HIDPAAU97model

El polígon industrial del veïnat de Mirabell utilitza per al seu abastament els cabals de les aigües superficials. Ara, amb la instalació de noves indústries, aquests cabals no són suficients, i l'opció que es vol adoptar és explotar les aigües subterrànies.

En la figura següent hi ha representat un tall geològic de la zona.

1. Quins materials, dels representats al tall, poden actuar com a aqüífers? Raoneu-ho.

2. Marqueu al tall els aqüífers existents i situeu els llocs de realització dels pous de captació. Valoreu en cada cas les característiques dels pous i aqüífers explotats i els aventatges i inconvenients que comportaria la seva explotació.

 

Solució E1

1. A partir de les característiques litològiques que s'obtenen a la simbologia, els materials que poden actuar com a aqüífers són:

-Els al·luvions que presenten porositat intergranular (no presenten cimentació) i, si les partícules són grosses la permeabilitat és molt bona.

-Els conglomerats del Paleocè, que si bé estan cementats poden presentar una porositat per fissuració, més o menys important en funció del tipus de ciment i la litologia de les partícules.

-Les calcàries del Cretaci, poroses per fissuració i carstificació.

-Els gresos i els conglomerats del Cretaci, també porosos per fissuració, en funció de la naturalesa de les partícules i del ciment.

Cal tenir present que a més de ser poroses i permeables cal que puguin tenir una recàrrega. Per això caldria no considerar els conglomerats del Cretaci que no afloren a la superfície, ni tampoc les calcàries de sota la falla.

2. Es poden considerar 4 grans opcions:

1-Explotació de les calcàries del Cretaci de les rodalies del polígon; comporta el perill que si la recàrrega és petita, el nivell freàtic estigui a molta profunditat i per tant, si el pou no és fa més cap a l'est no trobarà el nivell freàtic.

2-Explotació dels gresos del Cretaci que, si tenen una bona connexió hidràulica amb l'al·luvial, podrien recarregar-se i constituir un aqüífer a pressió.

3-Construcció d'una galeria al turó calcari, inversió econòmica moderada, però queda lluny del polígon.

4-Explotació de l'al·luvial. És la fórmula més segura ja que és la formació més permeable a priori.

Té l'inconvenient de la distància més gran al polígon.

Amb les dades únicament del tall no podríem aportar gaires coses més. En tot cas, encarregar un estudi hidrogeològic de detall per contrastar les hipòtesis formulades.

HIDPAAU97model

1. Expliqueu de manera raonada i amb la confecció del tall geològic esquemàtic, la dinàmica geoambiental generada arran de les obres del canal, en el canvis químics de l’aigua i l'aparició d'esfonframents. Utilitzeu fletxes per a indicar la dinàmica de l'aigua al tall geològic.

2. Proposeu recomanacions que minorin cadascuna de les problemàtiques detectades.

Solució E2

1. Per tenir una millor visió de l'estructura dels materials implicats, es dibuixa el tall geològic esquemàtic (veure figura adjunta). Els materials formen una estructura sinclinal, de manera que solament cal unir els materials a banda i banda per obtenir el tall (veure figura adjunta).

Les respostes a cadascun dels temes plantejats són les següents:

-Canvis en el quimisme de l'aigua.

L'aigua inicialment té el quimisme de la font, és bicarbonatada càlcica perquè els conglomerats que constitueixen l'aqüífer d'on sorgeix deuen tenir ciment calcari. El canvi de quimisme, dominat pels sulfats ens indica que les aigües dissolen els guixos (sulfat càlcic) en travessar-los, ja que per tractar-se d'una estructura sinclinal, l'aigua que s'infiltra per un flanc sorgeix per l'altra.

Respecte als continguts en nitrats, el nivell inicial de 35 mg/l indica que el seu origen cal cercar-lo en l'activitat agrícola i/o de la xarxa de clavegueram del poble d'Algarballé, situat damunt dels conglomerats, zona de recàrrega de l'aqüífer conglomeràtic que dóna lloc a la font. L'augment a 46 mg/l indicaria que continua el focus de contaminació de nitrats.

Les fletxes de l'esquema indiquen la direcció del flux de l'aigua (veure figura adjunta).

-Formació d'esfondraments

Els esfondraments estan lligats a la dinàmica de dissolució dels guixos que comporta l'existència de zones buides que fan col·lapsar als materials lutítics superiors.

2. Per evitar l'excés de sulfats a l'aigua i el problema d'esfondraments, cal impermeabilitzar la zona del canal que travessa els guixos.

Per evitar l'augment de nitrats cal estudiar i racionalitzar les activitats del poble damunt la zona aqüífera dels conglomerats.

==============================================

HIDPAAU97sn

El mes de maig de l’any 1986 va començar la primera fase de les obres de l’estació de tractament de les aigües del riu la Muga, per a l’abastament de Roses, Castelló Empúries i Cadaqués. Fins aleshores, aquests municipis s’abastaven principalment d’aigües subterrànies, a partir d’un conjunt de pous situats a la plana litoral de l’Alt Empordà.

==============================================

HIDPAAU97si

La qualitat de l’aigua dels rius es pot meurar a partir de l’índex ISQA (índex simplificat de la qualitat de l’aigua). A la taula adjunta es reflecteixen les mitjanes d’aquest índex per als rius principals de Catalunya, per a dos períodes diferents: 1989-1990 i 1995-1996.

