Propiedades del agua y el ciclo hidrológico

Las propiedades del agua y el ciclo hidrológico: El agua posee un conjunto de propiedades físico‑químicas fundamentales que determinan su papel esencial en los procesos hidrológicos terrestres. La molécula de agua presenta una estructura covalente H₂O que genera una característica particular: la polaridad molecular, donde el oxígeno atrae más fuertemente los electrones que el hidrógeno, lo que confiere al agua propiedades únicas entre los líquidos naturales.

Entre las propiedades más relevantes destaca la capacidad del agua para actuar como disolvente universal, permitiendo la disolución de numerosas sustancias inorgánicas y orgánicas, lo cual es crítico tanto para los procesos biológicos como para los geoquímicos terrestres. El agua también presenta una elevada capacidad calorífica, lo que significa que requiere la absorción de grandes cantidades de energía para aumentar su temperatura; esta propiedad resulta fundamental para regular el clima global y regional.

Calor latente de vaporización: clave para explicar la evapotranspiración y la transferencia de energía atmosférica. La densidad del agua es excepcional porque alcanza su máximo a 4 °C en forma líquida; esta anomalía evita que los lagos se congelen desde el fondo hacia la superficie y mantiene la vida acuática durante el invierno. Adicionalmente, el agua posee una elevada tensión superficial derivada de las fuerzas intermoleculares, facilitando procesos como la capilaridad en suelos y la absorción radicular en plantas, además de presentar una viscosidad que favorece el transporte de nutrientes en sistemas acuosos.

Cohesión y adhesión (derivadas de los enlaces de hidrógeno): explican la tensión superficial y la capilaridad. El punto de ebullición y congelación del agua son también anómalos comparados con otros compuestos de masa molecular similar, reflejando la fortaleza de los enlaces de hidrógeno que cohesionan las moléculas de agua.

El ciclo hidrológico constituye el sistema fundamental de circulación del agua en la Tierra, representando un proceso cíclico continuo sin inicio ni fin definido que redistribuye aproximadamente 1.386 millones de kilómetros cúbicos de agua disponibles en el planeta. Del total de agua terrestre, el 97,47 % corresponde a agua salada contenida principalmente en océanos, mientras que apenas el 2,53 % es agua dulce, de la cual el 69,7 % se encuentra congelada en glaciares y casquetes polares, el 30 % en acuíferos subterráneos y menos del 0,3 % en lagos, ríos y la atmósfera, siendo esta última fracción la disponible directamente para consumo humano.

El ciclo hidrológico comprende varios procesos interconectados:

• Evaporación: ocurre cuando el calor solar transforma agua líquida de océanos, lagos y ríos en vapor que asciende a la atmósfera.
• Transpiración: proceso paralelo que libera vapor de agua desde superficies de plantas vivas.
• Evapotranspiración: conjunto de evaporación y transpiración; proceso crítico que devuelve aproximadamente el 86 % del agua que cae como precipitación nuevamente a la atmósfera.
• Condensación: cuando el vapor de agua se enfría en capas atmosféricas superiores y forma gotitas microscópicas que originan nubes y niebla.
• Precipitación: retorno del agua condensada a la superficie terrestre mediante lluvia, nieve, granizo y otros fenómenos.

Una vez precipitada, el agua se ramifica en múltiples caminos. La escorrentía superficial directa canaliza agua rápidamente hacia ríos y océanos a través de flujos visibles en laderas y lechos fluviales. La infiltración introduce agua en el suelo, atravesando poros donde experimenta procesos como el flujo hipodérmico (movimiento lateral en capas superficiales del suelo) o flujo subterráneo más profundo que recarga acuíferos y constituye la fuente de caudal base de ríos durante períodos sin precipitación.

El tiempo medio de renovación de las moléculas de agua varía enormemente según el reservorio: en la atmósfera oscila entre 8 y 10 días; en los ríos, entre 15 y 20 días; en los lagos de agua dulce, alrededor de 10 años; en los lagos de agua salada, aproximadamente 150 años; en los casquetes de hielo y glaciares se extiende a miles de años; en los océanos alcanza 3.000 años; y en las aguas subterráneas puede variar desde decenas hasta miles de años.

La comprensión del ciclo hidrológico resulta esencial para entender la disponibilidad hídrica global y regional, predecir fenómenos extremos como inundaciones y sequías, gestionar adecuadamente los recursos hídricos para múltiples demandas y evaluar el impacto del cambio climático en los patrones de precipitación y renovación de acuíferos.

Aguas subterráneas

Las aguas subterráneas: Las aguas subterráneas constituyen el 30 % del agua dulce disponible en la Tierra y representan la mayor reserva de agua potable accesible para el consumo humano. Se localizan en la zona saturada del subsuelo, donde todos los poros y espacios vacíos entre las partículas de roca y sedimento se encuentran completamente llenos de agua (en acuíferos libres la presión es próxima a la atmosférica, mientras que en acuíferos confinados existe presión piezométrica).

El nivel freático es la superficie superior de esta zona saturada, separando la zona saturada de la zona no saturada; su cota varía en función de la recarga y la extracción, fluctuando estacionalmente y respondiendo a variaciones climáticas y a la actividad humana. Esta zona saturada se encuentra bajo una zona no saturada o de aireación donde los poros contienen tanto aire como agua, limitando la disponibilidad de agua en movimiento.

