gestión integral del agua en la cuenca de méxico

GESTIÓN INTEGRAL DEL AGUA EN LA CUENCA DE MÉXICO: ¿COINCIDE
LA CUENCA SUPERFICIAL CON LA SUBTERRÁNEA?
María PEREVOCHTCHIKOVA1, José Joel CARRILLO RIVERA1, Ana Elizabeth
GODOY ARAÑA2
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Instituto de Geografía de la Universidad Nacional Autónoma de México,
Posgrado en Geografía de la UNAM, 1Circuito de la Investigación Científica s/n,
Del. Coyoacán, CP 04510, México, D.F., tel. 56224360, ext. 45512, fax:
56162145, e-mail: [email protected]
Palabras clave: cuenca hidrográfica, acuífero, sistemas de flujo de agua
subterránea, Ciudad de México
RESUMEN
La gestión integral del recurso hídrico, en particular el manejo de cuencas
hidrológicas, debe incorporar el estudio tanto del agua superficial como
subterránea, a fin de lograr un análisis integrado del recurso. Normalmente se
reconoce la importancia del agua subterránea en la aplicación del balance hídrico
aplicado hasta la profundidad de los pozos y presumiendo que el flujo es
predominantemente horizontal. Pero, este punto es bastante discutible, porque
existen estudios y metodologías elaboradas a nivel internacional que representan
al agua subterránea como un agente geológico que cambia sus características
según el tiempo y profundidad de recorrido y que se mueve en tres dimensiones.
Además, la respuesta hídrica en el medio del agua subterránea tiene diferentes
manifestaciones superficiales, por lo que su análisis necesita de un manejo
interdisciplinario. En el presente estudio se intenta realizar este análisis sistémico
del recurso agua, basándose en la teoría de Tóth (agua subterránea y sus
manifestaciones superficiales), aplicado a la Zona Metropolitana de la Ciudad de
México (ZMCM) con el fin de poder incorporar posteriormente estos datos con
otros factores físicos y socio-económicos del territorio para proponer un manejo
sustentable de los recursos naturales.
INTRODUCCIÓN
Es reconocido que de los 3% del agua dulce asequible que existe en todo el
planeta más del 98% representa el agua subterránea (descartando los glaciares) y
sólo 2% el agua superficial. El agua superficial y subterránea están ligadas
directamente entre si, por los ríos perennes, pantanos, humedales y manantiales,
etc., como resultado del aporte de agua subterránea a esas manifestaciones
superficiales. Así que cualquier cambio volumétrico de algunos puntos
porcentuales en el agua subterránea afectaría en forma grave al agua en la
superficie.
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Hay que resaltar que en México se abastece con agua subterránea más del 70%
de la población, así como más del 70% de la actividad industrial; también la
agricultura depende en un 40% de esta fuente para el riego (CNA, 2004). De aquí
la importancia del agua subterránea para la población, en particular para México.
Por otro lado, la importancia del agua superficial se presenta en forma visible y su
tiempo de reacción es rápida, por ejemplo, cuando aparecen desastres
hidrometeorológicos: huracanes o lluvias intensas que provocan deslizamiento de
tierra, desbordamiento de ríos, inundaciones, etc., fenómenos naturales que se
sienten inmediatamente. Sin embargo, el estudio del agua subterránea muestra
que su respuesta es muy lenta y no es tenido en cuenta y menos se intenta buscar
su interrelación con el agua superficial.
Actualmente se habla mucho de la gestión integrado del recurso hídrico, en
particular del manejo de cuencas hidrológicas; esto comprende incorporar en el
análisis del recurso, no sólo al agua superficial, sino también al agua subterránea.
