Una represa de aguas subterráneas es una estructura que ralentiza o detiene el caudal de aguas subterráneas poco profundas, la mayoría de las veces en lechos fluviales estacionales, lo que aumenta la disponibilidad de aguas subterráneas poco profundas río arriba de la estructura. La tecnología no es adecuada para las fases críticas o de estabilización de las emergencias, y es más apropiada para la mitigación de la sequía a largo plazo.

Existen dos tipos principales de represas de aguas subterráneas, cada una de ellas adaptada a diferentes condiciones iniciales del terreno. Las represas de almacenamiento de arena (en la figura de arriba a la izquierda) se construyen en lechos fluviales donde el volumen de arena u otro material permeable de un lecho fluvial existente aún no es lo suficientemente profundo como para almacenar cantidades significativas de agua. Por lo tanto, la mayor parte de la estructura se construye (por fases) por encima del lecho original. Cada vez que se ejecuta una fase, la arena que es arrastrada hacia aguas abajo durante las crecidas repentinas se deposita detrás del muro, lo que crea un nuevo nivel más alto del lecho río arriba que retiene el agua.
Estas represas suelen construirse sobre una capa de roca, aunque también pueden instalarse con cuidado sobre una capa de arcilla impermeable. Las represas subterráneas (en la figura de arriba a la derecha) se construyen dentro de lechos fluviales donde el volumen de arena ya es suficiente para almacenar agua. Después de una inundación, el agua que está detrás de la represa se infiltra, lo que aumenta el almacenamiento. Pueden construirse sobre una roca o una capa de arcilla impermeable.

Consideraciones de diseño

Una represa de aguas subterráneas es una tecnología que no es adecuada en todas partes y requiere un emplazamiento cuidadoso. Las represas deben situarse donde el río tenga velocidad suficiente para transportar granos de arena medianos/grandes y minimizar los depósitos de limo. En la práctica, esto significa un emplazamiento con una pendiente de entre el 0,13 % y el 4 %, lo que probablemente también mantendrá la anchura de la represa por debajo de los 25 m, con lo que se reducirán los materiales y la mano de obra. La ubicación exacta no debe estar cerca de una curva del río o donde puedan existir antiguos lechos fluviales laterales por los que puedan escapar las aguas subterráneas. Es necesaria una investigación detallada del terreno para garantizar que no se produzcan pérdidas de agua a través de grietas cuando se construye sobre roca o a través de sedimentos más profundos por debajo de la capa impermeable. Las riberas deben ser lo suficientemente altas para evitar que el agua circunvale la estructura (es decir, altura de la presa + crecida + 10 %). Ubicar la represa donde el lecho del río sea más estrecho y donde la roca o arcilla del fondo sea menos profunda garantizará una construcción más económica y rápida.

También son importantes un diseño y una construcción cuidadosos, especialmente en el caso de las represas de almacenamiento de arena. Para ambos tipos de represa, debe evitarse la erosión alrededor de los bordes de esta. En el caso de las represas subterráneas, esto significa fijar la represa a la orilla del río, mientras que en el caso de las represas de almacenamiento de arena, implica la construcción de muros de contención. Una buena técnica de construcción consiste en empezar por los muros de contención y trabajar hacia el centro, ya que si los muros de contención se construyen en último lugar, el entusiasmo de la comunidad puede disminuir considerablemente. La longitud de los muros de contención varía en función de las características de la ribera. En el caso de las represas de almacenamiento de arena, hay otras cuestiones esenciales de diseño que deben tenerse en cuenta. Por ejemplo, la altura del muro de la represa que debe construirse antes de cada crecida no debe superar la tasa de acumulación de arena gruesa/media durante esa crecida. La altura varía según el lugar y debe ajustarse tras la primera inundación, aunque rara vez supera los 50 cm. Si no se hace esto, se producirán encharcamientos y sedimentación, lo que dará lugar a un menor rendimiento específico y a una mayor capilaridad, lo que a su vez reducirá la tasa de extracción de los pozos y aumentará las pérdidas por evaporación. El aliviadero también debe diseñarse para soportar el caudal máximo del río, por lo que variará en función del terreno. Un diseño incorrecto provocará erosión alrededor de los muros de contención. Por último, cuando no hay una barrera rocosa inmediatamente aguas abajo de la represa, se puede evitar la erosión con piedras de gran tamaño en el punto situado por debajo del aliviadero en el que caerá el agua de la crecida. Deben ser lo suficientemente grandes como para resistir el caudal del río. El agua puede extraerse mediante perforaciones en el lecho del río (propensas a la contaminación), mediante pozos en el lecho del río (véase I.7 ) o mediante pozos en las riberas. Ciertos diseños de represas de almacenamiento de arena muestran una tubería que conduce el agua por gravedad a través de la pared de la represa, pero estos pueden ser problemáticos debido a puntos de captación bloqueados, grifos rotos y la posibilidad de que se debilite la pared de la represa.

