Agua en la Sierra de Juárez ?

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CIUDAD JUÁREZ
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL
MAESTRÍA EN INGENIERÍA AMBIENTAL Y ECOSISTEMAS
Agua en la Sierra de Juárez ?
Aplicación de la Geoinformática en la
prospección de acuíferos
por
Carlos Martínez-Piña, Alfredo Granados O., Oscar Dena O., Iván Alvarado V.
CIUDAD JUÁREZ, CHIHUAHUA
Marzo, 3 2006
INTRODUCCIÓN
™
La
™
La búsqueda
búsqueda de
de fuentes
fuentes alternativas
alternativas de
de abastecimiento
abastecimiento de
de
agua
agua potable
potable para
para Cd.
Cd. Juárez,
Juárez, contempla
contempla 66 localidades:
localidades: PalomasPalomasMimbres;
Mimbres; Bismark;
Bismark; Conejos
Conejos Médanos
Médanos Norte
Norte yy Sur;
Sur; Sierra
Sierra de
de
Presidio
Presidio yy Sierra
Sierra de
de Bandejas.
Bandejas.
™
AA la
™
la fecha
fecha no
no se
se conoce
conoce publicación
publicación alguna
alguna que
que contemple
contemple aa la
la
Sierra
Sierra de
de Juárez
Juárez como
como una
una posibilidad.
posibilidad.
™
Existe
una
clara
correspondencia
™
Existe una clara correspondencia de
de los
los sistemas
sistemas
geohidrológicos
locales
con
los
sistemas
geohidrológicos
geohidrológicos locales con los sistemas geohidrológicos regionales.
regionales.
™
En
la
Sierra
de
Juárez
se
ha
identificado
un
sistema
™
En la Sierra de Juárez se ha identificado un sistema
geohidrológico
geohidrológico calcáreo
calcáreo (autóctono)
(autóctono) intensamente
intensamente
fracturado
fracturado yy un
un subsistema
subsistema geohidrológico
geohidrológico fluvial
fluvial (alóctono)
(alóctono) (Martínez(MartínezPiña
Piña 2006),
2006), constituyendo
constituyendo 44 cuencas
cuencas topográficas
topográficas abiertas
abiertas con
con flujo
flujo
intercuencas
(Hibbs
y
Darling
2004).
intercuencas (Hibbs y Darling 2004).
™
Cálculos
™
Cálculos efectuados
efectuados indican
indican potenciales
potenciales importantes
importantes
susceptibles
susceptibles de
de someterse
someterse aa una
una prospección
prospección sistemática.
sistemática.
INTRODUCCIÓN (Cont’)
(Cont’)
ANTECEDENTES
El estudio de las formaciones geológicas a ambos lados de la frontera (Chihuahua-Texas) se realizó con
fines de prospección petrolera y a pesar de lo intenso de los estudios no se estableció la continuidad ni la
correlación de las formaciones. Ese conocimiento ahora es aplicado a la busqueda de fuentes alternativas
de abastecimiento de agua potable.
• Zwasinger (1981) define las Formaciones Edwards, Finlay y Aurora (equivalentes) como arrecifes
•Hawley (1969) define la Subprovinica Bolsones y en 1991, define la Fm.Hanckok.
•Rodríguez (1998) realiza el primer estudio de impacto ambiental al acuífero Sabinas (tipo granular) en la
parte norte del estado de Coahuila, y define estratigráficamente la posición del Conglomerado.
•Mena (1998), establece la paleogeografía del Mesozoico en la parte centro-oriental del Estado
•Monreal y Longoria (1999) definen la nomenclatura Cretácica
•Goldhammer (1999) estudia la evolución paleogeográfica del noreste de México
•Haenggi (2001, 2002) establece la dinámica de la Fosa Tectónica de Chihuahua
•Reyes C. .Manuel (2004) establecen la evidencia física representada por las Cavernas de Coyame,
Cavernas Nombre de Dios
•Boghici (2004) y Mace y Boghici (2004), establecen que el Acuífero Edwards tiene una superficie
aproximada de 31 050 km2 de los cuales 16 000 km2 se ubican en la parte norte del estado de Coahuila;
también establecen las bases para la correlación interformacional. existiendo en su parte sureste el
Acuífero Edwards-Trinity con un reconocimiento excelso por el hecho de ser el mas productivo de agua
potable a nivel mundial, constituyó uno de las interrogantes mas importantes del estudio.
•Martínez-Piña (2006) establece la caracterización de los sistemas geohidrológicos a nivel regional
INTRODUCCIÓN (Cont’)
(Cont’)
MOTIVACION
La necesidad de saber si dichas formaciones al ubicarlas en el
estado presentan las mismas condiciones geológicas e
hidrogeológicas que en Texas y Coahuila.