Las aguas subterráneas se caracterizan por su origen mayoritariamente meteórico, es decir, proceden de la infiltración de precipitación en la superficie terrestre. Las zonas de recarga son los lugares donde el agua penetra y alimenta el acuífero (suelo permeable, áreas de recarga definidas), mientras que las zonas de descarga son los puntos donde el acuífero libera agua al exterior (manantiales, ríos, humedales o al mar); la interacción acuífero‑superficie determina ríos “ganadores” (alimentados por aguas subterráneas) y ríos “perdedores” (que reinyectan agua hacia el acuífero).

El agua desciende lentamente a través de capas permeables, experimentando procesos de infiltración y percolación durante los cuales puede incorporar minerales disueltos del suelo y roca, modificando su composición química. Durante este tránsito subterráneo, el agua experimenta una filtración natural a través de diferentes estratos sedimentarios que actúan como filtros biológicos y químicos, mejorando la calidad del agua en muchos casos mediante la eliminación de patógenos y contaminantes particulados.

Las características fundamentales de los acuíferos dependen directamente de las propiedades hidrogeológicas de las rocas que los constituyen. La porosidad, definida como el porcentaje de espacio vacío en una roca o sedimento, varía significativamente según el tipo litológico: las arcillas presentan porosidad elevada (40–50 %) pero muy baja permeabilidad que impide el flujo de agua; las arenas exhiben tanto porosidad como permeabilidad altas (20–40 % de porosidad), lo que las convierte en excelentes acuíferos; las calizas y dolomías presentan porosidad variable pero pueden desarrollar elevada permeabilidad mediante fisuración y disolución que genera sistemas de karst; los granitos y rocas cristalinas poseen porosidad muy baja pero pueden actuar como acuíferos cuando presentan fracturas y sistemas de fisuras.

Desde la perspectiva del funcionamiento hidráulico, los acuíferos se clasifican asimismo en detríticos (dominados por sedimentos sueltos), fisurados (flujo controlado por fracturación) y kársticos (flujo rápido por cavidades y conductos); además existen acuíferos colgados o “perched” que se encuentran aislados por acuicludos, y en el marco de la estratigrafía técnica conviene distinguir aquitardos, acuicludos y acuífugos según su capacidad de transmitir agua.

La permeabilidad, medida en metros por segundo, determina la velocidad con que el agua se desplaza a través del acuífero y es independiente de la porosidad, pudiéndose hallar rocas muy porosas pero impermeables como las arcillas. Los acuíferos pueden clasificarse según su confinamiento: los acuíferos libres o freáticos carecen de capas impermeables superiores, permitiendo que el nivel freático fluctúe libremente en respuesta a cambios en la recarga; los acuíferos confinados o artesianos se encuentran entre capas impermeables que ejercen presión sobre el agua, causando que, cuando se perfora un pozo, el agua ascienda espontáneamente sin necesidad de bombeo, fenómeno conocido como artesianismo. También existen acuíferos semiconfinados con capas de baja permeabilidad que permiten flujo vertical lento.

El régimen de flujo subterráneo sigue leyes físicas fundamentales descritas por la Ley de Darcy, que establece que el caudal de agua que atraviesa un acuífero es proporcional al gradiente hidráulico y a la permeabilidad de la roca. El agua subterránea se desplaza extremadamente lentamente comparada con la escorrentía superficial, con velocidades que típicamente oscilan entre decenas de centímetros y algunos metros por año en acuíferos ordinarios, aunque en sistemas de karst con cavidades puede ser considerablemente más rápida.

La vulnerabilidad de los acuíferos a la contaminación depende de múltiples factores relacionados con la profundidad del nivel freático, el espesor y permeabilidad de las capas de recubrimiento, la composición química del agua y la litología local. Acuíferos someros con recubrimiento permeable son altamente vulnerables a contaminación desde la superficie, mientras que acuíferos profundos confinados bajo capas arcillosas presentan baja vulnerabilidad; no obstante, una vez contaminados, resulta prácticamente imposible remediarlos dada la lentitud del flujo subterráneo.

Salinización, sobreexplotación y contaminantes

La salinización constituye una amenaza particularmente importante en acuíferos costeros donde la diferencia de densidad entre agua dulce y agua marina ocasiona que, bajo bombeo intensivo que reduce la presión hidrostática, agua salada sea succionada hacia el interior del acuífero contaminándolo permanentemente. Este fenómeno de intrusión salina ha obligado al abandono de acuíferos completos en regiones áridas densamente pobladas.

La explotación intensiva de acuíferos puede conducir a la sobreexplotación, definida como la extracción sostenida que excede la recarga natural, provocando descenso piezométrico persistente; entre sus consecuencias cabe destacar la subsidencia del terreno, la pérdida o disminución de manantiales y caudales base, y el agotamiento de reservas accesibles.

Los contaminantes de aguas subterráneas incluyen:

• Sólidos en suspensión.
• Compuestos inorgánicos como nitratos y sulfatos.
• Metales pesados como cadmio, plomo, mercurio y arsénico.
• Compuestos orgánicos tóxicos como pesticidas y bifenilos policlorados.
• Contaminantes biológicos como bacterias y virus.

