Hidrología de las islas volcánicas; singularidades y contribución de la ingeniería forestal

Transcripción

1 Hidrología de las islas volcánicas; singularidades y contribución de la ingeniería forestal Foto 1.- Sección geológica de una isla volcánica. Se pueden apreciar horizontalmente la sucesión de capas de lava, atravesadas perpendicularmente por los diques con un tono grisáceo, afectados por la erosión costera; entre capa y capa de colada volcánica se observa un tono más rojizo que corresponde al suelo rubefactado J. C. Santamarta Cerezal ETS Ingeniería Agraria (ULL)-Water Resources Research Center (Hawái, USA). Dr. Ingeniero de Montes, Ingeniero Civil e Ingeniero T. de Minas. jcsanta@ull.es Existe una versión extendida de este artículo, disponible en R E S U M E N Desde el punto de vista del aprovechamiento y gestión de los recursos hídricos, las Islas Canarias suponen un ejemplo a nivel mundial, y los estudios y conocimientos adquiridos en ellas pueden ser transferidos a otros sistemas insulares oceánicos. El destacado papel del ingeniero de Montes en la ordenación de las cuencas hidrográficas de las islas incluye la gestión de riesgos naturales mediante la estimación de avenidas y el análisis de la estabilidad de laderas y taludes, dado el régimen torrencial de las lluvias, y el control de la erosión y la conservación de suelos. Palabras clave: Aprovechamientos hidráulicos, hidrología, islas oceánicas, recursos hídricos, transferencia de tecnología y vulcanismo. 26

2 J. C. Santamarta Cerezal 1. INTRODUCCIÓN Las islas volcánicas son sistemas aislados, con diferencias respecto a los continentes. Entre ellas comparten características ambientales, económicas y sociales tales como: (i) ecosistemas forestales singulares y especies muy sensibles a pequeñas perturbaciones en los hábitats, (ii) singularidad botánica, (iii) alta presencia del sector primario, (iv) dependencia del turismo como industria, (v) alta dependencia energética pero posibilidad de integrar energías renovables, (vi) elevada densidad de población. 2. SINGULARIDADES HIDROLÓGICAS DE LAS ISLAS VOLCÁNICAS 2.1. Hidrología superficial y subterránea Para estudiar los recursos hídricos de las islas volcánicas es necesario comprender los procesos y estructuras geológicas implicadas en el ciclo hidrológico. Una característica que condiciona el agua en las islas es la gran permeabilidad inicial de los terrenos volcánicos. Conforme las islas envejecen, los materiales se hacen más impermeables. Por otro lado hay que destacar la heterogeneidad del terreno en las diferentes formaciones volcánicas, a diferencia de los terrenos sedimentarios, más homogéneos. Los recursos hídricos en las islas provienen de dos fuentes: de las precipitaciones, condicionadas por la localización y altitud de las islas; y de la humedad de los vientos alisios, que es aprovechada por el bosque mediante la denominada precipitación oculta, horizontal o de niebla, que puede llegar a suponer de 1,5 a 3 veces la precipitación convencional (SANTAMARTA y SEIJAS, 2009b). Otros autores como REGALADO y RITTER (2010) reducen la importancia de este efecto ya que la lluvia convencional tiene efecto sobre grandes superficies en la isla, mientras que la precipitación de niebla sólo se da en zonas concretas; adicionalmente el efecto en el balance del agua del suelo es mucho mayor con la intensidad de lluvia que con el goteo continuo que genera la precipitación de niebla. Salvo archipiélagos muy concretos, como Hawái, las islas volcánicas no suelen tener ríos en continuo, salvo pequeños cursos y sobre todo después de precipitaciones importantes. Esto supone que sólo es utilizado un porcentaje pequeño de los recursos hídricos superficiales, principalmente en agricultura (SANTAMARTA y RO- DRÍGUEZ-MARTÍN, 2012b). Las cuencas hidrográficas en las islas, presentan una morfología delimitada por barrancos, cuando se han dado las condiciones de precipitación y erosión impor- Foto 2.- Microcuenca hidrográfica en la Isla de Oahu, Hawái 27

