Desde finales del siglo XIX y principios del siglo XX, en Europa se han realizado numerosas operaciones de recarga artificial de acuíferos, muchas de las cuales aún siguen en funcionamiento tras sendas mejoras y ampliaciones.
Parece ser que la realización más antigua para abastecimiento es la de Toulouse, en el sur de Francia (Bize et al., 1972); ésta permitió, desde finales del siglo XVIII, la infiltración de agua procedente del río Garona en los prados existentes sobre la terraza aluvial en la que se encuentran los pozos de captación (Mandoul, 1898). Otras experiencias importantes son las que tuvieron lugar en Nancy a principios del siglo XX
85%
13% 2%
La principal instalación francesa es la de Croissy-sur-Seine, cerca de París, en la que, desde 1959, se recarga agua tratada del río Sena en un acuífero de creta bajo recubrimiento aluvionar, mediante balsas de infiltración, con tasas anuales de 20 hm3 (Edworthy y Downing, 1979).
Otras instalaciones son las de Dunquerque (Dassonville, 1979), Appoigny (N. U., 1977) y Neully-sur-Seine (Mania y Ricour, 1977). Todas ellas pretenden mantener la surgencia en determinadas porciones del acuífero y crear barreras hidráulicas que eviten que aguas fluviales muy contaminadas penetren en el acuífero; las dos primeras mediante balsas y canales de recarga, y la última con pozos de inyección.
Las instalaciones de la cuenca del Ródano, por su parte, tratan de compensar los efectos adversos de algunas obras hidráulicas como la derivación del agua del río, en el canal navegable de Donzère-Mondragón, y la construcción de un embalse y canales de transporte, en el tramo inferior del río Durance, afluente del Ródano (N. U., 1977). Los grandes problemas de colmatación registrados en la zona dieron paso a una recarga estacional mediante pozos de inyección con filtros de arena y grava (Decelle et al., 1954; Garraud, 1965; Muller-Feuga y Ruby, 1965), con caudales punta de 2 m3/s.
Alemania es un país con gran tradición en recarga artificial de acuíferos, en general para aumentar la disponibilidad en las terrazas aluviales o aprovechar el terreno como filtro lento de agua; de hecho, el 15 % del agua potable suministrada al país (520 hm3/año) procede de la aplicación de esta técnica (Schöttler, 1996).
Su primera experiencia de recarga artificial tuvo lugar en la ciudad de Chemnitz, en 1875 (Frank, 1979), mediante un canal de infiltración relleno de arena. A partir de este momento, numerosas han sido las actuaciones efectuadas a lo largo y ancho de toda su geografía: Bochum (An., 1911) y Hamburgo (Holthusen, 1928), en la cuenca del Ruhr, con infiltración de aguas fluviales sometidas a tratamiento previo en balsas con fondo de arena, y Wiesbaden (Dorn, 1974), en la cuenca del Rhin, en este caso a través de pozos de recarga y drenes enterrados, también con tratamiento previo.
El 95 % de estas operaciones de recarga se lleva a cabo con aguas fluviales a través del lecho permeable de los ríos; el 5 % restante se distribuye entre las cincuenta plantas de recarga existentes en el país (Schmidt et al., 2003). La Fig. 12 muestra los diversos esquemas de aplicación de estos recursos hídricos.
Fig. 12: Distribución porcentual del agua recargado en Alemania, según aplicación. Fuente: Elaboración Propia
En Holanda, la recarga artificial se utiliza para mantener la continuidad en el suministro de agua potable (179 hm3/a, correspondientes al 14 % de la demanda total) (Jos, 1996) pero, sobre todo, para mejorar la calidad de las aguas subterráneas, ya sea previniendo la intrusión marina que tiene lugar por la sobreexplotación de sus acuíferos o eliminando los agentes nocivos durante la infiltración del agua superficial.
En 1940 tuvieron lugar las primeras experiencias de recarga artificial a pequeña escala, con la infiltración de aguas superficiales en acuíferos libres. Habría que esperar hasta la década de los años 50 para iniciar los proyectos a gran escala, proyectos de abastecimiento a las áreas de alta densidad de población que se encuentran a lo largo de la costa del mar del Norte (Duijvenbode y Olsthoorn, 2002).
