VULNER ACUÍFEROS AMBALEMA
Anuncio
ESTIMAR LA VULNERABILIDAD INTRÍNSECA DE LOS SISTEMAS ACUÍFEROS PRESENTES EN EL ÁREA DEL MUNICIPIO DE AMBALEMA, DEPARTAMENTO DEL TOLIMA, COLOMBIA DIEGO ARMANDO RUIZ GLORIA STELLA MARTINEZ UNIVERSIDAD CATOLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA BOGOTA D.C. 2015 ESTIMAR LA VULNERABILIDAD INTRÍNSECA DE LOS SISTEMAS ACUÍFEROS PRESENTES EN EL ÁREA DEL MUNICIPIO DE AMBALEMA, DEPARTAMENTO DEL TOLIMA, COLOMBIA DIEGO ARMANDO RUIZ GLORIA STELLA MARTINEZ Trabajo de grado para obtener el título de especialista en Recursos Hídricos ASESOR: MAURICIO GONZÁLEZ INGENIERO CIVIL, MSC. UNIVERSIDAD CATOLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA PROGRAMA DE ESPECIALIZACION EN RECURSOS HIDRICOS BOGOTA D.C., 2015 AGRADECIMIENTOS La realización de esta Tesis no hubiera sido posible sin el apoyo, directo o indirecto, de un gran número de personas e instituciones durante estos últimos años. Mil agradecimientos a todos por cada uno sus valiosos aportes: A cada uno de mis amigos y compañeros del excelente programa de especialización de recursos hídricos y en general a la Universidad Católica de Colombia a los docentes que ayudaron a la formación profesional: Jorge Valero, Helmult espinoza y a Hugo Cañas, por su contribución científica, tecnológica, de la vida personal y social. A la empresa y su grupo técnico-profesional de trabajo SGS-ETSA S.A.S, por permitir algunos insumos técnicos y en especial al equipo de trabajo SIG por su paciencia y enseñanza con los cuales fue posible ampliar el conocimiento de las herramientas técnicas en entornos geológicos. Y finalmente, a mis padres que los amo, gracias por sus consejos, confianza, voluntad, y apoyo para entrar, seguir y terminar este proceso, a mis hermanos Daniel, Patricia, Alexander, Luis y Andrey, que los quiero mucho, a Liliana por su amor, ayuda, colaboración y entendimiento. “Diego” Para Juan Felipe y Alejo A Dios, quien ha sido siempre mi guía en todas las acciones de mi vida, mi esposo e hija por su apoyo incondicional en este proyecto de vida. Agradezco a todos y cada una de las personas que con su aporte me permitieron enriquecer los conocimientos…”Gloria” Por llegar en un momento justo. Por ser mi fuerza y mi inspiración. Por ser mis ganas de seguir adelante. Por el gran amor que te tengo. Por mil y muchas cosas más….. TABLA DE CONTENIDO 1 GENERALIDADES............................................................................................................................. 15 1.1 LÍNEA DE INVESTIGACION ...................................................................................................... 15 1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ......................................................................................... 15 1.2.1 Antecedentes del problema ........................................................................................... 15 1.2.2 Planteamiento del problema ......................................................................................... 17 1.2.3 Pregunta de investigación .............................................................................................. 18 1.3 2 1.4.1 Objetivo general ............................................................................................................. 22 1.4.2 Objetivos específicos ...................................................................................................... 22 MARCOS DE REFERENCIA ............................................................................................................... 24 2.1 3 4 JUSTIFICACIÓN........................................................................................................................ 19 MARCO TEÓRICO .................................................................................................................... 24 2.1.1 Definición de vulnerabilidad. ......................................................................................... 25 2.1.2 Metodología GOD........................................................................................................... 27 2.1.3 Metodología DRASTIC. ................................................................................................... 29 2.2 MARCO CONCEPTUAL ............................................................................................................ 30 2.3 MARCO JURÍDICO ................................................................................................................... 34 2.3.1 Leyes. .............................................................................................................................. 35 2.3.2 Decretos. ........................................................................................................................ 35 2.3.3 Resoluciones................................................................................................................... 36 METODOLOGIA............................................................................................................................... 38 3.1 INSTRUMENTOS O HERRAMIENTAS UTILIZADAS ................................................................... 38 3.2 FASES DEL TRABAJO DE GRADO ............................................................................................. 38 CARACTERIZACION DEL AREA DE ESTUDIO .................................................................................... 39 4.1 CARACTERIZACION FISICA ...................................................................................................... 39 4.1.1 Geología ......................................................................................................................... 39 4.1.2 Geología Estructural ....................................................................................................... 40 4.1.3 Geología Local ................................................................................................................ 42 4.1.4 Cartografía Geológica ..................................................................................................... 46 4.2 Geomorfología ....................................................................................................................... 47 4.2.1 Unidades Geomorfológicas ............................................................................................ 48 4.2.2 Cartografía Geomorfológica ........................................................................................... 50 4.3 Hidrogeología ......................................................................................................................... 51 4.3.1 Unidades hidrogeológicas .............................................................................................. 