El estudio inició con:
– el establecimiento de su extensión, cobertura y forma
actual
– la correlación estratigráfica y estructural de las
formaciones
(Edwards o Finlay y Benigno) que conforman la unidad
hidroestratigráfica Edwards-Trinity (calizas)
– así como la del Conglomerado Sabinas o Uvalde (en el
estado
de Texas)
MODELOS CONCEPTUALISTAS
El Paradigma de la Megacuenca
ƒ
–
–
–
Geomorfología
Estratigrafía
Estructural
Geofísica
incluyente
INTRODUCCIÓN
INTRODUCCIÓN Cont’
Cont’
CURSOS DE ACCIÓN
Táctica
S
El Paradigma del Hidrocenso
–
Hidrogeología
•
T
Megacuenca
El Paradigma del Sistema De Información Regional
De Los Recursos Hídricos
–
R
A
Sistema de Información Geográfica (SIG)
•
Hidrocenso
T
El Paradigma del Sistema Estatal de Indicadores
–
Sistema de Información Geográfica (SIG)
•
E
Sistema de Información Regional de Los
Recursos Hídricos
G
Sistema Información Ambiental y de Recursos
Naturales
–
–
I
Sistema de Información Regional de los
Recursos Hídricos
•
E
Censo Poblacional
A
Desarrollo Sustentable
INTRODUCCIÓN (Cont’)
(Cont’)
Objetivo:
• Localizar áreas en la Sierra de Juárez cuyas
condiciones geológicas y geohidrológicas sean
suficientes para almacenar cantidades suficientes de
agua para consumo humano
Metas:
•Ubicar acuíferos colgados, entre los 50 y 150 m.
de profundidad, con volúmenes superiores a los 3 millones
de metros cúbicos para satisfacer las necesidades de una
o más colonias de la periferia.
Geohidrología
Regional
Estado de Chihuahua
Agua en la
Sierra de
Juárez ?
Geología
Regional
Agua en la
Sierra de
Juárez ?
Geología
Regional
Agua en la
Sierra de
Juárez ?
Geología
Regional
Agua en la
Sierra de
Juárez ?
Geología
Regional
Agua en la
Sierra de
Juárez ?
Geología
Regional
Agua en la
Sierra de
Juárez ?
Geología
Regional
(INEGI 1983)
Agua en la
Sierra de
Juárez ?
Geología
Regional
Agua en la
Sierra de
Juárez ?
Geología
Regional
Caracterización
••
Contexto
Contexto Regional
Regional
•
Contexto Local
–– Subsistema
Subsistema Fluvial
Fluvial Regional
Regional
–
Sierra de Juárez
•• Litofase
Litofase de
de Cuenca
Cuenca
–– Fase
Fase de
de Valle
Valle
•• Ensamble
de
Litofase
Ensamble de Litofase
–– ConglomeradosConglomeradosareniscas
areniscas
•• Unidad
Unidad Hidroestratigráfica
Hidroestratigráfica
–– Conglomerado
Conglomerado Sabinas
Sabinas
–– Sistema
Sistema Geohidrológico
Geohidrológico Calcáreo
Calcáreo
(Autóctono)
(Autóctono)
•• Litofase
Litofase de
de Cuenca
Cuenca
–– Fase
Fase Marina
Marina
•• Ensamble
de
Ensamble de Litofase
Litofase
–– calizas
calizas arrecifales
arrecifales
•• Unidad
Unidad Hidroestratigráfica
Hidroestratigráfica
–– Caliza
Caliza Finlay,
Finlay, Benigno,
Benigno,
Mosqueteros
Mosqueteros
–
Litofase de Cuenca
• Fase de Valle
Ensamble de Litofase
• Conglomerados- areniscas
Unidad Hidroestratigráfica
– Conglomerado Sabinas
Sistema Geohidrológico Calcáreo
(Autóctono)
• Litofase de Cuenca
– Fase Marina
• Ensamble de Litofase
– calizas arrecifales
• Unidad Hidroestratigráfica
– Caliza Finlay y Benigno
(Alóctono)
(Alóctono)
–
–
–
Geohidrología
Local
Sierra de Juárez
Agua en la Sierra de Juárez ?
Geología de la Sierra de Juárez
y los sistemas de fallas normales e
inversas (Drewes y Dyer 1993)
Fm. Hancok
Cuaternario
Conglomerado
Terciario
N
Aluvión
CalizasCretácicas
Agua en la Sierra de Juárez ?
