Equilibrio hídrico

La ley del balance hídrico establece que las entradas a cualquier sistema o área de agua son iguales a sus salidas más la variación en el almacenamiento durante un intervalo de tiempo. ^{[ 2 ] [ 3 ]} En hidrología , una ecuación de balance hídrico puede usarse para describir el flujo de agua dentro y fuera de un sistema. Un sistema puede ser uno de varios dominios hidrológicos o de agua, como una columna de suelo , una cuenca de drenaje , un área de riego o una ciudad.

El balance hídrico también se conoce como presupuesto hídrico . El desarrollo de presupuestos hídricos es una actividad fundamental en la ciencia de la hidrología. Según el Servicio Geológico de los Estados Unidos: ^{[ 4 ]}

La comprensión de los balances hídricos y los procesos hidrológicos subyacentes constituye la base para una planificación y gestión eficaces de los recursos hídricos y el medio ambiente. Los cambios observados en los balances hídricos de una zona a lo largo del tiempo permiten evaluar los efectos de la variabilidad climática y las actividades humanas sobre los recursos hídricos. La comparación de los balances hídricos de diferentes zonas permite cuantificar los efectos de factores como la geología, los suelos, la vegetación y el uso del suelo en el ciclo hidrológico.

Una ecuación general de balance hídrico es: ^{[ 5 ]}

P = Q + ET + Δ S

dónde

P es precipitación

Q es el caudal

ET es evapotranspiración

Δ S es el cambio en el almacenamiento (en el suelo o en el lecho rocoso/ agua subterránea ).

Esta ecuación utiliza el principio de conservación de la masa en un sistema cerrado, según el cual el agua que ingresa al sistema (por precipitación) debe transformarse en evaporación, transpiración, escorrentía superficial (que finalmente llega al cauce y se convierte en caudal fluvial) o almacenarse en el suelo. Esta ecuación requiere que el sistema sea cerrado, y cuando no lo es (por ejemplo, cuando la escorrentía superficial contribuye a una cuenca diferente), esto debe tenerse en cuenta.

En hidrología agrícola se estudian en detalle los balances hídricos .

Un balance hídrico puede utilizarse para ayudar a gestionar el suministro de agua y predecir dónde podría haber escasez. También se utiliza en el riego , la evaluación de la escorrentía (por ejemplo, mediante el modelo RainOff ^{[ 6 ]} ), el control de inundaciones y el control de la contaminación . Además, se utiliza en el diseño de sistemas de drenaje subterráneo que pueden ser horizontales (es decir, mediante tuberías, drenajes de baldosas o zanjas) o verticales ( drenaje mediante pozos ). ^{[ 7 ]} Para estimar la necesidad de drenaje, el uso de un balance hídrico hidrogeológico y un modelo de aguas subterráneas (por ejemplo, SahysMod ^{[ 8 ]} ) puede ser fundamental.

El balance hídrico se puede ilustrar mediante un gráfico que representa los niveles de precipitación y evapotranspiración , generalmente a escala mensual.

Se han desarrollado varios modelos mensuales de balance hídrico para diversas condiciones y propósitos. Los modelos mensuales de balance hídrico se han estudiado desde la década de 1940. ^{[ 9 ]}

“Para que el agua esté disponible para sus múltiples usos y usuarios se requieren herramientas e instituciones que la transformen de un recurso natural a uno que preste servicios”. ^{[ 10 ]} Esto significa que existen dos tipos de sistemas de agua: Sistema de Recursos Hídricos (SRH) y Sistema de Uso del Agua (SUA).

Un sistema de almacenamiento de agua (SAA), como un río, un acuífero o un lago, debe respetar el equilibrio hídrico. Por ejemplo, el volumen de agua que ingresa a un acuífero debe ser igual a la cantidad que sale de él más su variación en el almacenamiento. Debido a diversos factores, como el cambio climático , el aumento de la población y la mala gestión, el almacenamiento de agua de muchos SAA está disminuyendo, por ejemplo, cada década. Esto significa que el volumen de agua en un SAA disminuyó después de una década, es decir, la entrada fue menor que la salida durante ese intervalo de tiempo. ^{[ 11 ]}

En general, un WUS es una construcción hídrica de un usuario, como una ciudad, una industria, una zona de riego o una región, y no un área geográfica. El esquema de un WUS muestra las entradas y las salidas. Para un WUS, el cambio en el almacenamiento es insignificante (en relación con su entrada) en un intervalo de tiempo adecuado, por lo que el balance hídrico se convierte en una entrada igual a una salida con nueve tipos de trayectorias hídricas (WPT): ^{[ 12 ]}

${\displaystyle VA+OS+PP=ET+NR+RF+RP}$

Por supuesto, en lugar de un río, podría ser un acuífero que abastece de agua a un sistema de suministro de agua como fuente principal. Examinemos brevemente un sistema de suministro de agua urbano anualmente como ejemplo simplificado. Tiene una evapotranspiración y una producción de agua insignificantes (el sistema de suministro de agua es una red de tuberías), tiene una cantidad limitada de agua subterránea (OS), tiene un flujo de retorno a la fuente principal (RF) después de pasar por una planta de tratamiento de aguas residuales , y el tipo de sistema de suministro de agua tiene varias instancias de trayectoria del agua (WPI), como fugas y agua tomada para irrigar zonas verdes. Considerando que el cambio anual en el almacenamiento de un área urbana es insignificante, la ecuación del balance hídrico se convierte en:

${\displaystyle VA_{riv}+OS_{gw}=NR+RF_{wwtp}+RP_{leak}+RP_{irr}}$

En hidrología, se pueden utilizar diversas medidas de diagnóstico para seleccionar y evaluar el rendimiento de los modelos de balance hídrico.

• Evaluar los componentes del ciclo hidrológico
• Simulación de deshielo
• evaluación del impacto del cambio climático
• Previsión de flujos y diseño de proyectos
• Evaluar la gestión del agua en la agricultura.

• Modelos que utilizan la precipitación (lluvia) como entrada
• Modelos que utilizan la precipitación y la temperatura como datos de entrada.
• Modelos que utilizan la precipitación y la evaporación potencial como datos de entrada.
• Modelos que utilizan datos de entrada diarios

• Hidrología (agricultura)
• hidrología de cuencas
• Modelo de escorrentía (embalse)
• Ciclo del agua

• RJ Oosterbaan. "DRENAJE E HIDROLOGÍA/SALINIDAD" (PDF) . www.waterlog.info . Consultado el 20 de mayo de 2016 .