TESIS DOCTORAL

UNIVERSIDAD DE GRANADA

DEPARTAMENTO DE GEODINMICA

INVESTIGACIN HIDROGEOLGICA ORIENTADA A LA GESTIN RACIONAL DE ACUFEROS CARBONTICOS

SOMETIDOS A UN USO INTENSIVO DEL AGUA SUBTERRNEA. EL CASO DE LA SIERRA DE ESTEPA (SEVILLA)

Sergio Martos Rosillo

Editor: Editorial de la Universidad de GranadaAutor: Sergio Martos RosilloD.L.: GR.1792-2008ISBN: 978-84-691-5646-9

JUNIO DE 2008 UNIVERSIDAD DE GRANADA

DEPARTAMENTO DE GEODINMICA

INVESTIGACIN HIDROGEOLGICA ORIENTADA A LA GESTIN RACIONAL DE ACUFEROS CARBONTICOS

SOMETIDOS A UN USO INTENSIVO DEL AGUA SUBTERRNEA. EL CASO DE LA SIERRA DE ESTEPA (SEVILLA)

Memoria presentada por Sergio Martos Rosillo para optar al grado de Doctor

V B de los Directores Fdo: Dr. Javier Cruz Sanjulin Fdo: Dr. Juan Carlos Rubio Campos Catedrtico de Geodinmica Externa Investigador Titular del Ministerio Dpto. de Geodinmica/Instituto del Agua de Ciencia e Innovacin del Instituto Universidad de Granada Geolgico y Minero de Espaa.

Fdo: Sergio Martos Rosillo

Granada, Junio de 2008

AGRADECIMIENTOS La realizacin de esta investigacin no hubiera sido posible sin el apoyo desinteresado de muchas personas e instituciones a las cuales quiero mostrar mi agradecimiento. En primer lugar, deseo expresar mi gratitud a los dos directores de esta Tesis. Al Profesor Javier Cruz Sanjulin, Catedrtico de Geodinmica Externa de la Universidad de Granada, siempre le agradecer el haber aceptado dirigir esta Tesis y el tiempo que ha dedicado en su correccin; su contribucin ha mejorado, sin duda, los resultados obtenidos y la redaccin de esta Tesis. Al Dr. Juan Carlos Rubio, compaero y amigo, le agradezco su confianza, el nimo que me ha prestado en todo momento y las observaciones y mejoras en el texto. Deseo expresar mi agradecimiento al Dr. Juan Antonio Lpez Geta, durante su tiempo al frente de la Direccin de Hidrogeologa y Aguas Subterrneas del Instituto Geolgico y Minero de Espaa se iniciaron las gestiones para poder llevar a cabo esta investigacin, asimismo le agradezco la confianza y apoyo que siempre me brinda. Extiendo mi gratitud a todos mis compaeros de trabajo, particularmente a D. Miguel Martn Machuca, Jefe de la Oficina de Proyectos del Instituto Geolgico y Minero de Espaa (IGME) de Sevilla, por su amistad, confianza y apoyo, por sus oportunas aportaciones y por el especial cario con el que ha seguido este trabajo. No quiero olvidar la contribucin para el desarrollo de esta investigacin de ngel Daz Prez, Diego Martn Sosa, Francisco Prez, Antonio Martnez Snchez de la Nieta, Fernando Ruiz, Ana Rebollo y Francisca Mrquez, amigos y compaeros de trabajo con los que he compartido numerosas y largas jornadas de campo en la Sierra de Estepa y de gabinete en Sevilla. Con su compaa siempre han sido ms fructferas y llevaderas. Son otros muchos los compaeros que me han ayudado y a los que quiero mostrar mi ms sincero agradecimiento. En particular, es de reconocer la ayuda prestada por mi amigo Antonio Gonzlez Ramn, que comparti conmigo toda la experiencia adquirida durante su Tesis. Mi reconocimiento a Antonio Azcn y Javier Lambn, de la oficina del IGME de Zaragoza, por su colaboracin en los apartados de reinterpretacin de ensayos de bombeo y aplicacin de indicadores del uso sostenible del agua subterrnea. A Francisco Moral Martos, compaero de la Universidad Pablo de Olavide, le agradezco las sugerencias y mejoras del apartado de hidroqumica. A mis buenos amigos Miguel Rodrguez, Juan Antonio Luque, Jos Manuel Bruque, Jos Antonio Domnguez y Paco Vela les doy las gracias por su pronta colaboracin en los momentos de apuro. Al Profesor Juan Vicente Girldez y al Dr. Karl Vanderlinden, de la Universidad de Crdoba, les agradezco su colaboracin en los apartados relacionados con los balances de agua en el suelo. Al Profesor Jos Miguel Molina y al doctorando Vicente Navarro, de la Universidad de Jan, les agradezco el haberme facilitado el estudio microscpico de las distintas lminas delgadas de la formacin Camarena.

Al Dr. Bartolom Andreo Navarro le agradezco la abundante documentacin bibliogrfica facilitada y su predisposicin, en todo momento, para atenderme. Me gustara poner de manifiesto que el convenio entre el Instituto Geolgico y Minero de Espaa y la Agencia Andaluza del Agua para la investigacin hidrogeolgica de los acuferos de la Sierra de Estepa sent las bases para la realizacin del presente trabajo. Por ello, deseo expresar mi agradecimiento a ambos organismos. Al Profesor Francisco Carrasco Cantos le agradezco el informe emitido para la aceptacin de la Tesis por la Comisin de Doctorado de la Universidad de Granada. Dedico la Tesis a Amelia, y a mis hijos Hugo y Laura. Tambin mis padres me han dado apoyo en todo momento. A todos ellos les agradezco su ayuda.

RESUMEN En este trabajo de investigacin se estudian los acuferos carbonticos de la Sierra de Estepa (Sevilla) propuestos como modelo de acuferos sometidos a un uso intensivo del agua subterrnea con el fin de obtener su adecuado conocimiento hidrogeolgico, colaborar en la puesta a punto de distintos mtodos para la investigacin de acuferos de similar problemtica y aplicar diferentes indicadores del uso sostenible del agua subterrnea. La Memoria consta de 10 captulos. En el captulo de introduccin se justifica el estudio, se definen los objetivos y la metodologa utilizada y se realiza una amplia definicin de los conceptos bsicos en relacin con el uso intensivo del agua subterrnea. Asimismo se realiza un anlisis de las principales regiones en las que se realiza este tipo de explotacin. El anlisis de la informacin hidrometeorolgica se realiza en el captulo II, en el que se destaca el clculo de la evapotranspiracin diaria por mtodo de Hargreaves y de la escorrenta diaria por los mtodos de Thornthwaite- Mather y de Milly. En el captulo III, en el que se describe la geologa de la regin investigada se subrayan como nuevas aportaciones: la comprobacin de la presencia de materiales trisicos en facies germano-andaluza bajo el Jursico de los relieves de Becerrero, Hacho de Lora, Mingo y guilas-Guinchn; la adquisicin de dos nuevas columnas litolgicas, que incluyen la prctica totalidad del Jursico, mediante la perforacin de dos sondeos de investigacin hidrogeolgica; la confirmacin del espesor de las formaciones jursicas de la Sierra de Becerrero y del Hacho de Lora-Mingo-Guinchn y la verificacin de que no existe conexin entre los materiales jursicos de ambas unidades geolgicas. Los aspectos generales de la hidrogeologa de la Sierra de Estepa se tratan en el captulo IV, en el que se diferencian distintos acuferos con un funcionamiento hidrogeolgico independiente en funcin de la informacin geolgica, geofsica e hidrodinmica. El captulo incluye una sntesis terica actualizada de las caractersticas hidrogeolgicas de los acuferos carbonticos, de sus diferentes tipos de porosidad y permeabilidad y de los mtodos de investigacin que se pueden utilizar para su estudio. Se describe, con detalle, la informacin procedente de los manantiales, con datos muy influenciados por el uso intensivo de las aguas subterrneas, y en especial, la proveniente de los sondeos mecnicos (diagrafas, columnas litolgicas, datos piezomtricos y registros verticales de conductividad elctrica del agua y temperatura). La recarga, las reservas y el tiempo medio de residencia del agua en los acuferos de la Sierra de Estepa se estudian en el captulo V. Para el clculo de la recarga se han utilizado distintos mtodos: balances diarios de agua en el suelo, balances del acufero, balances de cloruros disueltos en el agua y el mtodo APLIS. Los resultados con los distintos mtodos son similares, por lo que las cifras conseguidas deben ser aproximadas a los recursos medios renovables. Para el clculo de las reservas totales se ha utilizado la informacin geofsica y geolgica (definicin geomtrica del acufero) y los datos de porosidad de la matriz obtenidos por el anlisis de muestras y por su determinacin mediante el estudio de la variacin del nivel piezomtrico.

Los captulos VI y VII tratan la descripcin hidrogeolgica de los diferentes acuferos. Se definen la geometra, los lmites hidrogeolgicos, los parmetros hidrulicos de los materiales, el balance hdrico de cada acufero y su funcionamiento hidrogelgico. Se debe destacar la realizacin de nuevos ensayos de bombeo y la reinterpretacin de los existentes, as como el anlisis de la porosidad de la matriz y la debida a la fracturacin. En el captulo VIII, se detallan las caractersticas hidroqumicas del agua de lluvia y del agua subterrnea y su variabilidad espacial y temporal. En este captulo, se propone un modelo hidroqumico con el que se ha conseguido reproducir, de forma satisfactoria, los distintos tipos de aguas identificados y los procesos que las modifican, incluidos los efectos relacionados con el uso intensivo del agua subterrnea. En el captulo IX se describen diferentes indicadores para la definicin del estado cuantitativo y cualitativo de las aguas subterrneas y se aplica una metodologa con la que se consiguen resultados satisfactorios, que permiten valorar el uso intensivo del agua subterrnea. Como sntesis final, en el captulo X, se incluyen las conclusiones referentes a los resultados y a los mtodos de investigacin utilizados.

