Obra Civil y Aguas Subterránea

Obra Civil y Agua Subterrnea: Valoracin de Impactos Javier Lillo 1

Obra Civil y Agua Subterrnea: Valoracin de Impactos F. Javier Lillo Ramos

1. Introduccin. La ejecucin y desarrollo de proyectos de obra civil conllevan una serie de

repercusiones o impactos en el entorno. Dentro del entorno (o medio) se incluyen

elementos de diversa naturaleza como suelos, paisaje, aguas (superficiales y

subterrneas), atmsfera, flora y fauna, poblacin humana (socioeconoma, salud), y

patrimonio cultural. En general, se pueden establecer tres categoras de impactos

ambientales derivados de la obra civil (Tsunokawa y Hoban, 1997):

y Impactos directos. y Impactos indirectos. y Impactos acumulativos.

Dentro de estas categoras se pueden establecer subgrupos, dependiendo de la

naturaleza del impacto:

y Impactos positivos/negativos. y Impactos predecibles/aleatorios. y Impactos locales/regionales. y Impactos permanentes/temporales. y Impactos a corto/largo plazo.

Los impactos directos son aquellos causados por la obra en s misma y por las

actividades accesorias a ella (por ejemplo, obtencin de materiales de prstamo) que

implican variaciones en las condiciones fsicas, qumicas, geomorfolgicas,

hidrogeolgicas del medio. Aqu se incluiran alteracin de suelos, destruccin de la

cubierta vegetal, modificacin del relieve natural, etc. Los impactos directos son

relativamente ms fciles de inventariar, evaluar y controlar que los impactos

indirectos o acumulativos, ya que la relacin causa-efecto es mucho ms obvia que en

las dos ltimas categoras. Los impactos directos equivalen a los impactos de primer

orden. Entre los impactos directos se encuentran: compactacin del suelo, prdida neta

de suelo, alteracin del perfil edfico, alteracin de la dinmica de los procesos de

erosin/sedimentacin en el entorno de la obra, modificacin del relieve, alteracin en


la red de drenaje, alteracin del rgimen de recarga del acufero, y contaminacin por

vertido de carburantes, aceites, etc. durante los trabajos.

Los impactos indirectos son aquellos que, aunque ligados estrechamente a la ejecucin

y desarrollo del proyecto, son mucho ms difciles de evaluar y controlar porque la

relacin causa-efecto no es directa, siendo muy complicado identificar dicha relacin

(fig. 1). Por ejemplo, la construccin de una presa (y por tanto la regulacin del caudal

de la corriente fluvial) tendra como consecuencia (a largo plazo) la ocupacin de

reas en la llanura de inundacin que antes eran afectadas por avenidas. O tambin, la

construccin de una autova donde antes la red de carreteras era deficiente, puede dar

lugar a una mayor presin urbanstica en reas que antes tenan peor acceso. Los

impactos indirectos son ms difciles de medir, tanto espacial como temporalmente, de

tal manera que con el paso del tiempo pueden afectar a una extensin mayor que la

inicialmente considerada. Los impactos indirectos equivalen a los impactos de

segundo y tercer orden (cambios en la productividad biolgica primaria y alteraciones

en la fauna). Entre los impactos indirectos ms comunes se encuentran la alteracin de

las tasas de sedimentacin/erosin en reas alejadas de la obra, modificacin del

sistema hidrogeolgico (descenso de niveles freticos y piezomtricos, variacin en

los flujos, etc.), y degradacin de la calidad de las aguas.

Los impactos acumulativos son el resultado de la interaccin, suma o asociacin de

impactos simples de tal manera que se generan efectos aditivos o amplificadores que


producen daos en la funcin o estructura de un ecosistema (fig. 2). Los impactos

acumulativos pueden derivar de:

y El desarrollo y ejecucin de un gran proyecto, por ejemplo: la lnea del tren de alta velocidad Madrid-Sevilla.

y El desarrollo y ejecucin de varios proyectos interrelacionados, por ejemplo red de carreteras en una comarca.

y Deficiencias en el diseo, desarrollo y ejecucin de un proyecto, por ejemplo: alteraciones en el relieve sumado a deficiencias en el sistema de drenaje de una

obra lineal.

Los impactos acumulativos requieren un conocimiento profundo de las condiciones

ambientales y de los ecosistemas implicados, ya que en muchas ocasiones no se

manifiestan de forma inmediata. Ello implica que cuando los primeros efectos son

detectados, el medio ha sufrido cambios muy acusados, siendo muy difcil su

recuperacin o regeneracin a las condiciones prximas a las originales.