Algunos contaminantes como el petróleo y los compuestos orgánicos volátiles forman plumas de contaminación que se desplazan lentamente siguiendo el gradiente hidráulico, requiriendo décadas para recorrer distancias que en ríos se cubrirían en días. Los metales pesados presentan propiedades de bioacumulación; el mercurio es especialmente tóxico y el plomo presenta un tiempo de permanencia corporal muy prolongado (1.460 días), facilitando intoxicación acumulativa.

El tiempo de renovación de las aguas subterráneas es extremadamente variable pero generalmente mucho más prolongado que el de otras fracciones del ciclo hidrológico. Mientras que ríos se renuevan en 15–20 días y lagos de agua dulce en 10 años, las aguas subterráneas pueden requerir decenas a miles de años para completar su ciclo, significando que el agua subterránea que se extrae actualmente en muchos acuíferos representa agua depositada durante climas más húmedos del Pleistoceno, siendo en realidad agua fósil no renovable a escala de tiempos humanos en aquellos sistemas con recargas naturales prácticamente nulas.

Métodos de captación: pozos, sondeos, galerías drenantes y manantiales.

Aguas subterráneas — características, aprovechamiento e impactos

Acuífero de Arenisca Nubia y Proyecto Gran Río Artificial de Libia (caso de estudio)

El Sistema Acuífero de Arenisca Nubia constituye la mayor reserva conocida de agua subterránea fósil en el mundo, conteniendo aproximadamente 150.000 kilómetros cúbicos de agua y cubriendo una superficie superior a dos millones de kilómetros cuadrados distribuida entre cuatro naciones africanas: Egipto, Libia, Sudán y Chad, con la mayor extensión situada en Egipto (828.000 km²) y Libia (760.000 km²).

Geológicamente, el acuífero se compone de areniscas ferruginosas duras intercaladas con capas de esquisto y arcilla, con espesores que varían entre 140 y 230 metros, conteniendo agua de origen meteórico con salinidad que oscila entre 240 y 1.300 partes por millón, clasificándose como agua dulce a ligeramente salobre. El acuífero fue recargado naturalmente durante períodos climáticos más húmedos del Pleistoceno hace aproximadamente 35.000 años, pero actualmente presenta recargas naturales prácticamente nulas debido a las condiciones climáticas áridas prevalentes, clasificándose como acuífero no renovable a escala de tiempos humanos.

La región donde se ubica el Sistema Acuífero Nubia se caracteriza por ser una de las más áridas del planeta, con precipitaciones prácticamente inexistentes en la mayoría del área, temperaturas extremadamente altas que favorecen una evapotranspiración potencial que supera ampliamente la precipitación disponible, y una variabilidad climática pronunciada con sequías frecuentes. El acceso a agua superficial es severamente limitado, siendo el Nilo el único río perenne significativo en Egipto, mientras que en Libia, Sudán y Chad prácticamente no existen cursos fluviales permanentes, convirtiendo el acuífero Nubia en la única fuente confiable de agua dulce para estos territorios.

La demanda de agua en esta región ha experimentado un crecimiento acelerado durante las últimas décadas impulsado por un crecimiento demográfico explosivo, expansión de la agricultura de regadío mediante sistemas de pivotes centrales de riego y desarrollo urbano. Egipto ha impulsado intensivamente el aprovechamiento del acuífero Nubia para proyectos ambiciosos de reclamación de tierras desérticas y desarrollo de nuevas ciudades como el Nuevo Valle, situadas en el desierto occidental alejadas del río Nilo donde el suministro del Nilo es imposible.

Los datos recientes revelados por análisis de sensores remotos muestran que la superficie irrigada desde el Sistema Acuífero Nubia casi se ha duplicado en el período 2000–2024, pasando de 1.257 km² en 2000 a 3.268 km² en 2024, mientras que la extracción total de agua del acuífero se ha incrementado de 1,4 km³ anuales a 3,64 km³ anuales en el mismo período.

Libia representa un caso de dependencia crítica aún más extrema: aproximadamente el 45 % de la población de Libia depende del suministro de agua proveniente del Sistema Acuífero Nubia a través del Proyecto Gran Río Artificial, megaproyecto hídrico iniciado en 1984. El proyecto original fue concebido en cinco fases diseñadas para extraer agua mediante 1.300 pozos profundos, muchos perforados a profundidades superiores a 500 metros, transportándola a través de 2.820 kilómetros de tuberías de hormigón armado que conforman la red de canalización subterránea más extensa del mundo.

En su operación máxima, el proyecto extrae 2,5 millones de metros cúbicos diarios de agua, cifra que estaba proyectada alcanzar 6,5 millones de metros cúbicos diarios con el completamiento de todas las fases. Las extracciones del acuífero Nubia se destinan principalmente a agricultura intensiva mediante sistemas de riego tecnificado, proporcionando agua para cultivos como trigo, cebada, dátiles y otros productos agrícolas que generan exportaciones significativas.

En Libia, aproximadamente el 70 % del agua suministrada por el Gran Río Artificial se destinaba a irrigación agrícola mediante pivotes circulares, mientras que el 30 % se destinaba a consumo urbano en ciudades costeras como Trípoli, Bengasi y Sirte. En Egipto, el aprovechamiento del acuífero Nubia sustenta grandes extensiones agrícolas en el desierto occidental que de otro modo permanecerían improductivas, permitiendo la producción de alimentos que mejora la seguridad alimentaria nacional.

