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Introducción y revisión bibliográfica
En algunas regiones de nuestro planeta se han examinado los cambios climáticos y ambientales durante los últimos 2 siglos, utilizando registros sistemáticos de precipitaciones e información indirecta sobre lagos y ríos y la ocurrencia de hambrunas y sequías (Nicholson, 2001). Un estimado de ocho a diez millones de kilómetros cúbicos (km3) de agua subterránea fresca representan la mayor parte del total de agua dulce líquida en la Tierra, o para ser más precisos: aproximadamente del 98 al 99% de ella, según lo mostrado en la Figura 1 (Shiklomanov & Rodda, 2004); en comparación, el volumen global de agua dulce en los lagos es inferior al 1% del volumen total de agua dulce subterránea (Shiklomanov & Rodda, 2004; Schneider et al., 2011; Genda, 2016).
Cuando se trata del cambio climático, el agua subterránea se vuelve particularmente importante. De hecho, cuanto más el cambio climático amenaza el agua superficial a través de las sequías y la salinización; se hace necesario comprender y administrar mejor los recursos de agua subterránea (Margat & Gun, 2013). Sin duda el desafío de lograr una forma de gestión racional y sustentable sobre un acuífero, representa, hoy en día, una clara demanda de caminos para la concertación institucional y para la definición de actuaciones (Montaño et al., 1998). Las percepciones relacionadas con el agua subterránea a menudo se basaban en la imaginación, o incluso en la mitología, en lugar de la observación científica (Margat & Gun, 2013).
La recarga del sistema acuífero, sustenta los recursos de agua subterránea de los cuales existe una dependencia mundial para el agua potable y la agricultura bajo riego (Taylor et al., 2012). La dependencia del agua subterránea ha aumentado mucho en América del Sur durante los últimos 20 años, en parte como respuesta a los crecientes costos y otras restricciones para almacenar y tratar las aguas superficiales y en parte porque las ventajas económicas del uso del agua subterránea ahora se comprenden mejor. Sin embargo, el agua subterránea extraída de los acuíferos es difícil de estimar porque la mayoría proviene de pozos privados y públicos no controlados (Arújo et al., 1999). La vulnerabilidad de las aguas subterráneas al uso excesivo y la degradación de su calidad no se entendió ampliamente hasta hace poco tiempo. Debido a la dificultad de estimar las variaciones de almacenamiento del agua subterránea estacional usando observaciones puntuales de los niveles, es incierto si los modelos actuales sobreestiman o subestiman las variaciones reales (Döll et al., 2012).
La capacidad existente para la aplicación sobre un acuífero de diferentes tipos de aprovechamientos como el hidrogeológico termal, municipal, industrial o agrícola, lo transforman, por un lado, en un riesgo potencial de sobreexplotación de un recurso natural, y así, simultáneamente, en un factor de riesgo para el desencadenamiento de complejos conflictos sociales (Babaye et al., 2018). En el acuífero costero La Yarada, la crisis de gobernabilidad y gobernanza en el uso del agua subterránea es un elemento que contribuye al agotamiento y deterioro de su calidad, por procesos de intrusión marina (Pino et al., 2018). Aún más, se ha provocado que la calidad del agua pase de aceptable a mala, evidenciando un deterioro que está relacionado con el incremento de los volúmenes de explotación y la disminución de la recarga secundaria de agua de buena calidad (Pino & Coarita, 2018).
En todo el período de explotación del acuífero que data de más 100 años, se tiene información de tres balances hídricos realizados (Tabla 1). Las instituciones responsables de los balances anuales reportados son: Instituto Nacional de Investigación y Fomento Minero (INIFM) en el año 1965 reportando 36 Hm3 en balance positivo, Proyecto Especial Tacna, Instituto Nacional de Desarrollo (PET-INADE) en 1989 reportando -15.5 Hm3 en balance negativo y el Instituto Geológico Minero y Metalúrgico (INGEMMET) en el año 2009 reportando -44.0 Hm3 en balance negativo, posterior a 2009, no se registran balances en el acuífero.
En la cuenca Caplina, donde se encuentra emplazado este acuífero, se determinaron las fuentes con mayor influencia sobre la calidad del agua, siendo las geotermales Aruma y Paralocos que emanan aguas con alto contenido de Arsénico, Plomo y Sodio en concentraciones por encima de los valores del Estándar de Calidad Ambiental (ECA), incluso el trasvase de aguas de la fuente Barroso Chico hacia la Quebrada Ancoma con alto contenido de Hierro (Pino et al., 2017). Este acuífero, al estar ubicado en entornos geológicamente activos, tiene una distribución de tipos de agua que a menudo se ve influida por procesos geológicos a largo plazo (por ejemplo, las fluctuaciones del nivel del mar). Desde el punto de vista de la gestión del agua, los acuíferos costeros son vulnerables a la salinización por intrusión marina (Post, 2005).
