México es un país que recibe un alto porcentaje de agua de lluvia anualmente, sin embargo, gran parte de este recurso es desaprovechado. La precipitación anual es de 1,489 miles de millones de m³ (760 mm), de ésta se estima que 73.2% se evapotranspira y regresa a la atmósfera, el 22.1% escurre por los ríos o arroyos y el 4.7% restante se infiltra al subsuelo y recarga los acuíferos. Tomando en cuenta las exportaciones e importaciones de agua con los países vecinos, así como la recarga incidental, anualmente el país cuenta con 459 mil millones de m³ de agua dulce renovable .
Un aprovechamiento de ese 72% de agua de lluvia que se evapotranspira podría significar una mayor disponibilidad de agua para el suministro y la recarga de acuíferos sobre explotados.
La mayor parte de la lluvia ocurre en el verano, mientras que el resto del año es relativamente seco, el 67.3% de la precipitación normal mensual cae entre los meses de junio y septiembre. Y el reparto del recurso pluvial en el territorio es muy desigual, el país se puede dividir en dos grandes zonas: la zona norte, centro y noroeste, donde se concentra el 77% de la población, pero recibe el 31% del agua renovable; y la zona sur y sureste, donde habita el 23% de la población y percibe el 69% del agua renovable . Se observa que en general las cuencas situadas en el centro y norte del territorio tienen una baja disponibilidad natural de agua porque la precipitación media anual de estas regiones es menor a 500 mm, mientras que en las cuencas del sur oscila entre los 2,801 a 3,400 mm/año.
Distribución de la precipitación pluvial anual 1971-2000
Además el cambio climático puede empeorar estas diferencias, ya que las evaluaciones del Panel Intergubernamental de Cambio Climático de Naciones Unidas, indican que México puede experimentar una disminución significativa en el escurrimiento, del orden del 10 al 20% a nivel nacional, de 76-152 mm anuales aproximadamente.
En la actualidad, si se aprovecha de forma sustentable el agua de lluvia en todo el país, pueden aumentar las reservas de agua dulce y recargar los acuíferos para evitar que siga aumentando la sobre explotación.
Ciclo Hídrico
La continuidad del agua en la tierra depende del Ciclo Hidrológico, este proceso natural se está viendo afectado por el desarrollo urbano, la industrialización y la desforestación. Con el cambio climático también se han visto algunas modificaciones en sus patrones, lo que ha producido lluvias impredecibles y más intensas.
La lluvia genera escurrimientos que en entornos naturales fluyen por las laderas, son absorbidos por la vegetación, se infiltran en la tierra o se desplaza sobre el suelo, formando arroyos y ríos. Si el agua de lluvia cae con mucha intensidad produce crecidas y aumentar el nivel de los ríos o si la zona ha sido desforestada también produce deslaves.
Este proceso natural, inicia cuando el sol calienta el agua superficial en los océanos, lagos y lagunas, generando la evaporación que la convierte en el vapor de agua que se eleva hacia la atmósfera. Una vez que ese vapor de agua alcanza las capas altas de la atmósfera, se enfría y se transforma en pequeñas gotas, las cuales forman las nubes, éstas son el principal fenómeno atmosférico visible.
En las nubes, una vez que se forman las pequeñas gotas, se juntany crecen hasta que se vuelven demasiado pesadas y regresan a latierra como precipitación (se condensan) en su fase líquida (lluvia)o en su fase sólida (nieve o granizo).La precipitación incluye también el agua que pasa de la atmósferaa la superficie terrestre por condensación del vapor de agua (rocío)o por la congelación del vapor (helada) y por la intercepción delas gotas de agua de las nieblas (nubes que tocan el suelo o elmar).
A medida que cae la lluvia, parte de ella se evapora directamente hacia la atmósfera o es interceptada. El resto penetra hacia el interior del suelo; esta agua infiltrada puede volver a la atmósfera por evapotranspiración o profundizarse hasta alcanzar las capas freáticas. Si la precipitación continúa penetrando en la tierra hasta que ésta se satura, el agua excedente pasa a formar parte de las aguas superficiales, originando escurrimientos sobre la superficie de la tierra que ayudan a llenar los lagos, ríos y mantos acuíferos.
