Canales para una mejor distribución del recurso hídrico

Contribución de la Asociación de los canales del PILAT. Por una gestión global del agua. Jean-Marc Haut Aplicación a la salvaguarda del lago Tchad

Ir directamenteà : [Introduction] [Le bief] [Le cycle global de l'eau] [Le lac Tchad] A - Introducción 1.1 – La asociación de los canales del Pilat La Asociación de los canales del Pilat creada en marzo de 1999 se ha fijado como objetivo promover el concepto de la gestión global de los recursos hídricos. Esta asociación fue creada después de un período de 15 años durante los cuales diferentes proyectos para repartir el agua sobre las curvas de nivel por medio de canales habían sido presentados a las autoridades y organismos locales correspondientes de la región de Lyon y Saint-Étienne. 1.2 – La gestión global de los recursos hídricos. (En algunos párrafos se emplea el término cuenca vertiente, sinónimo de cuenca hidrográfica.) La gestión global de los recursos hídricos consiste en conducir el agua del conjunto de precipitaciones hasta el ciclo de agua subterránea y no sólo en satisfacer las necesidades de agua requeridas por la actividad humana como lo haría principalmente  la gestión integrada del agua que sólo se ocupa del ciclo del agua en superficie. Se trata entonces de repartir sobre el territorio, en el período de lluvias, los excedentes de los escurrimientos tomándolos lateralmente de los cursos de agua con la finalidad de infiltrarlos en el suelo gracias a una red de canales, llamados biefs, que siguen las curvas de nivel. El primer objetivo es el de recargar, a partir de las cabeceras de cuenca, las reservas subterráneas por infiltración del agua por el fondo y todo a lo largo de los canales. Este procedimiento retarda los escurrimientos hacia el nacimiento del curso de agua e infiltra el agua hacia la napa a lo largo de todo el recorrido. Otras consecuencias  globales y locales son esperadas, principalmente en los dominios climáticos y energéticos. Este reparto del recurso en armonía con la naturaleza permite desarrollar la potencialidad del agua para las necesidades de las actividades humanas observando el funcionamiento de la naturaleza. Si la gestión del agua se hace partiendo de la demanda, y ésta se satisface extrayendo el recurso de una reserva, o captando las precipitaciones en un dique sin preocuparse por las consecuencias sobre el medio ambiente y a largo plazo, la naturaleza se encargará de hacérnoslo saber por medio de catástrofes erróneamente llamadas  “naturales”. Para comprender mejor cómo la técnica de los biefs o canales, la cual parece de otro tiempo, podría ser la herramienta de base para resolver los problemas que se presentan cada vez más a la humanidad en el terreno de la satisfacción de las necesidades hídricas, del clima y de las energías renovables, es necesario primeramente, por una parte dar un pantallazo general de lo que es un bief y de considerar cómo este podría actuar sobre una cuenca hidrográfica para regular la totalidad de los escurrimientos. Pero es igualmente necesario recordar el comportamiento del ciclo del agua en la cuenca vertiente desde la precipitación hasta el subsuelo. Considerando que el problema del agua es mundial, es igualmente útil hacer una proyección de la aplicación global del concepto de la gestión global de los recursos hídricos. Estamos comenzando a darnos cuenta de que la actividad humana envía demasiado rápidamente las aguas de lluvia hacia los ríos y por consiguiente al mar, por las superficies  impermeables, drenajes, diques y que además para completar, ésta sobre explota las aguas subterráneas consideradas todavía renovables por medio de las lluvias. Desgraciadamente, la desertificación que de ello deriva trae acumulación de CO2 en la atmósfera por disminución de su reciclaje por medio de la vegetación. El concepto de gestión global del recurso hídrico sienta entonces las bases de una solución a desarrollar tarde o temprano en variadas formas que deben incluirse lo más rápidamente posible en las actividades humanas. Eso significa que será necesario primeramente un reconocimiento científico del concepto, seguido de decisiones políticas que permitan hallar los créditos que permitan su realización antes de poder auto financiarse por los resultados. Es extraño que el sistema económico mundial aún no se haya  fijado en este principio de desarrollo sustentable. A menos que la escasez de agua no sea organizada… El reparto del agua es la herramienta de base del verdadero desarrollo de la sociedad, ya que permite el desarrollo de la vida, el dinero sólo permite comprar las herramientas y pagar a los trabajadores…. Ir directamente a : [Introduction] [Le bief] [Le cycle global de l'eau] [Le lac Tchad] B - El bief o canal La palabra « bief » es uno de los numerosos términos utilizados en los siglos pasados para designar las obras hidráulicas que permitían proveer agua a los molinos o a los pastizales.  