemplos comunicados en los que, representando en ordenadas la recarga y en abscisas la precipitación, los puntos se alinean en torno de una recta que responde a la expresión:

R = a (P - b), en la que

R = recarga; P = precipitación; a = pendiente de la recta (que físicamente está indicando la parte de las precipitaciones que se recarga) y b = ordenada en el origen la que, en el mismo sentido, señala el valor umbral de las precipitaciones para que se produzca recarga (Castany, 1971; Simmers, op cit; Bredenkamp, 1990).

Analizada la relación R = f(P) desde un punto de vista teórico, Williamson et al. (op cit), llegan a la conclusión que la gráfica debe adquirir la forma de una "S" alargada, similar a la de la figura 1. Esto es así por cuanto cierta recarga, por mínima que sea, se produce aún en ambientes de fuerte aridez, de manera que existe un valor inferior para el cual la curva se hace asintótica. De la misma manera existe un valor superior de recarga que no puede sobrepasarse, en este caso debido a la capacidad del acuífero para incorporarla. Finalmente, el citado autor indica que el tramo que vincula ambos límites puede asimilarse a una recta, y como en la práctica la gran mayoría de las evaluaciones caen en este tramo, se ha generalizado la costumbre (errónea) de informar la recarga como un porcentual de las precipitaciones. Se insiste en el hecho por cuanto, para un mismo acuífero, precipitaciones de distinta magnitud producirán valores de recarga porcentualmente diferentes.

Con respecto a la relación recarga-precipitación, la deducida para un área no puede extrapolarse a otra alejada (Simmers, op cit), por cuanto hacerlo supone que el otro grupo de factores que incide en el proceso, tales como intensidad y variabilidad de las precipitaciones, tipo y densidad de cobertura vegetal, etc., deberían permanecer constantes.

En esta contribución se obtienen aproximaciones de la relación recarga-precipitación para dos áreas con alguna semejanza entre sí, la principal de las cuales es poseer mantos aflorantes de arenas eólicas. Ambas se ubican en la provincia de La Pampa (figura 2), la primera en el sector Noreste (Gral. Pico) y la segunda aproximadamente en el centro (El Meauco), según se muestra en la figura 2.

Se exponen a continuación las características más relevantes de ambas áreas ejemplo, en función de la información documental y generada.

Gral. Pico: La perforación profunda más próxima atravesó entre 235 y 265 m de profundidad, areniscas cuarzosas similares a las descriptas para el subsuelo del Noroeste de la Provincia de Buenos Aires (Cuenca de Laboulaye), consideradas triásicas (Irigoyen, 1975). Sigue la secuencia con 100 m de arciltas verdes y grises oscuras, atribuibles al Mioceno. Por arriba se encuentran 135 m de limos arenosos finos o areniscas muy finas limosas, ocasionalmente con niveles arcillosos conocidos informalmente como "Pampeano", rematando con una capa de arenas eólicas de espesor variable (decímetros a varios metros). Esta capa adopta la forma de cordones alineados con rumbo Norte-Noroeste a Sur-Sudeste.

El pampeano alberga un acuífero multicapa de importancia regional. Las arenas eólicas superiores contienen a la capa freática cuando su espesor es importante. De lo contrario la misma yace en la formación inferior. Cualquiera sea el caso, la presencia de la cubierta arenosa se traduce en una recarga diferencial con respecto a las zonas aledañas.

Los suelos desarrollados en las arenas superiores corresponden al orden Molisol (Cano, E., 1980) y su capacidad de campo está en el orden de los 130 a 150 mm/m. La vegetación natural ha sido totalmente reemplazada por cultivos, en particular cereales y oleaginosas y forrajes para ganado. El promedio de lluvias para los años 1921/1990, alcanza a 687,1 mm. En tal lapso las décadas más lluviosas fueron las de 1971/80 y 1981/90, con medias de 842,0 mm y 859,1 mm respectivamente.

En cuanto a la distribución estacional, puede apreciarse una concentración en Primavera, Verano y comienzos de Otoño. Los meses más lluviosos son Marzo, Diciembre y Enero y los menos lluviosos Julio, Agosto y Junio, en ése orden.