El impacto principal del aprovechamiento del Sistema Acuífero Nubia es el agotamiento acelerado de sus reservas. Investigaciones basadas en datos del satélite GRACE que mide cambios en la masa de agua han documentado pérdidas volumétricas catastróficas, revelando que el acuífero pierde aproximadamente 50 km³ de agua anuales solo en los depósitos de arenisca nubia en Egipto y Libia, cifra que claramente supera con amplitud cualquier recarga natural que ocurra.

A los ritmos actuales de extracción, modelados hidrogeológicos tridimensionales calibrados con datos de 1960–2005 y proyecciones al año 2100 predicen que, en un escenario de continuidad de las tasas actuales, los flujos artesianos libres cesarían en toda la región modelada alrededor de 2050–2070, siendo necesario bombeo intensivo con creciente inversión energética para mantener el suministro. Si las tasas de extracción en Libia y Egipto continúan sin control, los modelos predicen depleción completa o cercana en periodos de 100–200 años, aunque proyecciones más alarmistas sugieren periodos más cortos de 50–100 años dado que las extracciones se han acelerado en el presente siglo.

La salinización constituye una amenaza creciente, particularmente en Libia donde la calidad del agua en algunos sectores ha experimentado deterioro progresivo, con reportes de intrusión de agua más mineralizada desde profundidades mayores conforme descienden los niveles piezométricos en respuesta al bombeo intensivo. En sistemas acuíferos contiguos como el Acuífero de Arenisca del Noroeste Sahariano, compartido por Libia, Túnez y Argelia, el deterioro de calidad ha sido tan severo que algunos pozos se han vuelto inutilizables para consumo humano.

Los impactos socioeconómicos son profundos. La agricultura de regadío que depende del acuífero Nubia genera miles de empleos y contribuye significativamente al PIB rural, pero su sostenibilidad es severamente cuestionable. En Libia, el Gran Río Artificial ha sido crítico para el desarrollo nacional pero su operación requiere inversión energética masiva, con costos de bombeo que se incrementan conforme disminuyen los niveles piezométricos y el agua debe ser elevada desde mayores profundidades. Adicionalmente, el proyecto ha estado bajo amenaza durante los períodos de inestabilidad política y conflicto armado que han afectado a Libia desde 2011, con daños a infraestructura, robo de equipo y abandono de mantenimiento que han reducido efectivamente la capacidad operacional.

La gestión del Sistema Acuífero Nubia se ha estructurado mediante acuerdos transfronterizos. En 1989, Egipto y Libia establecieron un acuerdo que cristalizó en 1991 en la creación de una Autoridad Conjunta para el Estudio y Desarrollo del Acuífero Nubia, posteriormente ampliada a Sudán y Chad. Sin embargo, la efectividad de esta gobernanza ha sido limitada, con países operando esencialmente con autonomía sin respetar límites de extracción negociados, precisamente porque los incentivos nacionales para expandir riego y producción agrícola superan los compromisos de conservación transnacional. No existe un mecanismo de cumplimiento vinculante ni penalidades eficaces para el incumplimiento de cuotas acordadas.

Las perspectivas futuras del Sistema Acuífero Nubia son profundamente preocupantes. El cambio climático exacerbará la crisis mediante dos mecanismos principales: primero, reducciones en lluvia en regiones de recarga relictual (particularmente en regiones de recarga potencial en Sudán y Chad) disminuirán aún más las ya mínimas recargas naturales; segundo, el incremento de la evapotranspiración derivado de temperaturas más elevadas aumentará la presión sobre recursos de agua dulce limitados. El incremento de la frecuencia de sequías severas probablemente intensificará conflictos regionales sobre acceso al agua, con potencial de crear migraciones forzadas y desestabilización sociopolítica.

El escenario más probable es la transición progresiva de la extracción insostenible actual hacia un agotamiento parcial controlado mediante racionamientos cada vez más severos durante el presente siglo. Las soluciones propuestas enfatizan: recargas artificiales de acuíferos mediante técnicas de recarga manejada (MAR), que involucran la canalización de excedentes ocasionales de escorrentía superficial desde rarísimos eventos de precipitación hacia estructuras de infiltración para percolación hacia acuíferos. No obstante, en regiones donde la precipitación es prácticamente nula, estos enfoques tienen utilidad marginal.

Las alternativas incluyen la desalación con energía renovable (solar o eólica) para sustituir gradualmente extracciones acuíferas, aunque los costos energéticos permanecen altos. En Libia se ha propuesto diversificar hacia desalación, particularmente en ciudades costeras donde la infraestructura puede desarrollarse más económicamente, permitiendo retener agua del acuífero Nubia para uso agrícola. La mejora de la eficiencia de riego mediante sistemas de goteo frente a riego por inundación podría reducir la demanda acuífera en un 30–50 %, aunque requiere inversión significativa y cambio de prácticas agrícolas.