Sin embargo, el asfalto, el concreto y la desforestación, están llevando a que este ciclo se vea interrumpido por dos causas principales: la primera es el aumento de temperatura por la urbanización y la segunda el impedimento de que el agua de lluvia vuelva a ser absorbida por la tierra, en su lugar, es drenada y arrojada de nuevo al océano; con lo cual, aumenta el nivel del agua en el mar y disminuye la lluvia en la tierra. Se está reduciendo el volumen de agua que debe llegar a la atmósfera y se está descompensando todo el ciclo.
En casi todas las zonas de la tierra, los periodos de lluvia se han reducido, a su vez que aumenta la cantidad y la intensidad de agua que cae en la escasa temporada de lluvia, lo que provoca cada vez más y peores inundaciones (como se pudo ver en el 2010 y comienzos de 2011), a la vez que deslizamientos de tierra y otras tragedias. Del mismo modo, ha aumentado la lluvia en zonas montañosas provocando erosión y derrumbes, mientras que disminuye en los valles, provocando periodos de sequía más intensos y por lo tanto, una mayor desertificación.
Conceptos relacionados con la lluvia
Avenida: Creciente súbita de un río o arroyo
Azolve: Material arrastrado que obstruye una corriente de agua, por lo general lodo o basura.
Bordo de protección: Estructura que sirve para contener el agua de una corriente, ya sea no dejando que ésta salga e inunde las zonas vecinas, o bien, una vez que el escurrimiento del río ha sobrepasado la capacidad de conducción de la corriente y se ha desbordado, éste no alcance una determinada zona.
Capacidad de conducción: Potencial máximo con el que cuenta una corriente para desalojar un gasto.
Cauce: Lecho de los ríos y arroyos donde normalmente escurre el agua que se precipita en las zonas aledañas.
Cuenca: Área que aporta el agua precipitada hasta un determinado punto sobre una corriente, a través de un sistema de corrientes. Está delimitada por el parteaguas. Es una zona de la superficie terrestre en donde, las gotas de lluvia que caen sobre ella, tienden a ser drenadas por el sistema de corrientes hacia el mismo punto de salida.
Cuerpo de agua: Formación hídrica que en conjunto forman la hidrosfera como charcos temporales, estanques, lagunas, lagos, mares, océanos, ríos, arroyos, manantiales, reservas subterráneas, acuíferos, casquetes polares y masas nubosas.
Desbordamiento: Volumen de agua que sale por los márgenes de un río, cuando la capacidad de conducción de éste ha sido rebasada.
Drenaje pluvial urbano: Un sistema de Drenaje Pluvial Urbano está constituido por una red de conductos e instalaciones complementarias que permiten la operación, mantenimiento y reparación del mismo; Su objetivo es la evacuación de las aguas pluviales, que escurren sobre calles y avenidas, evitando con ello su acumulación y propiciando el drenaje de la zona a la que sirven, de ese modo se impide la generación y propagación de enfermedades relacionadas con aguas contaminadas.
Duración de la lluvia: Es el intervalo de tiempo que media entre el principio y el final de la lluvia y se expresa en minutos.
Gasto: Volumen de agua en un cierto tiempo, también se conoce como caudal. Este concepto se usa para determinar el volumen de agua que escurre en un río.
Intensidad de precipitación: Es la cantidad de lluvia que se precipita en cierto tiempo (altura de precipitación por unidad de tiempo). Sus unidades son mm/h, mm/día, etc.
Lámina de precipitación: La precipitación que ocurre en una zona no es constante y el escurrimiento que se genera depende en gran medida de la extensión donde tiene lugar y de sus características (extensión, pendiente, tipo de suelo, cobertura vegetal, etc.). La precipitación pluvial se mide en milímetros (mm) y equivale al espesor de la lámina de agua que se formaría sobre una superficie plana e impermeable, de esta manera es posible comparar las diferentes mediciones en los puntos de una cuenca, o bien, obtener un promedio y con ello calcular el volumen de agua precipitado en la cuenca.