52 4.3.2 Tipos de acuíferos .......................................................................................................... 53 4.3.3 Zonas de Recarga potencial............................................................................................ 55 4.3.4 Movimiento del Agua Subterránea ................................................................................ 60 4.3.5 Modelo hidrogeológico conceptual ............................................................................... 63 4.4 Hidrología ............................................................................................................................... 66 4.4.1 4.5 Jerarquización hidrológica.............................................................................................. 67 CARACTERIZACION CLIMATICA .............................................................................................. 69 4.5.1 Clima ............................................................................................................................... 69 4.5.2 Precipitación ................................................................................................................... 69 4.5.3 Temperatura................................................................................................................... 71 4.5.4 Clasificación climática .................................................................................................... 72 4.5.5 Balance hídrico ............................................................................................................... 72 4.6 ANALISIS DE VULNERABILIDAD .............................................................................................. 74 4.6.1 Análisis GOD ................................................................................................................... 74 4.6.2 Análisis DRASTIC ............................................................................................................. 79 5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ......................................................................................... 98 6 BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................................... 101 LISTA DE TABLAS Tabla 1. Métodos para medir la vulnerabilidad de los acuíferos ............................................... 26 Tabla 2. Leyes ambientales ....................................................................................................... 35 Tabla 3. Decretos Ambientales .................................................................................................. 36 Tabla 4. Resoluciones Ambientales.......................................................................................... 36 Tabla 5. Unidades geológicas presentes a nivel regional .......................................................... 40 Tabla 6. Clasificación Geomorfológica para el área ................................................................. 49 Tabla 7. Relación de las diferentes clasificaciones para los sistemas acuíferos........................ 54 Tabla 8. Correlación de las unidades geológicas y su equivalencia hidrogeológica ................. 55 Tabla 9. Puntos de captación de aguas subterránea identificados en campo ............................. 60 Tabla 10. Red hidrográfica de la zona de estudio...................................................................... 67 Tabla 11 Parámetros morfométricos de las cuencas hidrográficas ........................................... 68 Tabla 12. Estaciones climatológicas del área, Precipitación ..................................................... 70 Tabla 13. Estaciones climatológicas del área, Temperatura ...................................................... 71 Tabla 14. Balance Hídrico Estación La Quinta ......................................................................... 73 Tabla 15. Rangos de vulnerabilidad según DRASTIC .............................................................. 80 Tabla 16 Balance Hídrico de suelo para la estación La Quinta ................................................. 85 Tabla 17 Balance Hídrico de suelo para la estación La Granja Armero ................................... 85 Tabla 18 Balance Hídrico de suelo para La estación Jerusalén ................................................. 85 Tabla 19 Balance Hídrico de suelo para La estación Venadillo ................................................ 86 Tabla 20 Balance Hídrico de suelo para La estación El Salto ................................................... 86 Tabla 21. Valor de la recarga anual calculada ........................................................................... 87 Tabla 22. Clasificación y ponderación del parámetro A ........................................................... 88 Tabla 23. Asignación de los valores para el parámetro A ......................................................... 89 Tabla 24. Clasificación y ponderación del parámetro I ............................................................. 93 Tabla 25. Valores teóricas de conductividad hidráulica asumidos para las unidades hidrogeológicas .......................................................................................................................... 96 LISTA DE FIGURAS Figura 1 Caracterización de la vulnerabilidad GOD. ................................................................ 28 Figura 2 Esquema metodológico para la vulnerabilidad de acuíferos ....................................... 32 Figura 3 Variables para determinar las áreas de recarga y descarga ......................................... 33 Figura 4 Modelo hidrogeológico conceptual ............................................................................. 34 Figura 5 Cartografía Estructural ................................................................................................ 42 Figura 6. Geología Regional...................................................................................................... 42 Figura 7. Cartografía Geológica local ....................................................................................... 47 Figura 8. Cartografía Geomorfológica local.............................................................................. 50 Figura 9. Unidades hidrogeológicas para el municipio de Ambalema ...................................... 53 Figura 10 Análisis por componente para determinar las áreas de recarga potencial en el municipio de Ambalema Tolima ............................................................................................... 58 Figura 11 Determinación de las áreas de recarga y descarga ................................................... 