1. Per a la confecció d'aquest índex es tenen en compte 5 paràmetres: temperatura, matèries en suspensió, l'oxigen dissolt, sals dissoltes i l'oxidabilitat (la pregunta demana alguns, per tant, es considerarà correcte si l’alumnat en sap més de dos). L'índex varia d'1 a 100, els valors baixos indiquen una pitjor qualitat, mentre que els valors alts indiquen una millor qualitat.

3. Els índexs de l'any 1995-96 reflecteixen una millora en la contaminació de tots els rius. El més espectacular és el Besos que passa de 3,72 a 43,13. Els canvis els podem atribuir a dos fets. Per una banda a la instal·lació de depuradores a les poblacions de més de 2000 habitants i a una millora de la gestió de les aigües residuals. Per altra banda, a les precipitacions abundants de l'any 1996, que comporten un augment dels cabals dels rius i per tant una major dilució de la contaminació.

==============================================

HIDPAAU97si

1.1. Calculeu la dotació en litres/habitant/dia que rebria la població, i raoneu el valor trobat, en relació amb la mitjana europea (300 litres/habitant/dia).

1.2. Suposant que fos necessari destinar 5 x 10 6 m 3 /any per regar els conreusd’aquesta conca hidrogràfica, i tenint en compte que la mitjana de distribució de l’aigua a Catalunya pels diferents usos és la següent:

abastament a les ciutats: 18%

Què es podria deduir sobre la dedicació a l’agricultura (conreus) d’aquesta zona?

Raoneu el tipus d’agricultura que potser hi practiquen.

1. La dotació en litres/habitant/dia es calcula a partir dels recursos 20 milions de m 3 /any, que prèviament es converteixen a litres/dia (multiplicant per 1000 i dividint per 365) = 54.794.520 l/dia.

A continuació ho dividim pels 200.000 habitants i s’obté la dotació de 274 litres/habitant/dia.

Aquesta dotació està una mica per sota de la mitja europea (300 litres/habitant/dia) que ens dóna una idea de l'aigua que gasten els països desenvolupats.

2. Destinar 5 milions de m 3 /any a l'agricultura del total de 20 milions de m 3 /any disponibles, correspon a un 25% del total. Respecte a la distribució de Catalunya que dedica un 49% de l'aigua a l'agricultura permet deduir que aquesta regió tindria relativament poca dedicació a l'agricultura o si més no poca extensió de conreus dedicats a una agricultura de regadiu.

==============================================

HIDPAAU97jn

3.2. Quines són les activitats humanes que comporten un alt risc de contaminació per nitrats de les aigües? Raoneu el perquè i expliqueu els productes que causen la contaminació.

1. La concentració màxima admissible que consideren les legislacions comunitària i espanyola respecte als nitrats correspon a 50 mg/l (caldrà valorar l’aproximació que doni l’alumnat).

Per a concentracions superiors a aquesta es considera que pot haver-hi un risc de donar-se en els nadons una metahemoglobinemia, per un problema de manca d'oxigen a la sang.

2. Les activitats humanes que comporten un elevat risc de contaminació per nitrats de les aigües subterrànies són, en primer lloc, les activitats agrícoles lligades a l'ús de fertilitzants, ja siguin orgànics (purins), o bé, compostos químics (de tipus nitrogenats); s'adoba en excés el que ocasiona un lixiviat de l'adob que finalment arriba a les aigües subterrànies. En segon lloc, els efluents procedents de les activitats ramaderes, sobretot, les granges de porcs i concretament els seus residus anomenats purins, que no reben el tractament adequat i s'aboquen al terreny de manera no controlada. En tercer lloc, la mala gestió de les aigües residuals d'origen domèstic, ja sigui per pèrdues a les xarxes de clavegueram com per una depuració deficient d'aquestes aigües posteriorment retornades als cursos superficials.

3 Respecte a les activitats agràries, la Comunitat Europea opta per un manual de les bones pràctiques agrícoles, és a dir, racionalitzar l'ús dels fertilitzants (adobs) de manera que no es tirin en excés i, a més, que s'usin en relació als períodes en què el tipus concret de cultiu ho necessiti i en la quantitat adequada. A més que es tingui en compte el tipus de sòl, el pendent, les condicions climàtiques, la pluviositat, el rec i, en general, a la gestió de l'ús de la terra amb referència als sistemes de rotació i als cultius permanents.

Respecte a les activitats ramaderes i de les aigües residuals domèstiques les mesures preventives passen per una millor gestió dels residus, millora de les depuradores i de les xarxes de recollida.

==============================================

HIDPAAU97ji

A la figura adjunta, «e» representa un embassament que s’utilitza per emmagatzemar aigua per a reg dels camps situats aigües avall.

4.1. Durant el darrer any, l’embassament ha experimentat un increment de l’aigua

acumulada d’1,7 hm 3 . Si sabem que l’extensió de la conca hidrològica de l’embassament és de 10 km 2 i que els valors mitjans de precipitació són150 l/m 2,

d’evapotranspiració són 0,086 m 3 /m 2 , i d’infiltració són 0 l/m2, feu el balanç

hidrològic corresponent.

Quin és el volum d’aigua procedent de la circulació superficial a la conca? D’on

pot procedir la resta de l’aigua acumulada?

4.2. Les aigües de l’embassament s’han tornat tèrboles, de color verdós i fan mala

olor. Quina és la causa d’aquests canvis? Expliqueu el procés que s’hi ha desenvolupat.

