presas subterraneas

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BENEMERITA UNIVERSIDAD AUTONOMA DE PUEBLA

BENEMERITA UNIVERSIDAD AUTONOMA DE PUEBLA

FACULTAD DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA CIVIL

INGENIERIA CIVIL

DHTIC

DHTIC

INSTRUCTORA:

INSTRUCTORA:

GABRIELA YAÑEZ PÉREZ

GABRIELA YAÑEZ PÉREZ

““

ENSAY

ENSAY

 ANDO”

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TEMA:

TEMA:

“PRESAS SUBTERRANEAS”

“PRESAS SUBTERRANEAS”

EQUIPO: AGUAS SUBTERRANEAS

EQUIPO: AGUAS SUBTERRANEAS

INTEGRANTES:

INTEGRANTES:

SOLIS MORA IRINA SABIRA

SOLIS MORA IRINA SABIRA

FRAGA OSORIO DIANA ISABEL

FRAGA OSORIO DIANA ISABEL

KATTZ LÓPEZ LILIAN MARÍA

KATTZ LÓPEZ LILIAN MARÍA

CASTILLA GONZALEZ VANESSA

CASTILLA GONZALEZ VANESSA

CARRILLO VEGA SIOMEL STEPHAN

CARRILLO VEGA SIOMEL STEPHAN

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RESUMEN

RESUMEN

En éste ensayo se describen brevemente las presas subterráneas, En éste ensayo se describen brevemente las presas subterráneas, destacando su importancia como solución a la escases de agua, en zonas destacando su importancia como solución a la escases de agua, en zonas áridas o costeras. Se hace mención del ciclo del agua, los lugares en donde áridas o costeras. Se hace mención del ciclo del agua, los lugares en donde pueden localizarse las aguas subterráneas, y los efectos que tienen sobre pueden localizarse las aguas subterráneas, y los efectos que tienen sobre éstas los desiertos y sequías. Se expone lo que es una presa subterránea, los éstas los desiertos y sequías. Se expone lo que es una presa subterránea, los materiales que comúnmente se utilizan, los tipos de muro de retención de uso materiales que comúnmente se utilizan, los tipos de muro de retención de uso más frecuente, así como su manejo, mantenimiento y costo. Finalmente se más frecuente, así como su manejo, mantenimiento y costo. Finalmente se mencionan tres casos en donde se han desarrollado proyectos de construcción mencionan tres casos en donde se han desarrollado proyectos de construcción de presas subterráneas.

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ÍNDICE TEMÁTICO INTRODUCCIÓN

I. La importancia del agua para la vida en el planeta……….4

II. Captación y almacenamiento del agua………..4

III. Captación de aguas subterráneas………..5

1. AGUAS SUBTERRÁNEAS. 1.1 Agua en movimiento……….6

1.2 Cavernas y capilaridades……….7

1.3 Agua subterránea en movimiento………...7

1.4 Acuíferos……….8

1.5 Manantiales y ríos………..8

1.6 Desiertos y sequías………...9

2. PRESAS SUBTERRÁNEAS. 2.1. ¿Qué son las presas subterráneas?... ...10

2.2. Tipos de presas subterráneas………..10

2.3. Características. ………..…10

2.4. Modelos y mediciones. ………..11

2.5. Calidad del agua. ……….…..11

2.6. Construcción de presas subterráneas. ………...12

2.6.1 Selección de sitio. ………...12 2.6.2 Estudios preliminares. ………..12 2.6.3 Materiales. ………..12 2.6.4 Construcción de muro. ………...12 2.6.4.1 Capas de arcilla. ……….…..13 2.6.4.2 Barro empaquetado. ……….…….…..13 2.6.4.3 Albañilería. ……….…...13 2.6.4.4 Roca. ………..13 2.6.4.5 Lona plástica. ………13 3. OPERACIÓN, MANEJO Y MANTENIMIENTO DE PRESAS SUBTERRÁNEAS………14 4. COSTOS……….15 5. ESTUDIO DE CASOS 5.1 Presa subterránea en Brazil……….16

5.2 Presa subterránea en la isla Miyako de Okinawa, Japón………16 5.3 Presa subterránea en Kidal, Mali……….17 CONCLUSIONES………17

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REFERENCIAS………18

OPINIONES………..19

GLOSARIO………...21

INTRODUCCIÓN

El agua, esencial para la existencia de cualquier tipo de vida, desempeña un papel importantísimo en muchas de las actividades humanas. El objetivo principal de este ensayo es mostrar la importancia de las presas subterráneas como una solución a la escasez de agua en zonas áridas o costeras. Al construir presas subterráneas, se puede recolectar agua para diversos usos, como agrícola, industrial, abastecimiento de agua potable, mantenimiento de ecosistemas acuáticos, etc. Para ello es indispensable realizar estudios previos que permitan localizar mantos acuíferos subterráneos, analizar calidad del agua, determinar el tipo de suelo, etc., que permitan determinar la presa que se va a construir, su costo y su mantenimiento. Cada uno de estos puntos serán tratados en este documento.