59 Figura 12. Mapa Isopiezométrico y dirección de flujo del agua subterránea ........................... 62 Figura 13 Mapa de cabeza hidráulicas resultantes de la modelación matemática..................... 63 Figura 14 Bloque hidrogeológico conceptual para el municipio de Ambalema ....................... 65 Figura 15. Cuencas Hidrográficas presentes en el Municipio de Ambalema ............................ 68 Figura 16. Representación gráfica del balance hídrico en la estación La Quinta ...................... 73 Figura 17. Parámetro G (análisis GOD) .................................................................................... 75 Figura 18. Parámetro O (análisis GOD) .................................................................................... 77 Figura 19. Parámetro D (análisis GOD) .................................................................................... 78 Figura 20. Mapa de contornos piezometrico para análisis DRASTIC ...................................... 81 Figura 21 Meses de recarga potencial, Estación La Quinta ...................................................... 84 Figura 22. Meses de recarga potencial para La estación La Granja .......................................... 84 Figura 23. Meses de recarga potencial para la estación Venadillo ............................................ 84 Figura 24 Mapa de contornos para la recarga potencial ............................................................ 87 Figura 25. Mapa del parametro A para el analisis DRASTIC ................................................... 90 Figura 26. Mapa de suelos textural del suelo en el área de estudio ........................................... 91 Figura 27. Mapa de pendientes del área del estudio .................................................................. 92 Figura 28. Mapa de pendientes del área del estudio .................................................................. 94 Figura 29. Parámetros formacionales estándar de acuerdo al tipo de roca. (1) ........................ 95 Figura 30. Distribución de conductividades Hidráulicas........................................................... 96 Figura 31. Mapa de vulnerabilidad intrínseca DRASTIC ......................................................... 97 LISTA DE FOTOGRAFÍAS Fotografía 1 Areniscas con estratificación entrecruzada ...................................................... 43 Fotografía 2 Areniscas con estratificación paralela y entrecruzada ..................................... 43 Fotografía 3 Secuencia deposicional del Abanico de Lérida ............................................... 44 Fotografía 4 Conglomerados poligmiticos del Abanico de Lérida ...................................... 44 Fotografía 5 Bloques conglomeraticos del Abanico, vía quebrada la Joya ......................... 45 Fotografía 6 Mesas o terrazas del Abanico, vía Tajo Viejo- Chorrillo .............................. 45 Fotografía 7 Perfil de la unidad de terraza Aluvial del Río Magdalena ............................. 46 Fotografía 8 Terrazas Aluviales del Río Magdalena ............................................................ 46 Fotografía 9 Terrazas Baja del Río Venadillo ...................................................................... 46 Fotografía 10 Oríllales del Río Venadillo ............................................................................ 46 RESUMEN Los criterios de amenaza de los acuíferos a la contaminación se alcanzan a partir del análisis de vulnerabilidad de acuíferos convirtiéndose en un indicador ambiental y socioeconómico importante para las áreas que serán intervenidas por actividades antrópicas. Para la estimación de la vulnerabilidad de acuíferos se han desarrollado diversas metodologías que para efectos del presente proyecto se han seleccionado los métodos GOD y DRASTIC. El método GOD consiste en la evaluación de tres (3) parámetros los cuales son valorados de acuerdo a escalas numéricas establecidas según su capacidad de atenuación de contaminantes, y el método DRASTIC que consiste en un análisis multicriterio que considera siete (7) parámetros para los cuales se tiene definida una escala de valoración. A partir de las dos metodologías descritas anteriormente, se realizó la estimación de la vulnerabilidad intrínseca de los sistemas acuíferos presentes en el área del municipio de Ambalema, departamento del Tolima, Colombia con lo cual es posible realizar un diagnóstico ambiental en cuanto a la vulnerabilidad propia de los sistemas acuíferos del municipio teniendo en cuenta las actividades productivas desarrolladas en la región, así como las condiciones hidroclimáticas regionales y locales. El análisis GOD estableció para los acuíferos someros una vulnerabilidad intrínseca baja a moderada, mientras el análisis DRASTIC, se estableció una vulnerabilidad intrínseca alta a moderada. En consecuencia, la zona del municipio de Ambalema los sistemas acuíferos son susceptibles al ingreso de contaminantes móviles producidos por la industria agrícola y malas prácticas de disposición de residuos domésticos, para lo cual se han propuesto medidas de manejo que coadyuven al control de la posible contaminación de las aguas subterráneas. Palabras clave: Acuíferos, Método GOD, Método DRASTIC, Vulnerabilidad intrínseca. ABSTRACT The criteria threat of the pollution aquifers are reached from the analysis of vulnerability of aquifers become an important indicator for the areas to be intervened by human activities. To estimate the vulnerability of aquifers have developed several methodologies for purposes of this project are selected GOD and DRASTIC methods. The god method involves the evaluation of three (3) parameters wich are valued according to numerical scales established by pollutant attenuation capacity, and DRASTIC method it consist of a multi-criteria analysis wich considers seven (7) parameters for wich you have defined a rating scale. From the two methods described above to estimate the intrinsic vulnerability of aquifer systems presents in the Ambalema area, Tolima department, Colombia, whereby it is possible to perform an environmental diagnosis as to own vulnerability of aquifers system in municipality, considering productive activities in the region as well as regional and local hydroclimatic conditions. The GOD analysis established for aquifers little deep low intrinsic vulnerability to moderate, while theDRASTIC analysis established a high vulnerability to moderate. Consequently, the zone of Ambalema, the aquifer systems are susceptible to the entry pollutants from the agricultural industry and the bad practices of household waste disposal, for which management measures have been proposed to help control possible groundwater pollution. Keywords: Aquifers, GOD Method, DRASTIC Method, Intrinsic