Al respecto, normalmente se reconoce la importancia del agua subterránea en
forma de aplicación del balance hídrico el cual se realiza hasta la profundad de los
pozos en el área de estudio y se presume que su movimiento está gobernado por
flujo horizontal. Pero, esto es bastante discutible, porque existen estudios y
metodologías elaboradas a nivel internacional que representan al agua
subterránea como un agente geológico que cambia sus características según el
tiempo y profundidad de recorrido y que se mueve en tres dimensiones (horizontal,
vertical y en el tiempo). Además, la respuesta hídrica en el ambiente está siempre
relacionada, así el agua subterránea tiene diferentes manifestaciones superficiales
(ríos perennes, manantiales, lagos), por lo que su análisis necesita de un manejo
interdisciplinario.
El objetivo principal de esta investigación fue realizar un análisis sistémico del
recurso agua (agua subterránea y sus manifestaciones superficiales) en la zona
Metropolitana de la Ciudad de México con el fin de poder definir la coincidencia de
las cuencas superficial y subterránea para incorporar posteriormente estos datos
con otros factores físicos y socio-económicos del territorio que permitan proponer
un manejo sustentable de los recursos naturales.
METODOLOGÍA
Actualmente en México existen diferentes propuestas para el manejo y gestión de
los recursos naturales, en particular del agua, en las cuales la administración y el
manejo sustentable del territorio (INE, 2000a) incluyen características y limitantes
de éstos recursos, pero no incorporan un conocimiento sistémico y,
consecuentemente, se desconocen con frecuencia la interrelación de las variables
involucradas y la naturaleza de las respuestas observadas.
Así, por ejemplo los recursos hídricos han sido incorporados y considerados al
proponer el “manejo integrado de cuencas hidrográficas” (Cotler, 2004); en los
denominados “planes estatales de ordenamiento territorial” (Sánchez-Salazar,
2004); y a través de los “planes de ordenamiento ecológico” (INE, 2000b). Sin
embargo, dicha inclusión no siempre condujo a una comprensión cabal del
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ambiente ya que prevalecen los análisis disciplinarios sobre los componentes
integrados. Eso se refiere a que normalmente la valoración del recurso hídrico se
realiza únicamente en el contexto del balance hidrológico, basado en cálculos del
caudal de ríos, extracción del agua subterránea por medio de los pozos y
precipitación pluvial (CNA, 2004); utilizando para ello, las bases de datos oficiales
del SMN, CNA, INEGI y SPP, que con frecuencia no sólo presentan limitaciones
en su colecta y manejo, sino, que además, no están actualizados o presentan una
baja intensidad de información espacio-temporal. Asimismo, el método del balance
no interrelaciona e integra las características naturales físicas del territorio, no
incorpora los procesos involucrados en los cambios ambientales por acciones
antrópicas, ni aporta datos sobre el funcionamiento complejo y jerárquico de los
sistemas de flujo de agua subterránea, como tampoco, sobre los procesos físicos,
biológicos y químicos que se manifiestan en impactos ambientales (Carrillo-Rivera
et al., 1997), tales como consolidación del suelo, cambio de calidad del agua
(CONSERVA, 2000), entre otros.
El presente estudio se realizó por medio de la aplicación de la teoría de sistemas
de flujo de agua subterránea de Tóth (1995, 2000); para entender el
funcionamiento de los procesos del flujo subterráneo, sus propiedades y
manifestaciones. Es importante reconocer que el agua subterránea es causante
de una gran variedad de procesos y fenómenos naturales (Fig. 1a), por otra parte,
es evidente que para lograr el objetivo planteado es necesario realizar análisis y
observaciones siempre más allá de zonas relativamente pequeñas (como es la
zona Metropolitana de la Ciudad de México), abarcando un territorio mucho más
amplio, en el cual se pueda identificar zonas de recarga y descarga del flujo de
agua subterránea y ver su relación con la delimitación de la Cuenca de México
(Fig. 1b). Por tal razón, en el trabajo se aplica una visión estratégica de
comprender el funcionamiento del proceso hidrológico, primero a escala regional
y con esa base, posteriormente plantear su influencia e interrelación de
comportamiento hídrico a escala local.