A veces también designaban obras más importantes como las vías de navegación interiores. Estos canales llamados « biefs », recibieron varias otras denominaciones, palabras que hoy están más o menos olvidadas en el lenguaje corriente y las técnicas “modernas” de utilización del agua han contribuido a enviarlos a los dialectos locales respectivos, solo conocidos hoy en día por las personas mayores. Sin embargo, parece que esta técnica antigua aún puede tener un interesante porvenir. 2.1- Cómo funciona VOCABULARIO : Corte de un « bief »                              Bief: canal                              Terre meuble: tierra movible                              Rocher : roca                               Nappe phréatique : napa freática En el concepto de la gestión global del recurso hídrico, el bief es entonces un canal principalmente a cielo abierto y de dimensión más bien modesta que permite tomar agua en el margen de un curso de agua para conducirla, con una pendiente modesta (alrededor de 1%), a lo largo de una curva de nivel. Las pendientes menos pronunciadas lentifican la velocidad del agua y el bief puede colmarse, permitiendo la infiltración, mientras que las pendientes más pronunciadas  favorecen la erosión que socava ciertas partes del bief. Es entonces importante que la pendiente del bief sea precisa gracias a umbrales insensibles a la erosión (muy necesarios) y que el caudal tenga relación con la sección para respetar la velocidad conveniente del agua. Al comienzo del bief y en cada cruce con un curso de agua, una pequeña construcción formada por vertederos y limitadores de caudal, permiten garantizar un caudal al curso de agua primeramente, y limitar el caudal máximo del bief para evitar los desbordes. A lo largo del bief, el agua se infiltra por el fondo recargando las reservas subterráneas al tiempo que esta se filtra. En su viaje subterráneo el agua se purifica y se enriquece por medio de intercambios físico-químicos a través de un largo recorrido gota a gota por los espacios subterráneos. 2.2- No confundir con los canales de irrigación de parcelas cultivadas. Es conocida la irrigación por medio de pequeños canales que envían el agua por medio de tomas de corta duración a una parcela cultivada para irrigar la raíz de los vegetales. Este tipo de pequeños canales no tiene la misma finalidad, sino que actúan como riego.  La intención es de distribuir en la superficie un volumen de agua en una red de pequeños canales y de detener la alimentación de la red antes de que el agua se infiltre al subsuelo. Cuando la irrigación de corta duración se detiene, el agua permanece en la superficie, retenida por las tensiones superficiales que la mantienen cerca de las raíces de las plantas. 2.3- El bief infiltra el agua en profundidad. El concepto de bief es diferente, ya que permite infiltrar el agua verticalmente, bajo el mismo, por una infiltración permanente o durante lapsos de tiempo suficientemente prolongados para poder transferir el agua de la superficie hacia la profundidad. En la superficie, únicamente los bordes del bief permanecen húmedos pues el agua desciende verticalmente en el suelo hasta ser desviada por la roca o recibida por la napa freática. El agua que se infiltra hacia la profundidad no es agua perdida, sino que desciende más lentamente y recarga los espacios subterráneos. El agua que no se evapora, tampoco se pierde. La verdadera agua perdida es la que escurre demasiado rápido hacia el mar. La infiltración y la evaporación aumentan el volumen de espacio de circulación del ciclo del agua, en la atmósfera y bajo tierra, participando así en la reducción de la velocidad de circulación y restaurando el clima. Por el contrario, reduciendo los volúmenes de circulación de los ciclos de agua, se acelera la velocidad de circulación y por lo tanto la frecuencia y la fuerza de los ciclones y tempestades. 2.4- Capacidad de infiltración del bief. Solo la naturaleza de la superficie húmeda del fondo del bief define la cantidad de agua dejada en el suelo en cada metro lineal.  