vulnerability INTRODUCCIÓN La vulnerabilidad propia de cada sistema acuífero es una herramienta primordial en la toma de decisiones en cuanto a uso o la regulación de los recursos hídricos subterráneos, además teniendo presente la actual situación de la región en cuanto a la disponibilidad del recurso hídrico superficial es necesario proponer alternativas para el aprovechamiento de aguas subterráneas de buena calidad. La vulnerabilidad es una propiedad intrínseca del sistema hidrogeológico (Foster, Fundamental concept in aquifer vulnerability pollution risk and protection strategy., 1987). Esta propiedad no puede ser medida en campo y depende de factores como la recarga del acuífero, características hidráulicas del suelo y de la zona no saturada y saturada (Foster & Hirata, 2002). Además del contenido de humedad del suelo como el factor que puede agilizar o retardar la movilidad de la sustancia (Ríos, 2008). El creciente volumen y la complejidad de la carga contaminante arrojada, en forma deliberada o accidental, sobre el subsuelo ha incrementado apreciablemente en las últimas dos décadas, dando origen a serios riesgos de contaminación de aguas subterráneas, especialmente dentro y alrededor de grandes zonas urbanas. En vista de los considerables recursos y esfuerzos que se han invertido, y que se continuarán invirtiendo, para el desarrollo de aguas subterráneas, es necesario implementar políticas realistas de protección de los acuíferos. (OMS, Foster, & Caminero, 2002). Para la caracterización hidrogeológica se empleó la información disponible en entidades oficiales (Servicio Geológico Colombiano –SGC-, Municipio de Ambalema, IGAC, IDEAM), así mismo, se recopilaron datos primarios en campo tales como geología, geomorfología, geofísica, pruebas de infiltración, edafología, usados como insumo para la aplicación de los métodos para estimación del grado de vulnerabilidad de los sistemas acuíferos. Geológicamente el municipio de Ambalema, está conformada por rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias con edades que fluctúan entre el periodo Precámbrico (2000 millones de años) y el Neógeno. Las rocas más antiguas son las metamórficas y conforman el núcleo de la cordillera central y cuerpos pequeños arrastrados por las rocas ígneas intrusivas; estas rocas se han asignado al Precámbrico y Paleozoico. Se puede decir a grandes rasgos que la conformación actual del territorio es el resultado de la conjunción de procesos geológicos complejos que han actuado desde el pasado. El levantamiento orogénico andino en el terciario, genera la regresión del mar cretáceo, ocasionando un gran período erosivo, desgastando y re moldeando las unidades existentes y proporcionando condiciones de depositación discordante a las nuevas unidades litológicas de tipo continental. Este acontecimiento geológico ocasiona que el territorio Tolimense, especialmente en el área del Valle Medio del Magdalena, fuese moldeado por flujos de alta energía, generados por los sistemas glaciales que cubrían buena parte de la cordillera central; los cuales fueron, fundidos por el calor de nuevas erupciones volcánicas, formando avalanchas aluvio-torrenciales que descendieron por los valles de los ríos, depositando rocas y sedimentos en el piedemonte de la cordillera central sobre el valle del río Magdalena, formando los abanicos aluviales entre los ríos Lagunilla y Recio (Acosta & all., 2002) El municipio de Ambalema se encuentra localizado al Nororiente del Departamento del Tolima, en la región central de Colombia. Desde el punto de vista geológico y fisiográfico el territorio de Ambalema se encuentra totalmente en la denominada “Depresión interandina del río Magdalena” unidad fisiográfica conocida como Valle del Magdalena, enmarcada en las estribaciones de las cordilleras Oriental al este y Central al oeste; el área municipal se encuentra en el límite entre las llamadas cuenca media y alta del mencionado valle del Magdalena. La división político administrativa del municipio se encuentra organizada en cuatro (4) centros poblados, pertenecientes a la cabecera municipal y nueve (9) veredas en la zona rural. La economía del municipio de Ambalema se basa actualmente en la actividad agrícola, específicamente la producción de arroz, algodón, sorgo y ajonjolí, cultivos cuyos sistemas de riego son suministrados por los ríos Lagunilla y Recio. En cuanto al comportamiento de la precipitación, se presentan lluvias intensas en los meses de abril y mayo para el primer semestre y en septiembre y octubre para el segundo semestre y dos periodos de baja precipitación entre noviembre y marzo y junio a agosto, correspondiendo a un comportamiento de precipitación mono modal. 1 GENERALIDADES 1.1 LÍNEA DE INVESTIGACION Al tenor de la posible problemática en cuanto al recurso hídrico subterráneo en el municipio de Ambalema (Tolima) se ha enmarcado el proyecto dentro de la línea de investigación de “Saneamiento de comunidades” del grupo de investigaciones en agua y medio ambiente de la Universidad Católica de Colombia. Se pretende que al realizar el estudio se logre determinar la posible afectación de los acuíferos presentes en el área mediante herramientas metodológicas que posteriormente permitan proponer medidas y recomendaciones que hagan más eficiente el uso del recurso y mitiguen la afectación de las actividades antrópicas sobre los sistemas acuíferos. 1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.2.1 Antecedentes del problema En Colombia entidades como el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia (IDEAM), el Servicio Geológico Colombiano (SGS) –Antes INGEOMINAS–, las corporaciones autónomas regionales (CAR´s) y el Ministerios de Ambiente y Desarrollo Sostenible (MADS); se vinculan directamente al cuidado y la preservación del recurso hídrico subterráneo. El recurso hídrico proveniente de los sistemas acuíferos representan un gran potencial para el desarrollo sostenible de la nación, teniendo en cuenta que aproximadamente el 31% del agua dulce del país está contenida en sus acuíferos y es necesario que este potencial sea debidamente estudiado, valorado cualitativa y cuantitativamente, dado que constituye una oferta alternativa, que, en muchas áreas, ya está siendo utilizado sin planificación ni manejo (IDEAM, 2010). El desarrollo de la Política Nacional para la Gestión Integral de Recursos Hídricos – PNGIRH– implementadas por el MADS y el IDEAM han generado el Programa Nacional de Aguas Subterráneas en Colombia, el cual ha facilitado herramientas confiables para el aprovechamiento y conservación del patrimonio hídrico subterráneo; tales como El Estudio Nacional del Agua (Capítulo 4 oferta y uso de agua subterránea en Colombia); el desarrollo del Sistema de Información Ambiental de