I. LA IMPORTANCIA DEL AGUA EN LA VIDA

El agua es indispensable para los seres vivos porque forma parte de ellos. El cuerpo del ser humano está compuesto por casi un 80 por ciento de agua.  Además el agua y su ciclo (evaporación del agua a la atmósfera y su precipitación en forma de lluvia o nieve) son fundamentales para la existencia de la vida y de los ciclos vitales de los seres vivos, e igualmente influyen en el clima del planeta y por ello en la diversidad de formas de vida. El ser humano necesita muchísima agua potable para su propia existencia, pero apenas unos litros de agua serían necesarios, los justos para beber, hidratarse y asearse,

regar las plantas…etc. Pero en cambio, el ser humano tiende a abusar de este

rico elemento en perjuicio de su propia especie y en perjuicio de su propia existencia así como la del resto de habitantes de la Tierra. Se dice que el ser humano puede llegar a necesitar hasta 500 litros de agua potable al día, lo que supone un derroche extremadamente excesivo. De ahí que le estemos dando tanta importancia al agua para el desarrollo de la vida en el planeta. El agua no solo es importante como recurso vital sino también como recurso económico e industrial, ya que se usa en innumerables actividades industriales, supone un consumo elevado y casi siempre resulta contaminada.

II. CAPTACIÓN Y ALMACENAMIENTO DEL AGUA

Una de las soluciones para hacer frente a la escasez de agua es el aprovechamiento eficiente del agua de lluvia, tradición milenaria que se practica desde hace 5000 años. A lo largo de distintas épocas, culturas en todo el mundo desarrollaron métodos para recoger y utilizar el recurso pluvial, sin

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prácticas se fueron abandonando. Ahora ante el reto que supone el aumento de la población y la escasez del suministro, tanto en las zonas urbanas como rurales, la captación de agua de lluvia y nuevos sistemas para su correcta gestión, vuelven a verse como una solución para ahorrar y aumentar las reservas de agua.

Un sistema de captación de agua de lluvia es cualquier tipo de ingenio para la recolección y el almacenamiento de agua de lluvia, y cuya viabilidad técnica y económica depende de la pluviosidad de la zona de captación y del uso que se le dé al agua recogida. En lugares donde las aguas superficiales o subterráneas disponibles están fuera de los límites establecidos para considerarlas potables.

III. CAPTACIÓN DE AGUAS SUBTERRANEAS

Las aguas subterráneas son una importante fuente de abastecimiento de agua potable y prometen serlo aún más en el futuro, puesto que con el progresivo agotamiento de las aguas superficiales y el desarrollo de nuevas técnicas de perforación, estas irán cubriendo, en un porcentaje cada vez mayor, las necesidades humanas.

El origen de las aguas subterráneas es la infiltración en el terreno de las aguas de lluvia, deshielo y corrientes superficiales. Históricamente se han barajado teorías para explicar el origen de las aguas subterráneas, ya que se suponía que las cantidades precipitadas eran insuficientes para abastecer los grandes caudales de las aguas subterráneas. Sin embargo, hoy día se acepta sin reservas la teoría de que las aguas subterráneas proceden de la infiltración (producida por la fuerza de la gravedad y las fuerzas de atracción molecular) de las precipitaciones atmosféricas en cualquiera de sus modalidades.

 Así el suelo terrestre puede considerarse dividido en dos grandes partes:

 La zona de aireación en la cual las cavidades del terreno

contienen agua, pero en menor cantidad de su capacidad potencial. A su vez se subdivide en el manto vegetal o zona superficial que está bajo la influencia directa de las plantas y sus raíces y la zona restante, o manto capilar, también bajo una influencia de las plantas aunque menos directa. En estas zonas predominan las fuerzas de atracción molecular sobre las fuerzas de la gravedad.

 La zona de saturación o zona en la cual el agua se encuentra en

cantidad muy cercana a la capacidad potencial del terreno y donde las fuerzas predominantes son de gravedad, esta agua es la llamada subterránea.

La separación entre ambas zonas se llama superficie de saturación o nivel freático.

 Así pues, una partícula de agua, para llegar a ser subterránea debe atravesar la zona de aireación, lo cual requiere que la cantidad de agua sea lo suficientemente grande como para que predominen las fuerzas de gravedad

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sobre las fuerzas de atracción molecular. Así, si el fenómeno generador es atmosférico este deberá tener una intensidad y una duración suficiente para que el agua no se pierda en su totalidad en escorrentía superficial y evapotranspiración. Si la zona de aireación está seca y el agua de lluvia cae con poca intensidad, esta agua se alojará primero en el manto vegetal y luego en el capilar; Si al llegar a la zona de saturación cesa la lluvia, esta agua quedará para uso de las plantas y no se habrá generado nueva agua subterránea.

La infiltración de las corrientes superficiales (ríos, lagos, etc.) se produce tan sólo en casos concretos, en cuyo caso a esta corriente se le llama influente. Por el contrario, sí, como es el caso más frecuente, la corriente superficial recibe aportación de las aguas subterráneas se la denomina efluente.

1. AGUAS SUBTERRÁNEAS.

Existe una gran disponibilidad de agua, pero sólo un pequeño porcentaje de agua puede ser aprovechada directamente. Es por éste motivo que es necesaria la gestión de recursos hídricos, considerando a los subterráneos, de suma importancia en la gestión global de un país.