3 Hidrología de las islas volcánicas; singularidades y contribución de la ingeniería forestal Foto 3.- Mar de nubes en la Isla de El Hierro, debido a la acumulación horizontal de estratocúmulos. En Canarias se suele establecer entre las cotas msnm. Este efecto se produce en diferentes islas volcánicas a lo largo de la geografía mundial influyendo notablemente en el ciclo del agua, sobre todo a la hora de reducir la transpiración tantes a lo largo del tiempo (Fig. 2). Los barrancos que son muy pronunciados en las zonas altas de las islas mayor concentración de precipitaciones en las dorsales, son de menor tamaño y extensión que en los terrenos continentales, por otro lado la orografía es más abrupta, sobre todo en islas jóvenes. Cuando los barrancos se acercan a la costa se hacen más tendidos y anchos Sistemas de aprovechamiento de los recursos hídricos La agricultura es la actividad más demandante de agua en las Islas Canarias. Este hecho, salvo en casos especiales, es un patrón en el modelo de consumo de las islas volcánicas. Otro ejemplo ilustrativo es Hawái, donde existen cultivos singulares como el café, aguacate, la piña tropical y la caña de azúcar, este último cultivo con la característica añadida de ser un gran demandante de recurso hídrico. El turismo supone también una demanda importante de agua; a la hora de su planificación en las islas, se supone un consumo de 500 l por habitante y día. Algunos aprovechamientos forestales tienen que ver con los recursos hídricos en las islas: los convencionales como las aguas superficiales, mediante tomaderos de barranco en espacios naturales, técnicas de conservación de suelos mediante restauraciones hidrológicas (terrazas, caballones ), o singulares como la instalación de captadores artificiales de precipitación horizontal o de niebla (Fig. 3) con la finalidad de obtener recursos hídricos en zonas de difícil acceso o en espacios protegidos donde sería inviable la construcción de una conducción hidráulica. Entre el uso de este recurso destaca desde el punto de vista forestal: (i) los bebederos de fauna silvestre, (ii) abastecimiento de zonas recreativas forestales, (iii) uso para suministrar agua en repoblaciones, (iv) uso para depósitos de agua para lucha contra incendios forestales. 3. CONTRIBUCIÓN DE LA INGENIERÍA FORESTAL EN LA REGULACIÓN DE LOS RECURSOS HÍDRICOS EN LAS ISLAS VOLCÁNICAS La precipitación en las islas oceánicas, como norma general, se concentra en las zonas elevadas, principalmente en las dorsales, donde se concentra el mayor número de diques geológicos; por lo tanto es en esta parte de la isla donde se sobre eleva el acuífero insular. En estas zonas se concentran los aprovechamientos hidráulicos subterráneos, por ello es necesario que la cubierta vegetal en superficie, que influye directamente con la calidad y cantidad del agua que inicialmente se infiltra y que posteriormente recarga el acuífero, esté conservada y protegida. Una práctica habitual es crear perímetros de protección en zonas forestales que afectan directamente a los 28

4 J. C. Santamarta Cerezal Foto 4.- Dique de contención de sedimentos en cauce de barranco en la Isla de Gran Canaria. En su proceso de desmantelamiento y erosión las Islas Canarias pierden anualmente 20 toneladas de suelo por hectárea. Es un proceso común en las islas volcánicas que se puede ralentizar con las técnicas forestales adecuadas acuíferos insulares. Ejemplos mundiales los presenta Hawái, Jeju, donde está vetada la urbanización en zonas centrales de la isla que afectan directamente a los acuíferos. En la Isla de Tenerife, parte de la zona de afectación del acuífero de Las Cañadas el más importante de la isla en calidad y cantidad está cubierto por la corona forestal Erosión hídrica y costera Desde el punto de vista hidrológico hay un gran problema que amenaza a las islas oceánicas: la enorme tasa de erosión anual que se genera, sobre todo en islas con poca vegetación. Este proceso está relacionado con el proceso de desmantelamiento de las islas, que forma parte de su ciclo vital pero puede verse acelerado por la pérdida de cubierta vegetal y el abandono progresivo de sistemas agrícolas tradicionales, un pastoreo y urbanismo descontrolado y, finalmente, la progresiva salinización de suelos que afecta directamente a los recursos hídricos (SANTAMARTA, 2011). Otro aspecto a destacar es, según NELSON (2013), parte de ese proceso de desmantelamiento y erosión de las islas oceánicas, en particular en la isla de Oahu (Hawái): las islas se disuelven por dentro de los macizos montañosos y, en comparación con las tasas de erosión convencionales, este proceso provoca más pérdida de material que la propia erosión hídrica o eólica. La erosión costera es otro problema importante en las islas; es generada por el oleaje, pero puede ser incrementada por los temporales. En el caso de esta tipología de erosión la solución no es fácil, en ocasiones se ha detectado que su aparición o intensidad es debido a la ocupación de terrenos próximos al mar mediante la urbanización de zonas costeras y playas. Un caso de estudio (FLETCHER, 1997) es la zona de Waikiki en la Isla de Oahu (Hawái). Antiguamente esta zona estaba ocupada por un humedal y actualmente está completamente urbanizada; el proceso erosivo actualmente es importante y amenaza a las infraestructuras presentes. Como remedio provisional se extrae arena en fondos marinos próximos y se intenta recuperar parte de las playas. El coste de esta operación es extremadamente caro, pero hay que tener en cuenta que en general muchas de las islas volcánicas, como Hawái, Canarias o las Islas Fiji, viven del turismo, motivo por el cual en cierta manera, compensa la operación. A largo plazo, además de una planificación costera, la solución pasa por recuperar medioambientalmente las zonas costeras afectadas por esta erosión, trabajo muy complicado por ser zonas altamente turísticas, masificadas y fuente fundamental de ingresos para la economía de las islas Riesgos y prevención de avenidas Otro riesgo natural, en relación con la hidrología de las islas son las grandes avenidas, que en ocasiones causan incluso pérdidas humanas. En el caso de la zona 29