Colombia; la propuesta metodológica para la evaluación de la vulnerabilidad intrínseca de los acuíferos a la contaminación y la guía metodológica para la formulación de planes de manejo ambiental de acuíferos. El MADS y la Autoridad Nacional de Licencias Ambientales ANLA; han generado lineamientos para la presentación y la caracterización del áreas a licenciar para exploración y explotación de recursos naturales, conocidos como Términos de Referencia. Este tipo de documentos permiten generar una línea base para la caracterización de áreas específicas; pero por su carácter industrial no son de dominio público. Estas publicaciones dan lineamientos para realizar diagnósticos ambientales en cuanto en la evaluación de la vulnerabilidad propia de los sistemas acuíferos; además de la evaluación hidrogeológica, se realizara una caracterización hidroclimática se realizara con los datos aportados por las estaciones de los Municipio de Lérida, Armero, Venadillo y San Juan de Río Seco. Las cuales cuentan con datos de precipitación y temperatura multianuales de los últimos 20 años. Otro de los entes oficiales que aporta al conocimiento hidrogeológico es el SGC; el cual presenta el Atlas Nacional de Aguas Subterráneas que es una compilación de los diferentes estudios hidrogeológicos locales y regionales realizados por el antiguo INGEOMINAS y otras entidades; la cual fue consignada en mapas temáticos a escala 1:500.000. A nivel regional el departamento del Tolima, cuenta con algunos estudios que permiten realizar un análisis más detallado en cuanto las características de las unidades hidrogeológicas y su rango de vulnerabilidad intrínseca de los sistemas acuíferos presentes en el municipio de Ambalema, estos se relacionan a continuación: Estudio General de Suelos y Zonificación de Tierras del Departamento de Cundinamarca, Instituto Geográfico Agustín Codazzi (2000). Estudio General de Suelos y Zonificación de Tierras del Departamento de Tolima, Instituto Geográfico Agustín Codazzi (2004). Levantamiento geológico de las planchas 226 Líbano. Esc: 1:100.000 Memoria explicativa. INGEOMINAS 2002. Geología de la plancha 226, Líbano. Esc 1: 100.000 INGEOMINAS, 2002. Mapa Geológico y Memoria Explicativa del Departamento de Tolima escala 1:300.000. INGEOMINAS, 2001. Atlas de Nacional de Aguas Subterráneas; Plancha y memoria técnica 5-09; escala 1:500.000; 2002. Aspectos hidrogeológicos del pozo Lérida Ciudad Regional Resurgir No. 033 de 1986; INGEOMINAS. Por último, a nivel local el municipio de Ambalema, donde se desarrollara el proyecto se ha analizado la información disponible en las entidades gubernamentales – Esquema de Ordenamiento Territorial, E.O.T, 2004– y estudios locales del SGC, que permitan establecer los parámetros hidráulicos de las unidades acuíferas aflorantes en el área de estudio. 1.2.2 Planteamiento del problema Aunque el territorio colombiano tiene buena oferta hídrica, el 72% de las reservas corresponden a aguas subterráneas, lo que las convierte en una alternativa estratégica para hacer frente a disminuciones de caudal por variabilidad y cambio climático. A nivel local, el municipio de Ambalema se encuentra en la cuenca sedimentaria del Valle Medio del Magdalena; la cual contiene el 4.5% de total de las reservas hídricas subterráneas (Rodriguez, 2010). La gran cantidad de estos recursos hídricos para un país que solo demanda 35 km3 anuales, presentan perdidas por ineficiencias en los sistemas de riego, en los procesos industriales y en los acueductos; no obstante, muchas regiones sufren por el acceso limitado al recurso y la mala calidad (Beleño, 2011). Además la mala distribución de los recursos hídricos en Colombia por sus condiciones fisiográficas, divide o provee al país de diferentes zonas climáticas con condiciones hídricas especiales; por ejemplo: zonas donde la pluviosidad es muy alta como el Pacífico colombiano y otras zonas donde apenas llueve, como en La Guajira (Beleño, 2011). En general, el recurso hídrico superficial y según el IDEAM, la oferta hídrica en el país experimenta una disminución progresiva a causa de las limitaciones de uso por la calidad del agua, afectada por la contaminación producto de las actividades socioeconómicas e industriales, por los aportes de sedimentos provenientes de fenómenos erosivos y por los procesos de degradación de las cuencas. (Zamudio, 2012). Esto sumado a los efectos del calentamiento global, que genera cambios climáticos cada vez más extremos, afecta las cuencas en el país porque se ve sometido a ciclos hidrológicos más intensos y menos espaciados (Poveda en Beleño, 2011). En Colombia pese a ser un territorio de abundante disponibilidad de agua, no optimiza bien sus recursos hídricos generando problemas en la disponibilidad para muchos municipios. Esto se evidencio en todo el país el invierno del año 2010, cuando una importante parte del país se vio afectados por fenómenos de inundaciones, pero aun así hay problemas de abastecimiento y calidad. Por otro lado, problemas de contaminación y el mal uso del suelo; además de la falta de gestión son algunos de los ingredientes del peligroso coctel de desperdicio del líquido que, tarde o temprano, cobrará factura. (Beleño, 2011). 1.2.3 Pregunta de investigación ¿Cómo es el comportamiento de los sistemas acuíferos presentes en el municipio de Ambalema ante la presencia de contaminantes antrópicos? 1.3 JUSTIFICACIÓN Colombia se encuentra en una ubicación geográfica privilegiada, el cual permite el desarrollo de las tres cadenas cordilleras asociadas con la orogenia Andina –actualmente activa–, que brinda una variada de pisos térmicos y zonas con amplias coberturas vegetales que aportan y conservan el recurso hídrico; por desgracia las actividades agroindustriales, la mala planeación urbanística de las comunidades y el inadecuado manejo de los residuos domésticos e industriales; han deteriorado aspectos de calidad y disponibilidad del recurso. Hace algunos años Colombia era considerada como el sexto país con mayor oferta hídrica del mundo según la (Food and Agriculture Organization of the United Nations, 2014), "con precipitaciones anuales promedio de 1.800 mililitros –cuando en el resto de naciones del planeta son de 900 mililitros–, cerca de 720 mil cuencas hidrográficas y alrededor de 10 ríos con caudales permanentes" (Anales del Concejo de Bogotá D.C., 2013). Aunque, estas aguas presentan serios problemas de calidad, debido al gran impacto ambiental ocasionados por los sectores agrícolas, industrial y doméstico se generan cerca de 9 mil toneladas de materia orgánica al año. La sociedad colombiana de ingenieros en el 2013, presento los resultados del balance hídrico nacional realizado por el IDEAM y cuyas conclusiones son desalentadoras “Se prevé que hacia el 