52,9% 20,0% 10,7% 4,1% 10,8% 0,9% 0,3% 0,3%
Suministro de agua potable Recuperación del nivel piezométrico Desplazamiento de aguas subterráneas de mala calidad Almacenamiento subterráneo Recarga inducida Conservación de humedales Mantenimiento hídrico de lagos Rehabilitación de agua subterránea
La ciudad de Amsterdam se abastece en un 60 % con agua procedente de las operaciones de recarga que tienen lugar en la zona de dunas localizada en Zandvoort (Stuyfzand y Domen, 2004) (Fig. 13).
Fig. 13: Operaciones de recarga en la zona de dunas de Zandvoort (Holanda). Fuente: ITGE (1999)
Estos sistemas de recarga, también utilizados en Rotterdam y La Haya, incluyen alrededor de cuarenta balsas de infiltración, de 86 Ha de superficie total, a las que llega agua del río Rhin, previamente tratada; las tasas de infiltración son del orden de 0,2 m/d (Biemond, 1960). A continuación, el agua es recapturada a través de drenes y canales abiertos situados a unos 60 m aguas abajo de dichas instalaciones.
En la Tabla 1 y la Fig. 14 se muestran las instalaciones de recarga artificial distribuidas por todo el país, junto con sus áreas de extensión y el volumen anual de agua que se infiltra en cada una de ellas.
Tabla 1: Tamaño y volumen recargado en 1990
Fuente: Sahún y Murillo (2000)
Fig. 14: Distribución del volumen recargado en las instalaciones de Holanda. Fuente: Elaboración Propia
Dado el alto porcentaje de agua subterránea utilizada para abastecimiento urbano, alrededor del 99 %, la recarga artificial representa un elemento más dentro del sistema regulador de recursos hídricos de Dinamarca.
Por ello, desde 1994 se han llevado a cabo operaciones de infiltración sobre el acuífero detrítico cuaternario que abastece a la ciudad de Copenhague (Brandt, 1998). En 1997, por ejemplo, el volumen recargado fue de unos 300 000 m3 de agua procedente del lago
Instalación Volumen recargado (hm3/a) Porcentaje (%) Superficie de Balsas (Ha) Scheveningen 52 29.1% 900 Katwijk 21 11.7% 550 Leiduin 57 31.8% 440 Enschede 6 3.4% 60 Castricum 21 11.7% 140
Wijk aan Zee 12 6.7% 60
Monster 5 2.8% 50 Haamstede 2 1.1% 30 Auddorp 3 1.7% 60 TOTAL 179 100.0% 2290 29% 12% 31% 3% 12% 7% 3% 1% 2%
Scheveningen Katw ijk Leiduin
Enschede Castricum Wijk aan Zee
no saturada, se consiguieron reducir las concentraciones de sólidos en suspensión y materia orgánica del agua de recarga, con lo que las tasas de recarga se mantuvieron prácticamente constantes en el tiempo.
En Suecia, la recarga artificial proporciona aproximadamente el 50 % del volumen total de agua subterránea utilizada en el país, lo que supone más del 20 % del consumo total de agua (Hjort y Ericsson, 1996). En la mayor parte de los casos, las instalaciones son del tipo balsa de infiltración, con agua de recarga derivada de los lagos y parcialmente tratada (Fig. 15).
Aunque algunas balsas de infiltración llevan operativas desde 1898, actualmente se dispone de 1 800 esquemas de recarga distribuidos por ochenta de los doscientos ochenta y cuatro municipios existentes en el país (Murray et al., 2007).
El proyecto más grande planteado hasta el momento ha sido el que, en 1995, contempló la posibilidad de alimentar el acuífero conectado hidráulicamente con el lago Mälaren. Este proyecto, aún en fase de desarrollo, se creó para incrementar los índices de calidad del agua de dicho lago, a fin de abastecer con dichos recursos hídricos la demanda de la ciudad de Estocolmo, estimada en 220 hm3/a para el año 2030 (Murillo et al., 2000).
Otros proyectos de menor envergadura se han desarrollado en ciudades como Ekerö, Eskilstuna, Gävie, Uppsala y Kilafors, donde el agua infiltrado (1 000-55 000 m3/d) es tratado antes de su entrada en la red de suministro, debido a sus elevados contenidos de hierro y manganeso (Martinell, 1979).
En el caso de Finlandia, el 56 % del agua utilizada para abastecimiento urbano procede de las aguas subterráneas. El 18 % de este porcentaje corresponde a recarga artificial, ya sea por balsas de infiltración (9 %) o recarga inducida (9 %).