En este trabajo, buscamos revisar la historia de más un siglo de explotación del acuífero costero La Yarada como sustento de una agricultura en zonas áridas y fijar cual será el futuro respecto a su explotación y las condiciones de esta en términos de cantidad y calidad.
Metodología
Según las características de este caso, pudimos establecer una revisión de los documentos existentes en más de un siglo de explotación del acuífero costero La Yarada, ubicado en la región Tacna al sur del Perú (Figura 2), se consultan estudios académicos y material oficial de dominio público de instituciones académicas, tecnológicas y científicas. Se busca mediante una revisión histórica, explicar el funcionamiento del acuífero desde los puntos de vista ingenieriles y de gestión. La información existente fue analizada y se reportó la discusión y conclusiones sobre los más de 100 años de explotación del acuífero. En la Figura 3 se muestra la evolución histórica de la superficie regada y los volúmenes explotados en el acuífero.
Los inicios entre los años 1900 y 1910
Entre los años 1900 a 1910, se realizaron las primeras exploraciones, orientadas al petróleo, siendo que, en 1910, fue cuando se perforo el primer pozo de explotación de agua subterránea, a cargo de la denominada Junta de Adelanto de Arica (Zagal et al., 2015), no registrándose actividades de intervención en el sistema acuífero posteriores a 1928, fecha de culminación de la ocupación chilena en Tacna.
En la década de los años 1930 y 1940
Entre los años 1930 a 1940, el ministerio de fomento y obras públicas, realiza el estudio para el afianzamiento de los recursos hídricos en Tacna, se realizaron las primeras excavaciones y se realizó el primer estudio para la utilización de aguas subterráneas, realizado por García en 1937. De esta manera podemos citar los estudios de Adams (1906), García (1933, 35 y 36) y Conklin (1939), que se ocupan sobre la procedencia, distribución y explotación de las aguas de escorrentía y del subsuelo de la región (Jaén et al., 1963). Entre 1940 y 1960, Petersen y Alberca (1954), Castro (1959) y Solignac (1958), han efectuado estudios en el subsuelo del valle de Tacna.
La inquietud científica por los estudios de las aguas subterráneas en el Perú, datan del año 1939, cuando Harold Conkling hizo la primera publicación del estudio sistemático de carácter general sobre la explotación de las aguas subterráneas en la costa del Perú (Conkling et al., 1939), que incluyo el acuífero costero La Yarada y donde ya se indicaba la necesidad de trazar planes para las investigaciones futuras a fin de aprovechar racionalmente este valioso recurso natural.
En la década de los años 1950
A partir de 1950, se inicia el desarrollo de proyectos de irrigación privados, con las concesiones agrícolas del Ing. J. Grande y la ejecución de obras de perforación de pozos tubulares y profundos. El año 1957 se iniciaron las investigaciones de las aguas subterráneas por el U.S Geological Survey y por Dr. M. Solignac experto francés en aguas subterráneas de la FAO (Food Agricultural Organization) a pedido del Ministerio de Fomento y Obras Públicas del Gobierno Peruano. En la región Tacna, se atendió los requerimientos de desarrollar agricultura bajo riego usando aguas subterráneas, las aguas superficiales siempre fueron limitadas en cantidad, por distribución espacial y temporal, además de presentar problemas de calidad por arsénico, boro y metales pesados (Pino et al., 2017). En esta década se inician las actividades agrícolas con cultivos de maíz, alfalfa y olivo, principalmente, este último en mayor proporción en virtud a su bajo requerimiento de agua.
En la década de los años 1960
El año 1961 el Ing. C. Torres, director de proyectos del ex Ministerio de Fomento y Obras Públicas fue encargado de crear la comisión de aguas subterráneas y en cuya gestión se firmó un convenio con el gobierno francés que posibilitó la venida al Perú de varios hidrogeólogos franceses como el Dr. Pierre Taltase, el Ing. Jacques Delpy, el Ing. Hubert Sommelet entre otros; y también se envió profesionales peruanos becados a Francia para participar en programas de capacitación.
Es a partir de 1960 que se inicia la ejecución de estudios hidrogeológicos en el acuífero de La Yarada, el primero en su género fue desarrollado por el Ing. G. Pérez, culminado en diciembre de 1966 encargado por el Instituto Nacional de Investigación y Fomento Minero (INIFM). Entre sus principales conclusiones se menciona que el volumen explotado ascendía a 11.38 Hm3/año, de 63 pozos perforados solo se encontraban en actividad 34 pozos (27 tubulares y 7 a tajo abierto) y que la reserva total de la napa era desconocida.