El estudio se dividió metodológicamente en tres fases: i) trabajo de gabinete
(recopilación de información física del área de estudio mediante el uso del sistema
de información geográfica Arcview con coberturas multitemporales), ii) trabajo de
campo (realización de mediciones físico-químicas del agua subterránea y
observaciones del uso, tipo de suelo y vegetación, manifestaciones superficiales
de presencia de agua subterránea) y iii) análisis integrado de toda la información
asequible.
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Figura 1a. Efectos y manifestaciones de los sistemas de flujo en el medio
natural (Tomado de Tóth, 1995, 2000).
Figura 1b. Sección esquemática que muestra los sistemas de flujo con su jerarquía
(local, intermedio y regional). (Tomado de Carrillo-Rivera et al, 1997)
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Trabajo de gabinete.
La revisión bibliográfica referente al objetivo del estudio y área de trabajo encontró
una gran variedad de información física en forma de artículos, estudios y mapas:
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•
Hidrología superficial y subterránea – por cartas hidrológicas de aguas
superficial y subterránea del Instituto Nacional de Estadística, Geografía e
Información INEGI-SPP del 1981, 1988 a escala 1:250 000; y base de datos
hidrológicos de agua superficial BANDAS (1999)
•
Química del agua – base digital de datos de calidad de agua subterránea
(pozos, norias, manantiales) del INEGI-SPP, 1988
•
Meteorología – base CLICOM (climatologically computation) - sistema de
manejo de datos climatológicos de Servicio Meteorológico Nacional SMN
perteneciente a la Comisión Nacional del Agua CNA, con los datos
estadísticos hasta el año 2000
•
Uso del suelo y vegetación, zonas urbanas – coberturas de los Inventarios
Forestales, realizados por el INEGI en el año 1976, el Instituto Nacional de
Ecología INE y el Instituto de Geografía de la Universidad Nacional
Autónoma de México UNAM en los años 1994, 2000
•
Imágenes satelitales Landsat ETM del año 2000 y Landsat MSS de los
años 1973, 1979, 1985, 1986, 1989 y 1992 con resolución de 30 m (sensor
ETM) y 80 m (sensor MMS)
•
Fotos aéreas digitales de la Ciudad de México - del Instituto de Geografía
de la UNAM, obtenidos para el año 2000.
A pesar de contar con toda la información, se nota una insuficiencia de estudios
sobre geología, erosión del suelo e hidrogeología del área en estudio. Se
encontraron pocas publicaciones principalmente para las partes bajas del relieve,
la mayoría incluye sólo en la planicie ocupada por la ciudad.
Desde la perspectiva administrativa el área de estudio forma parte de la Región
Hidrológica RH 26 del Río Pánuco con el área total drenada de 11,588 km2, según
la división de la CNA. Por su parte, la RH 26 pertenece a la vertiente del Golfo de
México y forma parte de la Región Administrativa Hidrológica XIII – Valle de
México.
El sistema de abastecimiento de la Ciudad de México y su Zona Metropolitana es
muy complejo: hay varios acueductos superficiales y subterráneos que llevan
agua de pozos de extracción de las Cuencas Alto del Lerma (Fig. 2), del
Cutzamala (agua superficial) y de manantiales del Cerro de las Cruces (Dinamos y
Ajusco). Se considera importante comentar que estos territorios están
relacionados en su función subterránea, como parte de un acuífero de
dimensiones regionales y ubicado en el Cinturón Volcánico Transmexicano (INE,
2004).
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Figura 2. Cuencas de México y del Lerma, así como la distribución del Cinturón
Volcánico Transmexicano
Los datos de la cobertura SIG de estaciones hidrométricas y base de datos
estadísticos BANDAS (1999) indican que hay pocas estaciones hidrométricas a
escala 1:250 000 en la zona de estudio; se encuentran 15 estaciones con diferente
periodo de observación; y sólo cuatro de ellas están en función para el año 1998
con un periodo de observación mayor de 15-20 años. Analizando en forma
conjunta los hidrogramas elaborados para estas estaciones en volumen del agua
(V) promedio mensual (miles de m3) con el diagrama de precipitación (P) (en mm),
se nota que avenidas fuertes de los ríos del área en estudio son provocadas por
las lluvias en el periodo correspondiente a la temporada de mayo a octubre, con
obtención de valores máximos observados en los meses de julio a octubre.