4.3. Quines solucions proposaríeu per resoldre aquest problema?

Solució E7

1. Prenem com a punt de partida l’expressió de balanç general:

Precipitació (P) = Evapotranspiració (ET) + Escorriment superficial (Es) + Infiltració (I)

Per obtenir l’escorriment:

Escorriment superficial = Precipitació - (Evapotranspiració + Infiltració)

Com que, segons l’enunciat:

P = 150 l/m 2 i la superfície conca = 10 km 2 (10.000.000 m 2 ),

I = 0 (dades del problema) i ET = 0,86 hm 3

Si se substitueixen els valors corresponents en aquesta equació s’obté:

Es = 1,5 – 0,86 = 0,64 hm 3

O sigui, l’escorriment superficial que es genera durant el període d’un any per a la conca és de0,64 hm 3 .

La circulació superficial de la conca aporta 0,64 hm 3.

Si comparem aquest valor de 0,64 hm 3 amb el corresponent a l’increment de volum d’aigua que experimenta l’embassament: 1,7 hm 3 , es dedueix que hi ha unes entrades d’aigua en la conca que no venen de les precipitacions incidents a la conca..

En base a l’estructura geològica de la conca (tall A-A’) es dedueix que hi ha una formació aqüífera (les calcarenites carstificades), amb la zona de recàrrega situada fora de la conca, però la zona de descàrrega està dins de la conca. Per tant part de l’aigua que va a parar a l’embassament té un origen subterrani.

A més, d’aquest origen subterrani una altra font de suministre d’aigua, independent de les precipitacions directament incidents en la conca, correspon a les aigües residuals que provenen de la ciutat. L’abastament d’aquesta ciutat es realitza mitjançant aigües procedents d’una altra conca.

2. El procés que s’ha desenvolupat és el d’eutrofització, degut als canvis en els sistemes d’explotació agrària, que comporta un ús abusiu d’adobs i un gran consum de detergents amb fosfats.

Els aports de fòsfor procedents d’adobs i detergents fan que aquest element perdi el seu efecte limitant, i sigui utilitzat per les algues del plancton (fitoplancton), de manera que les poblacions creixen moltíssim fins esgotar el nitrogen. Aquest fet provoca la proliferació d'algues cianofícies que el fixen de l'atmosfera. Com a conseqüència de l’augment dels organismes fotosintétics, l’aigua es torna verdosa i tèrbola, augmentant la quantitat d’oxigen en l’aigua superficial. La mort del fitoplancton provoca la seva acumulació en el fons i l’aparició de bacteris aerobis que consumeixen grans quantitats d’oxigen per a oxidar la matèria orgànica profunda. La proliferació d’aquests bacteris provoca una disminució de la quantitat d’oxigen i es generen condicions anaeròbies aptes per a l’aparició de processos de fermentació. Els processos de fermentació desprenen substàncies com SH2 i NH3 , responsables de la mala olor característica.

3. Les solucions tenen que limitar la contaminació deguda als fosfats i als nitrats. Es tracta de millorar les pràctiques agrícoles utilitzant els fertilitzants d’una manera més racional. Per altra banda, instal·lar depuradores per a les aigües residuals urbanes i industrials.

==============================================

HIDPAAU99jn

Les aigües subterrànies constitueixen un recurs hídric important, que en l'actualitat es veu afectat per dues grans problemàtiques: la sobreexplotació i la contaminació.

2. Quins són els principals problemes de contaminació de les aigües subterrànies a Catalunya? Expliqueu-ne les causes. Quines zones geogràfiques es veuen afectades per aquesta contaminació?

1. La sobreexplotació d'aqüífers suposa l'extracció de quantitats d'aigua superiors als aports que rep. En situacions de sequera pot comportar l'exhauriment de l'aigua de l'aqüífer, la reducció del cabal de rius que rebin aports d'aigua dels mateixos i provocar fenòmens de subsidència o esfondraments del terreny. Si els aqüífers estan situats en zones costeres, la sobreexplotació pot comportar la intrusió marina, amb la salinització de l'aigua.

2. Els principals problemes són:

-Salinització dels aqüífers litorals: A causa d'una sobreexplotació que provoca l'entrada de l'aigua de mar. És un problema de les zones litorals.

-Augment de nitrats i altres components químics a causa de l'ús de fertilitzants i pesticides de les pràctiques agràries. Tant el reg com la pluja lixivien aquestes substàncies cap a l'aqüífer. Aquesta problemàtica es troba a les planes agrícoles, tant de l'interior com del litoral.

-Augment de nitrats, nitrits i altres components químics, per l'impacte dels residus urbans, industrials i ramaders, com a conseqüència d'una mala gestió (generalment per una inadequada ubicació dels mateixos o en les fuites de les xarxes de clavegueram, dipòsits, basses, etc.). Es dóna en les rodalies dels nuclis de població, de polígons industrials i de les explotacions ramaderes.

==============================================

Exercici 9

HIDPAAU99ji

  Les planes al·luvials i fluviodeltaiques presenten determinades característiques geo-ambientals que les converteixen en zones molt valuoses per a diferents usos del terri-tori.

La disponibilitat d'aigua subterrània és un dels factors condicionants.

Per fer aquest exercici recordeu que per a un determinat aqüífer, les línies que unei-xen els punts que presenten la mateixa cota o profunditat del nivell freàtic s'anome-nen isopiezes. Així mateix, les direccions del flux subterrani són perpendiculars al traçat de les isopiezes.