En la década de los años 1970
A partir de 1970, se inicia el incremento de la superficie irrigada y con esto el incremento pozos, se explotó aguas subterráneas para las nuevas superficies de los Asentamientos 3 y 4 y los Asentamientos 5 y 6. En este período se perforaron los primeros piezómetros con la finalidad de iniciar los programas de monitoreo y control del acuífero. Asimismo, se elaboró el primer modelo matemático de flujo subterráneo para el acuífero de La Yarada, un modelo de este tipo es una versión simplificada del sistema real que simula aproximadamente los flujos de entrada-salida y las relaciones de respuesta del sistema (Thangarajan, 2007).
En la década de los años 1980
En 1980, la empresa Aguas Subterráneas Consultoría y Servicios S. A. (ASCOSESA) investiga el efecto de la interfase marina frente a la implementación de obras de captación en las cercanías del litoral correspondiente a la franja litoral del cono deyectivo del río Caplina, determinando la posición y forma de avance en esta interfase frente a las condiciones de explotación.
La Corporación Departamental de Desarrollo de Tacna (CORDETACNA), crea el Proyecto Integral La Yarada (PILY) y realizan el control de acuífero en 1985, con su respectivo inventario de recursos hídricos subterráneos. Se inventariaron 222 fuentes, de las cuales, 53 son utilizados, 37 utilizables y 21 piezómetros de control, el resto no utilizables. La sobreexplotación del acuífero es alrededor de los 74 Hm3/año, se dan los primeros indicios de descensos de nivel freático. El estudio hidrogeológico realizado por INRENA en 1985, concluye que la contaminación del agua subterránea en la cercanía al litoral se debe principalmente a la intrusión marina. En la zona de La Yarada Antigua, la intrusión llega hasta los 2.5 km, y en la zona de Los Palos la contaminación presenta el doble efecto provocado por la intrusión marina y disolución de sales concentrada en los boratos carbonatados y otros, por lo que presentan una contaminación de 3 km de avance hacia continente.
Con fecha 5 de diciembre de 1989, mediante Resolución Ministerial N° 0555-89-AG/DGAS, se prohíbe todo tipo de obras destinadas al alumbramiento de aguas subterráneas en las pampas de La Yarada y Hospicio, al haber determinado el Programa Nacional de Aguas Subterráneas y Tecnificación de Riego (PRONASTER), en su Estudio Integral de la Problemática de La Yarada Antigua, una sobreexplotación del acuífero, facilitando la salinización de sus aguas dulces.
En la década de los años 1990
En esta década, ya con un acuífero con claros indicios de sobreexplotación, reflejándose en los descensos en los niveles piezométricos, se emite la Resolución Ministerial N° 621-94-AG, de fecha 5 de octubre de 1994, que autoriza al Instituto Nacional de Recursos Naturales (lNRENA), a culminar el estudio hidrogeológico de las pampas de La Yarada y Hospicio, el que se aprueba con Resolución Ministerial N° 0696-98-AG, de fecha 14 de diciembre de 1998, en el que se constata el gradual y permanente descenso del nivel freático y la intrusión marina irreversible, recomendándose mantener la veda sobre el incremento de explotación del agua subterránea, prohibiéndose ejecutar todo tipo de obra destinada a explotación.
En la década del año 2000
A raíz de los estudios y alertas de la década anterior, en el año 2004, se programa el control de acuífero en convenio entre el Proyecto Especial Tacna (PET) y la Dirección Regional de Agricultura Tacna (DRA-Tacna). INGEMMET y PET el año 2008, realizan el Estudio Hidrogeológico de Compatibilización del Reservorio Acuífero La Yarada. INRENA el 2003 desarrolla el Estudio Hidrogeológico Valle del Caplina.
El año 2009 la Autoridad Nacional del Agua (ANA), realiza el estudio Caracterización Hidrogeológica del acuífero del valle del Caplina - La Yarada. En cuanto a los asuntos de gestión del acuífero, se emite el D.S. N° 065-2006-AG, el cual establece la veda en el acuífero, prohíbe la ejecución de obras destinadas a la explotación de recursos hídricos subterráneos, así como incrementar los volúmenes de explotación. Con R.J. N° 0327-2009-ANA, se ratifica la declaratoria de veda dada con el D.S. N° 065-2006-AG.
En la década del año 2010
En el año 2010 el ANA desarrolla el estudio Caracterización Hidrogeoquímica del Acuífero Caplina. Asimismo, en el año 2011, el Informe Técnico N° 03 sobre Calidad de agua en la Cuenca Caplina. El PET en el año 2013, elabora el diagnóstico situacional del acuífero Caplina en el ámbito del sector la Yarada.