Materiales

Las represas subterráneas pueden ser de mampostería de piedra o incluso de arcilla, mientras que las represas de almacenamiento de arena suelen ser de mampostería de piedra. Las represas subterráneas hechas con arcilla son susceptibles de sufrir daños, pero pueden ser funcionales si la parte superior de la represa está 0,3 m por debajo del lecho de arena original y si se utiliza hormigón en los puntos críticos (cimientos, enlucido aguas arriba, parte superior de la represa).

Aplicabilidad

Las represas de aguas subterráneas suelen ser adecuadas para zonas áridas con altos índices de evaporación e intensas precipitaciones. Estas áreas suelen coincidir con zonas de pastoreo propensas a la sequía, donde la disponibilidad de agua no siempre se correlaciona bien con la disponibilidad de pastos. Las represas de almacenamiento de arena son adecuadas para lechos fluviales con poca arena como medio de almacenamiento, mientras que las represas subterráneas son adecuadas cuando hay suficiente arena, aunque el agua subterránea no permanece el tiempo suficiente (si el agua permanece, debería bastar con la filtración en las riberas I.6 . La construcción de represas de aguas subterráneas puede llevar mucho tiempo, especialmente en el caso de las represas de almacenamiento de arena, por lo que no deben considerarse para las fases críticas o de estabilización de una emergencia.

Operación y mantenimiento

Si las represas se construyen correctamente, se requiere muy poca O&M continua. Las represas de arena deben inspeccionarse en busca de posibles daños tras las inundaciones y repararse. La construcción de represas por etapas a lo largo de varios años también puede ser más beneficiosa para el funcionamiento de los comités de represas, ya que las comunidades participan continuamente. Las represas subterráneas hechas de arcilla deben revisarse después de las primeras inundaciones para asegurarse de que no han sufrido daños. Si se utiliza una bomba para la extracción, es necesario un mantenimiento adecuado de la bomba.

Salud y seguridad

Cuando la excavación supere los dos metros en el caso de represas subterráneas, deberá utilizarse un encofrado de trincheras junto con las medidas de seguridad adecuadas para la construcción. Se debe controlar la calidad del agua. Si muchos rebaños de animales acceden al río aguas arriba, los nitratos procedentes de la orina podrían convertirse en un problema, al igual que la contaminación por heces animales. En las arenas volcánicas, el fluoruro puede acumularse en las partes más profundas de un depósito de arena.

Costos

La estructura inicial de la represa puede ser costosa y varía de un proyecto a otro en función de las condiciones del terreno, el volumen de excavación, el tipo de estructura y la mano de obra. Las represas de almacenamiento de arena pueden ser más caras que las represas subterráneas. Los costos oscilan entre USD 3.500 y 30.000. Sin embargo, el costo por metro cúbico de agua almacenada es bajo.

Consideraciones medioambientales y sociales

En general, los usuarios comprenden fácilmente el principio de las represas de agua subterránea, ya que se basa en lo que ya saben sobre el agua contenida en la arena. Cuando se prevean represas para ayudar a los pastores, durante la fase de planificación habrá que debatir en detalle la ubicación en relación con los pastos y los derechos de pastoreo de los distintos grupos. El agua disponible en las represas de agua subterránea está muy vinculada a las precipitaciones estacionales, y pueden desempeñar un papel clave en las actividades de adaptación al cambio climático y mitigación de la sequía, ya que proporcionan un mayor almacenamiento y pueden ayudar a controlar los niveles de las capas freáticas mediante la recarga gestionada de los acuíferos.