NDICE

1 INTRODUCCIN ..................................................................................................7 1.1 JUSTIFICACIN DEL ESTUDIO....................................................................... 7 1.2 USO INTENSIVO DEL AGUA SUBTERRNEA ............................................. 8 1.3 JUSTIFICACIN DE LA ELECCIN DE LA ZONA DE INVESTIGACIN19 1.4 LOCALIZACIN GEOGRFICA..................................................................... 21 1.5 OBJETIVOS........................................................................................................ 24 1.6 MTODOS DE TRABAJO ................................................................................ 25

1.6.1 MTODOS DE CAMPO ............................................................................ 25 1.6.2 MTODOS DE LABORATORIO.............................................................. 29 1.6.3 MTODOS DE GABINETE ...................................................................... 29

2 ANLISIS HIDROMETEOROLGICO..........................................................32 2.1 INTRODUCCIN............................................................................................... 32 2.2 CONSIDERACIONES GENERALES SOBRE LA DISTRIBUCIN DE LA

PRECIPITACIN Y LA TEMPERATURA ...................................................... 33 2.3 PRECIPITACIN ............................................................................................... 36

2.3.1 ESTACIONES PLUVIOMTRICAS. DATOS DISPONIBLES............... 36 2.3.2 TRATAMIENTO DE LOS DATOS ........................................................... 38 2.3.3 PRECIPITACIN MEDIA ANUAL Y AOS TIPO ................................ 39 2.3.4 DISTRIBUCIN TEMPORAL .................................................................. 41 2.3.5 INTENSIDAD DIARIA.............................................................................. 47 2.3.6 RELACIN PLUVIOMETRA/ALTITUD ............................................... 48 2.3.7 DISTRIBUCIN ESPACIAL..................................................................... 50

2.4 TEMPERATURA DEL AIRE ............................................................................ 54 2.4.1 ESTACIONES TERMOMTRICAS. DATOS DISPONIBLES................ 54 2.4.2 TRATAMIENTO DE LOS DATOS ........................................................... 55 2.4.3 TEMPERATURA MEDIA ANUAL........................................................... 57 2.4.4 DISTRIBUCIN TEMPORAL .................................................................. 59

2.5 EVAPOTRANSPIRACIN DE REFERENCIA O POTENCIAL..................... 63 2.5.1 INTRODUCCIN....................................................................................... 63 2.5.2 LA ECUACIN DE HARGREAVES........................................................ 63 2.5.3 RESULTADOS ........................................................................................... 64 2.5.4 COMPARARCIN DE LOS VALORES DE ET0 CALCULADOS CON

LAS EXPRESIONES DE HARGREAVES Y DE THORNTHWAITE..... 65 2.6 BALANCE DE AGUA EN EL SUELO. ESCORRENTA Y

EVAPOTRANSPIRACIN REAL .................................................................... 67 2.6.1 INTRODUCCIN....................................................................................... 67 2.6.2 MATERIAL Y MTODOS ........................................................................ 73 2.6.3 RESULTADOS ........................................................................................... 76

3 MARCO GEOLGICO.......................................................................................90 3.1 INTRODUCCIN............................................................................................... 90 3.2 CONTEXTO GEOLGICO REGIONAL: LAS ZONAS EXTERNAS DE LAS

CORDILLERAS BTICAS................................................................................ 90 3.3 LA ZONA SUBBTICA. EL SUBBTICO EXTERNO................................... 93 3.4 LOCALIZACIN GEOLGICA DE LA SIERRA DE ESTEPA ..................... 93 3.5 ANTECEDENTES .............................................................................................. 95 3.6 ESTRATIGRAFA.............................................................................................. 97

3.6.1 PRINCIPALES UNIDADES REPRESENTADAS .................................... 97 3.6.2 UNIDAD DE SIERRA DE BECERRERO................................................. 99 3.6.3 UNIDAD DE HACHO DE LORA MINGO GUINCHN................. 109 3.6.4 MANTO DE ANTEQUERA-OSUNA...................................................... 110 3.6.5 MATERIALES POSTOROGNICOS ..................................................... 113

3.7 INFORMACIN SUMINISTRADA POR LA INVESTIGACIN GEOFSICA Y POR LOS SONDEOS DE RECONOCIMIENTO ........................................ 114

3.7.1 INVESTIGACIN GEOFSICA DE SUPERFICIE ................................ 114 3.7.2 SONDEOS MECNICOS DE INVESTIGACIN.................................. 145

3.8 TECTNICA .................................................................................................... 155 3.8.1 SIERRA DE BECERRERO ...................................................................... 156 3.8.2 EL HACHO DE LORAY MINGO ........................................................... 157 3.8.3 GUILAS GUINCHN ........................................................................ 158 3.8.4 PLEITES.................................................................................................... 159

3.9 ASPECTOS GEOMORFOLGICOS .............................................................. 159 3.9.1 EL RELIEVE............................................................................................. 160 3.9.2 ASPECTOS PARTICULARES DEL MODELADO KRSTICO........... 162

4 CARACTERSTICAS HIDROGEOLGICAS GENERALES DE LA SIERRA DE ESTEPA.................................................................................................................169 4.1 INTRODUCCIN............................................................................................. 169 4.2 ESTRATEGIAS DE INVESTIGACIN DE LOS ACUFEROS

CARBONTICOS. EL CASO PARTICULAR DE LOS ACUFEROS SOMETIDOS A EXPLOTACIN INTENSIVA ............................................. 169

4.2.1 GENERALIDADES. ACUFEROS CARBONTICOS Y ACUFEROS KRSTICOS ............................................................................................. 169

4.2.2 MTODOS DE INVESTIGACIN DE ACUFEROS CARBONTICOS.. ................................................................................................................... 178 4.2.3 LA INVESTIGACIN DE ACUFEROS CARBONTICOS

SOMETIDOS A EXPLOTACIN INTENSIVA ..................................... 185 4.3 ANTECEDENTES BIBLIOGRFICOS RELATIVOS A LA

HIDROGEOLOGA DE LA SIERRA DE ESTEPA........................................ 187 4.4 INVENTARIO DE PUNTOS DE AGUA......................................................... 191

4.4.1 INTRODUCCIN..................................................................................... 191 4.4.2 MANANTIALES ...................................................................................... 194 4.4.3 SONDEOS DE EXPLOTACIN ............................................................. 197 4.4.4 SONDEOS DE INVESTIGACIN Y OTRO TIPO DE PERFORACIONES ................................................................................................................... 199

4.5 CARACTERSTICAS HIDROGEOLGICAS DE LOS MATERIALES ...... 199 4.6 HIDRODINMICA .......................................................................................... 202

4.6.1 CARACTERSTICAS GENERALES DE LOS MANANTIALES.......... 202 4.6.2 INFORMACIN PROCEDENTE DE LOS SONDEOS.......................... 206

4.7 LOS ACUFEROS DE LA SIERRA DE ESTEPA .......................................... 232 4.7.1 SECTOR UNIDAD GEOLGICA SIERRA DE BECERRERO............. 232 4.7.2 SECTOR UNIDAD GEOLGICA HACHO DE LORA-MINGO-GUINCHN.............................................................................................................. 234

5 EVALUACIN DE LA RECARGA, LAS RESERVAS Y EL TIEMPO MEDIO DE RESIDENCIA DEL AGUA EN LOS ACUFEROS CARBONTICOS DE LA SIERRA DE ESTEPA ................................................................................................237 5.1 INTRODUCCIN............................................................................................. 237 5.2 EVALUACIN DE LA RECARGA ................................................................ 238

5.2.1 CONSIDERACIONES GENERALES ..................................................... 238 5.2.2 BALANCE DE AGUA EN EL SUELO ................................................... 239 5.2.3 BALANCE DE AGUA EN EL ACUFERO ............................................ 248 5.2.4 BALANCE DE CLORUROS.................................................................... 259 5.2.5 EL MTODO APLIS ................................................................................ 263 5.2.6 DISCUSIN DE LOS RESULTADOS.................................................... 271

5.3 EVALUACIN DE LAS RESERVAS............................................................. 273 5.4 EVALUACIN DEL TIEMPO MEDIO DE RESIDENCIA ........................... 279

6 HIDROGEOLOGA DEL ACUFERO DE LA SIERRA DE BECERRERO282

6.1 GEOMETRA Y LMITES............................................................................... 282 6.2 PIEZOMETRA ................................................................................................ 286 6.3 PARMETROS HIDRULICOS .................................................................... 300

6.3.1 ESTUDIO DE LA POROSIDAD ............................................................. 300 6.3.2 REINTERPRETACIN DE ENSAYOS DE BOMBEO.......................... 312

6.4 BALANCE HDRICO....................................................................................... 320 6.5 FUNCIONAMIENTO HIDROGEOLGICO.................................................. 327

7 HIDROGEOLOGA DE LOS ACUFEROS DE LA UNIDAD GEOLGICA DEL HACHO DE LORA-MINGO-GUINCHN....................................................332 7.1 GEOMETRA Y LMITES............................................................................... 332 7.2 PIEZOMETRA ................................................................................................ 335 7.3 PARMETROS HIDRULICOS .................................................................... 343 7.4 BALANCE HDRICO....................................................................................... 347 7.5 FUNCIONAMIENTO HIDROGEOLGICO.................................................. 352

8 HIDROQUMICA ..............................................................................................355 8.1 INTRODUCCIN............................................................................................. 355 8.2 CARACTERSTICAS HIDROQUMICAS DEL AGUA DE LLUVIA.......... 357

8.2.1 MATERIAL Y MTODOS ...................................................................... 357 8.2.2 COMPONENTES QUMICOS DEL AGUA DE LLUVIA ..................... 361 8.2.3 CUANTIFICACIN DE LA DEPOSICIN TOTAL ATMOSFRICA DE

LOS IONES MAYORITARIOS AL TERRENO...................................... 366 8.2.4 RESUMEN ................................................................................................ 370

8.3 CONSIDERACIONES TERICAS GENERALES ACERCA DE LOS PROCESOS DE DISOLUCIN EN TERRENOS CARBONTICOS ........... 372

8.4 CARACTERSTICAS HIDROQUMICAS DEL AGUA SUBTERRNEA.. 374 8.4.1 MATERIAL Y MTODOS ...................................................................... 374 8.4.2 VARIABILIDAD ESPACIAL DE LA COMPOSICIN QUMICA DEL AGUA SUBTERRNEA ......................................................................................... 378 8.4.3 VARIABILIDAD TEMPORAL DE LA COMPOSICIN QUMICA DEL

AGUA SUBTERRNEA.......................................................................... 386 8.4.4 RELACIONES INICAS ......................................................................... 417 8.4.5 PRESIN PARCIAL DE CO2 ................................................................. 422 8.4.6 ESTADOS DE SATURACIN ................................................................ 425 8.4.7 PROCESOS MODIFICADORES DE LA COMPOSICIN QUMICA EN

LOS ACUFEROS CARBONTICOS DE LA SIERRA DE ESTEPA... 428 8.4.8 MODELIZACIN HIDROGEOQUMICA DE LOS ACUFEROS

CARBONTICOS DE LA SIERRA DE ESTEPA................................... 431 8.4.9 EVOLUCIN HIDROGEOQUMICA. MODELO CONCEPTUAL...... 447

9 INDICADORES DE LA SOSTENIBILIDAD DEL USO DEL AGUA SUBTERNEA........................................................................................................... 453

9.1 INTRODUCCIN............................................................................................. 453 9.2 MATERIAL Y MTODOS .............................................................................. 454

9.2.1 INDICADORES DEL ESTADO CUANTITATIVO ............................... 454 9.2.2 INDICADORES DEL ESTADO CUALITATIVO .................................. 457

9.3 RESULTADOS ................................................................................................. 464 9.3.1 INDICADORES DEL ESTADO CUANTITATIVO ............................... 464 9.3.2 INDICADORES DEL ESTADO CUALITATIVO .................................. 470