Según Hatva (1996), Finlandia dispone de veintiocho instalaciones de recarga inducida, con capacidades de infiltración de 200-14 000 m3/d, siendo el volumen medio recargado
de 3 000 m3/d. Asimismo cuenta con la existencia de veinte balsas de infiltración, con capacidades comprendidas entre los 100 y los 21 000 m3/d (Sahún y Murillo, 2000).
Fig. 15: Sistema de recarga artificial por balsas en Suecia. Fuente: ITGE (1999)
Motivadas por la disminución de los niveles piezométricos de sus acuíferos, el aumento de la demanda hídrica, el deterioro de la calidad de los recursos y la necesidad de seguridad en el suministro, las ciudades de Zurich, Ginebra y Basilea, en Suiza, cuentan con numerosos esquemas de recarga artificial (Connorton y McIntosh, 1994).
Esta técnica se aplica en el país desde 1911, aunque la mayor parte de las instalaciones actualmente en funcionamiento son posteriores a 1950 (Schassmann, 1978). Se trata principalmente de balsas de infiltración, zanjas y diques de agua de río pretratada, de alta calidad (Hiddink, 1974; Schassmann, 1978; Trueeb, 1979); también existen experiencias de recarga en aluviales mediante pozos con drenes radiales.
Las instalaciones de recarga más importantes son las de Basilea (Casati, 1975), en las que se superan los 100 hm3/a, y las de Ginebra, con 8 hm3/a (de los Cobos, 2009).
En este último caso, las operaciones de recarga, gestionadas por el Departamento del Territorio del Cantón de Ginebra, comenzaron en 1980 con la construcción de varias balsas de infiltración a semejanza de las ya diseñadas en otras ciudades europeas como Göteborg (Suecia), Dortmund (Alemania) y Croissy-sur-Seine (Francia); la necesidad de fuertes labores de mantenimiento, fundamentalmente limpieza y descolmatación periódicas del fondo de las instalaciones, provocó más tarde el cambio hacia un nuevo sistema de recarga, en este caso mediante drenes.
La planta integra un tratamiento previo del agua captada en el río Arve, compuesto por procesos de desarenado con desarenador, microfloculación sobre filtro de tres capas y desinfección con cloro, y la infiltración mediante zanjas drenantes sobre gravas aluviales y glaciales (Fig. 16).
Teniendo en cuenta el uso del 14 % del agua producida para el lavado de los filtros de arena, la capacidad total teórica de la planta es de 17 hm3/a; considerando las paradas ocasionadas por la alta turbidez del agua de recarga durante las crecidas del río por deshielo (65 días al año por término medio), la capacidad real es de 11 hm3/a (de los Cobos, 2009).
Durante sus casi treinta años de funcionamiento, los efectos de la recarga han sido, por lo general, muy beneficiosos para la gestión del abastecimiento a la ciudad de Ginebra. Así, esta técnica ha permitido la inyección de más de 230 hm3 de agua (Fig. 17) y la disminución, tanto de su dureza como de su contenido en nitratos o calcio.
Fig. 16: Situación y descripción del sistema de recarga artificial en Ginebra (Suiza). Fuente: De los Cobos (2009)
En el Reino Unido, la recarga se limita a Inglaterra y Gales, siendo mucho más importantes las primeras.
Aunque en el norte de Londres se llevaron a cabo algunas operaciones de recarga artificial durante el periodo 1890-1950, no fue hasta la década de los años 70 cuando esta técnica experimentó un gran avance, motivado por la perforación de pozos de recarga. Estas primeras actuaciones incluyen los esquemas de recarga aplicados a las areniscas triásicas de Clipstone, Edwinstowe (IWES, 1986) y Stourbridge (Jones, 1983), y a la zona de Lower Greensand, en Hardham (O’Shea, 1984).
Fig. 17: Afección de la recarga artificial sobre el nivel piezométrico medio. Fuente: De los Cobos (2009)
En la actualidad, los únicos proyectos de recarga operativos en el Reino Unido son los de Lee Valley y Enfield-Haringey; ambos inyectan a través de pozos el agua derivada de los ríos Lee y Támesis en el acuífero carbonático profundo de la cuenca de Londres, y permiten abastecer a la ciudad con unos 60 Mm3/a (Connorton y McIntosh, 1994). Se han realizado, además, experiencias a gran escala con agua fluvial tratada o parcialmente tratada en pozos y balsas de recarga situados sobre arenas y areniscas en Nottinhamshire y Hardham (Edworthy y Downing, 1979).