La velocidad vertical de infiltración es relativamente débil, del orden de algunos centímetros por hora. Este valor es evidentemente variable, según la naturaleza de los materiales del fondo del bief, pero el caudal vertical por metro de bief puede ser modificado ensanchándolo  o haciendo salidas laterales sobre terrenos en pendiente. Estamos en condiciones de afirmar que el bief es un buen medio para transportar el agua sin tuberías, cavándolo en el suelo, pero es también un buen medio de irrigación de las tierras en profundidad, con un valor razonable, es decir no demasiado fuerte. También se pueden impermeabilizar algunos tramos, allí donde no se desea recargar la napa, por encima de las tierras habitables. 2.5- Biefs, red complementaria y reparadora de los cursos de agua. De hecho, el bief puede ser considerado como un complemento « reparador » de los cursos de agua, donde hace lo que los cursos de agua hacen, o “hacían” en período de crecidas, es decir, que retrasa los escurrimientos recargando el subsuelo por medio de un aumento de la superficie de infiltración permanente o temporaria, como en el caso de las inundaciones. Para comprender la complementariedad entre los biefs y de los cursos de agua, es necesario comprender también la hidrología de la cuenca vertiente. En una cuenca vertiente, el río principal recibe el aporte de sus afluentes en todo su recorrido. El conjunto de los caudales pasa por el exutorio, es decir el punto mas bajo de la cuenca vertiente. A lo largo de todo el año, el caudal de los cursos de agua de la cuenca varía. La mayor parte del tiempo los excedentes de agua permanecen en los lechos menores y sólo salen hacia los lechos mayores en ocasión de las grandes crecidas. Este funcionamiento no es del todo natural sino un poco el resultado de intervenciones humanas hechas a través de los siglos pasados, pero ya con consecuencias dañinas para la naturaleza, y también para las actividades humanas. Un curso de agua natural, desde su nacimiento hasta su desembocadura, tiene una pendiente que decrece. La pendiente es más fuerte en montaña y más débil en llanura. Este decrecimiento no es progresivo y si observamos el río desde más cerca, vemos que este es una sucesión de tramos entrecortados, ya sea por tramos naturales de pendiente más fuerte, ya sea por zonas naturales o construidas, de pendiente suave, realizadas con un salto, umbrales de puentes, etc., donde los escurrimientos son más lentos. Allí donde el río puede desplazarse libremente en su lecho mayor sin trabas humanas, va a encontrar igualmente por sí mismo un equilibrio entre la posición en profundidad de su lecho menor y su lecho mayor, de manera de salir progresivamente del lecho menor y sobre todo su recorrido, con inferior aumento de caudal en lugar de  aumentar su velocidad y socavar el lecho menor. Este movimiento del río puede hacerse desplazando su lecho menor en la zona de meandros de pendiente suave. Esta justa geometría de los niveles respectivos de ambos lechos permite al agua del río conservar una velocidad constante aún cuando el caudal aumenta gracias a la posibilidad de llevar el agua sobre el margen lo más frecuente y  rápidamente posible. Esto no sólo en caso de crecidas excepcionales  y en los lugares donde aún no se han construido diques. La actividad humana, desde hace tiempo viene perturbando y hundiendo los lechos menores al tiempo que ocupa los lechos mayores, y es entonces que los ríos “se vengan” agravando las inundaciones aguas arriba. La actividad humana puede ayudar al río en su trabajo depurador/regulador del agua o por el contrario actuar en sentido inverso. Es necesario entonces una visión global. 2.6 – Las cuencas de colina, energía potencial del agua y micro hidráulica Ya sobre este único punto, el de la regulación de las cuencas de los cursos de agua, los biefs van en el sentido correcto pero igualmente pueden hacer más, prolongándolos, salir de los “ex lechos mayores“ para ir lo más lejos posible hasta encontrar emplazamientos de almacenamiento, en superficie o en profundidad, de los excedentes de agua de ríos y arroyos. Estos volúmenes de almacenamiento  del agua de las inundaciones son el subsuelo como ya fue expresado, pero siguiendo las curvas de nivel, se encuentran en su recorrido zonas donde es fácil implantar retenciones de colina poco profundas de las que una parte del volumen almacenado temporalmente se agregaría a la lucha contra las