9.4 DISCUSIN...................................................................................................... 482

10 CONCLUSIONES...............................................................................................487

NDICE DE FIGURAS Figura 1.1. Explotacin en rgimen de equilibrio dinmico. Figura 1.2. Explotacin en rgimen de desequilibrio prolongado, seguida de una recuperacin del equilibrio por reduccin de las extracciones. Figura 1.3. Minera del agua. Figura 1.4. Esquema de situacin general de la Sierra de Estepa y de los afloramientos de materiales carbonticos. Figura 1.5. Principales altos topogrficos del rea investigada. Figura 2.1. Precipitacin media anual en la provincia de Sevilla. Figura 2.2. Temperatura media anual en la provincia de Sevilla. Figura 2.3. Situacin de las estaciones meteorolgicas. Figura 2.4. Precipitaciones anuales (mm/ao) medidas en seis observatorios de la Sierra de Estepa durante el periodo comprendido entre 1976 y 2006. Figura 2.5. Evolucin del ndice SPI anual medio de seis observatorios de la Sierra de Estepa, durante el periodo comprendido entre 1976 y 2006. Figura 2.6. Desviacin acumulada de la precipitacin mensual respecto a la media (mm/mes) en seis observatorios de la Sierra de Estepa durante el periodo comprendido entre 1976 y 2006. Figura 2.7. Precipitacin media mensual y acumulada mensual, durante el periodo 1976-2006, calculada con los valores medios mensuales de los observatorios pluviomtricos estudiados. Figura 2.8. Gradientes pluviomtricos (valores anuales) en relacin a la altitud. Figura 2.9. Mapa de isoyetas (mm/ao) del ao seco (periodo 1976-2006). Figura 2.10. Mapa de isoyetas (mm/ao) del ao medio (periodo 1976-2006). Figura 2.11. Mapa de isoyetas (mm/ao) del ao hmedo (periodo 1976-2006). Figura 2.12. Grficos de dispersin de datos diarios de temperatura entre las estaciones de Estepa (5369) y Lora de Estepa (5612O) Figura 2.13. Temperatura media anual (C) de los observatorios de la Sierra de Estepa (periodo 1978-2006) Figura 2.14. Temperaturas mensuales del periodo 1978-2006. Figura 2.15. Temperaturas medias mensuales. Figura 2. 16. Evolucin de las temperaturas medias diarias Figura 2.17. Influencia de la capacidad de retencin de agua en el suelo en el promedio de la escorrenta y de la evapotranspiracin real, calculadas con el modelo de Milly en los observatorios de Estepa, Lora de Estepa y Becerrero. Figura 2.18. Evolucin de la precipitacin anual, de la escorrenta anual y del coeficiente de infiltracin respecto al tiempo, con datos del observatorio de Estepa y con valores de la capacidad de retencin de agua en el suelo de 20, 60 y 120 mm. Figura 2.19. Evolucin de la escorrenta diaria respecto al tiempo, con datos del observatorio de Estepa y con valores de la capacidad de retencin de agua en el suelo de 20, 40, 60, 80, 100 y 120 mm. Figura 2.20. Evolucin de la precipitacin anual, de la escorrenta anual y del coeficiente de infiltracin respecto al tiempo, con datos obtenidos del observatorio de Lora de Estepa, utilizando valores de la capacidad de retencin de agua en el suelo de 20, 60 y 120 mm.

Figura 2.21. Evolucin de la escorrenta diaria respecto al tiempo, con datos del observatorio de Lora de Estepa y con valores de la capacidad de retencin de agua en el suelo de 20, 40, 60, 80, 100 y 120 mm. Figura 2.22. Influencia de la capacidad de retencin de agua en el suelo en el valor promedio de la escorrenta anual, calculadas ambas magnitudes aplicando los modelos de Thornthwaite-Mather (a la izquierda) y de Milly (a la derecha) a los datos de los observatorios de Estepa, Lora de Estepa y Becerrero. Figura 3.1. Geologa del sector occidental del orgeno Alpino Perimediterrneo. Figura 3.2. Mapa de las Zonas Externas Bticas. Figura 3.3. Esquema geolgico de la zona de investigacin. Figuras 3.4. Sucesin levantada en el Cerro de la Higuera. Figura 3.5. Situacin de los SEV, SEDT y de los perfiles de ssmica de refraccin realizados en el rea de investigacin. Figura 3.6 Anomala de Bourguer ( d= 2,5 g/cm3) y situacin de estaciones de medida. Figura 3.7. Mapa de anomala gravimtrica residual. Figura 3.8. Situacin de los SEDT y de los SEV reinterpretados en 1988 por el IGME. Figura 3.9. Perfiles geoelctricos n 4, 2 y 3. Figura 3.10. Perfiles geoelctricos n 5, 6 y 7. Figura 3.11. Configuracin transmisor-receptor utilizada en los SEDT realizados. Figura 3.12. Principios de la ssmica de refraccin. Figura 3.13. Distribucin de gefonos y puntos de disparo de un perfil ssmico de 120 metros de longitud. Figura 3.14. Curva de cada y curva modelada de resistividad vs profundidad en el SEDT 601. Figura 3.15. Curva de cada y curva modelada de resistividad vs profundidad en el SEDT 608 Figuras 3.16. Perfiles ssmicos. Figura 3.17. Leyenda de las columnas estratigrficas de los sondeos Caada Honda y el Martillo Figura 3.18. Columna litolgica del sondeo Caada Honda. Figura 3.19. Columna litolgica del sondeo Martillo. Figura 3.20. Mapa altitudinal de la Sierra de Estepa. Figura 3.21. Mapa de pendientes de la Sierra de Estepa. Figura 3.22. Red de drenaje y esquema geomorfolgico de la Sierra de Estepa. Figura 3.23. Interpretacin esquemtica de las sucesivas etapas, consideradas en el texto, de la gnesis de las dolinas de la Sierra de Pleites. Figura 4.1. Clasificacin de la porosidad de las rocas carbonticas de Wayne M. Ahr Figura 4.2. Formas caractersticas de los paisajes krsticos. Figura 4.3. Organizacin del flujo en el epikarst. Figura 4.4. Almacenamiento subcutneo, flujo lateral subsuperficial y evolucin de una dolina. Figura 4.5. Heterogeneidades en medios porosos (a), fisurados (b), fracturados (c) y karstificados (d). Figura 4.6. Situacin del acufero de la Sierra de Estepa en la Cuenca del Guadalquivir. Figura 4.7. Localizacin de los principales acuferos en el mbito de la provincia de Sevilla. Figura 4.8 Inventario de puntos de agua.

Figura 4.9 Principales manantiales de la Sierra de Estepa. Figura 4.10. Evolucin temporal del caudal en los principales puntos de drenaje de la Sierra de Estepa frente a la precipitacin y a la escorrenta diaria (CRAS = 40 mm) del observatorio de Estepa. Figura 4.11. Precipitacin diaria (pluvimetro de Estepa), hidrogramas de los principales manantiales de la Sierra de Estepa y escorrenta diaria, (calculada con el mtodo de Milly y con un CRAS de 40 mm y datos del observatorio de Estepa). Figura 4.12. Ajuste de la funcin de Maillet a distintos periodos de recesin del manantial del Ojo de Gilena. Figura 4.13. Red de control piezomtrico. Figura 4.14. Mapa de cotas piezomtricas (diciembre 2006). Figura 4.15. Precipitacin diaria registrada en el observatorio de Estepa y evolucin piezomtrica temporal de los distintos puntos control de la Sierra de Estepa. Figura 4.16. Sondeos con registros verticales de conductividad elctrica y de temperatura. Figura 4.17. Perfiles de conductividad elctrica y de temperatura realizados en el piezmetro sondeo Estepa 1 (1541/4/0046), situado en la Sierra de Becerrero. Figura 4.18. Perfil de conductividad elctrica y de temperatura realizado en el sondeo Becerrero (1541/4/0061), situado en la Sierra de Becerrero. Figura 4.19. Perfiles de conductividad elctrica y de temperatura realizados en el sondeo Los Pastores (1541/4/0044), situado en la Sierra de Becerrero. Figura 4.20. Perfiles de conductividad elctrica y de temperatura realizados en el sondeo Los Pastores II (1541/4/0059), situado en la Sierra de Becerrero. Figura 4.21. Perfil de conductividad elctrica y de temperatura del piezmetro sondeo Martillo (1541/4/0062), situado en la Sierra de Becerrero. Figura 4.22. Perfiles de conductividad elctrica y de temperatura realizados en el piezmetro Cruz I (1641/5/0047), situado en la Sierra de Becerrero. Figura 4.23. Perfiles de conductividad elctrica y de temperatura realizados en el sondeo Ojo de Pedrera (1541/8/0044), situado en la Sierra de Becerrero. Figura 4.24. Perfiles de conductividad elctrica y de temperatura del piezmetro Merendero (1641/5/0048), situado en la Sierra de Becerrero. Figura 4.25. Perfiles de conductividad elctrica y de temperatura del piezmetro Ruinas (1641/5/0049), situado al suroeste de la Sierra de Pleites. Figura 4.26. Perfil de conductividad elctrica y de temperatura del piezmetro Algaidilla II (1641/1/0051), situado al noreste de la Sierra de la Algaidilla. Figura 4. 27. Perfil de conductividad elctrica y de temperatura del sondeo Hacho (1641/1/0042), situado en el Hacho de Lora. Figura 5.1. Resultados de la calibracin del balance de agua en el acufero de Mingo con el programa ERAS. A) Evolucin de la recarga y de las extracciones. B) Evolucin de la precipitacin (observatorio de Lora de Estepa), de los niveles piezomtricos medidos y de los niveles simulados con ERAS. C) Grfica de dispersin de los datos piezomtricos medidos y simulados. D) Evolucin temporal del nivel simulado con distintos coeficientes del almacenamiento, manteniendo constante el resto de los parmetros de calibracin.

Figura 5.2. Resultados de la calibracin del balance de agua en el acufero del Hacho de Lora con el programa ERAS. A) Evolucin de la recarga y de las extracciones. B) Evolucin de la precipitacin (observatorio de Lora de Estepa), de los niveles piezomtricos medidos y de los niveles simulados con ERAS. C) Grfica de dispersin de los datos piezomtricos medidos y simulados. D) Evolucin temporal del nivel simulado con distintos coeficientes del almacenamiento, manteniendo constante el resto de los parmetros de calibracin. Figura 5.3. Resultados de la calibracin del balance de agua en el acufero de guilas-Guinchn con el programa ERAS. A) Evolucin de la recarga y de las extracciones. B) Evolucin de la precipitacin (observatorio de Lora de Estepa), de los niveles piezomtricos medidos y de los niveles simulados con ERAS. C) Grfica de dispersin de los datos piezomtricos medidos y simulados. D) Evolucin temporal del nivel simulado con distintos coeficientes del almacenamiento (S), manteniendo constante el resto de los parmetros de calibracin. Figura 5.4. Mapa hipsomtrico de la Sierra de Estepa. Figura 5.5. Mapa clinomtrico de la Sierra de Estepa. Figura 5.6. Mapa litolgico de la Sierra de Estepa. Figura 5.7. Mapa de zonas de infiltracin preferente de la Sierra de Estepa. Figura 5.8. Mapa de suelos de la Sierra de Estepa. Figura 5.9. Mapa de la tasa de recarga de la Sierra de Estepa elaborado con el mtodo APLIS. Slo se consideran los afloramientos permeables jursicos. Figura 5.10. Mapa de isohipsas de muro del acufero de la Sierra de Becerrero. Figura 5.11. Mapas de isohipsas de muro de los acuferos de la unidad del Hacho de Lora-Mingo-Guinchn. Figura 5.12. Curva de reservas acumuladas del acufero de la Sierra de Becerrero. Figura 5.13. Mapa de isohipsas de muro de los acuferos de la unidad geolgica del Hacho de Lora-Mingo-Guinchn. Figura 6.1 Comportamiento hidrogeolgico de los materiales de la unidad geolgica de Becerrero. Figura 6.2. Cortes hidrogeolgicos del acufero de la Sierra de Becerrero. Figura 6.3. Precipitacin mensual, desviacin de la precipitacin mensual respecto a la media, evolucin piezomtrica de los distintos puntos de control de la Sierra de Becerrero y extracciones anuales, correspondientes al periodo 1976-2006 (Pluvimetro de Estepa). Figura 6.4. Precipitacin y recarga diaria frente a la evolucin del nivel piezomtrico en el sondeo de explotacin Matgall (Periodo 1980-1988). Figura 6.5. Recarga diaria frente a la evolucin del nivel piezomtrico en el sondeo de explotacin Matagall (Periodo 1980-1988). Figura 6.6. Recarga diaria frente a la evolucin del nivel piezomtrico de los sondeos Pastores I (1541/4/0044), Cruz I (1541/5/0046) y Matagall (1541/8/0046) (Periodo 1999-2006). Figura 6.7. Evolucin del nivel piezomtrico en el sondeo Pastores I (1451/4/0044) durante la construccin del sondeo Pastores II (1541/4/0056). Figura 6.8. Evolucin del nivel piezomtrico en el sondeo Pastores I (1451/4/0044) durante la construccin del sondeo Pastores II (1541/4/0056). Figura 6.9. Clculo de la permeabilidad por karstificacin en sondeos.

