Almacenamiento de aguas subterráneas

El almacenamiento de agua subterránea es un mecanismo de gestión del agua diseñado para aumentar la fiabilidad del suministro. ^{[ 1 ]} El agua subterránea se puede crear utilizando el espacio de un acuífero desecado para almacenar agua durante los años de abundantes lluvias . Luego se puede bombear y usar durante los años en que no hay un excedente de agua. ^{[ 1 ]} Las personas pueden gestionar el uso del agua subterránea para beneficiar a la sociedad mediante la compra y venta de estos derechos de agua subterránea. El agua superficial debe usarse primero, y luego se utilizará el agua subterránea cuando no haya suficiente agua superficial para satisfacer la demanda. ^{[ 2 ]} El agua subterránea reducirá el riesgo de depender del agua superficial y maximizará los ingresos esperados. ^{[ 2 ]} Existen sistemas de recuperación y almacenamiento de acuíferos de tipo almacenamiento regulado que, cuando se inyecta agua en ellos, otorgan el derecho a extraerla posteriormente. ^{[ 2 ]} El almacenamiento de agua subterránea se ha implementado en el suroeste semiárido y árido de los Estados Unidos porque es donde existe la mayor necesidad de agua adicional. ^{[ 2 ]} El objetivo general es transferir el agua de usos de bajo valor a usos de alto valor poniendo en contacto a compradores y vendedores. ^{[ 2 ]}

El banco es un acuífero utilizado como tanque de almacenamiento subterráneo , y la recarga de agua provoca un aumento en el volumen de agua almacenada en el acuífero, lo que resulta en niveles de agua crecientes. ^{[ 2 ]} En caso de extracción, habría una disminución en los niveles de agua. ^{[ 2 ]} La cantidad de agua también depende de otros factores, como el bombeo de agua subterránea por otros usuarios, las fugas y la recarga natural. ^{[ 2 ]} La recarga de agua mediante aplicación en tierra o inyección aumenta el volumen de agua, y parte de ella se utilizará en el futuro. ^{[ 2 ]} Se puede considerar que las entradas de agua menos las salidas son iguales al cambio en el almacenamiento de agua. ^{[ 2 ]}

Otro aspecto es la hidrología , que es la diferencia entre la respuesta dinámica y estática a la recarga y la extracción. ^{[ 2 ]} Los niveles de agua subirán o bajarán en el pozo durante la recarga y la recuperación. ^{[ 2 ]} Una vez que la recarga y la recuperación cesan, los niveles de agua vuelven a los niveles de fondo, y uno de los principales problemas es el cambio en los niveles de agua estáticos después de que desaparece la respuesta dinámica de la recarga o la recuperación. ^{[ 2 ]}

Pueden existir algunos problemas técnicos con la respuesta del acuífero a la gestión de la recarga y la recuperación. ^{[ 2 ]} Si el acuífero está conectado hidráulicamente a un cuerpo de agua en la superficie, se producen aumentos en la elevación del nivel freático como resultado de la recarga gestionada. ^{[ 2 ]} Esto podría aumentar la tasa de descarga o disminuir la cantidad de recarga inducida, y ambos causan que el agua abandone la cuenca. ^{[ 2 ]} La recarga y la recuperación también podrían afectar el flujo lateral y vertical de agua subterránea hacia el acuífero. ^{[ 2 ]} No siempre existe una correspondencia uno a uno entre el volumen de agua y el cambio en el almacenamiento. ^{[ 2 ]}

El almacenamiento de agua subterránea se realiza de dos maneras: mediante recarga sustitutiva y recarga directa. ^{[ 1 ]} La recarga sustitutiva consiste en almacenar agua utilizando agua superficial en lugar de bombear agua subterránea, almacenando así una cantidad igual en la cuenca subterránea. ^{[ 1 ]} La recarga sustitutiva es el uso de agua superficial renovable para irrigar las tierras de cultivo en lugar de utilizar agua subterránea convencional. ^{[ 3 ]} Esto ayuda a ahorrar más agua subterránea porque el agua permanece en el acuífero para su uso posterior. ^{[ 3 ]} La recarga directa consiste en almacenar agua permitiendo que se filtre directamente al almacenamiento en la cuenca subterránea. ^{[ 1 ]} Con la recarga directa se inunda un área para que el agua se filtre a través del suelo hasta llegar a los acuíferos . ^{[ 3 ]} El agua se bombea cuando hay mayor demanda mediante el uso de pozos de recuperación. ^{[ 3 ]}