La ANA, al ver comprometida la estabilidad del sistema, y evidenciándose el proceso de intrusión marina en el acuífero, inicia estudios orientados a la identificación de alternativas superficiales y subterráneas, tendientes a mejorar la oferta hídrica para el acuífero en el año 2013. En el año 2014, con fines de contener la intrusión marina, se propone el plan de trabajo para la implementación de una barrera hidráulica y el diagnóstico para su ubicación preliminar.
Discusión
Según la normatividad y estudios realizados para el acuífero La Yarada, durante los más de 100 años de explotación, se conoce que, hasta la década de los años 70, la explotación del sistema acuífero estaba equilibrada entre recarga y extracciones. A partir de la década de los 80, se concluye que la sobreexplotación del acuífero ha provocado descensos del nivel freático y que la potabilidad del agua considerada aceptable cambie a mediocre, evidenciando el deterioro en la calidad del agua; lo cual está directamente relacionado con el incremento de la actividad agrícola y perforación y operatividad de nuevos pozos, disminuyendo progresivamente las recargas secundarias de agua de buena calidad, perjudicando algunas zonas del acuífero, estos se ven limitados a recibir la recarga principal del río Caplina, donde existe actividad volcánica en las nacientes de la cuenca: hecho que trae como resultado el deterioro de la calidad del agua; sin embargo, pese a todo esto, la clasificación de agua para riego se mantiene invariable con el transcurso de los años (Pino & Coarita, 2018).
ANA en la última década, proponen mediadas de remediación vía la recarga artificial del acuífero con la utilización de alternativas para aumentar dicha recarga como son: trasvases, tratamiento de laderas, reutilización de aguas servidas, desalación, así como avanzar en el camino para iniciar nuevas líneas de investigación que desarrollen la técnica de recarga artificial de acuíferos. Así mismo propone estudiar y presentar ciertos criterios de educación ambiental, sensibilización y divulgación, aplicados a la recarga artificial de acuíferos. Finalmente propone una serie de actuaciones para acercar esta alternativa de gestión hídrica a la población en general, universidades, institutos y colegios.
También se plantea elaborar los estudios e implementar una barrera hidráulica consistente en una batería de pozos que permitan atenuar e interceptar el proceso de intrusión marina en el acuífero de La Yarada. Se enfoca en los estudios geológicos y geofísicos suficientes que permitan caracterizar plenamente el medio acuífero en la zona de implementación de esta barrera. Así mismo se centra en caracterizar químicamente el agua subterránea e identificar la zona de interfase agua dulce-agua salada. A su vez se propone establecer la ubicación y número de pozos de los cuales estaría compuesta la barrera hidráulica, establecer lineamientos y costos de operación y mantenimiento. Finalmente, presenta un diagnóstico para la ubicación preliminar de un piloto de barrera hidráulica negativa en el acuífero de La Yarada, con la finalidad de contener la intrusión marina. Las barreras hidráulicas negativas que interceptan el flujo de agua salada mediante bombeo cerca de la costa, se han propuesto como una medida correctiva para la intrusión de agua de mar en los casos en que se deben mantener cargas piezométricas bajas (Pool & Carrera, 2010). Las medidas correctivas deben estar diseñadas de manera óptima para mejorar la calidad del agua y minimizar los cambios en el régimen de bombeo existente (Abarca et al., 2006).
Conclusión
Revisado el historial de intervenciones sobre el acuífero La Yarada, a los 100 años de explotación continua en régimen equilibrado y no equilibrado, se ha identificado que la explotación no equilibrada se viene dando desde la década de los 80, donde los volúmenes de extracción superan ampliamente a los de recarga. Por parte de los gestores del agua en el acuífero, se han tomado medidas acertadas, tales como las vedas y no acertadas tales como la dación de decretos de regularización de pozos no autorizados, que incentivaron las perforaciones en forma indiscriminada con fines de legalizarlas. Se identificaron los problemas técnicos respecto a la sobreexplotación del acuífero, se han dado lineamientos actuales y futuros para fijar políticas respecto a su explotación y las condiciones de esta en términos de cantidad y calidad. A futuro, se plantearon medidas correctoras como el empleo de barreras hidráulicas negativas, positivas y mixtas, plenamente justificadas con la finalidad de atenuar los efectos de la intrusión marina, que viene contaminando el agua subterránea del acuífero.
Agradecimiento
Este trabajo ha sido desarrollado en el marco del proyecto de investigación “Integración de métodos hidrodinámicos, hidroquímicos e isotópicos para precisar el funcionamiento y manejo sostenible del acuífero La Yarada, Tacna, Perú”, financiado con fondos de canon, sobrecanon y regalías mineras, de la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, Tacna, Perú.