Las aguas subterráneas son fuente de agua potable para la mitad de la población mundial. En algunas zonas, la dependencia de las aguas subterráneas como fuente de agua potable es mayor, particularmente en áreas rurales y de población dispersa sin acceso a redes urbanas de distribución. El agua subterránea es también importante para muchas industrias. Supone una fuente de agua fiable y continuada, evita los riesgos de corte de suministro en tiempos de sequía y es más económica. En muchos países áridos y semiáridos, como España, el principal uso del agua subterránea es el regadío.  A escala mundial, el 70% de las extracciones se destinan al regadío (Llamas,

2001).

1.1 Agua en movimiento.

El ciclo del agua es una fase esencial de la vida en la Tierra y consta de dos etapas principales, la terrestre que está relacionada con el transporte y el almacenamiento de las aguas en la Tierra y en el mar, principalmente en su forma líquida y sólida, y la etapa atmosférica que está relacionada con el transporte del agua en la atmósfera, la mayoría de veces en forma de vapor. Los componentes del Ciclo hidrológico son: La precipitación, la infiltración, el escurrimiento y la evaporación.

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El ciclo del agua mueve agua desde la atmósfera a la Tierra y viceversa en un proceso de movimiento duradero impulsado por la energía del sol y la gravedad. El curso del ciclo hidrológico proporciona el agua que circula por los ríos, lagos y acuíferos, donde muchas personas obtienen el agua que ingieren.

1.2 Cavernas y capilaridades.

Una cueva o caverna es una cavidad natural del terreno causada por algún tipo de erosión de corrientes de agua, hielo o lava.

Los terrenos calizos han sido formados por sedimentaciones marinas. La caliza es una sedimentación muy compacta, y por lo tanto impermeable, pero al ser compacta se forman grietas y fisuras de gran tamaño que permiten la entrada de agua por las hendiduras de la roca, que por erosión y/o disolución de la calcita va a crear un espacio vacío en este cuerpo sólido, y este espacio formado es una “caverna”.

El agua subterránea puede circular y almacenarse en el conjunto del estrato geológico: este es el caso de suelos porosos como arenosos, de piedra y aluvión. Puede circular y almacenarse en fisuras o fallos de las rocas compactas que no son en ellas mismas permeables, como la mayoría de rocas volcánicas y metamórficas. El agua corre a través de la roca y circula en fisuras localizadas y dispersas. Las rocas compactas de grandes fisuras o cavernas son típicamente calizas.

1.3 Agua subterránea en movimiento.

Muchas moléculas de agua se mueven rápidamente a través del ciclo del agua ya sea cayendo directamente en los océanos, los cuales captan el 78 por ciento de toda la precipitación, o aterrizando en los continentes. Todo excedente de agua infiltrada en los suelos y las rocas, llamada Aguas Gravitacionales, viajan a través de sus espacios hasta acumularse sobre una capa menos permeable que dificulta su paso, llegando a saturar el espacio poroso constituyendo así un Acuífero.

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Las aguas subterráneas forman grandes depósitos que en muchos lugares constituyen la única fuente de agua potable disponible. A veces, cuando circulan bajo tierra, forman grandes sistemas de cuevas. En algunos lugares regresan a la superficie, en forma de manantiales. Otras, hay que ir a recogerlas a distintas profundidades excavando pozos.

La gestión de la intrusión salina mediante el control de gradiente hidráulico, es una práctica común. Esto generalmente se adopta ya sea, reduciendo la abstracción de aguas río arriba o moviendo los pozos de extracción. Sin embargo, existen situaciones en las que es necesario explotar el sistema de agua subterránea debido a las corrientes superficiales insuficientes ( De Costa y Toshio, 2009, p. 789).

1.4 Acuíferos.

Los acuíferos son formaciones geológicas de roca y arena que contienen el agua subterránea y permiten su movimiento. Son capaces de almacenar y rendir cantidades suficientes de agua para diferentes usos. El agua subterránea que se halla almacenada en los acuíferos es una parte importante del ciclo hidrológico. De acuerdo con la estructura geológica del subsuelo, los acuíferos se dividen en libres y confinados.

Cuando una capa permeable está entre dos capas impermeables se forma un acuífero cautivo o confinado. En estas condiciones el agua adquiere una gran presión. Si se crea una fisura en la capa impermeable, entonces el agua asciende rápidamente hasta el nivel freático para equilibrar las diferencias de presión. Por su parte, si la capa permeable no encuentra límite más que en profundidad, entonces se denomina acuífero libre.

1.5 Manantiales y ríos.

Un manantial es un flujo natural de agua que surge del interior de la tierra desde un solo punto o por un área pequeña. Pueden aparecer en tierra firme o ir a dar a cursos de agua, lagunas o lagos. La composición del agua de los

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manantiales varía según la naturaleza del suelo o la roca de su l echo. El caudal de los manantiales depende de la estación del año y del volumen de las precipitaciones.

En general proceden directamente de las precipitaciones que caen desde las nubes. Los ríos nacen en manantiales a partir de aguas subterráneas que salen a la superficie o en lugares en los que se funden los glaciares. A partir de su nacimiento siguen la pendiente del terreno hasta llegar al mar. Desde su nacimiento en una zona montañosa y alta hasta su desembocadura en el mar, el río suele ir disminuyendo su pendiente.