La extracción de agua subterránea presenta algunas desventajas. Al extraerla, el terreno se asienta. ^{[ 4 ]} Este asentamiento, conocido como subsidencia, puede fracturar carreteras y cimientos de edificios, así como reventar tuberías de agua, alcantarillado y gas. ^{[ 4 ]} Este método aún no se ha probado exhaustivamente, por lo que podría tener impactos negativos en el medio ambiente. El agua es un recurso público y esto podría convertirla en una industria privada. ^{[ 5 ]}

El almacenamiento de agua subterránea se puede comparar con el uso de embalses superficiales. El almacenamiento de agua subterránea tiene muchas ventajas sobre el uso de embalses superficiales. Los proyectos no cuestan tanto para construir y almacenan la misma cantidad, o incluso más, que los embalses superficiales. ^{[ 6 ]} El banco tendrá un menor impacto en el medio ambiente que un embalse superficial. ^{[ 6 ]} El agua que se encuentra en el banco ya no estará expuesta a la evaporación , mientras que en los embalses se pierden varios pies de agua por año. ^{[ 6 ]} Es más confiable para usar cuando el clima está cambiando y puede responder mejor a los cambios estacionales para gestionar el agua que los embalses superficiales. ^{[ 6 ]}

El almacenamiento de agua subterránea también presenta algunas desventajas en comparación con los embalses superficiales. La recuperación del agua conlleva costos energéticos que suelen ser superiores a los de los embalses. ^{[ 6 ]} Además, existe una capacidad de bombeo limitada, y cuando la demanda varía a lo largo del año, la productividad puede verse reducida. ^{[ 6 ]}

No toda el agua subterránea se utiliza cuando se vende. Parte de ella se estudia por sus beneficios. Se están explorando sistemas de almacenamiento de agua subterránea y acuíferos para controlar las inundaciones durante épocas de fuertes precipitaciones. ^{[ 7 ]}

El agua subterránea se comercializa en muchas regiones. Incluso en Estados Unidos se realizan transacciones. La ciudad de San Antonio , Texas, es la ciudad más grande de Estados Unidos que depende exclusivamente del agua subterránea para su abastecimiento municipal. ^{[ 7 ]}

No se han realizado muchos ensayos exitosos de almacenamiento de agua subterránea en tierras agrícolas, ya que estas suelen ser de propiedad privada. ^{[ 8 ]} Los propietarios deben estar de acuerdo con la práctica del almacenamiento de agua subterránea, conociendo los riesgos y las mejores prácticas que implica. ^{[ 8 ]} Se realizó un estudio para encontrar un Índice de Almacenamiento de Agua Subterránea Agrícola del Suelo (SAGBI) que evalúa la idoneidad del suelo para el uso del almacenamiento de agua subterránea en California . ^{[ 8 ]} Hay cinco factores que determinan la viabilidad de la recarga de agua subterránea en tierras agrícolas: percolación profunda, tiempo de residencia en la zona radicular, topografía , limitaciones químicas y condiciones de la superficie del suelo. ^{[ 8 ]} Los cinco factores se modelaron utilizando datos de estudios digitales de suelos del Servicio de Conservación de Recursos Naturales del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA-NRCS) . ^{[ 8 ]}

Para el factor de percolación profunda, una alta tasa de transmisión de agua a través del perfil del suelo y hacia el acuífero subyacente es clave para el éxito del almacenamiento de agua subterránea. ^{[ 8 ]} Se vuelve más importante cuando hay inundaciones, ya que podría usarse como la principal fuente de agua. ^{[ 8 ]} Se deriva de la conductividad hidráulica saturada de la capa limitante. ^{[ 8 ]} La conductividad hidráulica saturada mide la permeabilidad del suelo cuando este está saturado. ^{[ 8 ]}

Al analizar el factor de tiempo de residencia en la zona radicular, se encontró que una duración prolongada de condiciones saturadas en la zona radicular puede causar daños a los cultivos perennes. ^{[ 8 ]} Si el suelo provoca la brotación, es más probable que el cultivo se dañe. ^{[ 8 ]} La mayoría de los cultivos no pueden soportar largos períodos de condiciones saturadas en la zona radicular. ^{[ 8 ]} El tiempo de residencia en la zona radicular estima la probabilidad de tener un drenaje suficientemente bueno dentro de la zona radicular una vez que se aplica el agua. ^{[ 8 ]}