Figura 6.10. Testificacin geofsica del sondeo Martillo entre 231,6 y 234 m de profundidad y testigo virtual 3D (233,3 a 234,1 m de profundidad) generado con el televiewer acstico, mediante tratamiento de los tiempos de llegada de los pulsos ultrasnicos (televiewer acstico). NG, gamma natural. ILM, induccin media. ILD, induccin profunda. Time, tiempo de llegada de los pulsos ultrasnicos (televiewer acstico). CAL, caliper (acstico). FWS, snica de onda completa. 3D ABI, testigo virtual generado con el televiewer acstico. 3D Caliper, caliper 3D generado con el televiewer acstico. Tadpoles, buzometra. ABI estructuras, imagen de la pared del sondeo generada con el televiewer acstico. Figura 6.11. Testificacin geofsica del sondeo Martillo, entre 211,2 y 214,1 m de profundidad en el que se observan dos importantes fracturas abiertas, sin rellenos arcillosos y en las que se ha podido determinar la direccin y buzamiento de la base y el techo de la primera discontinuidad. Figura 6.12. Testificacin geofsica del sondeo Pastores II de 225 a 231 m de profundidad. Figura 6.13. Testificacin geofsica del sondeo Pastores II de 275 a 284 m de profundidad. Figura 6.14. Curvas de descenso y de recuperacin correspondientes al piezmetro Pastores I, durante la realizacin del ensayo de bombeo en el sondeo Pastores II. Figura 6.15. Distribucin de la transmisividad en materiales jursicos del acufero de la Sierra de Becerrero. Figura 6.16. Distribucin espacial del ndice de transmisividad (Y) en la Sierra de Becerrero. Figura 6.17. Extracciones anuales por bombeo en el acufero de la Sierra de Becerrero (Periodo 1976-2006). Figura 6.18. Extracciones anuales por bombeo, recarga anual y evolucin de la mediana de los niveles piezomtricos del acufero de la Sierra de Becerrero (Periodo 1997-2006). Figura 7.1 Cortes hidrogeolgicos del acufero del Hacho de Lora y de Mingo. Figura 7.2 Cortes hidrogeolgicos de los acuferos del guilas Guinchn y Pleites. Figura 7.3. Precipitacin mensual, desviacin de la precipitacin mensual respecto a la media, evolucin piezomtrica de los distintos puntos de control de los acuferos de la unidad geolgica del Hacho de Lora-Mingo-Guinchn, correspondientes al periodo 1981-2006 (Pluvimetro de Estepa). Figura 7.4. Desviacin de la precipitacin mensual respecto a la media, extracciones mensuales y evolucin piezomtrica del acufero de Mingo, correspondientes al periodo 2001-2006 (Pluvimetro de Lora de Estepa). Figura 7.5. Desviacin de la precipitacin mensual respecto a la media, extracciones mensuales y evolucin piezomtrica del acufero del Hacho de Lora, correspondientes al periodo 2001-2006 (Pluvimetro de Lora de Estepa). Figura 7.6. Desviacin de la precipitacin mensual respecto a la media, extracciones mensuales y evolucin piezomtrica del acufero del guilas-Guinchn correspondientes al periodo 2001-2006 (Pluvimetro de Lora de Estepa). Figura 7.7. Recarga diaria frente a la evolucin del nivel piezomtrico en el acufero de Mingo (Periodo 2001-2006). Figura 7.8. Recarga diaria frente a la evolucin del nivel piezomtrico en el acufero del Hacho de Lora (Periodo 2001-2006).

Figura 7.9. Recarga diaria frente a la evolucin del nivel piezomtrico en el acufero de Aguilas-Guinchn (Periodo 2001-2006). Figura 7.10. Distribucin de la transmisividad en materiales jursicos del acufero de la Sierra de Estepa. Figura 7.11. Distribucin espacial del ndice de transmisividad (Y), en la Sierra de Estepa. Figura 7.12. Extracciones mensuales por bombeo, recarga mensual y evolucin del nivel piezomtrico del acufero de Mingo (Periodo 2001-2006). Figura 7.13. Extracciones mensuales por bombeo, recarga mensual y evolucin del nivel piezomtrico del acufero del Hacho de Lora (Periodo 2001-2006). Figura 7.14. Extracciones mensuales por bombeo, recarga mensual y evolucin del nivel piezomtrico del acufero de guilas- Guinchn (Periodo 2001-2006). Figura 8.1. Situacin de los puntos de control de calidad. Figura 8.2. Diagrama de Piper de las muestras de agua de lluvia. Figura 8.3. Diagrama de Schoeller-Berkaloff de las muestras de agua de lluvia. Figura 8.4. Diagramas de caja-bigote de las muestras de agua de lluvia captadas en los pluviocaptores de Becerrero y de la Algaidilla. Figura 8.5. Representacin de la aportacin de anual de cloruro, bicarbonato, sulfato y calcio (mg/m2) en los pluviocaptores del cerro de Becerrero y del cortijo de la Algaidilla. Figura 8.6. Mapa de isovalores de aportacin total de Cl- en Espaa (g/m2ao). Figura 8.7. Representacin en el diagrama de Piper de las aguas subterrneas de los principales puntos acuferos de la Sierra de Estepa, diferenciadas segn el relieve carbontico en el que se encuentran (Sierra de Becerrero, Sierra de Mingo, Hacho de Lora, Sierra de guilas-Guinchn y Sierra de Pleites). Figura 8.8. Representacin en el diagrama de Schoeller-Berkaloff de las aguas subterrneas de los principales puntos acuferos de la Sierra de Estepa, diferenciadas segn el relieve carbontico en el que se encuentran (Sierra de Becerrero, Sierra de Mingo, Hacho de Lora, Sierra de guilas-Guinchn y Sierra de Pleites). Figura 8.9. Representacin en los diagramas de Piper y rCa2+/rNa+ vs conductividad elctrica de los principales tipos de aguas subterrneas en los acuferos de la Sierra de Estepa, diferenciadas segn el afloramiento carbontico en el que se encuentran (Sierra de Becerrero, Sierra de Mingo, Hacho de Lora, Sierra de guilas-Guinchn y Sierra de Pleites). Figura 8.10. Diagrama de frecuencias de la conductividad elctrica del agua subterrnea drenada por el manantial del Ojo de Gilena. Figura 8.11. Evolucin de la conductividad elctrica, de la escorrenta y del caudal del manantial de Ojo de Gilena, en el periodo comprendido entre enero y diciembre de 2001. Figura 8.12. Diagramas de frecuencia de la conductividad elctrica en los principales sondeos de explotacin de la Sierra de Estepa. Figura 8.13. Evolucin de la conductividad elctrica en los principales sondeos de explotacin de la Sierra de Becerrero. Figura 8.14. Evolucin de la conductividad elctrica en los principales sondeos de explotacin de las sierras del Hacho de Lora, Mingo y Pleites. Figura 8.15. Evolucin de la conductividad elctrica en el sondeo de abastecimiento a Casariche.

Figura 8.16. Evolucin temporal del nivel piezomtrico, de la recarga, y la conductividad elctrica del agua (CE) y de las caractersticas en diversos constituyentes del agua explotada por el sondeo Fuente de Santiago (1641/1/0001) durante el periodo de investigacin (1978-2006). Figura 8.17. Evolucin temporal del nivel piezomtrico, de la recarga, y de la conductividad elctrica del agua (CE) y de las caractersticas en diversos constituyentes del agua explotada por el sondeo Fuente de Santiago (1641/1/0001) durante el periodo de investigacin (Enero 2003-Noviembre 2006). Figura 8.18. Evolucin temporal del nivel piezomtrico, de la recarga, y de la conductividad elctrica del agua (CE) y de las caractersticas en diversos constituyentes del agua explotada por el sondeo de abastecimiento a Gilena (1541/4/0024) durante el periodo de investigacin (1977-2006). Figura 8.19. Evolucin temporal del nivel piezomtrico, de la recarga, y de la conductividad elctrica del agua (CE) y de las caractersticas en diversos constituyentes del agua explotada por el sondeo de abastecimiento a Gilena (1541/4/0024) durante el periodo de investigacin (Enero 2003-Noviembre 2006). Figura 8.20. Evolucin temporal del nivel piezomtrico, de la recarga, y de la conductividad elctrica del agua (CE) y de las caractersticas en diversos constituyentes del agua explotada por el sondeo de abastecimiento a Pedrera (1541/4/0044) durante el periodo de investigacin (1977-2006). Figura 8.21. Evolucin temporal del nivel piezomtrico, de la recarga, y de la conductividad elctrica del agua (CE) y de las caractersticas en diversos constituyentes del agua explotada por el sondeo de abastecimiento a Pedrera (1541/4/0044) durante el periodo de investigacin (Enero 2003-Noviembre 2006). Figura 8.22. Evolucin temporal del nivel piezomtrico, de la recarga, y de la conductividad elctrica del agua (CE) y de las caractersticas en diversos constituyentes del agua explotada por el sondeo Algaidilla (6541/1/0051) durante el periodo de investigacin (2003-2006). Figura 8.23. Evolucin temporal del nivel piezomtrico, de la recarga, y de la conductividad elctrica del agua (CE) y de las caractersticas en diversos constituyentes del agua explotada por el sondeo de abastecimiento a Casariche (1641/1/0025) durante el periodo de investigacin (1981-2006). Figura 8.24. Evolucin temporal del nivel piezomtrico, de la recarga, y de la conductividad elctrica del agua (CE) y de las caractersticas en diversos constituyentes del agua explotada por el sondeo agrcola Mingo (1641/1/0044) durante el periodo de investigacin (1999-2006). Figura 8.25. Evolucin temporal del nivel piezomtrico, de la recarga, y de la conductividad elctrica del agua (CE) y de las caractersticas en diversos constituyentes del agua explotada por el sondeo agrcola Hacho (1641/1/0042) durante el periodo de investigacin (1999-2006). Figura 8.26. Relaciones inicas rCa2+/rNa+ vs CE, rCa2+/rHCO3-, r(Ca2++ Mg2+)/rHCO3-, rNa+/rCl-, rSO42-/rCa2+, rCa2+/rMg2+ (r = meq/l) de todas las muestras de agua subterrneas disponibles asociadas a los afloramientos carbonticos de la Sierra de Estepa, Sierra de guilas-Guinchn, Sierra de Pleites, Hacho de Lora y Mingo. Figura 8.27. Relaciones inicas rCa2+/rSO42-, rMg2+/rSO42-, rHCO3-/rSO42- y rCl-/rSO42- (r = meq/l) de todas las muestras de agua subterrneas disponibles asociadas a los afloramientos