1. A la part a de la figura adjunta teniu representat, parcialment, un mapa esquemàtic d'isopiezes d'un aqüífer existent en un sector d'una plana fluviodeltaica. A partir de la informació que teniu, dibuixeu les isopiezes que hi falten. A continuació, dibuixeu fletxes (unes 10) com la proposada a la simbologia, que indiquin les direccions del flux subterrani que es desprèn de la lectura de les isopiezes.

Dels blocs diagrama que teniu representats a la part b de la figura, digueu quin

correspon a cadascuna de les situacions de relació riu-aqüífer indicades al mapa

d'isopiezes amb les lletres A i B.

2. D'acord amb el mapa d'isopiezes que heu elaborat al fer l'apartat anterior, en cas que es detectessin substàncies contaminants a les aigües subterrànies dels pous 6 i 13, de quines zones podrien venir? Delimiteu-les aproximadament per a cada cas al mapa esquemàtic d'isopiezes.

Solució E9

 1. -Vegeu figura adjunta (res.S6E2A)

La solució gràfica no és, evidentment, única; però s'ha d'aproximar a la presentada a la figura.

Com s'observa a la figura es tracta dels blocs diagrama números 1 per a la zona A i 3 per a la zona B.

El primer, esquematitza la relació riu-aqüífer existent a la zona situada al voltant del riu en el tram comprés entre els pous núm.: 1,2,3,4,5,6,7 i 11. En aquest sector el riu actua com a col·lector del sistema, ja que rep aigües subterrànies pels dos marges.

El bloc número 3 esquematitza la relació riu-aqüífer en la qual el riu rep els aports subterranis de l'aqüífer en un marge, i alhora participa en la recàrrega de l'aqüífer per l'altre marge. Aquesta situació és la que s'observa en la zona compresa entre els pous núm.: 8,9,12, i 13, aproximadament.

2. -En aquest cas, la resposta de l'alumne/a ha de ser coherent amb el seu mapa d'isopiezes. En la figura adjunta s'ha dibuixat la solució a partir del mapa que hem elaborat i que serveix de guia del que ha d'ésser la resposta de l'alumnat.

==============================================

HIDPAAU99ji

Una de les propietats més importants de l'ecosistema aquàtic és la capacitat que té de regenerar l'equilibri dels seus elements físics, químics i biològics quan la contami-nació no és excessiva. Als països desenvolupats aquesta propietat d'autodepuració es veu desbordada sovint i cal un tractament de l'aigua.

1. Quines diferències hi ha entre depuració i potabilització?

1. La depuració és el tractament que reben les aigües residuals abans de ser abocades al medi, mentre que la potabilització és el tractament que reben les aigües per tal de ser adequades per a consum dels humans.

2. Les aigües que arriben a les plantes potabilitzadores tenen dues procedències possibles: o bé, d'aigües subterrànies a partir de fonts o pous, o bé, d'aigües superficials a partir de rius, estanys, etc.

En el primer cas, aigües subterrànies, el tractament al que se sotmeten és solament una desinfecció. En el segon cas, aigües superficials, a més de la desinfecció sol ser necessari tot un tractament previ per eliminar les partícules presents. Aquests tractaments comporta uns processos físics de desbast de les partícules grosses i uns processos químics de coagulació per a formar agregat de partícules que decantin.

HIDPAAU99sn

A Catalunya les roques susceptibles de desenvolupar processos càrstics ocupen una considerable extensió, aproximadament un 25% del territori.

1. -Vegeu figura S2E2A.

En primer lloc cal precisar que l'únic possible aqüífer del tipus indicat, amb permeabilitat generada per processos càrstics, que trobem és el constituït per les roques calcàries.

La descàrrega es realitza de manera natural a través del riu, ja que es troba en contacte directe amb el cos aqüífer. Les extraccions, concretament els dos pous més profunds, representen igualment una descàrrega o sortida del sistema, en aquest cas es produeix de manera artificial. L'altre pou i la surgència no corresponen a aquest sistema aqüífer.

Aquest aqüífer càrstic presenta en la part central un comportament hidràulic de tipus captiu o confinat, ja que es troba tapat per la capa d'argiles i el nivell de l'aigua en els pous P-1 i P-3 se situa per sobre del sostre de la formació aqüífera.

2. -Cal, inicialment, recordar que els principals processos implicats en el cicle geodinàmic extern són els següents: l’erosió, el transport i la sedimentació.

Els avencs i el rascler corresponen a formes denudatives i, per tant, cal associar-les amb el procés d’erosió.

El bicarbonat dissolt amb l’aigua representa l’etapa de transport, i els dipòsits travertínics el procés final d'aquest cicle; en aquest darrer cas, i a diferència per exemple de la formació de les roques detrítiques, la sedimentació es produeix per mecanismes de precipitació del carbonat dissolt prèviament.

HIDPAAU99sn

1. Per què s'originen fangs durant el procés de depuració d'aigües residuals?

1.- Resulta de concentrar els contaminants presents a l'aigua residual tractada. Es tracta de les partícules minerals fines i d’una quantitat important de matèria orgànica. És pot dir que el fang és un subproducte procedent de la transformació microbiològica de la matèria orgànica de les aigües residuals o d’una precipitació química.