En un área representativa se han instalado freatímetros leídos con frecuencia aproximadamente mensual. Con una parte de los registros, aquellos de mayor continuidad, se analizó la fluctuación del nivel freático como una serie temporal (Giai et al., 1995), de la cual se desprende que las valoraciones de recarga obtenibles a partir de ellos son de valor puntual y que el descenso del nivel freático es de ocurrencia estacional.

El Meauco: El basamento hidrogeológico en el área se encuentra a 180 m de profundidad. Por sobre el mismo se disponen las formaciones Cerro Azul (Linares et al., 1980) y Meauco (Giai, 1997a). La primera está compuesta por limos arenosos y arenas muy finas limosas castañas, en las partes altas coronadas por un encostramiento calcáreo de unos 3 m de espesor. Excepto por esta última característica, son totalmente similares al "Pampeano" del área de Gral. Pico desde el punto de vista hidrogeológico. En cuanto a la formación Meauco, está representada por arenas eólicas finas, con espesores variables entre menos de 1 m y más de 30 m.

Los suelos desarrollados sobre estas arenas, corresponden al orden Ustipsament (Cano, E., op cit) y tienen capacidades de campo comprendidas entre 120 mm/m y 130 mm/m (Giai et al., op cit). La vegetación arraigada en ellos es un pastizal, excepción hecha de las depresiones en las que suele presentarse un bosque (Cano, E., op cit).

El acuífero freático se aloja normalmente en la última formación mencionada, desarrollándose por debajo un acuífero multicapa hasta el basamento.

Acerca de la pluviometría de esta zona, se cuenta con registros que cubren el lapso 1978/1995 con una media de 664,1 mm/año. Los meses con mayor precipitación son Diciembre, Enero y Febrero, mientras que Junio, Agosto y Julio son los menos lluviosos.

Para ambas zonas se cuenta con valoraciones de recarga a partir de datos freatímétricos. Como las lecturas son de frecuencia mensual, los ascensos del nivel freático indicadores de recarga, se calcularon adicionando al valor leído, el descenso entre lecturas producido por el escurrimiento natural, tal como se expuso en otro trabajo (Giai, 1997 a y b). En él se concluye que de esta manera se minimiza la subestimación que pudiera deberse al tiempo transcurrido entre lecturas, en particular para los años de alta pluviosidad, para los cuales la recarga calculada es muy cercana a la real.

Además, como los freatímetros son 23 para Gral. Pico y 5 para El Meauco y se hallan distribuidos estratégicamente, se considera que la media de todos ellos representa la recarga para una zona amplia.

En la Tabla 1 se listan los valores de recarga deducidos para ambas zonas, junto con los correspondientes a las precipitaciones. Como puede apreciarse, faltan los valores correspondientes a algunos años, debido a que la frecuencia de lectura de los freatímetros no fue la adecuada, o a que aún no se habían construido.

Una primera lectura de los valores consignados, permite apreciar que el porcentaje de precipitación devenido en recarga es bastante variable, lo cual está de acuerdo con lo puntualizado en un párrafo anterior. El análisis más minucioso para Gral. Pico, centrado en los años 1984, 1986 y 1987, pone de manifiesto una aparente incongruencia. En efecto, para 1984, con precipitaciones que alcanzaron a 1057 mm, se dedujo una recarga de 194.2 mm. En los otros dos años, que tuvieron precipitaciones del mismo orden de magnitud (981.6 mm y 929.4 mm respectivamente) la recarga deducida con la misma metodología fue sensiblemente inferior.

Este comportamiento se explica por el hecho de que la recarga operada en 1984 produjo una elevación regional del nivel freático, que pasó desde una media de 1.91m a 0.96 m (Giai, 1997 b), reduciendo de manera notable la capacidad del acuífero para recibir recarga. De lo contrario, el monto recargado habría sido superior. Cabe apuntar que en dichos años el área en cuestión estuvo cubierta por extensos cuerpos lacunares, producto de la recarga rechazada.