carbonticos de la Sierra de Estepa, Sierra de guilas-Guinchn, Sierra de Pleites, Hacho de Lora y Mingo. Figura 8.28. Relacin entre los ndices de saturacin en calcita, dolomita, yeso, halita y la conductividad elctrica, en las aguas de los principales puntos de agua de la Sierra de Estepa. Figura 8.29. Representacin en el diagrama de Piper del agua de lluvia local y de las aguas subterrneas representativas de los distintos afloramientos jursicos de la Sierra de Estepa. Se ha aadido la salmuera asociada a los sondeos ubicados en la explotacin salinera de Pedrera. El sentido de la flecha indica una evolucin hidroqumica ms intensa. Figura 8.30. Esquema general seguido para la modelizacin hidroqumica de los principales tipos de agua de la Sierra de Estepa. Se considera que el agua en las condiciones iniciales es el agua de lluvia local y en alguno de los sistemas, y como consecuencia de la explotacin intensiva de los acuferos, se considera la mezcla con salmueras asociadas al sustrato detrtico- evaportico. Figura 8.31. Representacin de las muestras de agua de lluvia local (tipo 0), de la lluvia evaporada (65%) y equilibrada con una presin parcial de CO2 de 10-3 atm y del agua subterrnea medida y calculada de TIPO IA. Figura 8.32. Representacin de las muestras de aguas subterrneas IA Mod, IB y IB Mod. Figura 8.33. Representacin de las muestras de aguas subterrneas IA Mod, IIA y IIA Mod. Figura 8.34. Representacin de las muestras de aguas subterrneas IA Mod, IIB y IIB Mod. Figura 8.35. Representacin de las muestras de aguas subterrneas IA Mod, III y III Mod. Figura 8.36. Representacin de las muestras de aguas subterrneas IA Mod, IV y IV Mod. Figura 8.37. Representacin grfica de los resultados de la modelizacin de la evolucin hipottica del agua subterrnea en la Sierra de Estepa Figura 9.1. Representacin esquemtica de la frecuencia acumulada con respecto al logaritmo de la concentracin de cada indicador mostrando diferentes tipos de distribuciones y procesos. Figura 9.2. Comparacin de la mediana de los registros mensuales piezomtricos de 2006 con respecto a la media, media 1 desviacin estndar, mediana y percentiles 10 y 90 del periodo considerado en cada acufero. Figura 9.3. ndice de evolucin de la mediana mensual de la piezometra respecto a la desviacin de la precipitacin media mensual respecto a la media. Figura 9.4. ndice de evolucin piezomtrica de la mediana y los percentiles 25 y 75 anuales. Figura. 9.5. Diagrama de frecuencias acumuladas frente al logaritmo de concentracin. Figura 9.6. Evolucin de la conductividad elctrica y de las concentraciones de Cl-, Na+ y NO3- en el acufero de la Sierra de Becerrero. Figura 9.7. Evolucin de la conductividad elctrica y de las concentraciones de Cl-, Na+ y NO3- en el acufero de guilas Guinchn. Figura 9.8. Evolucin de la conductividad elctrica y de las concentraciones de Cl-, Na+ y NO3- en el acufero del Hacho de Lora. Figura 9.9. Evolucin de la conductividad elctrica y de las concentraciones de Cl-, Na+ y NO3- en el acufero de Mingo.

NDICE DE TABLAS

Tabla 1.1. Tiempos de transicin necesarios para alcanzar un nuevo equilibrio hidrodinmico. Tabla 2.1. Estaciones pluviomtricas utilizadas. Tabla 2.2. Series pluviomtricas anuales completadas y corregidas (mm/ao) y estadsticos descriptivos (media, desviacin estndar, mediana, mximo y mnimo, en mm/ao, del periodo 1976-2006). Tabla 2.3. Pluviometra de los aos tipo del periodo 1976-2006 (Precipitacin en mm/ao). Tabla 2.4. Intensidad y probabilidad de ocurrencia de sequas meteorolgicas o de periodos hmedos en funcin del valor del SPI. Tabla 2.5. Estadsticos descriptivos de las series de precipitacin diaria de las estaciones pluviomtricas tratadas. Tabla 2.6. Gradientes pluviomtricos calculados en distintos supuestos. Tabla 2.7. Estaciones termomtricas utilizadas. Tabla 2.8. Series de temperatura media anual (C) completadas y corregidas y estadsticos de posicin (media, desviacin estndar, mediana, mnimo y mximo en los distintos periodos considerados). Tabla 2.9. Estadsticos descriptivos de las temperaturas mximas, medias y mnimas diarias (C). Tabla 2.10. Estadsticos descriptivos de la evapotranspiracin de referencia anual (mm/ao) de los observatorios de Estepa, Lora de Estepa y Becerrero, calculada segn la expresin de Hargreaves. (D.E: Desviacin estndar, C.Var: coeficiente de variacin y C. Asi: coeficiente de asimetra). Tabla 2.11. Estadsticos descriptivos de la evapotranspiracin de referencia diaria, et0 (mm/da), de los observatorios de Estepa, Lora de Estepa y Becerrero, calculada segn la expresin de Hargreaves. (D.E: desviacin estndar, C.Var: coeficiente de variacin y C.Asi: coeficiente de asimetra). Tabla 2.12. Estadsticos descriptivos de la evapotranspiracin de referencia diaria (mm/ao) de los observatorios de Estepa, Lora de Estepa y Becerrero, calculados mediante las expresiones de Hargreaves y Thornthwaite (D.E: Desviacin estndar, C.Var: coeficiente de variacin y C. Asi: coeficiente de asimetra). Tabla 2.13. Estadsticos descriptivos de la evapotranspiracin de referencia diaria (mm/da) de los observatorios de Estepa, Lora de Estepa y Becerrero, calculados mediante las expresiones de Hargreaves y Thornthwaite (D.E: Desviacin estndar, C.Var: coeficiente de variacin y C. Asi: coeficiente de asimetra). Tabla 2.14. Estadsticos descriptivos de la escorrenta y de la evapotranspiracin real anual (mm/ao) del observatorio de Estepa, calculados utilizando el modelo de Milly (Periodo 1978/79-05/06) (D.E: Desviacin estndar, C.Var: coeficiente de variacin y C. Asi: coeficiente de asimetra, Esc/P: coeficiente de escorrenta medio y Eva/P: evapotranspiracin real/precipitacin).

Tabla 2.15. Estadsticos descriptivos de la escorrenta y de la evapotranspiracin real anual (mm/ao) del observatorio de Lora de Estepa, calculados utilizando el modelo de Milly (Periodo 1986/87-05/06)(D.E: Desviacin estndar, C.Var: coeficiente de variacin y C. Asi: coeficiente de asimetra, Esc/P: coeficiente de escorrenta medio y Eva/P: evapotranspiracin real/precipitacin). Tabla 2.16. Estadsticos descriptivos de la escorrenta y la evapotranspiracin real anual (mm/ao) del observatorio de Becerrero calculados segn el modelo de Milly (Periodo 2001/02-05/06). (Esc/P: coeficiente de escorrenta medio y Eva/P: evapotranspiracin real/precipitacin). Tabla 2.17. Estadsticos descriptivos de la escorrenta anual (mm/ao) del observatorio de Estepa, calculados aplicando el modelo de Thornthwaite-Mather (Periodo 1978/79-05/06) (D.E: Desviacin estndar, C.Var: coeficiente de variacin y C. Asi: coeficiente de asimetra, Esc/P: coeficiente de escorrenta medio y Eva/P: evapotranspiracin real/precipitacin). Tabla 2.18. Estadsticos descriptivos de la escorrenta anual (mm/ao) del observatorio de Lora de Estepa, calculados aplicando el modelo de Thornthwaite-Mather (Periodo 1986/87-05/06)(D.E: Desviacin estndar, C.Var: coeficiente de variacin y C. Asi: coeficiente de asimetra, Esc/P: coeficiente de escorrenta medio y Eva/P: evapotranspiracin real/precipitacin). Tabla 2.19. Estadsticos descriptivos de la escorrenta anual (mm/ao) del observatorio de Becerrero, calculados aplicando el modelo de Thornthwaite-Mather (Periodo 2001/02-05/06). (Esc/P: coeficiente de escorrenta medio y Eva/P: evapotranspiracin real/precipitacin). Tabla 4.1. Porosidad, volumen de agua almacenado (%), conductividad hidrulica y proporcin del flujo en la matriz, en el sistema de fracturas y en la red de conductos en cuatro acuferos carbonticos. Tabla 4.2. Proporcin del flujo en la matriz, en el sistema de fracturas y en la red de conductos en distintos acuferos carbonticos. Tabla 4.3. Conductividad hidrulica medida de la matriz de la roca en distintos acuferos carbonticos. Tabla 4.4. Parmetros hidrulicos medidos en testigos de sondeos procedentes de distintos puntos de la Cordillera Btica. Tabla 4.5. Situacin y altitud de los principales manantiales de la Sierra de Estepa. Tabla 4.6. Puntos de control piezomtrico de la Sierra de Estepa. Tabla 5.1. Precipitacin anual y recarga anual calculada mediante balance diario de agua en el suelo con el modelo de Milly y con distintos valores de CRAS, en el acufero de la Sierra de Becerrero (Observatorio de Estepa y periodo 1977/78-2005/06). Tabla 5.2. Precipitacin anual y recarga anual calculada mediante balance diario de agua en el suelo con el modelo de Milly y con distintos valores de CRAS, en el acufero de la Sierra de Becerrero (Observatorio de Becerrero y periodo 2002/03-2005/06). Leyenda: P= Precipitacin; R= Recarga anual, CRAS = Capacidad de retencin de agua en el suelo (mm). Tabla 5.3. Precipitacin anual y recarga anual calculada mediante balance diario de agua en el suelo con el modelo de Milly y con distintos valores de CRAS, en el acufero de Mingo (Observatorio de Lora de Estepa y periodo 1986/87- 2005/06).