2.- Entre altres alternatives es poden considerar tres de principals: aplicació al sòl com a fertilitzants o esmena (agricultura de producció; aplicació forestal; recuperació de terrenys marginals), abocament en abocadors específics i abocament o codeposició en abocadors controlats de residus sòlids urbans.

Com a noves aplicacions les següents: confecció de compost, restauració de pedreres, restauració de talussos de carretera, i elaboració de bases, subbases i elements prefabricats.

HIDPAAU99si

Es tracta, com podeu observar, d'una zona de la qual es fa un ús industrial (polígon industrial), residencial (urbanització) i agrícola (conreus de secà).

El subministrament d'aigua es fa mitjançant pous de captació de profunditats dife-rents. En el cas de la urbanització el pou se situa a la part baixa (Pou-1), té una pro-funditat d'uns 15 m i el nivell freàtic és a uns 8-10 m de fondària. El polígon industrial s'abasteix a partir d'un altre pou de 100 m de profunditat (Pou-2), que explota un aqüí-fer situat en aquesta cota. En aquest pou el nivell de l'aigua és a uns 20 m de fondà-ria.

D'acord amb la informació de què disposeu i amb els vostres coneixements teòrics, digueu quina seria l'opinió tècnica sobre el cas.

1. D'acord amb l'escala vertical que es troba a la figura adjunta, els pous indicats exploten aqüífers diferents, separats hidraùlicament pels materials margosos.

El pou n.1 (de la urbanització) explota el cos aqüífer que constitueixen les sorres i graves amb algunes intercalacions de nivells d’argiles. Segons les dades litològiques apuntades, es tracta d'un aqüífer format per sorres i graves, permeable per porositat intergranular. La posició de l’aqüífer en la part més superficial del terreny permet interpretar que l’aigua es trobarà a pressió atmosfèrica, o sigui que és un aqüífer lliure.

El pou n.2 (del polígon industrial) explota l'aqüífer format per dolomies i calcàries (roques carbonàtiques) i profund. La permeabilitat en aquestes materials es deguda als processos de fissuració i/o carstificació.

La posició de l’aqüífer entre materials poc permeables i la situació del nivell de l'aigua en el pou, per sobre del sostre de la formació, ens indica que es tracta d'un sistema aqüífer confinat o a pressió.

2. Vegeu figura adjunta. Tenint en compte la informació facilitada pel tall, no és probable que les infiltracions provinents de la depuradora industrial siguin la causa del problema. En el subsòl de la zona existeix un clar llindar o divisòria d'aigües subterrànies que condiciona les direccions del flux en l'aqüífer superficial. Possibles infiltracions d'aigües residuals provinents de la depuradora tendirien a anar en direcció est, i per tant no afectarien als pous de la urbanització, situats en direcció contraria.

Respecte als possibles origens d'aquests ions en les aigües subterrànies, l’alumne/a, segons la situació plantejada pot argumentar, per exemple, els següents:

· Pèrdues en la xarxa del clavegueram de la pròpia urbanització podrien motivar increments en les concentracions de nitrits i de nitrats.

· També, aquests ions, més els sulfats, poden provenir dels fertilitzants químics o orgànics utilitzats en el camp de conreu més proper a la urbanització (l'altre camp no pot ser la font de contaminació ja que a l'igual que en el cas de les indústries el flux subterrani que caracteritza el subsòl d'aquesta zona té una altra direcció).

· Una altra dada a tenir en compte és l'existència d'abocaments descontrolats de residus d’origen industrial; essent possible que els sulfats i el ferro tinguin el seu origen en un rentat d'aquests residus (el guix de les runes pot ser la font de subministrament dels sulfats i els fangs de depuradora la del ferro) i posterior propagació en el medi hídric subterrani.

HIDPAAU99si

Es coneix amb el nom de recursos hídrics naturals el volum total d'aigua tant super-ficial com subterrània que ha passat per una conca en un any. Una part d'aquests recursos són els recursos hídrics disponibles, que corresponen al volum total d'aigua que pot ser utilitzada per les persones que viuen en una conca durant un any. A la taula adjunta es poden consultar els valors d'aquests recursos hídrics a les principals conques hidrogràfiques de l'Estat espanyol.

1. Les variables que condicionen la quantia dels recursos naturals en una conca determinada són bàsicament:

-la superfície de la conca: de manera que quan més gran és, més quantitat d'aigua pot recollir.

-la climatologia: per una banda, la precipitació incident a la conca, també quan més precipitació més grans poden ser els recursos; i per l'altra, l'evapotranspiració (lligada sobretot a la temperatura), quan més alta sigui menys aigua disponible quedarà a la conca.

No es tenen en compte els possibles transvasaments subterranis d'una conca a l'altra.

Les diferències que s'observen a la taula estan directament relacionades amb la combinació dels factors anteriors: mida de la conca i climatologia. Així per exemple la conca de l'Ebre té el volum més gran de recursos (18.198 Hm3) ja que és una de les de conques de major superfície i a més té unes precipitacions relativament abundants en situar-se a la zona nord de la península, juntament amb temperatures més moderades.

En general a l'Estat espanyol caldrà considerar que la climatologia marca unes diferències entre les conques del nord que tenen precipitacions més altes i temperatures mitjanes més baixes i, les conques del sud que al contrari tenen precipitacions més baixes i temperatures més altes.

