10.3: El Balance Hídrico

El balance hídrico es una contabilidad de las entradas y salidas del agua. El balance hídrico de un lugar, ya sea un campo agrícola, una cuenca o un continente, se puede determinar calculando los cambios de entrada, salida y almacenamiento del agua en la superficie terrestre. La mayor entrada de agua proviene de la precipitación y la salida es la evapotranspiración. El geógrafo C. W. Thornthwaite (1899-1963) fue pionero en el enfoque del balance hídrico para el análisis de recursos hídricos. Él y su equipo utilizaron la metodología del balance hídrico para evaluar las necesidades de agua para el riego y otros temas relacionados con el agua.

El Balance Hídrico

Para entender el concepto de balance hídrico, necesitamos comenzar con sus diversos componentes:

Precipitación (P). La precipitación en forma de lluvia, nieve, aguanieve, granizo, etc. constituye el suministro principalmente de agua a la superficie. En algunos lugares muy secos, el agua puede ser suministrada por rocío y niebla.

Evapotranspiración real (AE). La evaporación es el cambio de fase de un líquido a un gas liberando agua de una superficie húmeda hacia el aire de arriba. De igual manera, la transpiración representa un cambio de fase cuando las plantas liberan agua al aire. La evapotranspiración es la transferencia combinada de agua al aire por evaporación y transpiración. La evapotranspiración real es la cantidad de agua entregada al aire de estos dos procesos. La evapotranspiración real es una salida de agua que depende de la disponibilidad de humedad, temperatura y humedad. Piense en la evapotranspiración real como “uso del agua”, es decir, agua que en realidad se está evaporando y transpirando dadas las condiciones ambientales de un lugar. La evapotranspiración real aumenta a medida que aumenta la temperatura, siempre y cuando haya agua para evaporarse y que las plantas transpiren. La cantidad de evapotranspiración también depende de la cantidad de agua disponible, que depende de la capacidad de campo de los suelos. Es decir, si no hay agua, no se puede producir evaporación o transpiración.

Figura\(\PageIndex{1}\): Balance hídrico del suelo (After Strahler & Strahler, 2006)

Evapotranspiración potencial (PE). Las condiciones ambientales en un lugar crean una demanda de agua. Especialmente en el caso de las plantas, ya que a medida que aumenta el aporte de energía, también lo hace la demanda de agua para mantener los procesos de vida. Si no se satisface esta demanda, pueden ocurrir graves consecuencias. Si la demanda de agua supera con creces la que está presente, prevalecen las condiciones de humedad del suelo seco. Los ecosistemas naturales se han adaptado a las demandas del agua.

La evapotranspiración potencial es la cantidad de agua que se evaporaría bajo un conjunto óptimo de condiciones, entre las que se encuentra un suministro ilimitado de agua. Piense en la evapotranspiración potencial de la “necesidad de agua”. En otras palabras, sería el agua necesaria para la evaporación y transpiración dadas las condiciones ambientales locales. Uno de los factores más importantes que determina la demanda de agua es la radiación solar. A medida que el aporte energético aumenta la demanda de agua, especialmente de las plantas aumenta. Independientemente de si hay, o no hay, agua en el suelo, una planta aún demanda agua. Si no tiene acceso al agua, la planta probablemente se marchitará y morirá.

Almacenamiento de Humedad del Suelo (ST). El almacenamiento de humedad del suelo se refiere a la cantidad de agua contenida en el suelo en cualquier momento en particular. La cantidad de agua en el suelo depende de las propiedades del suelo como la textura del suelo y el contenido de materia orgánica. La cantidad máxima de agua que puede contener el suelo se llama capacidad de campo. Los suelos de grano fino tienen mayor capacidad de campo que los suelos de grano grueso (arenosos). Así, hay más agua disponible para la evapotranspiración real de suelos finos que de suelos gruesos. El límite superior de almacenamiento de humedad del suelo es la capacidad de campo, el límite inferior es 0 cuando el suelo se ha secado.

Cambio en el Almacenamiento de Humedad del Suelo (ΔST). El cambio en el almacenamiento de humedad del suelo es la cantidad de agua que se agrega o elimina de lo que se almacena. El cambio en el almacenamiento de humedad del suelo cae entre 0 y la capacidad de campo.

Déficit (D) Un déficit de humedad del suelo se produce cuando la demanda de agua excede la que realmente está disponible. En otras palabras, los déficits ocurren cuando la evapotranspiración potencial excede la evapotranspiración real (PE>AE). Recordando que el PE es la demanda de agua y el AE es el uso real del agua (que depende de cuánta agua esté realmente disponible), si exigimos más de lo que tenemos disponible experimentaremos un déficit. Pero, los déficits solo ocurren cuando el suelo está completamente seco. Es decir, el almacenamiento de humedad del suelo (ST) debe ser 0. Al conocer la cantidad de déficit, se puede determinar cuánta agua se necesita de las fuentes de riego.

Excedente (S) El exceso de agua ocurre cuando P excede PE y el suelo está en su capacidad de campo (saturado). Es decir, tenemos más agua de la que realmente necesitamos usar dadas las condiciones ambientales en un lugar. El exceso de agua no se puede agregar al suelo porque el suelo está a su capacidad de campo por lo que se escapa de la superficie. La escorrentía excedente a menudo termina en arroyos cercanos, lo que hace que aumente la descarga de Un conocimiento de la escorrentía excedente puede ayudar a pronosticar posibles inundaciones de arroyos cercanos.