inundaciones. Indudablemente, no se trata de luchar contra las inundaciones centenarias sino de poder tomar, en la mayor cantidad de lugares posible, a lo largo de los cursos de agua, una parte de los excedentes, dando valor a estos excedentes « perjudiciales » y en consecuencia, reducir  los daños producidos por las inundaciones. El reparto del agua permite desarrollar las potencialidades del agua y luchar contra la sequía con el agua de las inundaciones. De este modo, el bief puede prolongarse hasta alcanzar la línea divisoria de aguas con las cuencas adyacentes. Estas retenciones de colina, fuera de los cursos de agua y poco profundas, pueden también tener otras utilizaciones. Pueden constituir reservas contra los incendios, servir para riego de cultivos, ser utilizados para la pesca y el turismo. Además, su localización en puntos elevados permite extraer una parte del volumen de agua para las actividades locales. Las otras retenciones situadas sobre el trayecto del bief pueden desempeñar el rol de reservas tapón para controlar los volúmenes de agua, pues las lluvias generan volúmenes de agua importantes durante períodos de tiempo muy cortos, mientras que el bief necesita varias semanas o meses para transferir el agua al subsuelo. Las porciones de los biefs que sirven para asegurar la transferencia del agua desde el curso hacia las cuencas tapón deben ser dimensionadas en consecuencia, pues no son únicamente destinadas a la infiltración. Los biefs destinados únicamente a infiltración que toman la posta para transferir el agua hacia el subsuelo son de dimensiones menores y su sección disminuye a medida de su longitud. 2. 7 - Derroche de agua, lo peor es el escurrimiento. La escasez de agua en ciertas zonas del planeta hace decir a algunas personas que el agua se pierde en evaporación o en infiltración profunda. Por otra parte, es por eso que se desarrolla la técnica del goteo. Reducir la evaporación para hacer crecer una planta no autoriza a bombear agua desde las napas freáticas. Si esto es verdad cuando el agua es pagada y vital, en realidad la noción de derroche es diferente a nivel global o depende de los períodos. De hecho, las precipitaciones no están repartidas de manera continuada y, la mayor parte del tiempo no llueve. Y cuando no llueve, el agua se evapora tanto más cuanto esta permanece en superficie, al aire libre. Bajo tierra el agua está más protegida contra la evaporación. Cuando las lluvias son débiles y de corta duración, la que cae sobre un bosque ni llegará al suelo, sino que permanecerá en el follaje, retenida por la tensión superficial, tanto más cuando se trata de coníferas, es decir cuando no tienen hojas lisas como aquellas que permiten al agua de lluvia deslizar más rápidamente para llegar antes al suelo. La misma lluvia que cae en una superficie impermeable, será enviada mucho más rápidamente al río. Dicho de otro modo, en los dos casos, bosque o parking, el agua no se infiltrará, y se perderá en escurrimiento y en evaporación, siendo el peor el escurrimiento. Es necesario entonces lluvias llamadas « significativas” para que el agua penetre en el subsuelo, es decir que “atraviesen” el espesor vegetal más allá de lo que puede ser retenido por las asperezas vegetales. Es evidente que un bosque captará más agua en su follaje que una pradera. Para moderar la noción de pérdidas en evaporación o infiltración, es necesario tomar distancia respecto del ciclo del agua. Las lluvias más prolongadas, pero menos frecuentes, permiten saturar las capas superficiales hasta alcanzar las rocas que lentifican la progresión vertical y aumentan el escurrimiento lento en las capas superficiales activando millares de pequeños arroyuelos que alimentan los arroyos. De hecho lo más frecuente, el agua de recarga de las aguas subterráneas proviene principalmente de superficies húmedas permanentes como son los cursos de agua y  su superficie inundable, incluso cuando la lluvia cesa, que del conjunto de lluvias que caen sobre toda la superficie del territorio que no capta un agua que se convierte en evaporación o evapotranspiración. Los biefs y sus complementos que son las reservas tapón, pueden entonces aumentar el tiempo y la superficie de infiltración acomodándose a la variedad de lluvias y a la variedad de obstáculos receptores. Estos son entonces herramientas de reparación de los errores del pasado como así también de desarrollo del territorio. Ir directamente a: [Introduction] [Le bief] [Le cycle global de l'eau] [Le