Aigua i aqüífers: tipus, corrents, marees, salinització i explotació

Tipus d'aigua

Tipus d'aigua:

• Atmosfèrica (0,1%): es troba en tres estats — sòlid, líquid i gasós.
• Oceànica/marina (97%): aigua dels mars i oceans, amb alt contingut en sal.
• Continental:
  • Glaceres i casquets: sòlids superficials (2%).
  • Aigües líq uides i superficials: rius, llacs (0,17%).
  • Aigües subterrànies: subsòl, porus de roques (6%).
• Aigua biològica: més abundant en organismes i plantes (6.000 km³).

També podem distingir entre:

• Aigua dolça (0,7%).
• Aigua salada (99,27%).

L'aigua del mar és salada perquè els rius aporten sals minerals dissoltes; quan desemboquen al mar la sal s'acumula. Factors que influeixen en la salinitat: l'evaporació (més evaporació = major concentració de sals).

Dinàmica oceànica

Els oceans tenen una gran importància en la regulació del clima de les regions. Hi ha dos tipus de corrents: superficials (aprox. 10%) i profunds (aprox. 90%).

Factors que condicionen les corrents: vents, densitat, temperatura, rotació planetària (efecte Coriolis), marees i relleu submarí.

Condicions normals

Els vents alisis empenyen l'aigua calenta superficial cap a l'oest (vers Austràlia). L'aigua freda submergida a l'oceà Pacífic aflora a la superfície costanera d'Amèrica del Sud. Conseqüències:

• Amèrica del Sud: clima àrid i fresc (per l'aflorament d'aigua freda).
• Austràlia: precipitacions i clima més humit a la regió occidental del Pacífic.

El Niño

Durant El Niño els vents alisis es debiliten; l'aigua calenta superficial s'estén cap a la costa d'Amèrica del Sud i disminueix l'aflorament d'aigua freda. Conseqüències:

• Amèrica del Sud: fortes precipitacions i inundacions en moltes àrees.
• Austràlia: clima més àrid i sequera en algunes regions.

La Niña

En la fase de La Niña els vents alisis s'intensifiquen i empenyen més aigua calenta cap a l'oest; l'aflorament d'aigua freda a la costa sud-americana és més fort. Conseqüències:

• Amèrica del Sud: clima més sec i àrid en moltes zones.
• Austràlia: precipitacions més intenses en determinades regions.

Densitat i propietats de l'aigua

La densitat és una propietat clau de l'aigua i depèn del contingut de sal i de la temperatura: l'aigua calenta té menys densitat; l'aigua freda té més densitat. L'aigua calenta sol sobreposar-se a l'aigua freda. Més salinitat = més densitat.

Corrents oceànics

Corrents profunds (fredes): degudes a diferències de temperatura i salinitat; poden avançar des de latituds altes fins a zones equatorials.

Corrents superficials (calentes): influenciades per la distribució dels continents i la rotació terrestre; es formen a les zones equatorials i segueixen la direcció dels vents dominants.

Cinta transportadora: l'aigua calenta es refreda en arribar a prop dels pols, augmenta la densitat i s'enfonsa; el corrent fred travessa oceans i aflora en marges occidentals dels continents tropicals.

Onades i marees

Onades: resulten de la interacció del vent amb la superfície de l'aigua. Les característiques de l'onatge depenen de la intensitat del vent, la durada, la velocitat i l'angle d'incidència.

Marees: variacions del nivell del mar causades per forces gravitatòries (principalment Lluna i Sol). Els punts de la Terra alineats amb la Lluna experimenten una atracció que eleva el nivell del mar. La combinació de la influència solar determina:

• Marees vives: quan Sol i Lluna estan alineats (màxima amplitud).
• Marees mortes: quan Sol i Lluna estan en quadratura (menor amplitud).

Energia mareomotriu i aprofitament de les onades

Energia mareomotriu: l'ascens i descens de les marees es pot aprofitar transformant energia potencial en energia motriu i després en electricitat. Centrals mareomotrius aprofiten aquest concepte.

Aprofitament de les onades: dispositius flotants (àncores, generadors) sobre l'aigua transformen l'energia cinètica de les ones en electricitat.

Aigua al sòl i a les roques

Un aqüífer és una formació rocosa o sedimentària permeable que permet el pas i l'acumulació d'aigua; està delimitada per una base impermeable que impedeix la infiltració cap a nivells inferiors. El nivell freàtic marca el límit superior d'un aqüífer; si fem un forat i surt aigua hem arribat al nivell freàtic.

Porositat: percentatge d'espais buits respecte al volum total; expressa la capacitat d'un material de contenir aigua. Porositat connectada: percentatge d'espais buits connectats entre si.

Permeabilitat: capacitat d'una roca de deixar passar aigua, aire o altres fluids; per a que hi hagi permeabilitat cal connectivitat entre porus.