Las repercusiones o impactos representan una variacin o modificacin de las

condiciones originales (o de pre-proyecto, es lo que se llama lnea de base o base-

line) del medio. La consideracin de si estas variaciones pueden ser positivas o

negativas corresponde a una apreciacin subjetiva (no un valor intrnseco) que

depender del peso que se le d a cada uno de los elementos o conjuntos afectados.

As, un embalse puede tener unos efectos positivos para la poblacin aguas abajo, pero

tendr unos efectos negativos para la poblacin asentada en el entorno del embalse.

Desde un punto de vista estrictamente conservacionista, toda modificacin de origen

antropognico de las condiciones originales del medio es negativa en si misma.

Existen impactos que se consideran como ciertos o seguros de que ocurran si la obra

se lleva a cabo, mientras que la ocurrencia de otros puede ser aleatoria o improbable,

aunque ello no tiene una relacin directa con el alcance de la afeccin. De hecho, en

muchas ocasiones, los impactos menos predecibles o de probabilidad ms baja, tienen

efectos mucho ms acusados, debido precisamente a lo inesperado de su ocurrencia.

En general, evaluar el alcance extensional del impacto es difcil. Se establecen dos

categoras de impactos, segn el alcance est restringido al entorno prximo de la obra

(impacto local) o el rea afectada sea de orden kilomtrico (impacto regional).

Los impactos temporales son aquellos cuya duracin es limitada: al dejar de actuar la

causa que los produjo, el medio recupera las condiciones originales o cuasi-originales

por si mismo. Esta capacidad de recuperacin esta directamente relacionada con la

resiliencia del medio natural, que no es sino la propensin de los ecosistemas a

mantener sus principales rasgos despus de verse alterados. Cuando los efectos

representan variaciones irreversibles (al menos sin intervencin humana) en el medio a

la escala temporal humana, entonces se habla de impactos permanentes.

2. Repercusiones en el medio fsico. La obra civil afecta a los distintos elementos del medio fsico: atmsfera, suelos,

aguas, relieve. Estos elementos se hallan ntimamente relacionados, de tal forma que la

modificacin o alteracin de uno de ellos tendr repercusiones en los otros.

2.1. Atmsfera. Las mayores repercusiones atmosfricas de la obra civil no estn generadas por

la obra en si misma o por su desarrollo y ejecucin, sino que derivan en su

mayor parte del uso intensivo de esas obras: puertos, aeropuertos, vas terrestres


de comunicacin (autovas y carreteras), adems de aquellas ocasionadas por la

produccin energtica en centrales trmicas. Las repercusiones son

fundamentalmente la emisin de gases de efecto invernadero, aparte de cenizas y

otros aerosoles.

Un caso de emisin de gases invernadero en relacin con la obra civil merece

especial atencin, ya que tal emisin no se relaciona directamente con la

combustin de carburantes. Se ha demostrado que los embalses son emisores de

gases invernadero (sobre todo CO2 y CH4) como consecuencia de la degradacin

de la materia orgnica (fig.3), estimndose que su efecto en el calentamiento

global producido por gases invernadero puede estar entre el 1 y el 28 % (World

Commission on Dams, 2000)

.

2.2. Suelo y terreno. Como impactos ms frecuentes de la obra civil sobre el suelo y el terreno se

encuentran los siguientes:

y Prdida de suelo productivo. Esta prdida puede representar una prdida neta de suelo, bien sea por ocupacin (el suelo ocupado o cubierto por la obra se

pierde) o por excavacin. En otros casos, lo que se produce es una prdida o


modificacin de las caractersticas del suelo (destruccin del perfil edfico,

prdida de horizontes, prdida de estructura, compactacin).

y Modificacin del relieve. Posiblemente esta sea la repercusin ms obvia. Aunque lo que inicialmente llama ms la atencin son los efectos estticos

(impacto visual), estos no suelen ser los ms importantes. Precisamente el

relieve es un factor determinante en otros impactos, por lo que su modificacin

dar lugar a un impacto acumulativo (e.g. cambio de relieveaumento de la escorrentaaumento de la erosin). y Alteracin de la tasa de erosin/sedimentacin. La modificacin de