lac Tchad] C – Ciclo global del agua El espacio que ocupa el agua, sobre la tierra, en la atmósfera y en el subsuelo está determinado por las condiciones de presión  y temperatura. En altura, en la atmósfera, el agua sólo puede estar presente debajo de la isoterma cero. Como una parte importante de la superficie terrestre tiene una temperatura de 0º C en el suelo, por encima el aire es seco y frío, por lo tanto no puede contener agua. Felizmente el fenómeno de las estaciones y la rotación de la tierra modifican el reparto de la isoterma cero, cambiando entonces el lugar de ese aire seco en el suelo a lo largo de las estaciones y esto permite a esas zonas recibir precipitaciones de vez en cuando. En las zonas ecuatoriales, el agua en la atmósfera está casi de modo permanente y a menudo próxima al 100% de humedad y la temperatura oscila en alrededor de 30ºC. En esta zona de “simetría” de la tierra los rayos del sol caen perpendicularmente sobre suelos u océanos. Allí la evaporación es fuerte y las precipitaciones casi cotidianas. Es por este motivo que el ecuador tiene una cintura verde con fuerte capacidad de renovación vegetal. Más uno se aleja, de una y otra parte, hacia el sur o hacia el norte del ecuador, más uno se halla en las zonas desérticas que están bajo la influencia de retornos de aire seco y frío, ya sea por el hecho de los movimientos de circulación bastante cortos del ciclo del agua relacionado con el ecuador, ya sea a causa de la parte más larga del ciclo del agua que lleva a esta hacia los polos. Estos retornos de aire seco después de la condensación diaria o estacional son los responsables de la presencia de desiertos en estas zonas, pues ellos secan los suelos por las noches durante el invierno. El calentamiento solar de la jornada, como sucede en verano, sólo se adapta a la situación, es decir que calienta los suelos en lugar de hacer crecer la vegetación que podría tener un rol de parasol y hasta de condensador de las lluvias.  Este calentamiento del suelo se comunica al aire, el cual se dilata, desborda sobre los océanos adyacentes y se recarga de humedad. Si se dice que los desiertos son naturales, esto significa que obedecen a leyes naturales, pero las actividades humanas pueden modificarlos local o globalmente para bien o para mal. Ciclo del agua atmosférica y agua subterránea. En la corteza terrestre, la infiltración del agua está limitada por el calor del magma que detiene la infiltración vertical y activa de las corrientes de convección subterráneas, las que a veces hacen subir el agua caliente o el vapor de agua a través de las rocas encontrando trayectos que les permiten subir hasta la superficie. Estamos entonces en condiciones de afirmar que el ciclo del agua está compuesto por dos ciclos; uno, activado por el sol en la atmósfera, como en las capas superficiales de la corteza terrestre, y el otro, puesto en circulación subterránea por el calor del magma. Los dos ciclos, “superpuestos” uno sobre el otro, intercambian sus aguas “con dificultad” a través de los laberintos de hendiduras de las diversas rocas o aluviones de la corteza terrestre. Ciertas aguas pueden aflorar más rápidamente  y son muy calientes, mientras que las otras lo son menos y hasta están enfriadas por los fenómenos de pérdida de gas debidos al descenso de presión ocasionado por el ascenso hacia la superficie. Si en la superficie, las aguas provenientes de las profundidades afloran de ciertas fuentes y se mezclan a las aguas de los escurrimientos de superficie, las aguas subterráneas necesitan realimentarse por el ciclo del agua de superficie, más exactamente por las zonas de alimentación permanente constituidas por los cursos de agua y sus zonas inundables y no por las precipitaciones de la superficie total.  Los cursos de agua no sólo evacuan las aguas de los escurrimientos hacia el mar. Existe un caudal subterráneo en los aluviones situados bajo el derrame libre de superficie que también corre principalmente hacia el mar. Otra parte del caudal de los cursos de agua se infiltra en el volumen del agua subterránea del magma para compensar los caudales de agua termal enviados hacia la superficie por este último. Es evidente que cada cuenca y cada fuente no reciben forzosamente el agua surgente del magma, el reparto en la superficie es el resultado de la conducción por hendijas de las ranuras y galerías subterráneas que no tiene nada que ver con las líneas de reparto de agua de la superficie. Ciertas aguas