1.6 Desiertos y sequías.

Cuando nos referimos a un desierto pensamos en un lugar deshabitado, y a menudo identificamos el desierto con un lugar cálido, árido y sin vegetación, pero no siempre es así. Las cumbres de las altas montañas o los casquetes polares son desiertos fríos, pues tienen agua en abundancia.

En los continentes, es la disponibilidad o no de agua líquida la que determina la vida. En las regiones árticas, el agua congelada impide la vida de las plantas, y en zonas cálidas, es la ausencia de lluvias la que restringe la vida vegetal a unas determinadas especies. En las zonas en las que la disponibilidad de agua se limitan a una determinada estación del año, por ejemplo donde las aguas llegan mediante la inundación de ríos o donde el agua cae en forma de lluvias, la vida debe adaptarse a estas precipitaciones, entonces nos damos cuenta que las consecuencias de un mal uso del suelo y del agua llegan a ser irremediables.

La disponibilidad de los recursos hídricos en tierras áridas, se conecta principalmente con las características de almacenamiento y periodicidad de las precipitaciones, las cuales determinan los escurrimientos durante períodos cortos del año. Estos problemas, aunados a la gran evaporación en los cultivos, que generalmente caracterizan a las zonas áridas, impiden la formación de arroyos perennes capaces de satisfacer requisitos tanto ambientales como de

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la población (Tricoli, 1998). Las presas se construyen generalmente a través de canales fluviales, donde hay grandes flujos de infiltración (Forzieri, Gardenti, Caparrini and Castelli, 2008, p. 74-75).

2. PRESAS SUBTERRÁNEAS.

2.1 ¿Qué son las presas subterráneas?

Una presa subterránea es una estructura que obstruye el flujo natural de agua subterránea y lo almacena por debajo de la superficie terrestre (Hansson and Nilsson, 1986).

Las presas pueden construirse sub-superficiales (sub-sumergibles) y subterráneas (o sumergibles). Las presas sub-sumergibles se definen como presas con paredes que forman una capa impermeable y se extienden por encima de la superficie del aluvión, formando piscinas aguas arriba durante los períodos de lluvia. El agua se almacena por encima y por debajo de la superficie aluvial. Por otra parte, la pared de una presa sumergida, está encerrada completamente en el aluvión, y el agua se almacena en el suelo saturado. Estos tipos de presas se han construido en el noreste de Brasil desde inicio de siglo para aumentar el abastecimiento rural de agua (“Underground dams in Brazil”, 1997, section 5.3).

2.2 Tipos de presas subterráneas.

Básicamente hay dos tipos de presas subterráneas: i) presas superficiales y ii) presas de arena de almacenamiento. Una presa sub-superficial es construida por debajo del nivel terrestre y retiene el flujo en un acuífero natural, mientras que una presa de arena de almacenamiento retiene agua en sedimentos causados por acumulación en la misma presa (Hansson and Nilsson, 1986).

2.3 Características.

El almacenamiento de agua en una presa subterranea tiene ventajas sobre los reservorios de agua superficial, las pérdidas por evaporación se reducen, el almacenamiento diseñado permanece por un largo tiempo, son menos susceptible a la contaminación o a riesgos sanitarios, la tierra por encima del almacenamiento de agua puede ser utilizada para otros propósitos, requiere de un bajo costo y las técnicas empleadas son socialmente aceptables. (Yilmaz, 2005; Onder and Yilmaz, 2005, p. 43)

La capacidad de almacenamiento de una presa y reservorio típicos sub-superficiales, con una profundidad de 4 m, 50 m de ancho y 500 m de longitud,

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es de unos 10,000 m3. No deben existir estratos no confinados que excedan de una profundidad de no más de 10 m y una capa impermeable en su parte inferior.

En las minas profundas de oro, los sistemas de deshidratación, o los sistemas de bombeo de agua clara son vitales para los procesos de minería. Es esencial controlar y observar los niveles de las presas subterráneas para la seguridad de los mineros y de las bombas, así como el consumo de potencia de las bombas con el fin de disminuir el costo de electricidad. Deben monitorearse los niveles de las represas subterráneas para garantizar el nivel de agua de la presa dentro de límites seguros, con el fin de evitar inundaciones o daños (Hassan, Twala y Marwala, 2014, p. 94). Para ello es necesario llevar a cabo simulaciones aplicando modelos y mediciones.

2.4 Modelos y mediciones.

Para construir una presa, es necesario realizar simulaciones previas, que nos permitan determinar cómo se comportará dicha obra, bajo ciertas circunstancias o situaciones. Existen infinidad de modelos matemáticos que son frecuentemente utilizados para simular condiciones ambientales, sismológicas, etc., entre los que se pueden mencionar: modelo de diferencias finitas, modelo de diferencias finitas tridimensional, modelo de análisis de incertidumbre, modelo de muestreo Hiper-cubo, modelo de elementos finitos bilineal, etc.