Finalmente, la planificación a largo plazo deberá reconocer que, a ritmos actuales de extracción sin control, el Sistema Acuífero Nubia no puede sostener indefinidamente las demandas de cuatro naciones durante más que algunos decenios. Gobernanza transfronteriza reforzada, acuerdos vinculantes con mecanismos de cumplimiento, desarrollo de fuentes alternativas no convencionales, mejora de la eficiencia de la demanda y, en su caso, la relocalización de actividades económicas hacia regiones con mayor disponibilidad de agua representan componentes necesarios de cualquier estrategia de adaptación creíble.

Cuenca del río Pas: avenidas violentas, usos del suelo y efectos de obras

5.1. Avenidas violentas: causas y características

Las avenidas violentas en la cuenca del río Pas se generan por la confluencia de condiciones físicas, climáticas y antrópicas que favorecen una respuesta hidrológica muy rápida y una elevada capacidad de transporte sólido. Topográficamente, las cabeceras y vertientes empinadas facilitan la generación de escorrentía superficial súbita y acortan el tiempo de concentración, de modo que “insignificantes riachuelos” pueden convertirse en “caudalosos ríos” en pocas horas.

Litológicamente, la presencia de materiales fácilmente desmontables (por ejemplo, areniscas que proveen arenas silíceas a la llanura aluvial) y la existencia de fracciones gruesas (guijo, cantos) permiten tanto la movilización de sedimento fino en suspensión como el transporte de carga de fondo o incluso flujos hiperconcentrados y coladas de detrito en tramos empinados. La red de drenaje, con alta conectividad ladera–cauce, favorece la transferencia casi simultánea de aportes desde distintas subcuencas, amplificando el pico en el cauce principal.

El régimen hídrico y la estacionalidad son determinantes: el inventario histórico indica una concentración de episodios entre finales del verano y otoño (especialmente agosto–octubre), asociados a precipitaciones intensas y convectivas que, en eventos instrumentados, han alcanzado 180 mm en 24 h (26‑ago‑1983). A esto se suman factores antrópicos en la cubierta del suelo (deforestación histórica y aprovechamientos pasiegos) que incrementan la escorrentía, la exportación de sedimento y la presencia de madera muerta, favoreciendo taponamientos y agradación en llanuras. Finalmente, la interacción con el nivel base (influencia de mareas en el tramo bajo) y con infraestructuras (presas, puentes, encauzamientos) modula la capacidad de desagüe y puede agravar la extensión y duración de las inundaciones por efectos de backwater y colmatación.

5.2. Usos del suelo en cabeceras y respuesta hidrológica

Los usos del suelo en cabeceras afectan la respuesta hidrológica básicamente por tres vías: reducción de la infiltración, aumento de la erosividad superficial y modificación de la conectividad. La deforestación disminuye la capacidad de retención y filtrado del terreno (menor cubierta vegetal, menor porosidad efectiva y menor interceptación); por tanto, incrementa la escorrentía superficial y acorta los tiempos de respuesta.

El pastoreo intensivo compacta el suelo y reduce su conductividad hidráulica, favoreciendo también escorrentía rápida y concentrada. Ambos procesos aumentan la entrega de sedimento al sistema fluvial: la pérdida de cohesión del suelo y la exposición de materiales susceptibles facilita la erosión por lluvia y arrastre durante episodios intensos, aumentando la carga sólida movilizable (finos y fracción gruesa). Adicionalmente, caminos, terrazas y pistas asociados al aprovechamiento pasiego favorecen la conectividad ladera–cauce y canalizan aportes que de otro modo podrían quedar retardados o infiltrarse, incrementando la probabilidad de coladas de detrito y taponamientos en el cauce.

A escala muy local, muros y setos tradicionales pueden disipar energía; no obstante, el balance neto histórico descrito es de intensificación de picos de caudal y mayor exportación de sedimentos.

5.3. Efectos de la intervención en el cauce medio

5.3.1. Contención primaria en el tramo encauzado

Dado que la intervención en la cuenca media modificó ~12 km de cauce, redujo la sinuosidad y la longitud del tramo, disminuyó la pendiente local y extrajo más de 670.000 m³ de áridos, y fue dimensionada para una capacidad de desagüe de 650–740 m³/s (periodo de retorno 500 años), la respuesta esperable ante una avenida similar a la de 1983 (≈180 mm/24 h; pico ≈447 m³/s) sería de contención primaria en la nueva sección: la capacidad diseñada excede el pico histórico, por lo que la inundación lateral dentro del tramo encauzado habría sido menor que antes de la obra.

Sin embargo, por la rectificación y la menor sinuosidad la onda de crecida se traslada más rápido a través del tramo encauzado (menor amortiguación local), y la extracción de áridos reduce la reserva de sedimento, favoreciendo una tendencia inicial a la incisión del lecho y a la erosión de márgenes salvo en los tramos reforzados. Los saltos disipadores de 1,5 m introducen disipación puntual y promueven acumulación de sedimento aguas arriba de los mismos, moderando parcialmente la velocidad; no obstante, su eficacia es limitada frente a avenidas superiores al diseño o ante efectos de traslación generalizados.

5.3.2. Efectos aguas abajo

Aguas abajo cabría esperar efectos contrapuestos: la traslación más rápida y menos amortiguada puede producir picos más agudos y con menos tiempo de aviso en tramos inferiores, incrementando el riesgo de inundación en núcleos no protegidos. Además, la mayor energía efectiva transmitida y la mayor capacidad de transporte (por incisión en el tramo medio y por mayor velocidad) pueden aumentar la erosión de márgenes y el transporte de sedimentos hacia tramos no reforzados, con riesgo de colmatación local y modificación morfológica. Si coincide un flujo elevado con mareas altas, el efecto de backwater puede agravar la elevación del plano de agua y la persistencia de anegamientos en la vega.