La topografía del terreno para la distribución del agua en los campos ofrece mejores resultados cuando la topografía es plana. ^{[ 8 ]} La topografía plana funciona mejor porque retiene mejor el agua en el paisaje, lo que permite la infiltración en grandes áreas. ^{[ 8 ]} La infiltración reduce el encharcamiento y minimiza la erosión por escorrentía. ^{[ 8 ]}

El factor de limitaciones químicas está relacionado con la salinidad, que representa una amenaza para la sostenibilidad de la agricultura y las aguas subterráneas. ^{[ 8 ]} Este factor se determinó mediante la conductividad eléctrica (CE) del suelo, que mide la salinidad del mismo . ^{[ 8 ]} El mejor suelo presenta los niveles más bajos de salinidad. ^{[ 8 ]} El suelo también contiene pesticidas y nitratos, pero su presencia no puede evaluarse debido a la dependencia del historial de manejo. ^{[ 8 ]}

El factor de condición de la superficie se refiere a cuando la acumulación de sedimentos por la propagación de inundaciones puede cambiar las condiciones físicas de la superficie del suelo. ^{[ 8 ]} Los límites de infiltración pueden ser causados ​​por la calidad y profundidad del agua, lo que podría conducir a la destrucción de agregados, la formación de costras físicas y la compactación. ^{[ 8 ]} Para determinar la condición del suelo se examinaron dos factores: el factor de erosión del suelo y la relación de absorción de sodio (RAS). ^{[ 8 ]}

Para determinar la viabilidad del almacenamiento de agua subterránea, a cada uno de los cinco factores se le asignó un peso según su importancia, y luego se calculó una puntuación SAGBI. ^{[ 8 ]} Los pesos fueron: 27,5 % de percolación profunda, 27,5 % de tiempo de residencia en la zona radicular, 20 % de topografía, 20 % de limitaciones químicas y 5 % de condiciones superficiales. ^{[ 8 ]} De los 17,5 millones de acres de tierras agrícolas examinadas, solo 5 millones de acres se consideraron suelos con aptitud excelente, buena y moderadamente buena. ^{[ 8 ]}

El almacenamiento de agua subterránea en la agricultura puede conllevar riesgos financieros que pueden provocar la pérdida de cosechas, por lo que, en última instancia, la pérdida puede superar los beneficios del ahorro de agua. ^{[ 8 ]} La adopción de esta práctica requeriría apoyo para proteger a los agricultores del riesgo de pérdida de cosechas. ^{[ 8 ]}

El sistema contable rastrea la recarga y las extracciones de agua almacenada y puede incluir un sistema de mercado para reservar el almacenamiento de agua. ^{[ 2 ]} Los depositantes podrían ganar créditos por la recarga de agua que pueden usarse posteriormente para el agua recuperada del banco. ^{[ 2 ]} El sistema bancario podría entonces establecerse para permitir el comercio de créditos. ^{[ 2 ]} Hay varios objetivos del sistema contable del banco de agua: rastrear los depósitos y extracciones de agua, y controlar la cantidad, el momento y el lugar de las extracciones por parte de los participantes. ^{[ 2 ]} Si el agua subterránea no está regulada, hay una mayor probabilidad de aprovechamiento indebido y uso excesivo . ^{[ 2 ]} Debe haber sostenibilidad del sistema para continuar con su funcionamiento o no tendría sentido usarlo. ^{[ 2 ]}

El método contable que se utilizará es el de partida doble, por lo que cada transacción se registra como un débito y un crédito en cuentas separadas del libro mayor . ^{[ 2 ]} Esto también permite el seguimiento del inventario en las cuentas de activos y los derechos sobre el inventario en las cuentas de propiedad. ^{[ 2 ]} Los depósitos ocurren cuando se almacena más agua en un acuífero de la que se supone que hay. ^{[ 2 ]} La recarga de agua por parte de un miembro sería un crédito en la cuenta del miembro y un pasivo en la cuenta del banco. ^{[ 2 ]} Para que el banco tenga éxito, ambos libros mayores deben estar equilibrados, por lo que el derecho al agua en las cuentas de un miembro debe ser igual a la cantidad de agua que se puede recuperar del sistema. ^{[ 2 ]} Si el derecho al agua es mayor que los pasivos, entonces el banco es insolvente, y esto se convertirá en un problema cuando ocurra una sequía. ^{[ 2 ]}