Existen también numeros proyectos en fase de estudio y/o desarrollo como los del sur de Londres y los de las regiones de Anglia, Severn-Trent, Yorkshire y Kent.
Las operaciones de recarga en Gales no son muy importantes, siendo característica la infiltración de pequeños caudales mediante zanjas (2 250 m3/d de efluentes municipales
con tratamiento primario en el valle de Taff) (Edworthy y Downing, 1979) y pozos en aluviones, depósitos de grava y creta (IASH, 1970).
Jones et al. (1998) estimaron el potencial regional de recarga artificial en el Reino Unido. En la Tabla 2 se muestran los acuíferos y las localizaciones de las instalaciones de recarga más importantes del país.
Tabla 2: Potencial ASR en el Reino Unido
Fuente: Jones et al. (1998)
El acuífero de calizas Chalk, localizado en la parte central y sur del Reino Unido, debe el elevado potencial ASR a su alta transmisividad y continuidad hidráulica con depósitos suprayacentes como el Paleógeno de la cuenca de Londres, y formaciones infrayacentes como la Upper Greensand. Los altos porcentajes de hierro en solución detectados en algunas zonas del acuífero pueden suponer un problema de colmatación, al producirse la precipitación de sus correspondientes óxidos con la inyección de agua en un ambiente reductor (Gale et al., 2002).
El acuífero detrítico de Lower Greensand es importante en ciertas partes del sur del país, principalmente en Bedfordshire, Cambridgeshire, el sur de Londres y la isla de Wight. La alta calidad de sus aguas congénitas, junto con los valores de transmisividad razonables y los del coeficiente de almacenamiento altos, la convierten en una formación interesante para la recarga artificial, sobre todo en las zonas de máximo espesor.
En el caso del acuífero de calizas oolíticas jurásicas, el potencial de ASR sólo es
Región/Acuífero Chalk (Calizas) Lower Greensand (Arenas) Calizas del Jurásico Areniscas del Permo-Triásico
Anglian Moderado Bueno al sur Moderado al sur -
Midlands - - - Moderado a bueno
North East Moderado a bajo al sur - Bajo a moderado Moderado a bueno al sur
North West - - - Moderado a bueno
Southern Moderado Bueno al sur - -
South West Moderado a bueno al este - Moderado a bajo al este Moderado a bueno al este
Thames Bueno al este Bueno al oeste Moderado -
intergranulares y los reducidos coeficientes de almacenamiento justifican este comportamiento.
Las areniscas permotriásicas se encuentran formando parte de casi toda la geología del país, siendo especialmente visibles en el centro, noroeste, suroeste, noreste y el valle de Clwyd. La combinación de ciertos factores como sus elevados espesores y permeabilidades, y la presencia de numerosas fallas de compartimentación la hacen especialmente recomendable para las operaciones de recarga, aunque la presencia de grandes fracturas de hasta 158 m de profundidad en algunos casos (Jones, 1983), puedan dar lugar a pérdidas de flujo del agua inyectada.
Actualmente se tiene la intención de integrar la recarga artificial en esquemas de uso conjunto de aguas superficiales y subterráneas, con el fin de mantener el caudal de estiaje de los ríos y pozos.
Las experiencias de recarga artificial conocidas en Italia son más limitadas. En Florencia se iniciaron en 1912 algunas experiencias en el lecho del río Anconella (Magni, 1977), sin grandes repercusiones para el país. Desde 1966, en Milán se están llevando a cabo prácticas esporádicas de infiltración en cauces y balsas (Magni, 1977; Mazzarella, 1977) para tratar de disminuir la gran depresión piezométrica creada por la ingente cantidad de pozos existente. Otras experiencias han tenido lugar en el valle del río Simeto, en Sicilia, para aumentar la infiltración de agua en formaciones aluviales durante las tormentas (Aureli, 1978), en las cercanías de Bolonia, mediante la introducción de agua fluvial en excavaciones de áridos, y en el área de Siracusa, con pozos que, recargando unos 330 l/s, sean capaces de recuperar los niveles piezométricos (Aureli, 1980).