Hidrogeología
El análisis bibliográfico indica que el conocimiento actual del sistema
hidrogeológico de la Cuenca de México y sus alrededores es incompleto, aunque
existen muchos estudios que dan una visión parcial del funcionamiento de flujo
subterráneo. Adicionalmente, las investigaciones abarcan sólo algunas partes de
la cuenca y poco el manejo sobre aspectos relacionados con la profundidad y
funcionamiento hídrico del acuífero regional, la información es aun muy escasa
(Birkle, 1998). Así, es que el sistema de flujo de agua subterránea (Toth, 2000) es
poco conocido a lo que se le agrega la complejidad de la estratigrafía y la
composición de la sedimentación de la Cuenca de México. Cabe mencionar que,
las zonas más importantes para la recarga de agua subterránea de sistemas
locales e intermedios de la ZMCM están ubicadas en las sierras Chichinautzin y
Las Cruces (INE, 2004), en las rocas volcánicas altamente fracturadas y porosas
que facilitan la infiltración, transmisión y almacenamiento de agua meteórica. En
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dichas sierras la profundidad del nivel estático llega hasta 200-250 m. En la zona
de Sierra Nevada y Río Frío, parte este de la ZMCM, lavas andesíticas tienen una
conductividad hidráulica comparativamente baja con una menor infiltración y
capacidad de almacenamiento (Durazo y Farvolden, 1989), aunque también
funcionan como zonas de recarga.
La zona de descarga del sistema regional de agua subterránea en la Cuenca de
México históricamente se encontraba en el territorio actual de Texcoco; mientras
que Chalco y Xochimilco son resultado de flujos más cortos (locales e
intermedios); que se definían por la existencia de lagos desde tiempos prehispánicos. La planicie de la Cuenca de México corresponde al acuitardo - una
capa de material arcilloso con intercalaciones de ceniza, de un espesor en el
promedio de 120 m (Vázquez Sánchez, 1995). La unidad acuífera principal de
dónde se extrae actualmente agua para el abastecimiento de la Ciudad de México
consiste de capas de arena intercalada con material volcánico (piroclástico y
epiclástico) localizado a una profundidad de entre 200 m y 700 m.
La información sobre los aprovechamientos (pozos, norias, manantiales) y
direcciones del flujo de agua subterránea se encuentra al alcance público en
mapas digitales e impresos del INEGI (1981, 1988) a escala 1:250 000 y 1:1 000
000. Desgraciadamente, este registro importante (base de datos de análisis físicoquímicos del agua) no se volvió a editar a nivel nacional. La información más
reciente sobre el estado del agua subterránea, su cantidad y calidad, se encuentra
en forma separada en los archivos de distintas organizaciones responsables. Es
de notar que se tiene registrado cerca de 6 mil aprovechamientos de agua
subterránea registrados en la Cuenca de México; con la mayor concentración de
los pozos de extracción de agua subterránea en la parte norte del Distrito Federal,
frontera con el Estado de México.