Lluvias Convectivas: Este tipo de lluvias se forma por procesos de evaporación debidos a la insolación, de forma que el aire húmedo formado en las capas bajas asciende por calentamiento a las capas altas, donde se enfría produciéndose la condensación y la lluvia. Este fenómeno es clásico en zonas tropicales y en latitudes templadas, donde existen fenómenos análogos durante los períodos estivales pero con menor intensidad. Durante el verano y por efecto de la insolación se producen nubes de desarrollo vertical que en su ascensión se enfrían y pueden producir tormentas
Periodo de retorno: Es el tiempo que, en promedio, debe transcurrir para que se presente un evento igual o mayor a una cierta magnitud. Normalmente, el tiempo que se usa son años y la magnitud del evento puede ser el escurrimiento, expresado como un cierto gasto, una lámina de precipitación o una profundidad de inundación (tirante). Se subraya que el evento analizado no ocurre exactamente en el número de años que indica el periodo de retorno, ya que éste puede ocurrir el próximo o dentro del periodo especificado.
Regulación: Volumen suficiente en un tanque o embalse para almacenar el agua que llega de una fuente, a régimen constante, y poder satisfacer las demandas del líquido en forma variables a lo largo del día, o para retener temporalmente el agua de una avenida con objeto de reducir el gasto aguas abajo de la estructura.
Respuesta hidrológica: Es la forma como actúa la cuenca luego de registrar una precipitación. Dicha respuesta define si el caudal registrado a la salida de la cuenca es mayor o menor y si tardará más o menos tiempo en registrarse. Depende de la intensidad y la duración de la lluvia, así como de las características fisiográficas de la cuenca.
Tiempo de concentración: Es el tiempo requerido para que una gota de agua caída en el extremo más alejado de la cuenca, fluya hasta los primeros sumideros y de allí a través de los conductos hasta el punto considerado. El tiempo de concentración se divide en dos partes: el tiempo de entrada y el tiempo de fluencia.
Tiempo de entrada: es el tiempo necesario para que comience el flujo de agua de lluvia sobre el terreno desde el punto más alejado hasta los sitios de admisión, sean ellos sumideros o bocas de torrente.
Tiempo de fluencia: es el tiempo necesario para que el agua recorra los conductos desde el sitio de admisión hasta la sección considerada.
Tirante: Elevación de la superficie del agua sobre el fondo de cauce.
Escurrimiento
Se denomina escurrimiento superficial al agua procedente de la lluvia que circula por la superficie y se concentra en los cauces. El escurrimiento superficial fluye en función de las características topográficas, geológicas, climáticas y de vegetación de la cuenca. También está íntimamente ligado a la relación entre aguas superficiales y subterráneas de la cuenca.
Estos escurrimientos pueden dar lugar a las crecidas o avenidas que se manifiestan por un cambio brusco (horas o días) del nivel del agua en los causes de los ríos.
En México, la distribución de los escurrimientos superficiales es muy heterogénea, en la región sureste del país, que ocupa el 15% del territorio nacional, el potencial hidráulico equivale a 42% de los escurrimientos fluviales; mientras que el altiplano del centro y norte del país cuenta con el 36% del área y únicamente con 4% de los escurrimientos superficiales.
Coeficiente de escurrimiento
Varía entre 0 y 1. Es inversamente proporcional con la capacidad de filtración (por ejemplo, superficies impermeables tienen el más alto coeficiente de escurrimiento y viceversa).
Primer escurrimiento
Es el escurrimiento superficial inicial de una tormenta. Durante esta fase, los contaminantes que se encuentran en superficies como suelos o techos, son lavados y arrastrados por el agua. La concentración de estos contaminantes es normalmente mayor en comparación con el resto de la tormenta, sobre todo en las zonas urbanas, en las cuales se encuentran amplias áreas impermeabilizadas (pavimento, tejados) por las cuales escurre el agua llevando la polución hacia el drenaje, cuases naturales o acuíferos.