2. La quantitat dels recursos hídrics disponibles d'una conca depèn de la capacitat que es tingui de mantenir l'aigua al continent per a la seva utilització. Per una banda, de la regularització de les aigües superficials, és a dir, dels embassaments existents que retenen la circulació de les aigües cap al mar i permeten el seu ús. Per altra, de l'existència de formacions aqüíferes a les conques que permeten

l'emmagatzemament de l'aigua com a aigües subterrànies. Finalment els recursos disponibles seran suficients o no en una conca segons el nombre d'habitants d'aquella conca i les necessitats d'aigua que tinguin.

En general, les conques que tenen manca d'aigua són les que procuren augmentar la disponibilitat dels recursos, sempre que sigui possible.

La conca del Segura i la del Xúquer són les que tenen un major percentatge de recursos disponibles respecte als naturals (80% i 71% respectivament).

L'augment dels recursos disponibles s'obté a partir de millorar la regularització de les aigües superficials, augmentant el nombre d'embassaments i la qualitat dels existents. També a partir d'incrementar l'ús de les aigües subterrànies investigant l'existència d'aqüífers desconeguts. Finalment la reutilització de l'aigua seria també una manera d'augmentar els recursos disponibles.

Les conques que tenen més aigües disponibles podrien transvasar una part a les conques que tenen dèficits o manca d'aigua. Per exemple les conques de l'Ebre, del Tajo i del Duero podrien per les quanties dels seus recursos disponibles transvasar a altres conques.

HIDPAAU00si

4. Indiqueu en el mapa, amb una fletxa, les zones on és més probable que s’estigui produint una intrusió marina. Expliqueu quines en poden ser les causes (justifiqueu totes les respostes).

1. Podríem definir un aqüífer com una formació rocosa permeable que permet el pas de l'aigua i la seva acumulació, que sol estar delimitada a la seva base per un nivell impermeable que impedeix que l'aigua continuï infiltrant-se cap a nivells inferiors.

Els terrenys formats pels dipòsits quaternaris i d’alteracions granítiques són porosos i tenen suficient permeabilitat per deixar fluir l’aigua, per tant, constitueixen un aqüífer. Per contra els basaments granítics són molt poc porosos, només en el cas que estiguin molt diaclasats (esquerdats) podrien permetre fluir l’aigua i, en general, no són bons aqüífers.

2. Aqüífer lliure és aquell que la zona saturada d’aigua està en contacte directe amb l'atmosfera a través dels espais buits del terreny fins a la superfície del terreny. Així, l’aigua que s’infiltra en el terreny constitueix la recàrrega de l’aqüífer.

Aqüífer captiu o confinat és aquell que està separat de l'atmosfera i de la superfície de recàrrega per nivells poc permeables situats per damunt.

El del mapa és un aqüífer lliure doncs no hi ha terrenys impermeables per sobre del nivell freàtic.

L’aigua sempre circula dels punts més elevats cap els que tenen una cota més baixa, per aquesta raó el flux serà l’indicat amb les fletxes (veure fig. adjunta).

3. El diagrama 1 correspon al tall CD perquè és l’únic que el nivell de l’aqüífer queda per sota del nivell del mar en la seva part més baixa (-4 m) a més a més en tot el tall no aflora el basament granodiorític.

El diagrama 2 correspon al tall EF perquè comença a la part superior amb un aflorament del basament granodiorític i el nivell freàtic de l’aqüífer no descendeix mai per sota del nivell del mar. No pot ser el AB perquè l'aflorament del basament granodiorític és molt més llarg en aquest darrer tall.

4. Es tracta dels punts més probables per ser els que tenen el nivell freàtic més baix que el nivell del mar.

Pot estar provocat per una sobreexplotació de l’aqüífer, superior a la recarrega (veure fig. adjunta).

HIDPAAU00sn

Una de les conseqüències dels incendis forestals, en zones de clima mediterrani, és la modificació del cicle de l’aigua en els sistemes naturals i, per tant, el canvi del seu balanç hidrològic. El bloc diagrama de la figura B representa una part d’una zona (figura A) en la qual hi ha hagut un incendi forestal, per la qual cosa s’ha fet un estudi i s’han proposat algunes actuacions per tal de disminuir el risc d’inundacions. Algunes dades de l’informe que s’ha fet en l’estudi són les següents:

Precipitació mitjana anual 800 l/m 2

Infiltració mitjana anual 90 l/m 2

Evapotranspiració mitjana anual 650 l/m 2

Superfície de la conca 42 m 2

S’ha calculat que hi ha hagut una disminució d’un 6 % de la infiltració mitjana anual i també una disminució d’un 3 % de l’evapotranspiració mitjana anual.

2. Una de les actuacions que s’ha dut a terme ha estat l’eixamplament de la llera del riu (vegeu la figura B). En concret, s’ha fet una excavació seguint el llit d’inundació estacional. Els talussos del canal tenen un metre d’alçada i estan fets amb el sediment mateix del riu. Quina valoració podeu fer d’aquesta intervenció? Quines altres actuacions us sembla que caldria fer tenint en compte els resultats dels càlculs sobre el balanç hidrològic i les infraestructures que es poden observar en el bloc diagrama?