Trabajo de campo
Gracias a toda la información recopilada en la etapa anterior se pudo reconstruir
una buena parte del funcionamiento del proceso hidrológico en el sur de la Cuenca
de México. En el trabajo de campo se trató de ampliar este conocimiento mediante
la realización de observaciones visuales de la vegetación y uso del suelo,
mediciones de calidad físico-química y en algunos casos de cantidad de agua en
los manantiales, arroyos y pozos de extracción, tomando como nivel de referencia
el mapa digital de agua subterránea el INEGI (1988) y su base de datos de
características físico-químicas de agua subterránea a escala 1:250 000 y mapa
topográfico a escala 1:50 000 (INEGI, 2003) con ubicación de los manantiales. De
este modo se propuso un programa de mediciones continuas para determinar la
evolución físico-química de agua subterránea en los últimos años que pretende,
por una parte, dar seguimiento a mediciones de calidad y cantidad de agua de los
pozos y manantiales identificados en las coberturas digitales y que se encuentran
hasta la actualidad en servicio y, por otra, proponer nuevas mediciones para el
agua superficial, subterránea y el suelo. Hay que anotar, que comparando los
límites de las cuencas hidrográficas, delimitación por acuíferos de la Comisión
Nacional del Agua CNA con la división por estados, se nota en algunos casos
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coincidencia entre éstos y que se refleja en la función estrictamente administrativa
del manejo del recurso hídrico (Fig. 3).
Figura 3. Comparación de los límites de las cuencas hidrográficas, acuíferos y
división estatal.
Integrando los resultados del análisis de la información obtenida, se elaboraron
varios secciones hidrogeológicas en el plano horizontal a escala regional,
trasladando la línea de las secciones sobre el territorio de las zonas más altas del
relieve hacía las partes más bajas, como es la planicie de la Ciudad de México,
tomando en cuenta cambios en las características originales de paisaje, suelo y
niveles dinámicos de pozos. En estos perfiles (o secciones transversales)
hidrogeológicos del área de estudio se incluyeron aspectos geológicos, uso de
suelo y vegetación, hidrología y ubicación de la zona urbana. Además se
identificaron zonas de recarga de agua subterránea (montañas, en gran medida
compuestas por andesitas) y zonas de descarga (planicie con suelo aluvial y nivel
freático somero). Estos perfiles dan la idea principal de que el impacto antrópico al
recurso hídrico relacionado con el cambio de la cobertura USV en la zona de
recarga puede suceder a gran escala espacial y temporal, afectando zonas de
tránsito y de descarga de agua subterránea.
Por ejemplo, una de las secciones hidrogeológicas se trazó desde el Cerro La
Palma, Sierra de La Cruces, hacia los canales de Xochimilco de la Zona
Metropolitana de la Ciudad de México (Fig. 4), considerando una posible relación
recarga-descarga de tipo intermedio entre esta zona montañosa y los canales del
área natural protegida de Xochimilco, así como la descarga de agua subterránea
que se presentaba antiguamente en los manantiales denominados “Fuentes
Brotantes”. Manantiales que en esta zona se encuentran a una altura aproximada
de 3 mil metros, en la Reserva Ecológica “Parque Nacional Los Dinamos”, donde
se infiere una descarga de tipo local, que se ha generado aguas arriba (desde la
perspectiva del nivel freático). La sección muestra un nivel estático profundo en la
parte de las montañas y el más somero hacia la planicie; sin embargo, debido a la
gran extracción del agua subterránea por los pozos en la planicie, el nivel del agua
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que antes se reportaba como artesiano (cerca de la superficie) ahora se encuentra
a decenas de metros de la profundidad (hasta 70m en la Ciudad de México), lo
que sugiere una evolución de zona de descarga natural a la de recarga.
Figura 4. Sección hidrológica, Cerro La palma a Parque Xochimilco
Evidentemente, los perfiles confeccionados sirven sólo como una simple y primera
aproximación desarrollada con elementos que no son suficientes para generar un
modelo concreto y detallado, sin embargo, es deseable iniciar estudios
complementarios sobre ellos. Es claro que se debe profundizar estudios en tales
aspectos, como geología e hidrogeología, y actualizar los estudios sobre
componentes del suelo, de la cobertura vegetal, de la hidrología, aspectos que sin
embargo requieren de varios años de observación para lograr un estudio que
integre las variables correspondientes y que plantee con más claridad el sistema
involucrado y su evolución en el tiempo.
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