Aqüífers lliures i captius

La superfície de recàrrega d'un aqüífer és l'àrea del terreny per on s'infiltra l'aigua.

Aqüífer lliure: en contacte directe amb l'atmosfera a través d'espais buits; l'aigua està sotmesa a pressió atmosfèrica i normalment cal bombar-la per extreure-la.

Aqüífer captiu: separat de l'atmosfera per nivells poc permeables situats per damunt; l'aigua pot estar sotmesa a una pressió superior a l'atmosfèrica. Si perforem un pou que arriba a l'aqüífer, l'aigua pujarà fins al punt on la pressió hidrostàtica s'iguali amb la pressió atmosfèrica (nivell piezomètric).

Salinització dels aqüífers

Els aqüífers costaners tenen un equilibri natural entre l'aigua subterrània dolça de l'aqüífer que arriba al mar i l'aigua salada d'origen marí.

El problema es produeix quan hi ha sobreexplotació d'aqüífers costaners d'aigua dolça: es descendeix el nivell freàtic i disminueix la pressió, provocant l'entrada d'aigua marina subterrània i l'ascens del nivell freàtic marí. Consequència: salinització dels aqüífers i augment de la concentració de clorurs en l'aigua dels pous, fent-la no apta per al consum humà.

Contaminació i regeneració de les aigües subterrànies

El trànsit de substàncies és lent i depèn de la permeabilitat de les roques; per això les aigües subterrànies es contaminen més lentament que les aigües superficials i triguen molt de temps a regenerar-se. Alguns contaminants es retenen al subsòl; altres es dissolen i passen a formar part de l'aqüífer.

Mesures correctores:

• Regular les extraccions i limitar el bombatge en zones sensibles.
• Crear comunitats d'usuaris d'un aqüífer per planificar l'ús.
• Recarregar artificialment els aqüífers en èpoques d'excedent i utilitzar-los en períodes de sequera.

Intrusions marines: disseny de dispositius per protegir o recarregar aqüífers (murs, pantalles d'injecció); mesures de planificació i reorganització dels punts de bombeig per reduir extraccions a la franja costanera.

Quin és el terreny més òptim per formar aqüífers? Terrenys sorrencs, medis granulars i medis fissurats (bona porositat i permeabilitat).

Flux d'aigües subterrànies

Flux hidroàulic subterrani en aqüífers: es produeix quan l'aigua circula pel subsòl a causa de la gravetat i de la pressió a què està sotmesa.

Escolament: quan l'aigua que ha emergit del subsòl retorna a la superfície.

Isopiezes: corbes que uneixen punts on la zona saturada d'aigua es troba a la mateixa profunditat respecte el nivell del mar.

Piezometries: mapes que indiquen els canvis de profunditat de la zona saturada d'aigua.

Línies de flux: van des de les cotes altes fins a les baixes i determinen la direcció del flux hidroàulic subterrani.

Acció geològica de l'aigua subterrània

Esfondraments: fenòmens deguts a la dinàmica de les aigües subterrànies que dissolen capes solubles del subsòl. Quan l'aigua excava la base rocosa, les roques superiors poden despenjar-se i produir-se enfonsaments. Sol succeir en roques evaporítiques (guixos i sals) i en roques carbonatades (CaCO3).

Karstificació: dissolució de roques carbonatades per aigües lleugerament àcides (contingudes en CO2). L'augment de CO2 en l'aigua incrementa la capacitat dissolvent i provoca la solució del carbonat càlcic; la disminució en provoca precipitació.

Explotació dels aqüífers

L'aigua subterrània acostuma a tenir millor qualitat que l'aigua superficial i requereix menys tractaments fisicoquímiques per ser apta per al consum. Molta d'aquesta aigua s'utilitza per regadiu i per a la indústria.

Prospecions del subsòl: per detectar i avaluar aqüífers es fan prospeccions; sovint s'utilitzen sondatges directes, i quan això no és possible s'apliquen mètodes geofísics indirectes (per exemple, prospecció elèctrica) per conèixer la profunditat del nivell freàtic, els estrats i els tipus de roca.

Extracció: el tipus d'extracció més freqüent són els pous. En excavar un pou cal perforar fins arribar a l'aqüífer; segons el tipus d'aqüífer, l'aigua pot sortir de manera natural o caldrà bombejar-la.

Sobreeexplotació d'aqüífers — conseqüències:

• Descens del nivell freàtic: quan les extraccions superen la recàrrega natural.
• Subsídencies i esfondraments: la disminució del nivell freàtic pot provocar la compactació del subsòl i desestabilització d'edificacions.
• Dessecació de manantials i aiguamolls: l'esgotament d'un aqüífer redueix cabals i retrocedeix zones inundables.
• Intrusions marines: en zones costaneres l'explotació pot afavorir l'entrada d'aigua marina i la salinització.

(consum humà també)

(por si acaso)