Modelo 3D de la Sierra de Juárez
viendo de sureste a noroeste
Principales Subcuencas
Punta Flores
Subcuenca
A. Colorado
Subcuenca
Las Flores
Subcuenca
Palo Chino
Subcuenca El
Caballo
Subcuenca
El Dique
Agua en la Sierra de Juárez ?
Modelo 3D de la Sierra de Juárez
viendo de sureste a noroeste
Principales Subcuencas
N
Agua en la Sierra de Juárez ?
Modelo 3D de la
Subcuenca El Caballo
viendo de suroeste a noreste
Sistema de terrazas fluviales
(Cg-Ar)
Estructuras plegadas en
rocas calcáreas
Agua en la Sierra de Juárez ?
Modelo 3D de la
Subcuenca Palo Chino
viendo de sur a norte
Fm. Finlay
(calizas arrecifales)
Sistema de terrazas
fluviales (cg-ar)
Contacto Al-Cg
Agua en la Sierra de Juárez ?
Modelo 3D de la
Subcuenca Palo Chino
viendo de sur a norte
Sistema de terrazas fluviales
Cg-Ar
Cota 1380
Manantial
Contacto Al-Cg
Fallas inversas
Drewes y Dyer (1993)
Cota 1280
Agua en la Sierra de Juárez ?
Modelo 3D de la
Subcuenca A. Colorado
viendo de oriente a poniente
Terraza intermedia
Fm. Finlay
Contacto Al-Cg
Sistema de terrazas
fluviales
Agua en la Sierra de Juárez ?
Modelo 3D de la
Subcuenca A. Colorado
viendo de norte a sur
Calizas Fm. Finlay
N
Terraza intermedia
Sistema de terrazas
fluviales
Agua en la Sierra de Juárez ?
Modelo 3D de la
Subcuenca las Flores
viendo de poniente a oriente
Subcuenca
Las Flores
Sinclinal Las Flores
Sinclinal El Caballo
Contacto Al-Cg
Subcuenca
El Caballo
Agua en la Sierra de
Juárez ?
Agua en
en la
la Sierra
Sierra de
de
Agua
Juárez ?
?
Juárez
Conejos
Médanos
Conejos
Médanos
Fm. Hancok
Hancok
Fm.
Área Punta
Punta Flores
Flores
Área
Área Punta Flores
Preguntas de Investigación
1.- Las formaciones geológicas de edad Cretácica y Terciaria del Estado de Texas se
extienden al estado de Chihuahua?
2.- Si las formaciones geológicas en el sur del Estado de Texas y norte de Coahuila
albergan al Acuífero Cretácico Edwards y al Terciario Sabinas, siendo las
mismas en Chihuahua podrían albergar acuíferos artesianos y granulares de
iguales dimensiones?
HIPOTESIS
Si las mismas formaciones Cretácicas y Terciarias en el Estado de Texas y norte de
Coahuila albergan acuíferos artesianos y granulares siendo las mismas que las del
Estado de Chihuahua, éstas deben albergar acuíferos artesianos y granulares
HIPOTESIS
• Si la hipótesis es válida, esto se traduce en
abastecimiento de agua potable a
comunidades que actualmente carecen de ella,
o en un complemento a los sistemas de
abastecimiento actuales.
• Si la hipótesis es nula, esto se traduce en
programas y medidas de conservación más
estrictas, de los acuíferos existentes.
Metodología
Base del presente estudio:
Sierra de Juárez, Chihuahua México Structural Geology and Stratigraphy
Campuzano, Lovejoy, Nodeland, Swift, Uphof y Wacker (1980)
Acciones:
• Se rasterizó el mapa geológico con el programa de
cómputo R2V for Windows™ (CIG-UACJ)
• El mapa rasterizado se traslada al ambiente de ArcView™
• Con apoyo de una imagen satelital de la plataforma de
QuickBird y el mapa rasterizado, se marcan e interpretan
los lineamientos y se cotejan con la geología y las fallas definidas
por el estudio de Campuzano et al. (1980) y Drewes y Dyer (1993)
• Utilizando las curvas de nivel del área de Juárez y mediante el
uso del plug in AGWA desarrollado por el USDA para ArcView™,
se delimitaron las subcuencas y se calcularon las áreas.
• Por último, mediante las secciones de AutoCaD™ y Civil Survey™
se estimó el volumen y el perfil del nivel freático del posible acuífero.
Manantial
Agua en la Sierra de
Juárez ?
Subcuenca Palo Chino
Imagen Satelital
Plataforma QuickBird
resolución 0.30 cm
Agua en la Sierra de
Juárez ?
Subcuenca Palo Chino
Imagen Satelital
Plataforma QuickBird
resolución 0.30 cm
Agua en la Sierra de Juárez ?