2015 el 66% de los municipios estarán en alto riesgo de desabastecimiento de agua, y para el 2025 las dificultades cobijarían al 69% de las poblaciones del país” (Sanchez, 2013). Adicionalmente, esta oferta se reduce en un 38% en un año seco medio con respecto a un año medio (IDEAM, 2011). A la vez expone que “La baja inversión en infraestructura sanitaria y saneamiento básico tanto pública como privada en un gran porcentaje de los municipios del país, se ve reflejado en la carencia de redes de alcantarillado y plantas de tratamiento de aguas residuales domésticas e industriales, proliferación de pozos sépticos y redes de alcantarillado en mal estado. Con base en informe de 2011 de la Superintendencia de Servicios Públicos, de un total de 231 municipios, solo un 18% cuenta con agua apta para el consumo humano, es decir, 189 municipios recibieron agua no potable, lo que representa un 82%”(Sánchez, 2013). El mal manejo de los residuos domésticos tanto líquidos como sólidos en la mayoría de los municipios del territorio colombiano, ha llevado que la mayoría de los contaminantes líquidos se vierta directamente a los ríos y la disposición de los residuos sólidos generados en el área rural se realiza a través de quemas a cielo abierto, acumulación y disposición en celdas al interior de los Predios o acopio de residuos en vías y en áreas cercanas a las orillas de los cuerpos de agua. Estos sistemas de disposición de residuos a cielo abierto generan lixiviados que se infiltran a través de las unidades permeables contaminado los sistemas acuíferos. El municipio de Ambalema cuenta con un botadero a Cielo Abierto cuyas medidas de manejo no dan cumplimiento a la normatividad vigente relacionada. Por tal motivo se hace necesario realizar una caracterización apropiada de cada uno de los sistemas acuíferos del municipio de Ambalema, con el fin de determinar la susceptibilidad de cada uno de los sistemas vulnerables a contaminantes relativamente móviles y/o persistentes o bien, a eventos de contaminación continuos, causados durante largos periodos de tiempo. Además de proponer algunas medidas o recomendaciones que hagan más eficiente el uso del recurso y mitiguen la afectación de las actividades antrópicas descritas. Con respecto a la calidad del agua, se estima que apenas un 11% de la carga contaminante (DBO) generada por los sectores doméstico, industrial y cafetero son removidos a través de tratamiento, y que actualmente se están vertiendo un promedio de 2.026 toneladas de carga orgánica biodegradable al día. Las cargas más altas de contaminantes están asociadas a grandes centros urbanos, como Bogotá y Medellín, y los municipios aledaños (IDEAM, 2011). Colombia es además un país considerado de alta vulnerabilidad a la variabilidad y al cambio del clima. Esta vulnerabilidad se manifiesta en eventos como la intensificación o mayor periodicidad de fenómenos como El Niño y la Niña (ENOS), sequías e inundaciones, y reducciones de la escorrentía en zonas como la región Andina y el Caribe, donde se concentra la mayor parte de la población. De acuerdo con el índice de riesgo a la variabilidad y cambio climático (Kreft & Eckstein, 2013). Teniendo en cuenta este escenario, es necesario ampliar el conocimiento acerca de hidrología subterránea (Hidrogeología), para realizar la valoración del recurso en cuanto a la calidad y disponibilidad. La calidad del recurso hídrico subterráneo, está supeditado a varios factores físicos y biológicos que dan cierto grado de protección natural a los sistemas acuífero; de ahí nace en concepto de vulnerabilidad. Esto es debido a la posible susceptibilidad a la contaminación de cada sistema acuífero. Teniendo en cuenta que en el caso de un posible vertido que pudiese afectar a un acuífero, la contaminación es difícil de detectar desde superficie y a la vez es costosa su limpieza. El término vulnerabilidad a la contaminación de las aguas subterráneas fue introducido a fines de los años 60 (Margat, 1968) refiriéndose al hecho que la zona no saturada del separar al acuífero, proporcionan normalmente un cierto grado de protección a las aguas subterráneas frente a contaminantes. Cuando esas unidades “protectoras” son poco potentes, entonces el acuífero será más sensible o susceptible a ver su agua degradada químicamente. El municipio de Ambalema sustenta su economía en la agricultura intensiva enfocada a los cultivos transitorios como arroz, algodón, maíz, sorgo, y soya; en la modalidad de cultivos intensivos, es decir que el área de siembra está ocupada todo el año, ya sea por un monocultivo como el arroz o en rotación con otros cultivos. El cultivo de arroz por inundación es el más representativo. Se aprovecha el recurso agua mediante la captación conducción y uso (riego) de fuentes naturales (río Recio, Lagunilla, Venadillo y Magdalena), el agua es dirigidas a las áreas de siembra mediante canales (naturales o construidos) y es suministrada al cultivo de acuerdo a su edad fisiológica; una vez suple la necesidad el agua retorna a la red de canales y aguas abajo irriga otras áreas de siembra, finalmente drenan al río Magdalena. Las etapas del cultivo de arroz son: quema química o física del área a cultivar, preparación del suelo y siembra por medio de mecanización, control de malezas (Glifosatoamina, 2-4D, cromaxo), control de enfermedades (Azufre, mancoceb, propilet), plagas (ivermetrina, dipronil, organofosforados y carbamatos), fertilización y la etapa final de cosecha por medio mecánico. (Forero, 2014) Las aplicaciones de los plaguicidas de acuerdo al área de siembra se realiza por medio aéreo mediante la utilización de avionetas para fumigación; y en áreas pequeñas con bomba fumigadora estacionaria o móvil. La presentación de los plaguicidas es en bolsa plástica, caneca plástica y costales en fibras para el caso de los fertilizantes; la generación de estos residuos sólidos en las grandes haciendas los recogen las empresas distribuidoras de agroquímicos bajo programas de post consumo, siendo obligación de los agricultores entregar las canecas o recipientes con triple lavado; pero las bolsas plásticas y frascos a nivel de pequeño agricultor se desconoce su ubicación final. Por otro lado, en los acuíferos al estar el agua en los poros de las rocas, no es visible el estado de la calidad de esta agua. Es más difícil siempre detectar la contaminación de un acuífero. A esto hay que sumarle la lentitud con que circula el agua subterránea. Así desde que una partícula de contaminación entra en un acuífero, hasta que llega a salir de él pueden transcurrir de ciento a miles de años. Por ello, la contaminación de los acuíferos es difícil de eliminar. 1.4 OBJETIVOS 1.4.1 Objetivo general Determinar la vulnerabilidad intrínseca de los sistemas acuíferos presentes en el área del municipio de Ambalema (Tolima, Colombia). 