Las mediciones que se pueden realizar con ayuda de éstos y otros modelos son: fragilidad del sistema, posibles daños por sismo, capacidad de almacenamiento, pérdidas por evaporación, consumo energético, conductividad hidráulica, espesor necesario de las paredes de retención, comportamiento

adecuado de cada componente de la presa, análisis de zonas de ri esgo,…

2.5 Calidad del agua.

El agua de cualquier fuente debe ser adecuada para los propósitos previstos. El agua para beber debe estar libre de organismos patógenos, es decir debe tener buena calidad biológica. No debe contener material disuelto o en suspensión que pueda causar daño a la salud o tener sabor desagradable, por ejemplo, plomo, arsénico y cromo, que son sustancias venenosas. El agua destinada a riego debe estar libre de sal, pues daña los cultivos y las arcillas son particularmente propensas a dañarse en presencia de sodio, con lo cual los suelos pierden estabilidad.

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2.6 Construcción de presas subterráneas.

El principio de una presa sub-superficial es relativamente simple: una zanja se escarba cruzando un valle, hasta alcanzar la capa de rocas o su capa impermeable, sólida, en una localización adecuada. En la zanja, una pared o barrera impermeable es construida y se rellena los espacios en la zanja con el mismo material excavado.

El principio de una presa de arena de almacenamiento es como sigue: un vertedero de tamaño deseable se construye a través de la cama de corriente, el acarreo de arena por flujos pesados durante las lluvias es depositado y el reservorio es llenado con arena. Éste acuífero artificial es repuesto cada año durante las lluvias y el agua almacenada es utilizando durante las estaciones secas.

2.6.1 Selección de sitio.

El primer paso para construir una presa es la selección del sitio. La información sobre la distribución de suelos en un área, es utilizada para identificar el mejor sitio. Zonas con suelos aluviales de no mas de 3m a 4m de profundidad, medios de textura gruesa y con gradientes de no mas del 5% son la mejor opción.

2.6.2 Estudios preliminares.

Para la construcción de una presa es necesario, realizar los siguientes tipos de estudio: socioeconómicos, topográficos, hidrológicos, geológicos, económicos, de factibilidad, mecánica de suelos, sismológicos, salinidad,

calidad de mantos acuíferos,…

2.6.3 Materiales.

Varios materiales constructivos han sido utilizados para la construcción, tales como arcilla, concreto, piedra de albañilería, concreto reforzado, ladrillo, plástico, fieltro de asfalto, hojas de acero, hierro corrugado, PVC, piedras de arena, arena, gaviones con cubierta de arcilla, gaviones con núcleo de arcilla,

piedras rellenas con concreto…

2.6.4 Construcción de muro.

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etc., se puede realizar la construcción del muro de retención, después de haber cavado una zanja, utilizando alguno de los siguientes procedimientos:

2.6.4.1 Capas de arcilla.

La arcilla debe ser depositada uniformemente en la zanja, en capas de 10 cm de espesor, humedecidas, y compactadas hasta que tengan aproximadamente 5 cm de espesor. Múltiples capas con colocadas, humedecidas y compactadas hasta que la última capa alcanza la superficie del suelo.

2.6.4.2 Barro empaquetado.

El barro, es una mezcla de barro y agua, similar al utilizado en áreas rurales para construir cabañas de barro, el cual es depositado eventualmente en la zanja hasta llegar a la superficie del suelo.

2.6.4.3 Albañilería.

Una doble fila de ladrillo, unido con mortero cemento-arena, en una proporción 1:4, se utiliza para formar una pared vertical. El espacio entre la pared y el talud de aguas río abajo debe ser llenado El lado de la corriente río arriba, debe ser recubierto con mortero cemento-arena en relación 1:3 y sellador diluido en agua en razón 1:15. Los ladrillos utilizados deben estar bien cocinados y libres de sal, para minimizar el riesgo de falla de la presa o intrusión salina.

2.6.4.4 Roca.

En zonas muy rocosas, los ladrillos de albañilería pueden ser reemplazados con rocas unidas con mortero cemento-arena, en razón 1:4. Las piedras deben colocarse adecuadamente en el mortero, sin dejar espacios en donde la intrusión salina pudiera ocurrir. Se recomienda que la pared de piedra sea recubierta con mortero cemento-arena en relación 1:3 y sellador diluido en agua en razón 1:15.

2.6.4.5 Lona plástica.

Es posible también utilizar una cubierta de tela artificial en ésta tecnología. Cuando se usan, se recomienda que una plasta de lodo-agua se utilice en el lado río abajo de la zanja para alizar el corte y prevenir bordes rocosos, etc, que pudieran dañar la tela.

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3. OPERACIÓN, MANEJO Y MANTENIMIENTO DE PRESAS SUBTERRÁNEAS.

Para poder realizar la construcción de presas de retención de aguas subterráneas es necesario explorar y analizar el terreno ya que no solo porque corra agua por el subsuelo quiere decir que sea una buena opción para realizar dicha obra. Se tiene que determinar que la salinidad y la composición química del agua sean potables, que el suelo sea resistente a la construcción, que la profundidad en que corre el agua sea la adecuada para que no se eleven los costos. Estos puntos son regulados, en nuestro país por CONAGUA, lo que permite controlar el uso de recursos hídricos, mediante “normas oficiales mexicanas”:

La presente Norma Oficial Mexicana tiene como objetivos:

a. Establecer especificaciones mínimas de desempeño para los  productos que integran los sistemas de agua potable, toma

domiciliaria y alcantarillado sanitario, para asegurar la hermeticidad de éstos a largo plazo.

b. Establecer las condiciones y métodos de prueba para asegurar una instalación hermética de los productos que integran los sistemas de agua potable, toma domiciliaria y alcantarillado sanitario.

c. Establecer las condiciones de operación y mantenimiento para garantizar una vida útil suficiente de los sistemas de agua potable, toma domiciliaria y alcantarillado sanitario….  (NOM-001-CONAGUA-2011, p. 4).