de fuentes geotérmicas pueden también aflorar en una cuenca adyacente, o mucho más lejos o hasta en el mar. La sobreexplotación de las aguas de superficie tiene una incidencia sobre las presiones profundas que disminuyen la fuerza de los movimientos de convección subterránea del agua y reducen los caudales des las fuentes termales de superficie. Estamos equivocados por lo tanto, cuando consideramos que el agua subterránea es un recurso inagotable. Red de biefs en una cuenca vertiente. Una cuenca vertiente puede ser equipada con una red de biefs sobre cada una de sus riberas con el fin de lentificar, repartir las aguas de las precipitaciones recargando al mismo tiempo los espacios subterráneos. Esta red puede estar constituida por varios niveles de biefs, por ejemplo cada 200 o 300 metros de altura en montaña o media montaña. En cuencas más planas, los biefs pueden estar más próximos en altura. Cada implantación de una red necesita un conocimiento de los regímenes de lluvia y del subsuelo. Una cuenca vertiente excedentaria en necesidad de agua en relación a las actividades humanas puede tener una red que se prolongue hasta las líneas  divisorias de aguas con el fin de restituir la energía potencial de la misma por medio de una turbina o un  compresor. Conjunto de cuenca vertiente y transferencia de agua por los biefs. En lugar de repartir la cuenca en margen izquierdo y margen derecho, se puede enviar las aguas de una vertiente sobre la otra de modo de transferir las aguas hacia la cuenca adyacente más seca y de este modo elevar las napas freáticas. Esta transferencia de agua puede proseguir sobre las cuencas siguientes de manera de actuar sobre los intercambios hídricos aire/suelo. El objetivo de las transferencias de agua desde las cuencas excedentarias hacia las cuencas más secas es hacer elevar las napas freáticas y actuar sobre las lluvias. Ir directamente a: [Introduction] [Le bief] [Le cycle global de l'eau] [Le lac Tchad] Aplicación de la gestión global del recurso hídrico al Lago Tchad. La desecación del lago Tchad tiene varias causas. Algunas recaen sobre la misma cuenca vertiente que alimenta el lago y otras son la consecuencia de las actividades humanas que modifican las lluvias sobre toda la cintura verde africana, y de una manera general, el cambio climático mundial. El lago Tchad se sitúa en medio y al norte de la selva tropical africana. Si uno no se conforma con desviar el agua proveniente del Congo, sino que las prácticas desecantes de toda la cintura verde continúan y se amplían, el problema no será resuelto sino que se agravará a pesar de los enormes gastos. Es necesario hacer tomar conciencia que lo que ocurre con el lago Tchad es la consecuencia de la deforestación, de la sobreexplotación de las napas freáticas, de el sobre pastoreo, y que la facultad de  renovación natural no es idéntica en todas partes, pues las precipitaciones no son las mismas. Es por ello necesario aplicar un complemento de actividades a largo plazo como la gestión global de los recursos hídricos por medio de los biefs, a todas las acciones irreflexivas a corto plazo. Los años o los períodos de lluvias excedentarias deben servir para elevar los niveles del agua en el subsuelo aun si ciertos años o durante largos meses los biefs no estuvieren utilizados en toda su longitud. Las lluvias que riegan la cintura verde africana provienen del este y del oeste de África. Importantes volúmenes de agua vuelven al mar mientras que podrían responder a las necesidades actuales de agua de los países de la zona con otra solución más respetuosa del futuro y que ofrece ventajas locales antes que permitir transferencias. La técnica de la gestión global del recurso hídrico no hará otra cosa que permitir el acuerdo del conjunto de países que acepten desarrollar el proyecto, pues todos se verán beneficiados a corto plazo con una perspectiva aun mejor a largo plazo, sobre todo en el plano energético gracias al desarrollo de la energía hidráulica llevada a cabo por una multitud de pequeñas unidades. Por el contrario, si la energía eólica y los captores solares se desarrollaran en África, no dejarían de agravar la desertificación contribuyendo a bombear el agua cada vez más profundamente y hacer avanzar los desiertos en consecuencia. Jean-Marc Hauth Ingeniero en mecánica de los fluidos (EESTIN) Ha realizado una parte de su carrera en el centro de investigación de Pont à Mousson. Presidente fundador de la Asociación de los Biefs del Pilat