5 Hidrología de las islas volcánicas; singularidades y contribución de la ingeniería forestal Tabla 1.- Efectos de las lluvias torrenciales de los últimos años en islas volcánicas (Elaboración propia) Isla Estado Precipitación Nº víctimas Posibles causas Efectos de las lluvias Año Madeira Portugal 185 mm en 24 horas 48 Construcción masiva Arrastre de 2010 de edificaciones e materiales infraestructuras cerca de los barrancos Inundaciones Pérdida de masa forestal en zonas altas de la isla Tenerife España 224 mm en 2 horas 8 Mala planificación urbana Arrastre de materiales 2002 (Canarias) Barrancos mal canalizados Inundaciones Construcciones en Cauces Rotura de Nulo mantenimiento de cauces infraestructuras e infraestructuras hidráulicas Cortes de agua y luz Kauai EEUU 145 mm en 24 horas 7 Falta de inspección en embalses, Arrastre de materiales 2006 (Hawái) infraestructuras muy antiguas Obstrucción de cauces Rotura de Desbordamiento de infraestructuras balsas y presas Rotura de balsas por Cortes de agua y luz desbordamiento Islas Mauricio 152 mm en 90 minutos 10 Problemas para evacuar la Inundaciones 2013 Mauricio escorrentía en la zona urbana San Miguel Portugal No definido 3 Edificaciones en zonas de Deslizamiento 2013 (Azores) influencia de laderas de tierras de la Macaronesia Azores, Salvajes, Madeira, Canarias y Cabo Verde confluyen varios fenómenos meteorológicos que hacen que existan precipitaciones torrenciales. Las avenidas en la mayoría de las ocasiones se forman en las cuencas hidrográficas forestales, en las zonas altas de las islas; los barrancos entran muy rápidamente en carga, las velocidades que toman los caudales son importantes y deben desembocar en el mar. En ocasiones se detecta falta de un mantenimiento preventivo de los barrancos, mediante operaciones como (SANTAMARTA et al.,2013a): (i) valoración y prevención de avenidas mediante modelos y simulaciones informáticas, (ii) actuaciones en zonas erosionadas de las cuencas (Fig. 4), (iii) limpieza de cauces, (iv) valoración de infraestructuras hidráulicas transversales a los cauces, tales como obras de paso, puentes, badenes de pistas o caminos agroforestales, y (v) la coordinación efectiva para la planificación, gestión y ejecución de proyectos hidrológicos y forestales, entre las Administraciones Forestales y en materia hidráulica. En el caso de las Islas Canarias serían los llamados Consejos Insulares de Aguas. Los efectos de las avenidas se incrementan tras grandes incendios forestales, sobre todo si no se actúa inmediatamente tras el fuego, mediante la construcción de fajinas y diques con el propio material afectado. En relación con los regímenes torrenciales de las islas, hay ejemplos muy contundentes en las islas oceánicas, y en particular en la comentada zona de la Macaronesia, en la cual según MARZOL (2005) las lluvias torrenciales se manifiestan de dos maneras: con periodos cortos y violentos, principalmente en Canarias y Cabo Verde; con periodos prolongados y desfasados en el tiempo, más frecuentes en Azores y Madeira. La gestión de este riesgo natural es de extrema importancia desde el punto de vista técnico y de responsabilidad civil. En este caso confluye una hidrología forestal que comprende los siguientes puntos: (i) estado de conservación de la vegetación, (ii) actuaciones en cuenca (hidrotecnias) para la reducción de la erosión y conservación de suelos, (iii) especial atención a cuencas que hayan sufrido incendios forestales, por el transporte de cenizas, (iv) restauración de la cubierta vegetal, (v) medidas para la reducción de la escorrentía, (vi) ordenación del uso y disponibilidad de las cuencas hidrográficas (vii) estabilidad de laderas y taludes (Fig. 5), (viii) describir una hidrología urbana compatible con los requerimientos hidráulicos de la anterior con especial atención a los siguientes puntos: (i) capacidad de evacuación de caudales, (ii) encauzamientos de barrancos, (iii) mantenimiento óptimo de infraestructuras hidráulicas, y (iv) ordenación del espacio urbano en zona de influencia de los barrancos y las laderas. 4. CONCLUSIONES Los recursos hídricos y naturales se deben gestionar de una manera especial y conjuntamente, atendiendo a las singularidades que presentan los sistemas insulares volcánicos y sus recursos hídricos. Esto implica que en ocasiones las estrategias y metodologías utilizadas en terrenos continentales no son válidas para espacios limitados y heterogéneos como las islas (SANTAMARTA, 2012a). La ingeniería forestal tiene un papel destacado en la gestión de los recursos hídricos en las islas dado que el técnico forestal dispone de una gran responsabilidad en la gestión y planificación de los procesos envueltos en 30