5.3.3. Efectos aguas arriba

Aguas arriba, la evacuación más rápida del tramo medio tiende a disminuir la deposición en tramos altos y medios (menor almacenamiento lateral), permitiendo que mayor cantidad de sedimento grueso y bloques, generados en cabeceras por procesos torrenciales o coladas, sean transportados río abajo. La limpieza de cauces y la eliminación de depósitos durante la obra pueden, además, liberar sedimentos retenidos y producir pulsos que se propaguen en eventos posteriores. En suma, la cabecera continúa generando aportes concentrados; la obra no elimina los procesos de origen, pero sí modifica el patrón de dónde y cuándo se depositan o transportan los sedimentos.

5.4. Evolución morfológica y efectos a medio plazo

5.4.1. Nuevo equilibrio dinámico

Transcurridas cuatro décadas, el tramo encauzado tendería a un nuevo equilibrio dinámico condicionado por la intervención inicial, los episodios posteriores y las labores de mantenimiento (si las hubo). Morfológicamente, es esperable una incisión inicial del lecho tras la extracción masiva de áridos y la rectificación (mayor energía efectiva, menor oferta de sedimento), seguida por una moderación en función de pulsos de sedimento aportados por eventos posteriores. En tramos rígidos y reforzados (enrocados, muros, saltos) la geometría se mantiene relativamente estable; en tramos no protegidos aparecen retrocesos de márgenes, colapsos puntuales y reajustes laterales. Es habitual la aparición de focos de erosión aguas abajo de elementos disipadores y de depósitos de sedimento fino aguas arriba de las estructuras.

A escala ecológica, la heterogeneidad morfológica y la diversidad riparia se ven reducidas por obras rígidas, con recolonizaciones locales donde la dinámica lo permita.

5.4.2. Falta de medidas complementarias aguas abajo

Si no se implementaron medidas complementarias de regulación aguas abajo (presas, zonas de laminación), la mayor traslación de crecidas y la capacidad incrementada de transporte pueden haber incrementado la frecuencia e intensidad de picos aguas abajo a lo largo de las décadas. Esto produce erosión de márgenes, colapsos y necesidad de reparaciones puntuales; adicionalmente, cambios en la granulometría y en la carga de sedimento pueden haber alterado la morfología del tramo bajo mediante colmataciones y reorganización de barras y meandros.

5.4.3. Retroalimentaciones en cabeceras

En las cabeceras, la dinámica torrencial original persiste; sin embargo, la interacción con un tramo medio que evacúa más rápidamente puede traducirse en una menor deposición estable en tramos altos y en una mayor entrega de material al medio y bajo curso durante eventos intensos. Dependiendo de la magnitud y frecuencia de pulsos de sedimento posteriores a la obra, el lecho del tramo medio puede haber recibido reinyectados de material que modulen la tendencia a la incisión. A medio plazo pueden aparecer retroalimentaciones sobre el perfil longitudinal (formación de escalones, migración de knickpoints) que afecten también a la dinámica de las cabeceras.

5.5. Influencia del nivel base y transgresión marina

5.5.1. Efectos de una transgresión marina

Un aumento del nivel base por transgresión marina reduce la pendiente efectiva próxima a la desembocadura y produce efectos de backwater que elevan el plano de agua aguas arriba. Esto disminuye la capacidad de desagüe del tramo bajo, favorece la deposición (agradación) de sedimentos y la colmatación de secciones, incrementa la extensión y duración de inundaciones y puede propiciar avulsiones y cambios en los caminos de desagüe.

En relación con el sistema dunar de Liencres, la combinación de retroceso litoral y cambios en la alimentación sedimentaria del Pas (que, según Arteaga, es la fuente esencial de arenas silíceas) puede debilitar la capacidad de reconstrucción de la playa y las dunas, favoreciendo su regresión.

5.5.2. Propagación río arriba de la agradación

La subida del nivel base tenderá a propagarse río arriba mediante una reducción de la energía disponible en el tramo final y una retroalimentación de agradación en la cuenca media: el lecho puede elevarse por deposición, disminuir la capacidad de transporte y aumentar la probabilidad de taponamientos. En un tramo encauzado, esa agradación puede ser especialmente problemática si la sección fue diseñada para condiciones anteriores; los saltos y enrocados condicionan dónde se acumula el material (habitualmente aguas arriba de las estructuras), alterando la eficiencia de la obra y requiriendo mantenimiento.

5.5.3. Efectos en la parte alta

En la parte alta la influencia directa de la transgresión es limitada en el corto plazo, pero a medio‑largo plazo el cambio en el perfil longitudinal (agradación y formación de escalones) puede propagarse y modificar gradientes locales, con efectos en la dinámica de transporte y deposición en tramos intermedios y altos. Las cabeceras seguirán generando escorrentía torrencial; si la evacuación aguas abajo se ve reducida por la transgresión, aumentará la probabilidad de acumulación de sedimentos en tramos medios y de efectos morfodinámicos que retroalimenten la respuesta en la cuenca alta.