Tabla 5.4. Precipitacin anual y recarga anual calculada mediante balance diario de agua en el suelo con el modelo de Milly y con distintos valores de CRAS, en el acufero del Hacho de Lora (Observatorio de Lora de Estepa y periodo 1986/87- 2005/06). Tabla 5.5. Precipitacin anual y recarga anual calculada mediante balance diario de agua en el suelo con el modelo de Milly y con distintos valores de CRAS, en el acufero de guilas- Guinchn (Observatorio de Lora de Estepa y periodo 1986/87- 2005/06). Tabla 5.6. Precipitacin anual y recarga anual calculada mediante balance diario de agua en el suelo con el modelo de Milly y con distintos valores de CRAS, en el acufero de Pleites (Observatorio de Lora de Estepa y periodo 1986/87- 2005/06). Tabla 5.7. Valores de los parmetros del cdigo ERAS despus de su calibracin en los acuferos de Mingo, Hacho de Lora y guilas-Guinchn. Tabla 5.8. Estadsticos descriptivos de la precipitacin anual del observatorio de Lora de Estepa y de la recarga anual determinada con el programa ERAS (Periodo 1986-2006). Tabla 5. 9. Trminos del balance utilizados y valores de recarga obtenidos para cada punto de muestreo del agua de recarga en el acufero Sierra de Becerrero. Tabla 5.10 Trminos del balance utilizados y valores de recarga obtenidos para cada punto de muestreo del agua de recarga en el sector acufero Sierra de Becerrero (no se consideran las dos primera muestras del pluviocaptor de becerrero). Tabla 5.11 Puntuacin del parmetro altitud, segn el mtodo APLIS. Tabla 5.12 Puntuacin del parmetro pendiente, segn el mtodo APLIS. Tabla 5.13 Puntuacin del parmetro litologa, segn el mtodo APLIS. Tabla 5.14 Puntuacin del parmetro infiltracin, segn el mtodo APLIS. Tabla 5.15 Puntuacin del parmetro suelo, segn el mtodo APLIS. Tabla 5.16. Intervalos y clases de recarga, segn el mtodo APLIS Tabla 5.17. Recursos medios anuales de los acuferos de la Sierra de Estepa calculados con el mtodo APLIS. Tabla 5.18. Recursos medios anuales de los acuferos de la Sierra de Estepa calculados con distintos mtodos de evaluacin de la recarga. BAS, balance de agua en el suelo (hm3/ao); CRAS, capacidad de retencin de agua en el suelo (mm); BAA, balance de agua en el acufero (hm3/ao); BCl-, balance de cloruros (hm3/ao). Tabla 5.19. Reservas totales obtenidas con valores de la porosidad eficaz de 0,02 y 0,03 Tabla 5.20. Recursos medios anuales, recarga media y tiempo de renovacin de los acuferos de la Sierra de Estepa Tabla 6.1. Porosidad y propiedades fsicas de las calizas de la Sierra de Estepa. Tabla 6.2. Evaluacin de la porosidad por fracturacin y por karstificacin en distintos sondeos de investigacin de la Sierra de Becerrero, segn el procedimiento descrito por Zuber y Motyka (1994). Tabla 6.3. Resultados de la reinterpretacin de los ensayos de bombeo realizados en la Sierra de Becerreo. Tabla 6.4. Clasificacin de la magnitud de la transmisividad. Tabla 6.5. Clasificacin de la variabilidad de la transmisividad. Tabla 6.6. Ensayo de balance hdrico del acufero de la Sierra de Becerrero

Tabla 7.1. Resultados de la reinterpretacin de los ensayos de bombeo realizados en los acuferos de la unidad geolgica del Hacho de Lora-Mingo-Guinchn. Tabla 7.2. Ensayo de balance hdrico del acufero de la Sierra de guilas-Guinchn. Tabla 8.1. Puntos de control hidroqumico del agua de lluvia. Tabla 8.2. Estadsticos descriptivos de los principales iones, de la conductividad elctrica (C.E) y del pH, correspondientes a la totalidad de las muestras de agua de lluvia Tabla 8.3. Matriz de correlaciones de los iones mayoritarios, el pH y la conductividad elctrica (CE) de las muestras de agua de lluvia. Tabla 8.4. Estadsticos descriptivos de los principales iones, de la conductividad elctrica (C.E) y del pH, correspondientes a la totalidad de las muestras de agua de lluvia captadas en el pluviocaptor de Becerrero. Tabla 8.5. Estadsticos descriptivos de los principales iones, de la conductividad elctrica (C.E) y del pH, correspondientes a la totalidad de las muestras de agua de lluvia captadas en el pluviocaptor de la Algaidilla. Tabla 8.6. Aportes de cloruro, sulfato, bicarbonato y calcio (mg/m2) correspondientes al agua de lluvia muestreada en el pluviocaptor del cerro de Becerrero, en el periodo comprendido entre febrero de 2003 y diciembre de 2006. Tabla 8.7. Aportes de cloruro, sulfato, bicarbonato y calcio (mg/m2) correspondientes al agua de lluvia muestreada en el pluviocaptor del cortijo de la Algaidilla, en el periodo comprendido entre marzo de 2003 y octubre de 2006. Tabla 8.8. Caractersticas de los principales puntos de agua en los que se ha generado informacin hidroqumica. Tabla 8.9. Principales estadsticos de la conductividad elctrica, el pH y los principales elementos mayoritarios de las aguas subterrneas de Tipo I, en los acuferos de la Sierra de Estepa. Tabla 8.10. Principales estadsticos de la conductividad elctrica, el pH y los principales elementos mayoritarios de las aguas subterrneas de Tipo II, en los acuferos de la Sierra de Estepa. Tabla 8.11. Principales estadsticos de la conductividad elctrica, el pH y los principales elementos mayoritarios de las aguas subterrneas de Tipo III, en los acuferos de la Sierra de Estepa. Tabla 8.12. Principales estadsticos de la conductividad elctrica, el pH y los principales elementos mayoritarios de las aguas subterrneas de Tipo IV, en los acuferos de la Sierra de Estepa. Tabla 8.13. Media, desviacin estndar y coeficiente de variacin (%) de la conductividad elctrica (S/cm) del agua muestreada en los principales sondeos de explotacin de la Sierra de Estepa en el periodos 1978-2006 y 2004-2006. Tabla 8.14. Precipitacin media (mm/ao), conductividad elctrica media (S/cm), y coeficiente de variacin de la conductividad elctrica en manantiales de distintas sierras bticas andaluzas (a partir de Benavente et al. 2004). Tabla 8.15. Valores promedio de la presin parcial de CO2, calculada en las aguas de los principales puntos de agua de la Sierra de Estepa, del pH y de la temperatura medidas en campo y del contenido en bicarbonatos, medio en laboratorio.

Tabla 8.16. Valores promedio de la dureza y de los ndices de saturacin de los minerales de calcita, dolomita, yeso y halita, en las aguas de los principales puntos de agua de la Sierra de Estepa. Tabla 8.17. Valores promedio de las aguas representativas del agua de lluvia local y de las aguas subterrneas de los distintos afloramientos jursicos de la Sierra de Estepa. Tabla 8.18. Evolucin probable del agua subterrnea en los acuferos jursicos de la Sierra de Estepa. Tabla 9. 1. Riesgo de contaminacin y estado qumico del agua subterrnea segn su uso. Tabla 9.2. Valores lmite indicados u obligados por la Directiva 98/93/CE y R.D. 140/2003. Tabla 9.3. Valores del indicador Recarga respecto a las salidas totales de agua subterrnea en funcin de los valores de recarga media mxima y mnima que resultan de aplicar distintos mtodos de evaluacin en cada acufero. Tabla 9.4. Rango de valores obtenidos para el indicador Extracciones totales respecto a recursos disponibles de agua subterrneaen funcin del tiempo de extraccin de las reservas. Tabla 9.5. ndices de calidad para uso urbano. Tabla 9.6. ndices de evolucin de estado qumico.

NDICE DE FOTOGRAFAS

Fotografa 3.1. Detalle de las arcillas y yesos trisicos de los testigos de sondeo correspondientes a la perforacin Caada Honda, 1541/4/0060. Fotografa 3.2. Detalle de las arcillas y yesos trisicos de los testigos de sondeo correspondientes a la perforacin Martillo, 1541/4/0062. Fotografa 3.3. Detalle de la alteracin de las dolomas de la base de la formacin Camarena, en el testigo del sondeo Caada Honda (1541/4/0060). Fotografa 3.4. Detalle de una muestra de mano de las calizas oolticas de la formacin Camarena. Fotografas 3.5. Detalle del emplazamiento de algunos de los SEDT realizados en la Sierra de Becerrero (de arriba hacia abajo y de izquierda a derecha, SEDT 611, 606, 629, 625, 623 y 624). Fotografas 3.6. Detalle del equipo de ssmica de refraccin utilizado y de distintos emplazamientos donde se han realizado perfiles ssmicos. Fotografa 3.7. Vista panormica del Hacho de Lora tomada desde el este. Fotografa 3.8. Vista panormica de las Sierras de guilas-Guinchn y de Pleites. Fotografa 3.9. Panormica del campo de lapiaz en el alto de Becerrero y detalle de algunas perforaciones cilindroideas en los lapiaces de la margen nororiental del Hacho de Lora. Fotografa 3.9. Ortofotografa en color del sector de la Sierra de Pleites donde se sitan dos espectaculares dolinas, desarrolladas en materiales de piedemonte. Fotografa 4.1. Detalle de la estacin de aforo (vertedero rectangular y limngrafo con recolector de datos digital) instalado en la acequia que recoge la descarga del Ojo de Gilena. Fotografa 4.2. Detalle de la sonda de conductividad elctrica y temperatura SEBA (de 300 m de longitud) utilizada para realizar los registros. Fotografa 4.3. Detalle del registro de conductividad elctrica y temperatura realizado durante la testificacin geofsica del sondeo de investigacin hidrogeolgica Martillo. Fotografa 6.1. Testigo del sondeo Caada Honda (232-234,9 m) en el que se identifican varias fracturas abiertas, un cambio del dimetro de perforacin y un tramo alterado ms profundo. Fotografa 6.2. Testigo del sondeo Caada Honda (209,45 a 212,35 m) en el que se identifican importantes discontinuidades abiertas. Fotografas 8.1 y 8.2. Detalles del pluviocaptor ubicado junto a la estacin meteorolgica del cerro de Becerrero. Fotografa 8.3. Adquisicin de datos meteorolgicos del observatorio del cerro de Becerrero. Fotografas 8.4 y 8.5. Detalle de las dolomas con textura carniolar en los testigo de los sondeos de investigacin Martillo y Caada Honda.

INTRODUCCIN

6

1 INTRODUCCIN

1.1 JUSTIFICACIN DEL ESTUDIO

En el 22 % del territorio espaol afloran rocas carbonticas (Navarro et al., 1989), que

constituyen excelentes acuferos, de especial inters para la explotacin del agua

subterrnea; la elevada tasa de recarga, la alta capacidad de almacenamiento, la baja

mineralizacin y la buena calidad del agua subterrnea justifican su puesta en valor.

Estos factores, unidos a otros de tipo tecnolgico (continua mejora de las tcnicas de

perforacin y bombeo), cientfico (progreso de la Hidrogeologa), econmico (en muchos

casos, mayor relacin beneficio/coste que el de las aguas superficiales) y especialmente

sociolgico (el aprovechamiento del agua subterrnea puede llevarse a cabo por

agricultores privados, pequeos municipios e industrias, sin necesidad de grandes

inversiones) han provocado un incremento de la explotacin del agua subterrnea (Llamas

y Custodio, 1999), que ha venido acompaado de una serie de beneficios y de problemas

asociados (Hernndez-Mora et al., 2003).

Entre los beneficios est el desarrollo que muchas regiones han experimentado gracias al

uso de los recursos hdricos subterrneos, debido a la alta relacin garanta/coste

(Shauquillo et al., 2002; Llamas y Custodio, 2003b). Entre los problemas,

fundamentalmente ocasionados por la falta de control y de planificacin, se pueden indicar

(Margat, 1992): el acusado descenso de los niveles piezomtricos, la disminucin de

caudal o incluso la desaparicin de manantiales, la afeccin a los cursos de aguas

superficiales, la afeccin a ecosistemas acuticos, el deterioro de la calidad y la

salinizacin del agua subterrnea, el aumento de los costes de extraccin del agua

subterrnea, etc.