1.4.2 Objetivos específicos Realizar la caracterización hidrogeológica e hidroclimática de la zona para determinar el valor de la recarga potencial en el área. Estimar el grado de vulnerabilidad propia de los sistemas acuíferos siguiendo las metodologías GOD y DRASTIC. Comparar los resultados obtenidos con las metodologías aplicadas y emitir un concepto cualitativo del grado de protección natural frente a la contaminación antrópica. 2 MARCOS DE REFERENCIA 2.1 MARCO TEÓRICO El término vulnerabilidad a la contaminación de las aguas subterráneas fue introducido a fines de los años 60 (Margat, 1968) refiriéndose al hecho que la zona no saturada del separar al acuífero, proporcionan normalmente un cierto grado de protección a las aguas subterráneas frente a contaminantes. Cuando esas unidades “protectoras” son poco potentes, entonces el acuífero será más sensible o susceptible a ver su agua degradada químicamente. Para estimar la vulnerabilidad a la contaminación de las aguas subterráneas existen diferentes métodos los cuales pueden resumirse en: a) métodos de índice y superposición, los cuales evalúan la vulnerabilidad de manera cualitativa y relativa, su dependencia al volumen de información y al conocimiento del sistema hacen que la evaluación implique un alto grado de subjetividad; b) los modelos de simulación, cuantifican el tiempo de viaje de la sustancia hasta la superficie del agua y requieren una gran cantidad de información; c) los modelos estadísticos, donde la vulnerabilidad se expresa como una probabilidad de la contaminación. (Lindstrm, 2005). Desde aquellos tiempos el concepto de la vulnerabilidad ha cambiado de la mano con el avance en los sistemas computacionales y desarrollo de base tipo SIG que han permitido de una forma más fácil y eficiente involucrar diferentes variables que pueden incidir en la posible contaminación de un sistema acuífero, aun así y pese a estos avances hoy en día no se ha logrado un consenso a nivel mundial a cerca de una definición clara y precisa de dicho concepto. Actualmente existen dos corrientes principales este sentido, la primera liderada por aquellos que consideran a la vulnerabilidad como una propiedad referida exclusivamente al medio (tipo de acuífero y cobertura, permeabilidad, profundidad, recarga, etc.), sin tener en cuenta la incidencia de las sustancias contaminantes (vulnerabilidad intrínseca) y otra representada por los que sí le otorgan, además del comportamiento del medio, trascendencia al tipo y carga del contaminante (vulnerabilidad específica). Adicionalmente a esto, existe discrepancia acerca de si a la vulnerabilidad debe mantenerse en un marco cualitativo o pasar a un escenario de tipo cuantitativo. 2.1.1 Definición de vulnerabilidad. Desde la introducción del término “vulnerabilidad del agua subterránea a la contaminación” según (Margat, 1968), se han dado numerosas definiciones, calificaciones y metodologías sobre éste, buscando una mejor interpretación espacio temporal de la misma, (Foster & Hirata, 1991), (Carbonell, 1993), (Zaporozec, 1994). Una definición útil y consistente es la dada por (Foster, 1987), éste considera la vulnerabilidad a la contaminación del acuífero como aquellas características intrínsecas de los estratos que separan la zona saturada de la superficie del terreno, lo cual determina su sensibilidad a ser adversamente afectado por una carga contaminante aplicada en la superficie. La distinción entre dos tipos de vulnerabilidad: intrínseca o natural, la cual no considera atributos ni comportamientos de contaminantes particulares y la vulnerabilidad específica, que valora un sólo tipo o grupo de contaminante de propiedades similares, fue propuesta por (Vrba, 1998). Dado que no existen datos y recursos suficientes para realizar una evaluación específica para cada sustancia o cada actividad contaminante como sugieren (Andersen, 1987) argumentando que es científicamente más consistente; según (Foster, 2002) un índice de vulnerabilidad absoluto integrado es un marco de referencia para la evaluación del peligro de contaminación de las aguas subterráneas y formulación de políticas de protección. La vulnerabilidad subterránea respecto a un plaguicida -fue definida por Environmental Protection Agency de EUA (EPA)- como la “facilidad con que un contaminante aplicado en la superficie, puede alcanzar al acuífero en función de las prácticas agrícolas empleadas, las características del plaguicida y la susceptibilidad hidrogeológica”. Esta definición incorpora, además de las condiciones del medio, las propiedades del contaminante y las prácticas de cultivo (EPA., 1991). La vulnerabilidad del acuífero a la contaminación, representa su sensibilidad para ser adversamente afectado por una carga contaminante impuesta (Foster, 1991). En este caso al citar a una carga contaminante impuesta, los autores parecen referirse solamente a una contaminación de origen artificial, mientras que la vulnerabilidad a la contaminación, como la tendencia de los contaminantes a localizarse en el sistema de agua subterránea, luego de ser introducidos por encima del acuífero más somero (Carbonell, 1993). En este caso el autor considera solamente la acción de los contaminantes. Distintas definiciones aparecen posteriormente como “una propiedad intrínseca del sistema de agua subterránea que depende de la sensibilidad del mismo a los impactos humanos y/o naturales” (Zaporozec, 1994). De la definición se desprende que los autores incluyen en la misma tanto al sistema subterráneo como a los contaminantes y dentro de estos a los artificiales y a los naturales y “la vulnerabilidad a la polución expresa la incapacidad del sistema para absorber las alteraciones, tanto naturales como artificiales” (Custodio, 1995). Vuelven a aparecer aquí procesos naturales y/o artificiales, como potenciales generadores de la alteración. Actualmente existen diversas metodologías para determinar y evaluar la contaminación de las aguas subterráneas por las actividades de la industria petrolera. (Ver Tabla 1.); en esencia la mayoría coincide en determinar la vulnerabilidad en función de las características intrínsecas del medio, así pues la vulnerabilidad intrínseca es definida como la sensibilidad del acuífero para ser adversamente afectado por una carga contaminante expuesta (Foster & Hirata, 1991). Tabla 1. Métodos para medir la vulnerabilidad de los acuíferos DRASTIC D R A GOD Profundidad de S la tabla freática Recarga Neta Litología SINTACS G Tipo de acuífero I N Profundidad del agua EPIK E Infiltración Zona subsaturada P ΔHT´ EKv Características del epikarst Cobertura edáfica Espesor de la E sección subsaturada Diferencia de ΔH potencial hidráulico DRASTIC S T GOD