Definiciones y procesos hidrológicos clave

Evaporación: Proceso físico mediante el cual el calor solar transforma agua líquida de océanos, lagos y ríos en vapor de agua que asciende a la atmósfera, siendo el motor principal del ciclo hidrológico y responsable de retornar aproximadamente el 86 % del agua precipitada hacia la atmósfera en forma de evapotranspiración. La evaporación es esencial para el movimiento de agua desde reservorios superficiales hacia la atmósfera, alimentando la formación de nubes y precipitación subsecuente, cerrando así el ciclo continuo de circulación de agua en la Tierra.

Infiltración: Movimiento vertical del agua a través de los poros del suelo hacia capas más profundas, donde puede ser retenida como humedad edáfica o percolarse hacia acuíferos, siendo proceso crítico para la recarga de agua subterránea y para la alimentación de flujos hipodérmicos y subterráneos. La infiltración depende fundamentalmente de la permeabilidad del suelo, la intensidad de precipitación, la cobertura vegetal y la pendiente del terreno, determinando qué porcentaje de agua precipitada alcanza la zona saturada versus escurre superficialmente hacia ríos.

Flujo hipodérmico: Movimiento lateral del agua a través de capas superficiales del suelo (primeros decímetros a metros) sin alcanzar la zona saturada, retornando el agua hacia cauces fluviales en períodos de semanas a meses, siendo componente intermedia en velocidad entre escorrentía superficial directa (horas) y flujo subterráneo profundo (años/décadas). El flujo hipodérmico es alimentado por infiltración en zonas de cabecera de cuenca y es especialmente importante para mantener caudal base en ríos durante períodos de lluvia moderada, siendo particularmente relevante en cuencas con suelos profundos y vegetación densa.

Percolación: Movimiento lento del agua a través de los poros del suelo desde la zona no saturada hacia la zona saturada, permitiendo el flujo profundo que recarga acuíferos y constituyendo el agua subterránea disponible para explotación a largo plazo. La percolación es un proceso extremadamente lento, con velocidades típicamente de centímetros a metros por año, siendo fundamental para transformar agua de infiltración superficial en agua subterránea de acuíferos, representando así el puente hidrogeológico entre precipitación en superficie y reservas profundas de agua subterránea renovable.

Conceptos y definiciones adicionales

Acuífero: Formación geológica de roca o sedimento permeable que puede almacenar y transmitir agua subterránea en cantidad suficiente, siendo capaz de proporcionar cantidades significativas de agua para explotación mediante pozos o manantiales. Los acuíferos constituyen las mayores reservas de agua dulce accesible en el planeta (30 % del agua dulce terrestre), siendo fundamentales para abastecimiento humano, agricultura y mantenimiento de caudal base de ríos durante períodos secos, con capacidad que depende conjuntamente de porosidad (almacenamiento) y permeabilidad (flujo).

Acuífero libre (o freático): Acuífero carente de capas impermeables en su límite superior, permitiendo que el nivel freático fluctúe libremente en respuesta a cambios en la recarga por infiltración y la descarga por bombeo o hacia ríos, siendo típicamente somero (menos de 100 m de profundidad) y vulnerable a contaminación desde la superficie.

Acuífero confinado (o artesiano): Acuífero situado entre capas impermeables o de muy baja permeabilidad que ejercen presión sobre el agua, causando que cuando se perfora un pozo el agua ascienda espontáneamente hacia la superficie sin necesidad de bombeo (artesianismo), siendo característico de cuencas sedimentarias profundas donde el agua se encuentra bajo presión hidrostática significativa.

Permeabilidad: Propiedad geológica que mide la capacidad de una roca o sedimento para permitir el flujo de agua a través de sus poros, siendo independiente de la porosidad y controlando directamente la velocidad del flujo subterráneo según la Ley de Darcy. Las arenas presentan permeabilidad elevada, siendo excelentes acuíferos; las arcillas tienen permeabilidad muy baja a pesar de porosidad alta, actuando como sellos hidrogeológicos; las calizas pueden desarrollar permeabilidad muy alta mediante disolución y fisuración en sistemas de karst; los granitos tienen permeabilidad baja excepto donde presentan fracturas significativas.

Gradiente hidráulico: Diferencia de altura piezométrica entre dos puntos en un acuífero, controlando la dirección y velocidad del flujo subterráneo según la Ley de Darcy, que establece que el caudal es directamente proporcional al gradiente hidráulico multiplicado por la permeabilidad del material.

Régimen fluvial: Patrón de variación estacional del caudal de un río determinado por factores climáticos, litológicos, topográficos y de uso del suelo. Los regímenes fluviales se clasifican en pluviales, térmicos/nivales, glaciares y variables, siendo cada régimen peculiar a cierta latitud y clima.

Régimen pluvial: Tipo de régimen fluvial característico de regiones tropicales y subtropicales húmedas donde las precipitaciones son el factor dominante, generando máximos de caudal durante la estación lluviosa y mínimos durante la estación seca.

Perfil longitudinal: Gráfico que representa la elevación del lecho de un río a lo largo de su curso desde cabecera hasta desembocadura, mostrando habitualmente forma cóncava con pendiente fuerte en cabecera que disminuye progresivamente hacia el curso medio e inferior.