6 J. C. Santamarta Cerezal Foto 5.- Deslizamiento y pérdida de suelo en pista forestal de la Isla de El Hierro las cuencas hidrográficas de las islas, que se pueden resumir en: (i) aprovechamientos hídricos superficiales y control de los riesgos naturales asociados, (ii) reducción de la escorrentía superficial y por lo tanto de las tasas de erosión, (iii) planificación y gestión de los espacios naturales para la mitigación de los efectos de las lluvias torrenciales, (iv) mejora de los procesos de infiltración y recarga de acuíferos mediante el incremento y tratamientos de la cobertura vegetal y (v) conservación de suelos mediante infraestructuras hidráulicas y mitigación de los efectos de los incendios por actuaciones hidráulicas inmediatas post incendios. ` B I B L I O G R A F Í A FLETCHER, C. H.; MULLANE, R. A.; RICHMOND, B. M.; Beach loss along armored shorelines of Oahu, Hawaiian Islands. Journal of Coastal Research, v. 13, p MARZOL, M. V.; YANES, A.; ROMERO, C.; BRITO DE AZEVEDO, E.; PRADA, S.; MARTINS, A.; Los riesgos de las lluvias torrenciales de la Macaronesia (Azores, Madeira, Canarias y Cabo Verde). Publicaciones de la Asociación Española de Climatología (AEC). Serie A, nº5. NELSON, S. T.; TINGEY, D. G.; SELCK, B.; 2013.The denudation of ocean islands by ground and surface waters: The effects of climate, soil thickness, and water contact times on Oahu, Hawaii. Geochimica et Cosmochimica Acta, 103:276. REGALADO, C. M.; RITTER, A.; Comment on «Fog precipitation and rainfall interception in the natural forests of Madeira Island (Portugal)». Agr. Forest Meteorol. 150: SANTAMARTA, J. C. et al.; 2013a. Hidrología y recursos hídricos en islas y terrenos volcánicos. Colegio de Ingenieros de Montes. SANTAMARTA, J. C. et al.; 2012a. Avances en la investigación de los recursos hídricos en islas y terrenos volcánicos. Colegio de Ingenieros de Montes. SANTAMARTA CEREZAL, J. C.; RODRÍGUEZ-MARTÍN, J.; 2012b. Obras hidráulicas en islas y terrenos volcánicos. Ingeopress, 221, SANTAMARTA CEREZAL, J. C.; Estudio y evaluación de las hidrotecnias e infraestructuras hidráulicas, para la prevención de la desertificación, en el Archipiélago Canario. Cuadernos de la Sociedad Española de Ciencias Forestales, 32, SANTAMARTA CEREZAL, J. C.; SEIJAS, J.; 2009b. Fundamentos y tecnologías para la captación y uso del agua procedente de la lluvia horizontal en los Montes Canarios. Revista Montes, Marzo. Madrid. 31