La importancia del efecto del escurrimiento inicial es el cambio acelerado en la calidad del agua de lluvia de principios de temporada, resultado del arrastre y lavado de partículas, sedimentos, grasas y elementos orgánicos que se suspenden o diluyen en las superficies por las que pasa el agua, como suelos, techos o vegetación.
Escurrimientos súbitos
Son escurrimientos con un cambio rápido en la cantidad de agua que está fluyendo. Se generan a partir de lluvias intensas que duran varias horas, por la falla o ruptura de alguna estructura de contención (natural o artificial), o bien, por la descarga del agua desde una presa. En cuales quiera de estos eventos las corrientes tienen una gran velocidad.
Los principales factores que contribuyen al fenómeno de escurrimientos súbitos son los siguientes:
• Intensidad de la lluvia. Se refiere a la altura de la lámina de precipitación que se presenta en un intervalo de tiempo corto (menor de 24 horas).
• Saturación del suelo. Estado que presenta el suelo cuando se ocupan sus vacíos con agua y la infiltración es pequeña.
• Pendiente del terreno. En los suelos con fuerte inclinación de la superficie, el escurrimiento superficial se desarrolla con velocidades grandes, por lo que se pueden transportar distintos tipos de sólidos.
Un escurrimiento súbito frecuentemente produce inundaciones. Ocurren inmediatamente después de que se inicia la precipitación, o poco después de la falla de una presa o del desbordamiento de un río. En ciudades como México, en la zona poniente, se presenta con frecuencia una precipitación intensa en zonas de topografía abrupta. De igual modo, en la costa de Chiapas, Acapulco, Guerrero, Sierra Norte de Puebla y en la península de Baja California existen regiones que son afectadas por este tipo de eventos que son de peligro para los habitantes.
Aprovechar el agua de lluvia una solución
En México se pierde un 72% del agua de lluvia, si este recurso fuera aprovechado de mejor forma, habría una mayor cantidad de agua para utilización en diversas actividades humanas. Una correcta gestión del agua de lluvia puede ser una solución para mitigar los efectos ocasionados por las inundaciones y para tener agua de calidad en tiempo de sequía. Sin embargo, para utilizar el agua de lluvia en entornos urbanos y para evitar que contamine ecosistemas vulnerables y las reservas subterráneas, se deben separar los contaminantes y aceites que arrastra el primer escurrimiento pluvial.
En Soluciones Hidropluviales consideramos que la utilización del agua de lluvia es una necesidad actual y una apuesta a futuro. Nuestros sistemas aseguran la calidad y disponibilidad del agua para usos como: lavado, sanitarios, recarga de acuíferos y riego, entre otros. También ofrecemos equipos para ayudar a mitigar los daños ocasionados por inundaciones. Ofrecemos un proceso completo de para gestionar el agua de lluvia por medio de:
- Separadores que remueven los contaminantes arrastrados por el escurrimiento pluvial.
- Sistemas de almacenamiento que permiten retener y detener el agua de lluvia para su posterior proceso y utilización para infiltración, tratamiento y reutilización.
- Controladores que regulan el flujo del agua de lluvia para prevenir inundaciones, y evitan la erosión y el desbordamiento de los ríos.
- Filtros que aíslan sedimentos, basuras, arrastres, grasas y aceites.
Ofrecemos soluciones sustentables para los desarrolladores Comerciales, Industriales, de Vivienda y Municipales.
Fuentes:
- Estadísticas del Agua en México. Conagua, edición 2010
- Atlas de agua en México 2009 CONAGUA.
- Las Cuencas Hidrológicas de México. Diagnóstico y priorización. Instituto Nacional de Ecología, México 2010.
- Fascículos CENAPRED – Inundación, octubre de 2004
- Diagnóstico de Peligros e Identificación de Riesgos de Desastres en México. CENAPRED 2001