7

En el sur y en el sureste peninsular, la fuerte demanda de agua, destinada preferentemente

a uso agrcola, ha provocado que en muchos acuferos carbonticos se detecten sntomas

evidentes de las consecuencias de un uso intensivo de las aguas subterrneas. Muchos de

estos acuferos afectados suelen ser de pequea extensin, habitualmente menos de 100

km2, reciben precipitaciones irregulares y escasas, menores de 600 mm/ao, y suelen

presentar una explotacin elevada (Andreu et al., 2004; Rodrguez-Estrella, 2004). Sus

reducidas dimensiones y la alta difusividad hidrulica de los materiales que los constituyen

favorecen la rpida aparicin de los efectos negativos de la explotacin del agua

subterrnea.

El especial inters estratgico de los acuferos carbonticos del sur peninsular derivado del

mbito climtico en el que se encuentran y de sus particulares caractersticas

hidrogeolgicas (Garay, 2002; Carrasco et al., 2004) requieren la realizacin de estudios

hidrogeolgicos que traten sobre el uso intensivo del agua subterrnea. En este sentido,

Custodio (2000) indic que para decidir qu grado de explotacin puede soportar un

acufero es necesario realizar un anlisis detallado y actualizado de los efectos de la

explotacin intensiva, de acuerdo con las observaciones de control pertinentes, con un

buen conocimiento del acufero y con la modelacin del mismo, en caso de ser necesario.

1.2 USO INTENSIVO DEL AGUA SUBTERRNEA

En esta investigacin se ha utilizado el concepto de uso intensivo del agua subterrnea en

el sentido descrito por Custodio y Llamas (2003). Estos autores indican que hay un uso

intensivo del agua subterrnea cuando, debido a las extracciones que se realizan en el

acufero, se produce una modificacin considerable de su funcionamiento natural.

Cuando se extrae agua artificialmente de un acufero, sta es aportada por la disminucin

de agua almacenada en el acufero, por la reduccin de la descarga previa a la explotacin,

por el incremento de la recarga (natural y/o artificial) o por la combinacin de esos

cambios (Bredehoeft et al., 1982; Custodio, 2000; Hernndez-Mora et al., 2001;

Sophocleous, 2002; Custodio y Llamas, 2003a).

8

Las citadas modificaciones en el funcionamiento hidrogeolgico del acufero generan una

serie de sntomas asociados al uso intensivo del agua subterrnea, que pueden consistir en

cambios importantes en la relacin ro-acufero y en impactos ecolgicos y/o

socioeconmicos significativos (Llamas y Custodio, 2002). Por tanto, la eleccin de este

trmino en esta Memoria, en detrimento de otros ms ambiguos e imprecisos, se

fundamenta en que el uso intensivo del agua subterrnea apunta a hechos concretos.

Para poder evaluar, mediante criterios hidrogeolgicos, el grado de explotacin ptima que

se puede realizar en un acufero, muchas de las variables que se deben conocer son difciles

de cuantificar y slo puede ser acotada su magnitud despus de realizar estudios

hidrogeolgicos de detalle.

Es muy comn, entre los planificadores del agua, hacer una evaluacin del grado de

explotacin de un acufero, segn la relacin entre la recarga y la explotacin, sin tener en

cuenta las dificultades de determinar las extracciones que se realizan en un acufero

(Ballester et al., 1999) ni la amplia variabilidad temporal de la recarga y la alta

incertidumbre asociada a su evaluacin (Custodio et al., 1997; de Vries y Simmers, 2002;

Scanlon et al., 2002). Con frecuencia, tampoco se tiene en cuenta que la recarga puede

variar por la propia explotacin (Bredehoeft et al., 1982; Margat y Thauvin, 1989) o por

modificaciones en el uso del territorio (Custodio, 2000; Walker et al., 2002).

De igual forma, en muchas ocasiones se relaciona, equivocadamente, el descenso de la

superficie piezomtrica con una situacin de desequilibrio hdrico entre la recarga y la

extraccin. En este sentido, Margat (1992) advierte que toda explotacin de un acufero se

inicia con una fase de desequilibrio, durante la que una parte del agua extrada proviene de

las reservas del acufero. La duracin de esta fase depende de: la evolucin de las

extracciones (no es posible ningn reequilibrio mientras estas crecen), de las condiciones

de contorno y de la rapidez de las reacciones compensatorias de reduccin del flujo de

salida y/o aumento de la recarga, que a su vez dependen del tamao del acufero y de la

difusividad hidrulica del mismo.

9

Despus de una perturbacin provocada por la extraccin de agua en un acufero, el tiempo

necesario para alcanzar un nuevo estado de equilibrio es t = x , donde es un parmetro

que est comprendido entre 0,5 y 2,5 y = L2 S/T, donde: L = Longitud del acufero; S =

coeficiente de almacenamiento; T = Transmisividad (Rorabaugh, 1960; Custodio y Llamas,

1976, 1983; Freeze y Cherry, 1979). La inversa del cociente S/T, que figura en la

expresin, es la Difusividad hidrulica del acufero (D = T/S).

En la Tabla n 1 se presentan distintos tiempos de transicin necesarios para alcanzar un

nuevo equilibrio hidrodinmico despus de un incremento de bombeo, en acuferos con

valores del coeficiente de almacenamiento comprendidos entre 0,05 y 0,2. Los tiempos

resultantes confirman una caracterstica comn a la mayora de acuferos, que consiste en

su lenta respuesta hidrodinmica a las acciones hidrulicas y advierten que es necesario

conocer la geometra y los parmetros hidrulicos del acufero para una interpretacin

adecuada de la evolucin temporal de su piezometra.

Dimensiones del acufero L en km

Alta transmisividad T = 5000 m2/da

Baja transmisividad T = 100 m2/da

Muy grande L = 200 550-11000 aos 25000-500000 aos Grande L = 50 35-700 aos 1700-34000 aos Medio L = 10 1,5-30 aos 70-1400 aos Pequeo L = 1 0,01-0,2 aos 1-20 aos Tabla 1. Tiempos de transicin necesarios para alcanzar un nuevo equilibrio hidrodinmico (Custodio, 1991).

Los datos de la explotacin superpuestos a la dinmica del acufero requieren un largo

periodo de tiempo para que se alcance un nuevo equilibrio, que es de aos en el caso de los

acuferos libres (Margat, 1992). Por todos estos motivos, el desequilibrio causado por la

explotacin de un acufero slo puede confirmarse mediante el seguimiento detallado de

sus efectos tras un periodo significativo de observacin (Custodio, 1989; Margat, 1992).

Si difcil es establecer el lmite entre la explotacin recomendable y la no recomendable

mediante criterios hidrogeolgicos, lo es aun ms cuando se aaden otros criterios de

ndole medioambiental y socioeconmica. Esta es la causa fundamental por la que el

trmino uso intensivo es cada vez ms frecuente en la literatura hidrogeolgica,

sustituyendo a otros conceptos ms ambiguos e imprecisos.

10

Custodio realiz en 1989 un anlisis crtico de los distintos trminos empleados hasta esa

fecha, entre los que destacan los de caudal seguro (safe yield) y caudal perenne (perennial

yield) descritos por Meinzer (1920) y Todd (1976), respectivamente. El caudal seguro se

describi como aquel que se puede extraer perennemente sin producir resultados

indeseables. Posteriormente, se define el concepto de caudal perenne, que es el caudal que

puede ser extrado perennemente bajo unas condiciones especficas de operacin sin

producir un resultado que lleve a una situacin adversa. De ambas definiciones se deduce

una fuerte indeterminacin, ya que dependen de un lmite arbitrario que se debe imponer

para definir lo que es una situacin adversa. Estos lmites sern muy diferentes segn los

intereses de los distintos colectivos y varan incluso con el paso del tiempo. Como ejemplo,

en los aos sesenta y setenta del pasado siglo, el descenso de la superficie piezomtrica

para reducir prdidas por evapotranspiracin en zonas hmedas era considerado

beneficioso. Esta prctica, en la actualidad, podra considerarse como delictiva en algunos

pases desarrollados.

Todd (1976) indic que cualquier explotacin que supere el caudal perenne es

sobreexplotacin (overdraft) y que, si sta se mantiene, se producen impactos negativos

significativos sobre las condiciones ambientales, sociales y econmicas.

Walton (1970, in Custodio, 1989) llam sobredesarrollo (overdevelopment) a la situacin

en la que se extrae de forma continua ms caudal del que se recarga, que coincide con la

definicin de minera del agua (mining yield).

En Espaa, y pese a las numerosas crticas que ha recibido en muchos pases el empleo del

trmino sobreexplotacin (Margat y Thauvin, 1989; Custodio, 1992; Llamas, 1992;

Margat, 1992; Adams y McDonald, 1995; Llamas y Custodio, 2002; Sophocleous, 2002;

Custodio, 2003; Custodio y Llamas, 2003b), ste ha sido ampliamente utilizado, hasta el

punto que lleg a convertirse en un trmino legal, al ser incorporado en la Ley de Aguas

espaola de 1985.

11

En el artculo 17 del reglamento de Dominio Pblico Hidrulico, de 11 de abril de 1986, se

indica que: Se considerar que un acufero est sobreexplotado o en riesgo de estarlo

cuando se est poniendo en peligro inmediato la subsistencia de los aprovechamientos

existentes en el mismo como consecuencia de venirse realizando extracciones anuales

superiores o muy prximas al volumen anual medio de los recursos anuales renovables, o

que produzcan un deterioro grave de la calidad del agua. La existencia de riesgo de

sobreexplotacin se apreciar tambin cuando la cuanta de las extracciones, referida a los

recursos renovables del acufero, genere una evolucin de ste que ponga en peligro la

subsistencia a largo plazo de sus aprovechamientos.

Esta definicin es ambigua por prolija, adems de incompleta (ITGE, 1991), al no

considerar la posibilidad de que se produzcan importantes afecciones negativas sin

necesidad de que la explotacin supere a la recarga. Es el caso de acuferos con escasos

tiempos de residencia, con descargas por manantiales y/o hacia ros con importantes

demandas ambientales y/o socioeconmicas, con ecosistemas asociados en los que el

descenso de la superficie piezomtrica por debajo de una profundidad determinada puede

provocar importantes afecciones, con interfase agua dulce/agua salada, con una

distribucin hidrogeoqumica espacial del agua que es posible perturbar por efecto de la

explotacin, y sedimentarios no consolidados y compresibles en los que la explotacin

puede provocar un asentamiento del terreno. Adems, y a juicio del autor de esta Memoria,

uno de los principales efectos negativos de la incorporacin de ese trmino en la

legislacin espaola, y que quizs ha sido poco destacado, ha consistido en obviar la

capacidad de almacenamiento de los acuferos en su gestin. La explotacin que puede

soportar un acufero depende, fundamentalmente, de la relacin entre sus reservas y su

recarga, es decir, del tiempo de permanencia del agua en el sistema (Custodio, 1998).

Segn este criterio, Margat y Thauvin (1989) propusieron tres modos de gestin de los

acuferos.

1) Estrategia de explotacin mxima y duradera de los recursos renovables en rgimen de

equilibrio dinmico, con explotaciones medias menores a la recarga (eventualmente

ampliada por los efectos de borde), sin perjuicio de variaciones estacionales, incluso

posiblemente interanuales (sequas): Con esta forma de gestin de las reservas se

12

produce una primera fase de desequilibrio, hasta que la reserva media se estabiliza y

aumenta la funcin reguladora del acufero (ver Figura 1.1). Se hace as para preservar

unos caudales mnimos de drenaje (descargas a ros, manantiales, zonas hmedas y salidas

laterales hacia otros acuferos), para mantener el equilibrio agua dulce/agua salada en

acuferos costeros o para evitar problemas de subsidencia.