Ya que se determinó que el lugar para hacer la obra es el adecuado, y una vez que se cumplen los requisitos que establecen las normas oficiales sobre explotación y uso de recursos hídricos, entonces la obra se inicia. Dependiendo de la obra es el proceso que involucra, por ejemplo, si solo se va a realizar un pozo, se inicia con la perforación, luego se construyen las paredes y finalmente se coloca la bomba adecuada para la extracción del agua. Si simplemente se va a extraer el agua de un lago subterráneo, la perforación es menor y la bomba que se utilizara será diferente, según convenga. Así mismo hay algunas otras obras que se están implementando para la extracción de aguas subterráneas, pero el procedimiento termina siendo muy parecido a l o anterior.

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El mantenimiento de estas obras es muy importante ya que estamos hablando de agua potable que si no está en las condiciones adecuadas puede ser dañina para las personas.

Para el mantenimiento, se utiliza una pequeña cámara que introducen para revisar las paredes, el agua y el funcionamiento de la bomba. También se hacen previas químicas periódicamente, para estar seguros que el agua está en óptimas condiciones.

La frecuencia para estas revisiones depende del número de horas en operación acumuladas, la severidad de las condiciones de servicio, y el cuidado que se haya tenido en la bomba durante la operación; el mal funcionamiento interior generalmente se nota en la reducción de la capacidad o presión, o un significativo cambio en la vibración o sonido durante su funcionamiento.

En ocasiones es necesario cambiar alguna pieza de la bomba o hacer una reparación en alguna pared, todo esto dependerá de que tan bien haya sido construido y la vida útil que se le haya dado. Un requisito fundamental para aumentar la vida útil de las presas es utilizar técnicas de construcción de baja tecnología y materiales disponibles localmente, para evitar el riesgo de descuidar el mantenimiento por los altos costos.

4. COSTOS

En este tipo de obras lo que influye en los costos, son los estudios previos que se tienen que realizar, la construcción de la obra y el mantenimiento que va a requerir después de la construcción. Cuando se realizan estudios, el costo se genera principalmente de pagar los servicios especializados, lo que incluye además, costo de los materiales que se puedan llegar a utilizar y el tipo de pruebas que se realicen.

Para determinar costos en una construcción se toma en cuenta muchos factores pero los que más influyen son: la profundidad, dimensiones de la obra, el tiempo requerido para realizar la construcción, la vida útil que se le quiere dar y la población a la que se va a beneficiar.

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En ocasiones la profundidad hace que la obra no se viable por los costos elevados y la poca población a la que beneficiaría, por ello son tan importantes los estudios previos.

El costo de una obra de este tipo depende totalmente de la magnitud de la obra ya que hay obras muy pequeñas como un pozo para abastecer a una familia hasta una bomba que llegue a un lago profundo para abastecer a una pequeña ciudad pero jamás se podría elevar a lo que cuesta un presa normal ya que ella es mucho más grande.

5. ESTUDIO DE CASOS

5.1 Presa subterránea en Brasil.

Esta sub-región comprende unos 88.000 km2, con una densidad demográfica general de 25 a 75 personas/ km2. Tiene clima semiárido y una lluvia promedio debajo de los 600 mm/a, con un estiaje extendido de agosto a diciembre, alta propensión a la sequía y una evaporación potencial arriba de los 2.000 mm/a.

La mayor parte de esta región se encuentra sobre un basamento de rocas cristalinas, las cuales no cuentan con un manto intemperizado profundo y tienen una transmisión y capacidad de almacenamiento de agua subterránea extremadamente bajas. El terreno tiene un relieve suave pero significativo y en la mayor parte la ocurrencia del agua subterránea se restringe a depósitos delgados coluviales y aluviales en pequeños valles, cuyos arroyos fluyen sólo durante períodos limitados después de eventos importantes de lluvias generalmente de marzo a mayo.

En partes de esta sub-región se desarrollan suelos salinos, cuya presencia puede producir niveles significativos de salinización en el agua subterránea, lo cual puede agravarse aún más por la evaporación directa cuando la acumulación de agua en la superficie produce niveles someros de agua subterránea.

5.2 Presa subterránea en la isla Miyako de Okinawa, Japón.

El objetivo de estudio es la presa subterránea Sunagawa en la isla de Miyako en Okinawa, Japón. La máxima altura del cuerpo es de aproximadamente 46 m de altura y de 1500m de longitud. El estrato de la isla está formado por fango y formaciones lodosas. Debido a que es una zona altamente sísmica, se realizaron estudios sobre movimiento de aguas en áreas de presas subterráneas. Dado que la zona es costera, se realizaron estudios

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para determinar la intrusión salina y así poder hacer un diseño adecuado de presas subterráneas en la región.