1. Cal partir de l'equació de balanç hidrològic d’una conca:

Precipitació = Evapotranspiració + Escorriment superficial + Infiltració

Per tant, en la situació anterior a l’incendi:

Escorriment = Precipitació – (Evapotranspiració + Infiltració)

E= 800 l/m 2 – (650 l/m 2 + 90 l/m 2 )

E= 60 l/m 2

Després de l’incendi:

Infiltració, comptant amb una disminució d’un 6% = 84,6 l/m 2

Evapotranspiració, comptant amb una disminució d’un 3% = 630,5 l/m 2

Per tant,

E= 800 l/m 2 – (630,5 l/m 2 + 84,6 l/m 2 )

E= 84,9 l/m 2

Caldria comentar que l’escorriment superficial ha augmentat a causa de diferents factors. L’incendi ha fet disminuir la infiltració ja que ha fet desaparèixer la vegetació la qual disminuïa, a la vegada, l’impacte de les gotes d’aigua sobre la superfície que impermeabililtzen el sòl. A més la vegetació feien augmentar la

permeabilitat del sòl ja que determinaven una estructura més porosa a les capes edàfiques. També ha disminuït l’evapotranspiració en quedar molt reduïdes les comunitats vegetals, la qual cosa ha quedat en part compensada per l’evaporació directa de la superfície que ha augmentat.

2. En aquesta qüestió cal que l’alumnat valori les actuacions que s’han fet i en proposin d’altres, això vol dir que les respostes poden ser diverses i cal valorar la coherència de la seva justificació. Amb tot les respostes haurien d’incloure alguns dels punts següents (al menys un de positiu i un de negatiu):

Positius:

-La intervenció que s’ha fet a la llera del riu pot ser positiva en el sentit que ha tret materials que es podien trobar al llit del riu i que podien ocasionar complicacions a l’hora del desguàs de l’aigua durant una riuada. A més també s’ha fet un canal que pot ser útil quan hi ha crescudes de poca intensitat.

Negatius:

-Aquestes intervencions tenen un gran impacte sobre el sistema natural ja que modifiquen o eliminen la vegetació de ribera, la qual contribueix a l’estabilització dels talussos del llit, per tant el risc que l’aigua en una crescuda destrueixi el canal que s’ha construït és gran.

-El canal és insuficient per controlar una crescuda ja que només s’ha fet al llit d’inundació estacional, per la qual cosa caldria fer un estudi per determinar els cabals de les crescudes periòdiques i/o excepcionals que es produeixen a la zona i establir en quins llocs hi ha perill d’inundació: carretera, zona esportiva…

-Caldria fer un estudi de la secció del pont que es troba a la sortida del poble en relació al cabal màxim d’una crescuda del riu, ja que si no pot deixar passar total l’aigua hi hauria inundacions importants al poble.

-També es poden proposar mesures que contribueixin a disminuir l’escolament superficial als vessants, augmentant la infiltració de l’aigua: repoblació de la vegetació, construcció de dics, marges, etc.

==============================================

HIDPAAU00sn

En el municipi de Lespau (mapa adjunt) s’ha detectat un problema a les aigües d’un pou situat dins el terme municipal, assenyalat amb una P en el mapa. L’aigua ha estat contaminada per substàncies oxidables. Els tècnics municipals han realitzat sondeigs en diferents llocs per detectar les causes i l’origen de la contaminació (mapa adjunt).

Se sap que la relació entre demanda biològica d’oxigen i demanda química d’oxigen pot ser indicativa de l’origen de la matèria. Així:

DBO5 / DQO < 0,2 indica matèria inorgànica

DBO5 / DQO > 0,6 indica matèria orgànica

1. Analitzeu les dades de la taula i la localització dels pous de mostreig en el mapa.

HIDPAAU00jn

A la zona representada en el mapa adjunt es vol fer un embassament la presa del qual ha estat projectada en el punt P. Algunes associacions ecologistes s'oposen al projecte perquè a la vall Fosca hi ha una important població de llúdries, les quals estan en perill d'extinció. D’altra banda, els pagesos de la zona manifesten que necessiten el pantà per poder regar les seves terres.

Segons les dades disponibles, la conca hidrogràfica de l'embassament projectat està integrada per roques sedimentàries, que en un 60 % són de naturalesa argilosa;

localment afloren roques de tipus evaporític que s'exploten a cel obert en diferents punts i en una extensió total d'1,5 km 2 . Pel que fa a la coberta vegetal, és poc abundant a causa de reiterats incendis forestals.

1. Indiqueu quina alçada hauria de tenir la presa perquè la zona de la vall Fosca no quedi inundada i, per tant, es pugui respectar l'hàbitat de les llúdries. Assenyaleu en el mapa (pintant-ho amb un color o fent-hi un tramat) la superfície que quedaria inundada i els rius, els torrents i les rieres (tàlvegs) de tota la zona.

1. La presa hauria de tenir uns 25m, així la cota de l’embassament seria de 725 m. Caldria assenyalar la zona per sota de 725m i els tàlvegs, veure figura adjunta.

2. En primer lloc caldria considerar la possibilitat que la zona prevista estigues damunt de roques evaporítiques, llavors en ser aquestes roques solubles, l'emplaçament no seria idoni.

Dels problemes que es podrien donar si es construís destaquem els següents:

-Pèrdues d'aigua per l'existència de roques evaporítiques solubles.

-Aterrament relativament ràpid de la presa degut a la possible erosió dels materials argilosos amb poca coberta vegetal.

-Problemes de qualitat de l'aigua per elevada salinitat, sobretot si es vol utilitzar per a reg, degut a la dissolució de les roques evaporítiques i de les pròpies mines a cel obert.

==============================================

PAAU00ji

S’ha fet un estudi per analitzar la viabilitat del projecte. Podeu observar-ne el resultat a la taula següent:

1. A partir de les dades de la taula, expliqueu els problemes que podria comportar la utilització d’aquest recurs hídric.