Hidrograma: Gráfico que muestra la variación del caudal de un río en el tiempo (eje vertical = caudal m³/s, eje horizontal = tiempo), revelando patrones estacionales y permitiendo identificar contribuciones de escorrentía directa, flujo hipodérmico y flujo subterráneo.

Otros términos relevantes

Zona de deposición: Segmento ubicado en el curso inferior y desembocadura donde la velocidad del río disminuye significativamente debido a la reducción de pendiente, resultando en deposición de sedimentos finos que forman llanuras aluviales de gran fertilidad.

Meandro: Curva sinuosa de un río característica de cursos medios e inferiores con pendiente moderada-baja; los meandros migran lateralmente mediante erosión y deposición, pudiendo formar lagos oxbow.

Disponibilidad hídrica: Volumen de agua dulce accesible anualmente en una región, derivada de precipitación local más aportaciones superficiales desde territorios vecinos menos pérdidas por evapotranspiración y filtraciones profundas no recuperables.

Estrés hídrico: Situación en la que la demanda total de agua excede el suministro disponible o cuando el acceso al agua se ve restringido por su mala calidad o infraestructura insuficiente. Se mide mediante el Índice de Explotación Hídrica (IEH), considerándose crítico cuando excede el 40 %.

Rango de marea (o amplitud de marea): Diferencia vertical entre pleamar y bajamar en un punto específico de la costa, factor crítico para obras de ingeniería costera y para la dinámica de estuarios.

Corrientes marinas: Movimientos de grandes volúmenes de agua oceánica impulsados por viento, diferencias de densidad, mareas y rotación terrestre; regulan el clima global y el transporte de calor y nutrientes.

Definiciones jurídicas y oceanográficas

Zona Económica Exclusiva (ZEE): Zona marina de 200 millas náuticas desde la línea base costera donde el Estado ribereño ejerce derechos exclusivos sobre recursos naturales vivos y no vivos y sobre energía marina, concepto creado en la Convención de Naciones Unidas sobre el Derecho del Mar (UNCLOS) de 1982.

Dominio Público Hidráulico (DPH): Conjunto de espacios y recursos de propiedad pública estatal relacionados con la gestión, almacenamiento y tránsito del agua; en España está regulado por la Ley de Aguas de 1985 y posteriores modificaciones, estableciendo que el Estado es titular del recurso hídrico, aunque puede otorgar concesiones de uso temporal bajo control estatal.

Conceptos físicos marinos

Termoclina: Zona de transición en la columna de agua donde la temperatura cambia bruscamente con la profundidad, actuando como barrera a la mezcla vertical. En océanos suele localizarse entre 10 y 100 metros de profundidad.

Haloclina: Zona de transición donde la salinidad cambia bruscamente con la profundidad, típica en estuarios y desembocaduras donde el agua dulce flota sobre el agua marina densa.

Picnoclina: Zona de transición donde la densidad cambia bruscamente con la profundidad, resultado combinado de termoclina y haloclina; actúa como barrera a la mezcla vertical y tiene relevantes implicaciones ecológicas y oceanográficas.

Otros términos hidrogeológicos y costeros

Nivel freático: Superficie tridimensional que marca el límite superior de la zona saturada del suelo; su posición fluctúa en respuesta a precipitación, evapotranspiración, bombeo y extracción de agua subterránea.

Marea viva: Episodio de máxima amplitud mareal que se produce cuando Sol, Luna y Tierra quedan aproximadamente alineados, con implicaciones prácticas para navegación, pesca y explotación maremotriz.

Parámetros hidráulicos y geomorfológicos

Porosidad: Fracción del volumen de una roca o sedimento ocupada por espacios vacíos o poros, controlada por granulometría, empaquetamiento, cementación y diagenesis; es importante distinguir entre porosidad total y porosidad efectiva.

Caudal: Volumen de agua que fluye a través de una sección transversal de un río por unidad de tiempo (m³/s). Se calcula Q = V × A, donde V es la velocidad promedio y A el área de la sección transversal. El caudal varia estacionalmente según el régimen fluvial y determina la capacidad de transporte de sedimentos, potencial hidroeléctrico y riesgo de inundación.

Nivel base: Cota altitudinal más baja teórica a la que el cauce puede erosionar su lecho; está estrechamente asociado al concepto de caudal base, que es la componente sostenida del caudal alimentada por descargas retardadas desde el medio subterráneo.

Energía neta: Diferencia entre la potencia bruta disponible en un tramo de corriente y la potencia absorbida en el transporte de sedimento y trabajo hidráulico; cuando la energía sobra se produce erosión, cuando falta predomina la sedimentación.

Conclusión

La comprensión integrada de las propiedades físico‑químicas del agua, los procesos del ciclo hidrológico, la dinámica de acuíferos y los impactos de la actividad humana es fundamental para gestionar recursos hídricos de manera sostenible. Casos como el del Sistema Acuífero Nubia y el Proyecto Gran Río Artificial de Libia ilustran los riesgos ligados a la explotación de aguas fósiles y la necesidad urgente de estrategias combinadas: gobernanza transfronteriza efectiva, tecnologías alternativas (desalación con renovables), mejora de la eficiencia en uso agrícola, recarga artificial cuando sea viable, y planificación territorial que reconozca límites biofísicos y sociales.