5.3 Presa subterránea en Kidal, Mali.

La región de Kidal, Mali, tiene una extensión de aproximadamente 150,000 km2. La región está localizada entre dos grandes desiertos, el Sahara y la zona árida ecuatorial. Se caracteriza por un rango de temperaturas máximas al mediodía y mínimas por la noche. Kidal es la región más pobre de Mali y la más poblada. No hay caminos asfaltados, ni hospitales y tiene condiciones climáticas adversas. Se realizaron estudios para determinar la factibilidad y sustentabilidad de la región para la construcción de barracas (pequeñas presas), considerando en forma cualitativa y cuantitativa la región.

CONCLUSIONES

 Las aguas subterráneas son un importante recurso, frecuentemente

olvidado.

 El almacenamiento de agua por medio de presas tiene las siguientes

ventajas: reducir o minimizar la evaporación, reducir los tiempos de diseño y construcción, menos susceptible a contaminación o riesgos sanitarios, las técnicas utilizadas son de bajo costo.

 Se deben realizar estudios previos para el diseño y construcción de una

presa, que permitan determinar el lugar más adecuado, la mejor utilización y aprovechamiento, el mejor costo y mayor durabilidad.

 Se deben realizar modelos y simulaciones que permitan determinar,

fragilidad, comportamiento ante sismos, posibilidad de fractura, materiales y dimensiones óptimas, etc.

 Hay muchos modelos que pueden utilizarse para realizar análisis de una

presa, el de uso más frecuente es el método o modelo de elementos finitos.

 La intrusión salina es un gran problema, principalmente en zonas

costeras, ya que el sodio daña cultivos y vuelve inestable el terreno al alterar las arcillas.

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REFERENCIAS

1. Hassan, A. N., Twala, B. & Marwala T., “ Underground Water Dam

Levels and Energy Consumption Prediction Using Computational

Intelligence Techniques”, IEEE Xplore Digital Library,2014, 94-99.

<http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?reload=true&arnumber= 6841445>

2. “Underground Dams in Brazil”, Source Book of Alternative Technologies for Freshwater Augmentation in Latin America and the Caribbean. World Wide Energy, 1997.

<http://www.oas.org/dsd/publications/Unit/oea59e/ch34.htm>

3. De Costa, G. & Toshio, H., “Groundwater Behaviour in Subsurface Area of Underground Dams”,  Advances in Water Resources and Hydraulic Engineering. Springer Link,2009, 789-795.

<http://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-3-540-89465-0_139#page-1 >, <Base de Datos Springer.pdf >

4. Forzieri, G., Gardenti, M., Caparrini, F. & Castelli, F, “A methodology for

the pre-selection of suitable sites for surface and underground small dams in arid areas: A case study in the region of Kidal, Mali”, Physics

and Chemistry of the Earth. Science Direct, 2008,33, 74-85.

<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1474706507000770 > 5. Orlove, B. and Caton S. C., “Water sustainability: Anthropological

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6.  Abdelhamid, H., Mahmoud, B. & Hussein, M., “Seismic fragility and

uncertainty analisys of concrete gravity dams under near-fault ground

motions”. Civil and Environmental Research, 2013, 5.

<http://www.iiste.org/Journals/index.php/CER/article/view/11341 >

7. Naief, K., Mizhir, T. J. & Hussein, Z. F., “Effects of subground dam

properties on the groundwater lowering strategy in the ancient Babilon

city”. Civil and Environmental Research , 2015, 7, no. 6.

<http://www.iiste.org/Journals/index.php/CER/article/viewFile/23049/235 68>

8. Yilmaz, M. “Control of groundwater by underground dams”. A thesis

submitted to the graduate school of natural and applied sciences of the middle east technical university in partial fulfillment of the requirements for the degree of master of science in the department of civil engineering.  Ankara, Turkey. November 2003.

(19)

9. México, D. F. Comisión Nacional del Agua. Normas oficiales mexicanas. Del Sector Agua. Normas NOM-001-SEMARNAT-1996 a NOM-015-SEMARNAT-2007, 9 junio 2015.

<http://www.conagua.gob.mx/Contenido.aspx?n1=2&n2=16&n3=2&n4=11 >

10.Llamas, M. R., Fornés, J., Hernández, N., Martínez, L., “ Aguas

subterráneas: Retos y oportunidades”, Fundación Marcelino Botín.

Mundi Prensa, Madrid, 2001.

<https://www.uam.es/otros/fungobe/doc/lecciones1Llamas.pdf>

OPINIONES

 POR LILIAN KATTS:

 Después de los casquetes polares, el subsuelo contiene la mayor

reserva de agua dulce del planeta. Por esta razón, se han creado las presas subterráneas, donde se almacena ésta reserva, en gran parte no renovable; reviste importancia para compensar las variaciones de la disponibilidad de agua superficial y para dar flexibilidad al manejo integrado de los recursos hídricos. El cambio climático global afectará la renovación y la calidad del agua subterránea. La importancia de la reserva será aún mayor donde se acentúen las sequías a causa del cambio climático global.