pendientes, la alteracin de la red de drenaje y los cursos de agua, y la prdida

de cubierta vegetal son factores que pueden dar como resultado un impacto

acumulativo, disminuyendo/aumentado la accin erosiva o la sedimentacin,

incluso en reas relativamente alejadas de la obra. En el caso de las obras que

regulan directamente los cursos fluviales, como es el caso de las presas y

embalses, estos efectos son particularmente notorios: la sedimentacin aguas

abajo de la presa descender notablemente, de tal forma que las llanuras de

inundacin no recibirn aportes peridicos de materiales finos y se producir

una degradacin progresiva de los suelos frtiles de las vegas, y en el caso de

los deltas, se producir una regresin de los mismos. En contrapartida, se

producir una importante deposicin de materiales en el vaso del embalse. Uno

de los ejemplos ms llamativos de la repercusin que pueden tener las presas y

embalses es el delta del Ebro, donde el sistema de presas Mequinenza-

Ribarroja-Flix ha causado una reduccin en la sedimentacin del 99 % (de 20

megatoneladas a 0,2 megatoneladas, World Commisions on Dams, 1999). Esa

prdida de carga de sedimentos contribuye a que el delta del Ebro se halle en

retroceso en la actualidad. Otro caso similar es el delta del Nilo, con un

retroceso medio anual de 5-8 m/ao (World Commisions on Dams, 2000).

y Desestabilizacin de pendientes y laderas. Est facilitada por cortes y excavaciones (disminuyen las tensiones de resistencia) y por sobrecarga

derivada del propio peso de la obra o de rellenos y escombreras (aumentan las

tensiones de impulso) (fig.4). Tambin est condicionada por las condiciones

de humedad y drenaje (la presencia de agua intersticial modifica el estado

tensorial al variar la cohesin efectiva, el peso, etc.). As, en las laderas del

vaso de un embalse se pueden alterar sensiblemente las condiciones de


humedad en el terreno (i.e. el nivel fretico vara), y en consecuencia, laderas

inicialmente estables llegar a ser inestables (fig.5). El desastre de la presa de

Vajont (Italia) en 1963 puso de manifiesto la importancia que pueden llegar a

tener estos procesos como resultado de la inmersin del pie de la ladera

(Petley, 1999; Hoek, 2000).

y Sismicidad inducida. La sismicidad inducida es un efecto que se asocia a

grandes embalses (aquellos que contienen ms de 1 km3 de agua o la cerrada

tiene ms de 100 m de altura) (Reservoir Impounding Seismicity RIS; CISRG,

1999). Se produce, a corto plazo, debido a un cambio en el estado tensorial del

terreno causado por la gran carga generada al llenar el vaso del embalse, y


cuyos efectos se manifiestan, bsicamente, en un rpido incremento en las

tensiones verticales. A ms largo plazo, la sismicidad inducida se asocia con un

aumento en la presin intersticial por saturacin de agua y una redistribucin

de las tensiones. Se han registrado numerosos terremotos aparentemente

inducidos por grandes embalses, entre los que hay que sealar por su magnitud,

el de Koyna (India, 1967, respuesta lenta o a largo plazo pero cclica, el mayor

terremoto inducido, M = 6,3), el de Assun (Egipto, 1981, M = 5.3, respuesta

lenta), Kremasta (Grecia, 1965, M = 6,2), y Nurek (Tadjikistn, 1972, M = 4,5,

repuesta rpida). En Espaa, el embalse de Itoiz (Navarra) ha suscitado una

gran controversia, mantenindose dos posturas opuestas sobre la posible

sismicidad inducida por el embalse.

y Subsidencia. En realidad se trata de un efecto asociado a la prdida de sustentacin del terreno. En algunos casos, esta prdida se genera por

variaciones del nivel fretico del agua subterrnea: en determinados terrenos

(alternancias de arenas, limos y arcillas), el descenso del nivel fretico (i.e. el

descenso de la zona saturada) lleva consigo una disminucin importante en las

tensiones verticales adems de la prdida de volumen (por prdida de agua

intersticial), lo que produce el hundimiento o subsidencia del terreno. Este

fenmeno es relativamente frecuente en el suroeste de EE.UU. En terrenos

formados por materiales muy solubles (yeso, sales) un aumento del agua

infiltrada como consecuencia de la construccin de una obra facilitar la

formacin por disolucin de conductos krsticos, los cuales con el tiempo

darn lugar a hundimientos. Otro tipo de subsidencia se produce por

hundimientos al generar huecos en excavaciones subterrneas. Aunque esta

subsidencia es relativamente comn en reas con grandes explotaciones

mineras subterrneas (por ejemplo, las cuencas carbonferas britnicas), es

menos frecuente en la obra civil.

y Contaminacin de suelos. Llega a ser importante en el caso de aeropuertos y carreteras y autovas de trfico intenso. Entre los contaminantes ms

abundantes se encuentran metales pesados e hidrocarburos. Los trabajos de

construccin tambin pueden tener repercusiones de este tipo con vertidos

puntuales pero importantes de carburante, aceites, detergentes, etc. Por otra

parte, existen procesos no estrictamente ligados con vertidos sino ms bien con

la alteracin o modificacin de procesos geoqumicos, que pueden dar lugar a


la degradacin progresiva o contaminacin natural de los suelos. Por ejemplo,

en reas semiridas donde exista una incidencia de la obra en el nivel fretico,

se puede producir una salinizacin de los suelos.