Este tipo de gestin es conveniente en acuferos libres de capacidad de almacenamiento

dbil o media y/o de escaso espesor saturado, con una tasa de renovacin elevada (reserva

del orden de 1 a 10 veces el volumen anual de aportes), incluido el caso en el que se

explota un acufero cautivo en la proximidad de la zona libre.

t

t

Niv

el p

iezo

mt

rico

Nivel piezomtrico sin explotacin

Nivel piezomtrico realEstabilizacin

h

h

Fluj

o

Aumento de caudal debido a un eventual incremento de la alimentacin

extracciones E

rgimen de equilibrio

q

QCaudal en condiciones de alimentacin media Q

crecimiento

+ Q

flujo saliente qQ = q

t0 t1 t2

Figura 1.1. Explotacin en rgimen de equilibrio dinmico (modificado de Margat y Thauvin, 1989)

De igual modo, este tipo de gestin de las reservas debe realizarse, independientemente del

tiempo de renovacin, en todos aquellos casos en los que se limita el descenso de la

superficie piezomtrica (conservacin de zonas hmedas o de descargas a manantiales o a

cauces de aguas superficiales, conservacin del equilibrio en la interfase agua salada/agua

dulce, etc).

13

2. Estrategia de explotaciones sucesivas del almacenamiento, en rgimen de desequilibrio

prolongado, dirigido o involuntario, en una primera fase con extracciones (crecientes o

estabilizadas) superiores la recarga (eventualmente aumentada por los efectos de borde) y

ms tarde reducidas en una segunda fase para restaurar el equilibrio. En la primera etapa

de esta forma de gestin la principal componente del agua extrada proviene de las reservas

del acufero (Figura 1.2). Esta primera fase se prolonga hasta que se produce una

disminucin de la relacin beneficios/coste o hasta que se comienzan a producir afecciones

sociales y/o ambientales. En la siguiente fase se busca recuperar el nuevo equilibrio, bien

mediante la adecuacin de las extracciones a una cantidad prxima a la de la recarga

media, bien mediante una reduccin de las extracciones por debajo de la recarga media y/o

por tcnicas de recarga artificial.

Esta gestin es ms apropiada en los acuferos libres o semicautivos, de fuerte capacidad

de almacenamiento y con una de tasa de renovacin de dbil a media (reservas del orden

de 10 a 100 veces la recarga anual), sin restricciones apreciables de conservacin de los

niveles piezomtricos, en particular cuando se trata de acuferos con salidas independientes

de los cursos de agua superficial.

Niv

el m

edio

Nivel piezomtrico sin explotacin

h final

h

t

Nivel medio realAfecciones negativas

Nivel de mxima profundidad aceptable estabilizacin

Q

flujo

t

E decrecientesE crecientes

extraccionesCaudal en condiciones de alimentacin media Q

Q = qFlujo saliente q

t0 t1 t2 t3Q

E crecientes E decrecientes

flujo

extracciones E

t0 t1 t2 t3

Aumento de Q por aportaciones

inducidas

E > Q inicial

Flujo saliente q

t

Flujo saliente q

Flujo saliente q

Caudal en condiciones de alimentacin media Q

Figura 1.2. Explotacin en rgimen de desequilibrio prolongado, seguida de una recuperacin del equilibrio por reduccin de las extracciones (modificado de Margat y Thauvin, 1989)

14

3. Estrategia de explotacin minera o de agotamiento con extracciones superiores a la

recarga media (Figura 1.3). En este caso el vaciado de la reserva es el que aporta la

prctica totalidad del agua extrada y la explotacin est limitada a un plazo ms o menos

largo, hasta que los descensos son excesivos, sin posterior retorno a un rgimen de

reequilibrio.

Esta sera la gestin nicamente posible en acuferos de fuerte capacidad de

almacenamiento y tasas de renovacin muy bajas (reservas de 100 a 1000 veces la

recarga); la explotacin debe hacerse especialmente en las zonas en las que el acufero

funciona como acufero libre, pero puede llevarse a cabo tambin en las zonas de mayor

difusividad hidrulica del sector cautivo del acufero. Es el caso de muchos acuferos

situados en zonas ridas y el de la mayor parte de los acuferos profundos de las cuencas

sedimentarias, donde las capas ms permeables drenan a los acuitardos.

En las regiones de clima Mediterrneo, los cclicos periodos de sequa hacen que el uso del

agua subterrnea sea muy importante, debido a la funcin capacitativa de los acuferos y a

la alta vulnerabilidad del suministro, que se realiza con la regulacin de los embalses de

agua superficial (Lpez-Geta, 1995). Estos condicionantes climticos y la alta demanda de

agua hacen que la gestin de los acuferos deba ser necesariamente distinta a las que se

hace en las regiones hmedas (Lpez-Geta et al., 2004). La primera de las propuestas de

gestin de Margat es prcticamente anloga a la que la Directiva Marco del Agua pretende

imponer a todos los acuferos. Sin embargo, y en opinin del autor, las otras dos estrategias

de gestin de Margat son igual de vlidas y de aplicables. Es ms, la generalizacin de

estas estrategias de gestin, en los acuferos que lo permitan, aumentara la capacidad de

regulacin de las cuencas hidrogrficas, a la vez que permita liberar hacia los ros parte

del agua regulada en los embalses que tantos e intensos impactos ambientales provocan en

los ecosistemas acuticos que pretende proteger la Directiva Marco.

15

Niv

el m

edio

Nivel medio sin explotacinh

t

Nivel medio real

Bajada acelerada

t

Bajada desacelerada

t0 t1t2

flujo

E crecientes

extracciones E

Caudal en condiciones de alimentacin media Q

Flujo saliente q

Q

Aumento de caudal debido a un eventual incremento de la alimentacin

+ Q

Figura 1.3. Minera del agua (Modificado de Margat y Thauvin, 1989)

Otros conceptos, que tambin fueron analizados por Custodio (1989), son los de caudal

perenne diferido (deferred perennial yield) y caudal perenne mximo (maximun perennial

yield). El primero es el caudal que se puede explotar mediante una sobreexplotacin

temporal, que a posteriori pueda ser compensada con recarga (natural y/o artificial), sin

que se pierdan recursos por salidas naturales del acufero. El segundo consiste en el caudal

mximo que es posible extraer mediante un ptimo uso conjunto del agua superficial y del

agua subterrnea. El ltimo de los conceptos estudiados fue el de caudal ptimo (optimal

yield), descrito por Bear y Levin (1967, in. Custodio, 1989). Este caudal se consigue con

un esquema de gestin ptimo, condicionado por un conjunto de objetivos econmicos y

sociales, en relacin con el uso que se d al agua. Para su clculo se debe optimizar una

variable objetivo, que depende de los condicionantes hidrolgicos y econmicos, del

carcter estocstico de la recarga, de los usos del agua, etc. De acuerdo con Freeze y

Cherry (1979), en algunos casos el caudal ptimo implicar admitir una explotacin

minera del agua, mientras que en otros casos resultar insignificante.

16

De todos los trminos considerados, los ms empleados por la comunidad hidrogeolgica,

en los ltimos 30 aos, han sido los de minera del agua (concepto en torno a cuya

definicin no existe controversia), sobreexplotacin y, ms recientemente, el de uso

intensivo, que est reemplazando progresivamente al de sobreexplotacin, como lo

demuestra un repaso de los principales simposios y reuniones cientficas relacionadas con

el tema. En este sentido son de gran ayuda:

i) El Congreso Nacional La Sobreexplotacin de Acuferos, que tuvo lugar en

Almera, en diciembre de 1989 (Pulido-Bosch et al., 1989).

ii) El XXIII Congreso Internacional de la AIH Aquifer overexploitation, que se

celebr en Tenerife, en abril de 1991 (Candela et al., 1991; Simmers et al.,

1992).

iii) El informe de Naciones Unidas Groundwater overexploitation in developing

countries, que result de la reunin de trabajo celebrada en Gran Canaria

(Candela et al., 1991; Dijon y Custodio, 1992; Simmers et al., 1992).

iv) La publicacin Intensive use of groundwater. Challenges and Opportunities,

que resulta de la reunin de expertos celebrada en Madrid, en diciembre de

2001 (Llamas y Custodio, 2003a)

v) El Symposium on intensive use of groundwater. Challenges and

opportunities, celebrado en diciembre de 2002, en Valencia, (Sahuquillo et al.,

2002).

En cualquier caso, debe ser destacado que el uso intensivo del agua es relativamente

reciente, y data de no ms de cincuenta aos en pases desarrollados y unas tres dcadas en

el mbito mediterrneo. Esta circunstancia explica, en cierto modo, la existencia de una

controversia terminolgica entre la comunidad cientfica y el creciente nmero de trabajos

de investigacin relacionados con esta cuestin.

17

En este sentido se debe indicar que en la actualidad se est haciendo un uso intensivo del

agua en las principales zonas agrcolas del planeta y en la zona de influencia de algunas de

las ms grandes urbes. Entre estas zonas se pueden destacar el acufero de High Plains, que

ocupa parte de los estados de Tejas, Nuevo Mjico y Kansas (Johnson, 1992) y el Valle

Central de California y algunas partes del suroeste de los Estados Unidos (Sophocleous,

2002; Ragone et al., 2003); los acuferos que abastecen a las ciudades de Mjico (Foster,

1992; Rodrguez -Castillo, 1992) y Lima (Foster, 1992; Uchuya, 1992); el entorno de

algunas ciudades asiticas, como Bangkok, Manila, Yakarta (Foster et al., 1998); el norte

de China y Japn (Sakura et al., 2003), el norte y el sur de India (Deb Roy y Shah, 2003);

en el norte de frica (Jellali et al., 1992; Khair et al., 1992; Mimouni et al., 1992), y la

pennsula Arbiga y el desierto del Sahara (Khater, 2003).

En Europa, Sophocleous (2002) cita un informe de la Agencia Europea de Medioambiente

(EEA, 1995), en el que se indica que un 60% de las ciudades con ms de 100.000

habitantes estn localizadas en reas en las que se realiza un uso intensivo del agua

subterrnea.

Los primeros problemas de uso intensivo del agua subterrnea en Espaa comienzan a

plantearse a finales de los aos sesenta y principios de los aos setenta del siglo XX

(Hernndez-Mora et al., 2003). Estos problemas se presentan, fundamentalmente, en reas

agrcolas (Custodio, 1989), y ya, en el catlogo de acuferos con problemas de

sobreexplotacin o salinizacin, realizado en 1997 por la Direccin General de Obras

Hidrulicas y el entonces ITGE (DGOHCA-ITGE, 1998), se establece la existencia de 77

acuferos con problemas, de los que 15 fueron declarados, al amparo de la legislacin

espaola, definitiva o provisionalmente sobreexplotados.

En opinin de Custodio (2003), en muchos de estos acuferos, la sobreexplotacin,

entendida como la define la legislacin espaola, no era evidente. La administracin

justific su decisin en el descenso de la superficie piezomtrica y/o en el deterioro de la

calidad de las aguas subterrneas. Sin embargo, en muchos casos, el descenso de la

supe