Subcuenca Palo Chino
viendo de oriente a poniente
A
Líneas de sección
transversal
Línea de sección
Longitudinal A-A’
A’
Superficie total del conglomerado
Agua en la Sierra de Juárez ?
Subcuenca Palo Chino
Sección longitudinal E-W
Diagramática
Cota 1380
Perfil topográfico
Profundidad del nivel freático ?
100 m.
Cota 1280
Manantial
5 Km.
Cota 1280
Aluvión
?
Profundidad y perfil
del Basamento ?
Sin escalas
RESULTADOS PARCIALES
Resultados Parciales Cont’
Cont’
Algunas Posibilidades Númericas
Mínima
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Área de la UH Cg (Palo Chino)
Desnivel 1280 m.-1380 m.
Volumen estimado
millones de m3
Porosidad(1) del Cg
Almacenamiento
millones de m3
Acre-feet (2)
m3
Numero de familias
Personas
Consumo por persona (Af)
litros/persona/día
Consumo por persona
litros/persona/día
Relación
Máxima
= 800 Ha.
= 100.0
= 400
•
•
•
= 0.008 %
= 3.2
•
•
= 1233.5
= 2,594
= 10,377
•
•
•
•
= 846.5
•
= 350.0
•
= 2.4
•
Área de la UH Cg (Palo Chino)
Desnivel 1280 m.-1380 m.
Volumen estimado
millones de m3
Porosidad(1) del Cg
Almacenamiento
millones de m3
Acre-feet (2)
M3
Numero de familias
Personas
Consumo por persona (Af)
litros/persona/día
Consumo por persona
litros/persona/día
Relación
Acre-pie= Volumen de agua necesario para cubrir un acre una profundidad de un pie
= Volumen de agua usado por una familia de 4 durante un año (2)
1.
Cant and Ethier (1984)
2.
Definición disponble en línea en [http://en.wikipedia.org/wiki/Acre-foot]
= 800 Ha.
= 100.0
= 400
= 0.05 %
= 200
= 1233.5
= 16,214
= 64,856
= 846.5
= 350.0
= 2.4
••
Se
Se han
han definido
definido seis
seis subcuencas
subcuencas yy un
un área
área de
de interés
interés en
en la
la
Sierra
de
Juárez:
Sierra de Juárez:
Subcuenca
Falta
Subcuenca Ha.
Ha.
Falta por
por Evaluar
Evaluar
––
––
––
––
••
••
••
Palo
Palo Chino
Chino
El
Colorado
El Colorado
El
El Caballo
Caballo
Las
Las Flores
Flores
800
800
300
300
647
647
280
280
Área
Área Punta
Punta Flores
Flores
Subcuenca
Oasis
Subcuenca Oasis
Subcuenca
Subcuenca Oasis
Oasis 22
Se
Se ha
ha definido
definido una
una superficie
superficie de
de captación
captación en
en la
la Subcuenca
Subcuenca de
de
Palo
Chino
de
800
Ha.,
compuesta
de
conglomerado
Palo Chino de 800 Ha., compuesta de conglomerado
cementado
cementado por
por calcita.
calcita.
Se
Se han
han cubicado
cubicado 400
400 millones
millones de
de metros
metros cúbicos
cúbicos que
que con
con un
un
factor
de
porosidad
(0.008-0.05)
representan
un
mínimo
de
factor de porosidad (0.008-0.05) representan un mínimo de
3.2
3.2 millones
millones yy un
un máximo
máximo de
de 20.0
20.0 millones
millones de
de metros
metros cúbicos
cúbicos
de
conglomerado
susceptibles
de
almacenar
agua.
de conglomerado susceptibles de almacenar agua.
Se
Se ha
ha estimado
estimado un
un posible
posible beneficio
beneficio para
para un
un mínimo
mínimo de
de 10,000
10,000
personas
personas yy un
un máximo
máximo de
de 60,000
60,000
DISCUSIÓN
• Los resultados numéricos para la Subcuenca de Palo Chino
aunque preliminares, son indicativos de posibles condiciones de
almacenamiento que permitan satisfacer las necesidades de colonias
periféricas, mediante la construcción de redes de distribución a bajo costo
dado el relieve y la cercanía del recurso.
Recomendaciones
•
Es necesario continuar la investigación con:
• geología de campo (muestreo de roca)
• geoquímica (muestreo de agua)
• geofísica (4 corridas como mínimo)
• hidrogeología (pruebas de laboratorio: porosidad, permeabilidad;
medición del gasto [in situ] de los manantiales en temporada de
lluvia y sin lluvia; otras.
•
Recursos económicos para el proyecto.
Gracias….