2. Analitzeu el projecte que s’ha plantejat i expliqueu quina seria la gestió lògica del recurs hídric en els supòsits següents:

— Aplicant un model de desenvolupament incontrolat.

— Aplicant un model de desenvolupament de creixement zero (conservacionista).

1. La recàrrega anual és molt més baixa que l'explotació prevista, la qual cosa implica que hi hauria un balanç negatiu de 4,75 hm³ per any. L’explotació només podria durar al voltant d’uns vint-i-un anys.

A més també caldria considerar el gran cost que suposaria l’explotació de l’aqüífer a causa de la seva profunditat.

2. Donat que aquesta qüestió és de valoració, el tipus de respostes poden ser lleugerament diferents, caldria considerar correctes aquelles en les quals es fes explícit el concepte al tres models de gestió:

- Segons el primer model caldria explotar l’aqüífer ja que suposaria un desenvolupament important de la zona i hom podria esperar que després de l’explotació del recurs es podrien trobar altres fonts de subministrament d’aigua.

- Segons el segon model hom proposaria la limitació del creixement de la indústria turística, evitant tot impacte en el medi, i per tant no es podria plantejar la utilització del recurs estudiat.

- Segons el model de desenvolupament sostenible, caldria limitar el creixement fins a límits en els quals es respectes la taxa de renovació dels recursos renovables i limitant l’ús d’aquells que no ho són. Per tant, en aquest cas no es

podria plantejar la utilització d’aquest aqüífer a no ser que es limités el seu ús a situacions d’emergència que impliquessin una durada limitada, d’acord amb l’aigua que conté l’aqüífer.

HIDPAAU01sn

En el mapa de la conca que s’adjunta es presenten els percentatges de saturació de l’oxigen dissolt a l’aigua dels cursos superficials, mesurats durant una campanya recent. Tingueu en compte que el percentatge de saturació de l’oxigen dissolt és indicatiu del grau de contaminació de l’aigua de la conca i que correspon als punts de mostreig.

1. a) La qualitat de l’aigua del riu ha millorat en el tram entre les masies i el molí. Per quin motiu creieu que es pot haver produït aquesta millora?

b) La millora observada entre els punts X i Y, es pot atribuir a les mateixes causes?

 1. a) L’opció més factible per explicar la millora de la qualitat de l’aigua, entre les masies i el molí és la pròpia autodepuració de l’aigua. Aquest procés es veu afavorit per la circulació de l’aigua, que l’oxigena, i per l’acció d’organismes vius de l’ecosistema del riu que consumeixen contaminants.

b) Entre els punts X i Y, pel fet d’estar més propers, sembla que la millora de la qualitat de l’aigua s’hagi produït per la dilució de l’aigua procedent de l’afluent que arriba al riu entre ambdós punts. Tot i que no en tenim informació, cal suposar que aquest afluent aporta un cabal d’aigua suficient i de bona qualitat.

Ara bé, no es pot descartar que la causa de la millora observada en la qualitat torni a ser l’autodepuració de l’aigua.

c) Entre el poble B i el punt Z, sembla que no ha pogut passar cap dels dos processos esmentats fins ara.

L’autodepuració no deu haver estat possible a causa de que la contaminació ha superat la capacitat d’autoregulació del medi. Per tant, cal pensar que la contaminació del poble B és més forta que la de les masies. La dilució tampoc ha d’haver estat possible, ja que en el mapa no s’observa l’aportació de nous cabals en aquest tram del curs fluvial.

Cal que l’alumne raoni les respostes i demostri conèixer els processos d’autodepuració i de dilució de l’aigua. No cal que asseguri que cap procés és clarament el responsable de cap dels fenòmens observats.

Es poden acceptar molts matisos en la recerca de les causes, però cal que estiguin justificats. Cada qüestió d’aquest apartat té un valor de 1/3 de punt.

2. a) La qualitat més alta de l’aigua observada a la sortida dels pobles és la del poble C. És lògic pensar que la depuradora ha de ser en aquest poble. Aquesta primera qüestió té un valor màxim de 0,25 punts.

b) La depuradora que caldria instal·lar prioritàriament estaria situada al poble A, perquè no s’observa cap procés natural que faci millorar la qualitat de l’aigua procedent d’aquest poble, abans que l’aigua surti de la conca. Es tracta, doncs, del principal responsable que l’aigua surti de la conca contaminada.

En segon lloc, caldria prioritzar la construcció d’una depuradora al poble B. Perquè la qualitat de l’aigua que en procedeix només millora gràcies a la dilució produïda per la confluència amb la llera principal i no gràcies a l’autodepuració del riu. Això fa pensar que la contaminació procedent del poble B desequilibra més el sistema que no pas la procedent de les masies. A més, confiar exclusivament en la dilució com a procés per millorar la qualitat de l’aigua, és arriscat, ja que sempre es depèn del cabal que aporti el curs fluvial que aporti l’aigua no contaminada. També es pot acceptar l’argument favorable a instal·lar una depuradora al poble B, basat en que la pitjor qualitat de l’aigua mesurada a la seva sortida respecte les mesurades al poble C i a les masies.

Es pot acceptar un ordre invers en la priorització si es presenten raons contundents. Aquesta qüestió té un valor de 0,75 punts. Cal que els dos emplaçaments estiguin ben justificats per donar-los com a vàlids.