2.3. Aguas superficiales. Se distinguen dos efectos fundamentales: a) variaciones y modificaciones la red

de drenaje; y b) degradacin en la calidad de las aguas.

y Variaciones en la red de drenaje. Tanto aquellas obras cuya funcin especfica es la de regular las corrientes fluviales (embalses, canales, etc.) como aquellas

de otro tipo (carreteras, puentes, etc) producen alteraciones en la red. En

general, cualquier obra supone la creacin de una barrera artificial que

interceptar o interrumpir los cursos naturales del agua superficial, de tal

manera que estos cursos tienden a dividirse o concentrarse (efecto barrera)

(fig.6). Ello produce modificaciones en el flujo, la velocidad, la turbidez y los

niveles de base locales. Dependiendo de condiciones tales como naturaleza del

sustrato, cubierta vegetal, pendiente, relieve, etc. esas variaciones pueden

contribuir al incremento de la erosin/sedimentacin, favorecer las

inundaciones, o modificar substancialmente la morfologa de los cauces

naturales. Aunque estos efectos son ms evidentes en las proximidades de la

obra, no por ello hay que dejar de considerar posibles efectos indirectos y/o

acumulativos y regionales.


Ya se han expuesto algunos de los efectos que producen presas y embalses en

relacin con la carga transportada de sedimentos. Los embalses, sobre todo

aquellos relacionados con el aprovechamiento hidroelctrico causan cambios

acusados en el perfil de los ros y en su rgimen de flujo, dando lugar a

condiciones muy alejadas de las condiciones naturales. Ello puede dar lugar a

una progresiva degradacin del canal natural aguas abajo de la presa, con

destruccin/erosin de la morfologa original y encajamiento del cauce.

2.4. Aguas subterrneas. Las repercusiones de la obra civil en las aguas subterrneas se encuentran, en la

mayora de los casos, asociadas a aquellas en las aguas superficiales. Como en

estas, se distinguen dos tipos fundamentales de repercusiones: a) aquellas que

afectan al rgimen de flujos, en este caso hidrogeolgico, y b) aquellas que

implican la degradacin en la calidad de las aguas.

y Alteraciones en el rgimen hidrogeolgico. Aqu se incluyen variaciones en el nivel fretico, aumento/descenso puntual de la infiltracin (variaciones en el

rgimen de recarga), y modificaciones en el flujo subterrneo (velocidad,


direccin, potencial hidrulico). En realidad, como se ver a continuacin, los

mecanismos que generan estos efectos se hallan ntimamente relacionados.

Las variaciones en el nivel fretico aparecen asociadas al efecto pantalla de

la obra (cuando las cimentaciones o rellenos impermeables alcanzan una cota

ms baja que el nivel fretico), de tal manera que aguas abajo (segn la

direccin de flujo) de la obra se produce un descenso del nivel. Un efecto

similar tiene la excavacin permanente, si la cota inferior de esta se encuentra

por debajo del nivel fretico (fig.7). Se produce, entonces, un drenaje inducido

por la propia excavacin. Este mecanismo es de gran complejidad en el caso de

excavaciones subterrneas (e.g. tneles, fig.7), primero, porque la excavacin

puede afectar a acuferos confinados, segundo, porque la obra puede modificar

localmente el rgimen de flujo ya que esta no solo actuar como un drenaje

artificial, sino que adems la porosidad inducida en el macizo rocoso por efecto

de las voladuras podr modificar las direcciones de flujo.

La variacin del nivel fretico se relaciona en muchas ocasiones con

variaciones en la infiltracin, las cuales pueden estar causadas por alteraciones

en la red de corrientes superficiales, o por alteraciones en el propio terreno


(estratigrafa, estructura). La retencin de aguas superficiales causada por el

efecto barrera de una obra determinar la formacin (dependiendo de la

naturaleza del terreno) de zonas potenciales de mayor infiltracin relativa con

respecto a su estado original. La infiltracin inducida por acumulacin de agua

es especialmente acusada en el caso de embalses, donde se produce una

infiltracin preferente en los laterales y fondo del vaso. Se genera as un flujo

subterrneo (que llega a pasar por debajo de la presa, si los materiales son

permeables) hacia zonas con menor potencial hidrosttico (seepage). Adems

hay que aadir un mecanismo asociado, relacionado con el propio llenado del

embalse, por el cual el agua de este llegar a situarse en contacto permanente o

semipermanente con niveles permeables que originalmente se hallaban

colgados (por encima del cauce fluvial) en las laderas (i.e. el acufero, que

antes se hallaba en situacin de descarga con respecto a la corriente superficial,

se halla despus de la obra en situacin de recarga de forma casi permanente,

fig. 8). Si los niveles permeables involucrados forman parte de un sistema

krstico, este puede llegar a actuar como un desage natural limitando la

capacidad del embalse, y modificando sensiblemente el rgimen

hidrogeolgico inicial.