 Sirven para la captación cuando el agua superficial es insuficiente o

prácticamente inexistente, de mala calidad o se encuentra demasiado lejos, y las aguas subterráneas circulan lo bastante cerca de la superficie del suelo, ya sea en valles o en lechos de cursos de agua secos. Se puede acceder a estas aguas a través de pozos situados aguas arriba de la presa y rodeados preferiblemente por galerías de filtración de grava.

 POR IRINA SOLÍS:

 Las fuentes de agua superficial se han vuelto insuficientes, pues en

su mayoría ya están siendo explotadas, además, hay regiones en las que no se cuenta con este recurso a nivel superficial o ya tienen grados de contaminación tan altos, que se vuelven inviables para su utilización directa. Hay que agregar que la actividad humana está modificando el clima y que las sequías son cada vez más

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frecuentes y duraderas, por lo que la escasez de agua para consumo ya es una situación preocupante.

  Las presas subterráneas no sólo son una opción para resolver el

problema de escasez de agua, sino que, en ocasiones son la única solución para la obtención de éste recurso en zonas de difícil acceso, zonas muy áridas o zonas costeras, en donde es utilizado en todo tipo de procesos en pequeñas comunidades, riego de parcelas, para consumo por animales, e incluso en procesos para pequeñas industrias o procesos de minería. Son económicas, requieren muy poco mantenimiento, el recurso hídrico siempre está disponible y tiene menores pérdidas por evaporación.

 POR VANESSA CASTILLA:

  La construcción de una presa subterránea nos ayuda a crear

reservas de agua de mejor calidad que viene de la retención de agua superficial ya que no ha sido contaminada por la población ni algún otro ser vivo, solo que es más laboriosa la mano de obra que se requiere y tiempo.

  Las ventajas es que no implica inundaciones de tierras, no hay

evaporación, lleva poco mantenimiento. Y las desventajas se nos puede hacer difícil calcular el volumen de la presa, menor eficacia, necesidad intensas de excavación.

 POR SIOMEL CARRILLO:

 Las aguas subterráneas pueden ser de gran utilidad para abastecer

a poblaciones pequeñas, con la construcción de pozos y barreras para detener el agua en lugares con pendientes y así almacenarlas y extraerla con la técnica de bombeo.

  El problema con las aguas subterráneas y su distribución en la

población es que muchas de ellas tienen químicos que pueden ser dañinos para la salud además que si se encuentra aguas subterráneas saludables no sirven para abastecer a poblaciones grandes y pueden causar grandes costos y poca utilidad y serían más viables otras técnicas de abastecimiento de agua.

 POR DIANA FRAGA:

 Una presa subterránea es considerada una recarga de acuífero. Un

acuífero se refiere a un lugar con agua formado de manera natural que es permeable, así permite que este sea recargado, esta recarga es a través del almacenamiento de aguas subterráneas, estas a su vez se forman a partir del exceso de agua en manantiales, lagos y

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arroyos. Una presa subterránea garantiza calidad en el agua. En las presas subterráneas siempre se va a manejar agua en pequeñas cantidades. Si se llegan a manejar volúmenes mayores de agua, entonces se trata de un pozo profundo.

  Cuando hablamos de almacenamientos de agua subterránea, es

importante especificar que no debe existir roca en la zona que se desea formar la presa, de lo contrario debe construirse un tanque o cisterna que no tenga filtraciones. Para llevar a cabo esta acción es necesario un permiso de almacenamientos de agua por parte de CONAGUA en nuestro país. Además es vital disponer de agua no tan profunda y estos almacenamientos pueden ser útiles para poblaciones pequeñas. Las presas subterráneas son una buena opción, ya que almacenan agua de manera potable que se puede utilizar en cualquier momento. El costo de una presa depende de que tan profunda sea la excavación del lugar.

GLOSARIO

Abstracción-Vinculado al verbo abstraer-Separar las cualidades de un objeto.

Aluvión-Sedimentos arrastrados por una corriente de agua, que quedan depositados en un terreno/Afluencia repentina y violenta de un río o arroyo debido a su desbordamiento.

Caliza-Roca sedimentaria formada principalmente por carbonato de calcio y que se caracteriza por presentar efervescencia por acción de los ácidos diluidos en frío.

Caudal-Cantidad de agua que lleva una corriente o que fluye de un manantial o fuente.

Gavión-Caja o cesta de forma prismática rectangular, rellena de piedra, de enrejado de malla metálica.

Ingenio-Aparato o mecanismo que desarrolla un trabajo útil o una función práctica.

Intrusión salina-La intrusión salina es el proceso por el cual los acuíferos costeros están conectados con el agua del mar. Esto supone que el agua salada fluye hacia el subsuelo continental mezclándose con las reservas de agua dulce.

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Nivel freático-Rara vez los mantos acuíferos están saturados hasta la superficie de la tierra, la parte superior de la zona saturada se llama nivel freático.

Sedimentación-Proceso por el cual el sedimento en movimiento se deposita.

Sedimento-Material sólido, acumulado sobre la superficie terrestre (litosfera), derivado de las acciones de fenómenos y procesos que actúan en la atmósfera, en la hidrósfera y en la biosfera (vientos, variaciones de temperatura, precipitaciones meteorológicas, circulación de aguas superficiales o subterráneas, desplazamiento de masas de agua en ambiente marino o lacustre, acciones de agentes químicos, acciones de organismos vivos).

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