Tomando en cuenta valoraciones de recarga de un sector amplio que abarca el sector oriental de la Provincia de La Pampa y el occidental de la de Buenos Aires (Giai 1997 b), se deduce la relación R = (P - 2.9) x 0.10, con un coeficiente de correlación r = 0.40. El coeficiente de correlación tan bajo se debe primordialmente a que los presupuestos de la relación R = f (P), en lo que se refiere a que el conjunto de factores que inciden en el proceso de recarga sea el mismo, no se cumple en su totalidad. En este sentido, los valores de recarga considerados no han tenido en cuenta el hecho de que en algunos casos, cuando la recarga calculada es alta, sería solo potencial, en el sentido de Lerner (op. cit). Sumado a ello, las cifras se obtuvieron con distintas metodologías, adoptadas por cada autor en base a la información disponible, climática o de otro tipo.

Con respecto a las zonas consideradas en particular en esta comunicación (Gral. Pico y El Meauco) ambas reúnen los presupuestos para poner la recarga en función de las precipitaciones, excepto por su cobertura vegetal.

Por otra parte, la frecuencia, distribución anual y ocurrencia intranual de las precipitaciones es la misma en ambas, por cuanto son generadas por un único proceso de tipo frontal. Cambia solo la cantidad, de acuerdo a la ubicación de la zona que se trate con respecto a las masas aéreas generadoras de las precipitaciones. Este monto disminuye en sentido Norte-Noreste a Sur-Suroeste.

En cuanto a la profundidad del nivel freático, es similar en las zonas consideradas, oscilando entre un máximo de 5 á 6 m (El Meauco) hasta un mínimo inferior a 1 m (Gral. Pico) en algunas épocas. La cobertura vegetal es diferente. En el área El Meauco y donde existen dunas con fuertes ondulaciones que las inhabilitan como terrenos de cultivo, es un pastizal natural. Fuera de estos casos, los terrenos están dedicados a cultivos estacionales, de manera que durante una parte del año permanecen casi desnudos (inmediatamente después de la labranza) y a continuación se desarrolla sobre ellos una cobertura progresivamente más densa, hasta la época de cosecha. Muy pocos veces y en reducidas superficies correspondientes a dunas activas, el suelo se encuentra naturalmente desnudo.

Efectuando las regresiones recarga - precipitación para estas zonas con los datos de la tabla 1, se obtienen R = (P - 230) x 0.21 y R = (P - 282) x 0.16, con coeficientes de correlación r = 0.68 y 0.82, para Gral. Pico y El Meauco, respectivamente. Teniendo presente la diferente cobertura vegetal, el conjunto de los datos da una relación R = (P - 279) x 0.20, con r = 0.76.

Si se considera que desde El Meauco hacia el Oeste, sentido en el que disminuyen las precipitaciones, decrece también la posibilidad de recarga directa, hecho corroborado por observaciones de campo (Hernández et al, op cit), el valor umbral de precipitaciones de 282 mm parecería ser el más aceptable.

La recarga en ambientes arenosos tipo médano en la región considerada responde a las siguientes pautas:

1.. Se opera a partir de precipitaciones umbral del orden de 280 mm/año, para tormentas de tipo frontal típicas de la zona analizada.

2.. El valor superior de la recarga es determinado por las precipitaciones y la profundidad del nivel freático. Cuando este último es somero, el ascenso debido a recarga provoca que la capacidad del acuífero para recibirla se vea limitada, causando rechazo de recarga y provocando enlagunamientos transitorios, previo a su retorno consuntivo.

3. Como primera aproximación puede aceptarse la relación recarga – precipitación dada por R = 0,2 (P - 280), en la que R = recarga y P = precipitación, ambas en mm/año.

4.. En la fórmula anterior, todo indica que la constante "umbral" de 280 mm/año para la precipitación, está probada. No así la pendiente de la recta, que para los casos analizados varió entre 0,16 y 0,21. Se interpreta que esta dispersión es indicadora indirecta de la profundidad del nivel freático, ya que para niveles someros toma los mayores valores.

5.. El valor máximo de recarga es determinado por la existencia de espacio físico en el acuífero para recibirla, es decir por la profundidad del nivel freático y consecuentemente, por la potencia de la ZNS.

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