Como ya ha sido comentado anteriormente, la rotura mediante voladura

aumenta sensiblemente la permeabilidad inducida en macizos de roca

coherente o compacta, con el efecto adicional de redirigir el flujo segn los

planos o zonas de rotura. Los trabajos de excavacin pueden aumentar la

infiltracin, si despus de ellos quedan expuestos niveles permeables o zonas

de fractura que antes estaban sellados por materiales impermeables (este


sera el caso contrario al de excavacin drenante expuesto en el apartado

anterior).

En contraposicin, factores tales como una mayor compactacin del suelo o la

destruccin de la cubierta vegetal del mismo, derivados de la ejecucin de los

trabajos afectarn negativamente a la capacidad de infiltracin del terreno,

vindose facilitada la escorrenta superficial.

y Degradacin en la calidad de las aguas. Esta definida por la variacin de propiedades organolpticas (color y sabor), caractersticas fisico-qumicas

(temperatura, contenido en sales disueltas, turbidez, presencia de sustancias

biotxicas como nitratos, hidrocarburos, pesticidas y metales pesados) y

microbiolgicas del agua. La degradacin no solo est causada por el vertido

de contaminantes y el aumento de partculas en suspensin asociada a la

erosin y removilizacin de materiales durante los trabajos de ejecucin. En

general, la reduccin de caudal en cursos superficiales los hace ms

vulnerables a la degradacin de la calidad de sus aguas, al darse un aumento en

la concentracin de especies disueltas, un aumento de turbidez, etc. Y hay que

tener en cuenta otros procesos como son la acumulacin y descomposicin de

materia orgnica. En definitiva, la modificacin de la dinmica natural de las

aguas, tanto superficiales como subterrneas puede llevar consigo una

degradacin en la calidad de las mismas, sin que para ello sea necesario que se

produzcan vertidos. Por ejemplo, en los cursos de agua regulados por embalses,

los caudales suelen sufrir una acusada disminucin, lo que repercute en la

recarga de los acuferos aguas abajo de la presa. En el ya mencionado caso

del delta del Ebro, la drstica disminucin de caudal del ro produce un efecto

adicional al del retroceso del delta, y es la penetracin de la cua marina, y por

lo tanto una salinizacin progresiva del acufero del delta (World Commisions

on Dams, 1999).


Bibliografa

CISRG, 1999. Dam safety: Seismic considerations. Canadian Induced

Seismicity Research Group. URL:

http://www.caadvision.com/retom/damsafe.htm

Hoek, D. 2000. Practical Rock Engineering. Rockscience. Disponible en

formato digital PDF en URL:

http://www.rockscience.com/roc/Hoek/Hoeknotes2000.htm (accedida en

Abril-01).

Petley, D. 1999. Lecture notes. The Vajont Landslide. Universidad de

Portsmouth. URL: http://www.sci.port.ac.uk/geology/staff/petley/

imgs/enggeolprac/vaiont1.html (accedida en Mayo-01).

Siegel, J. 1997. Ground Water Quantity. In: Marcus, J.J., Mining

Environmental Handbook, Effects of Mining on the Environment and

American Controls on Mining, Imperial College Press, London, pp. 164-

168.

Tsunokawa, K. y Hoban, C. 1997. Roads and the Environment. A Handbook.

World Bank Technical Paper n 376. 227 pgs. Disponible en formato

digital PDF en URL:

http://www.worldbank.org/html/fpd/transport/publicat/reh/toc.htm

(accedida en Mayo-01).

World Commission on Dams. 1999. Report on hydrological and geochemical

proceses in large scales river basins. World Commission on Dams,

Conference on hydrological and geochemical proceses in large scales

river basins, Manaus, Brazil.

World Commission on Dams. 2000. Dams and Development. A new

framework for decision making. World Commission on Dams.


Earthscan Publications, London. 404 pgs. Disponible en formato digital

PDF en URL: http://www.damsreport.org (accedida en Abril-01)

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