Existen algunos problemas que podrían surgir al utilizar este sistema de contabilidad de bancos de agua. Estos problemas fueron evaluados para el banco de agua subterránea de la Cuenca de Las Posas y la Agencia de Gestión de Aguas Subterráneas de Fox Canyon (FCGMA) tiene jurisdicción sobre el proyecto. ^{[ 2 ]} La FCGMA informó que la acumulación de créditos ha ido en aumento para los bancos. ^{[ 2 ]} Lo que puede suceder es que los créditos acumulados superen la tasa de extracción anual. ^{[ 2 ]} El volumen de créditos acumulados excede la cantidad de agua que se puede extraer durante un corto período de tiempo. ^{[ 2 ]} Esto causará una amenaza para el recurso hídrico subterráneo regional o incluso depresiones en los niveles de agua subterránea, subsidencia del terreno e intrusión de agua de mar. ^{[ 2 ]}

Los sistemas bancarios necesitan control regulatorio sobre la cuenca para implementar las tasas de extracción y asegurar que otros participantes no extraigan demasiada agua almacenada. ^{[ 2 ]} El mejor escenario sería que el propietario del banco o los participantes fueran los principales usuarios para asegurar que las extracciones estén controladas. ^{[ 2 ]} Si este no es el caso, entonces debe haber otra forma de controlar el número y la cantidad de extracciones que ocurren. ^{[ 2 ]} Debe estar claro quién tiene prioridad sobre el agua almacenada, de modo que cuando se restrinjan las extracciones se sepa quién obtendrá el agua primero. ^{[ 2 ]} Pueden surgir problemas cuando múltiples entidades tienen jurisdicción sobre un proyecto, y esto puede causar desafíos regulatorios y organizativos. ^{[ 2 ]} Hay algunas reglas generalmente aceptadas y también muchos de los problemas se manejan a través de conceptos específicos del estado. ^{[ 2 ]} Uno de los requisitos principales es que debe haber una acción en marcha para que el agua almacenada no sea extraída por otros usuarios que no están involucrados en el sistema. ^{[ 2 ]} Estos marcos se basan en el conocimiento de la hidrogeología para determinar el éxito de un sistema, y ​​los sistemas deben proporcionar beneficios para demostrar que valió la pena construirlo. ^{[ 2 ]}

Los diferentes proyectos pueden volverse económicamente eficientes maximizando los beneficios del recurso limitado (agua). ^{[ 9 ]} Para maximizar la eficiencia, los usuarios necesitan encontrar donde el costo marginal sea igual al beneficio marginal . ^{[ 9 ]} Es importante que la oferta sea igual a la demanda, como en la figura siguiente. El uso del agua se convierte en una externalidad negativa cuando hay rivalidad y los derechos de propiedad no están bien definidos. ^{[ 9 ]} La forma de eliminar parte de la externalidad negativa es que se puede aplicar un impuesto al recurso para aumentar el costo marginal. ^{[ 9 ]} Cuando se aplica el impuesto adecuado, el usuario utilizará el recurso al nivel socialmente aceptable. ^{[ 9 ]} La otra forma de afectar la externalidad es crear un subsidio . Un subsidio aumentará el beneficio marginal para llegar al nivel de uso socialmente aceptado del recurso. ^{[ 9 ]}

El agua no es un bien homogéneo por varias razones, entre las que se incluyen la sensibilidad a la ubicación, el momento de uso, la forma del agua y las respuestas administrativas. ^{[ 9 ]} El uso de la gestión de aguas subterráneas puede convertir el agua en un bien más homogéneo. Esto puede crear un valor de mercado que impulsará la inversión privada, aumentando así los beneficios. ^{[ 9 ]} También alineará el beneficio marginal con el costo marginal, lo que hará que el mercado alcance un nivel económicamente eficiente. ^{[ 9 ]}

El agua tiene altos costos de transacción y crea barreras de mercado que devalúan su uso para la sociedad, restringiendo la reasignación de recursos. ^{[ 9 ]} La demanda no cambia cuando hay una barrera de mercado, por lo que habrá muchas personas descontentas si no reciben su parte del agua. ^{[ 9 ]} Si se está creando un banco, la eliminación de las barreras de acceso al mercado puede ser parte de las negociaciones, pero no necesariamente es el banco en sí la causa. ^{[ 9 ]} La gestión de las reservas de agua subterránea podría reducir los costos de transacción porque cada individuo no tendría que analizar cada transacción. ^{[ 9 ]}

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