Suelo SINTACS T Topografía O Litología A zona subsaturada C ΔHT´ EKv Tipo de suelo Características I Infiltración del acuífero Permeabilidad Impacto en la I EPIK D Conductividad Profundidad C hidráulica del acuífero S hidráulica Conductividad Kv K Red Kárstica vertical de la sección subsaturada Trasmisividad T´ vertical del acuitardo Topografía Fuente: Modificado de vulnerabilidad de acuíferos, conceptos y métodos 2.1.2 Metodología GOD. La metodología GOD fue desarrollada para estimar el riesgo de contaminación de un acuífero cuando no se cuenta con muchos datos, éstos no son confiables o no cubren la totalidad del área de estudio (Foster, 1987). Dicho método, determina la vulnerabilidad intrínseca por lo que no tiene en cuenta el tipo de contaminante. Este método establece la vulnerabilidad del acuífero, como una función de la inaccesibilidad de la zona saturada, desde el punto de vista hidráulico a la penetración de contaminantes y la capacidad de atenuación de los estratos encima de la zona saturada como resultado de su retención física y la reacción química con los contaminantes (Foster & Hirata, 1991). La metodología GOD se basa en la asignación de índices entre 0 y 1 a tres variables principales que son las que forman su nombre: - DI: Distancia a la tabla de agua. Se refiere a la profundidad estimada a la que se encuentra el nivel freático y/o estático. A menor distancia, mayor será el grado de vulnerabilidad del acuífero ya que este, estará expuesto de forma más rápida a la contaminación por un contaminante externo. - O: Ocurrencia del agua subterránea. Se refiere al tipo acuífero que se está investigando. Varía desde acuíferos libres hasta confinados. Siendo más vulnerables a aquellos acuíferos que están expuestos de forma directa con la superficie (libres) o están cubiertos por pequeñas capas menos permeables (cubiertos). - S: Sustrato litológico. Se refiere al tipo de unidad litoestratigráfica que se encuentra enciman del acuífero estudiado. Siendo más vulnerables aquellos acuíferos que están supra yacidas por texturas más granulares. Estos tres parámetros se multiplican para obtener una valoración de la vulnerabilidad desde 0 (despreciable) hasta 1 (extrema): A su vez cada variable posee valores entre cero y uno, entre mayor es el valor, más desfavorable es la condición, ver Figura 1 ( (Foster & Hirata, 1991). Figura 1 Caracterización de la vulnerabilidad GOD. Fuente: Adaptado de Foster e Hirata, 1991 De acuerdo con los resultados del presente estudio, se identificaron los parámetros característicos de vulnerabilidad de acuerdo con la metodología GOD, caracterizando los acuíferos presentes en el área de estudio calibrando cada uno de los parámetros GOD y precisando los resultados de la vulnerabilidad. 2.1.3 Metodología DRASTIC. Uno de los métodos más difundidos a nivel internacional para el estudio de vulnerabilidad de acuíferos es el método DRASTIC, cuyo nombre se deriva de un acrónimo que incluye los parámetros o variables de interés para su análisis, propuesta por la EPA (Aller, 1987) y el cual consiste en un sistema basado en siete parámetros hidrogeológicos: D (Depth) profundidad del nivel freático bajo la superficie del terreno (numérico). Influye en el tiempo de tránsito. R (Recharge) recarga que recibe el acuífero (numérico). Influye en el tiempo de tránsito. A (Aquifer) litología y estructura del medio acuífero (por categorías). Influye en la renovación del agua en el acuífero. S (Soil) tipo de suelo (por categorías). Influye en el transporte de masa de contaminantes no conservativo. T (Topography) pendiente del terreno (numérico por categorías). Influye en la evacuación de aguas con contaminantes por escorrentía superficial y subsuperficial. I (Impact) Naturaleza de la zona no saturada (por categorías). Influye en el transporte de contaminantes reactivo. C (Conductivity) Conductividad hidráulica (permeabilidad) (numérico). Influye en la renovación del agua en el acuífero. El índice de vulnerabilidad obtenido es el resultado de sumar los productos de los diferentes parámetros por su factor de ponderación, W y el puntaje asignado a cada parámetro, R. El rango posible de valores de DRASTIC está comprendido entre 23 y 226 puntos siendo más frecuentes valores entre 50 y 200 puntos. Los intervalos de vulnerabilidad se definen en función de la aplicación (Bear, 1992). La asignación de índices que van de 1 a 10 de cada una de las variables definidas previamente. El índice 1 indica la mínima vulnerabilidad y el 10 la máxima; además de lo expresado, a cada variable se le asigna un peso o ponderación, de acuerdo a la influencia respecto a la vulnerabilidad. Para el peso ponderado se emplean índices entre 1 y 5, adoptando los autores el mayor (5) para la profundidad del agua (D) y la litología de la sección subsaturada (I) y el menor (1) para la topografía (T). Ambos índices se multiplican y luego se suman los 7 resultados, para obtener un valor final o índice de vulnerabilidad, cuyos extremos son 23 (mínima) y 230 (máxima), aunque en la práctica el índice dominante varía entre 50 y 200. El método DRASTIC también considera la incidencia de las actividades agrícolas, en particular de los pesticidas. El índice de vulnerabilidad obtenido a través del método DRASTIC es el resultado de la interacción de varios parámetros, cuyas ponderaciones son cuestionables y en ciertos casos no independientes, pudiendo dar origen a situaciones en que parámetros relevantes, tales como la litología del suelo, quedan ocultos por otros parámetros menos importantes, tales como la movilidad del contaminante en la zona saturada (Foster, 1995). 2.2 MARCO CONCEPTUAL Con el fin de realizar la delimitación, clasificación y cartografía de las unidades hidrogeológicas, áreas de recarga y descarga, determinar el movimiento de flujo hídrico subterráneo, se utiliza las aplicaciones tecnológicas que ofrecen los SIG, lo cual permite contar con una serie de elementos, tanto en el almacenamiento como la actualización de la información de los componentes, así como la existencia de una base cartográfica única para cada uno de ellos, dando la posibilidad de integrar toda la información en un plano. En general, la caracterización hidrogeológica se elabora con base en la revisión de información secundaria, considerando la información de la geología regional, identificación de estructuras y unidades geológicas capaces de contener y almacenar agua, haciendo relación con parámetros hidráulicos de las formaciones. Las formaciones geológicas se clasificaran en unidades hidrogeológicas, aplicando los criterios que establece el SGC de acuerdo a las características litológicas; se considera además los parámetros hidráulicos observados (porosidad, permeabilidad). En resumen, para la realización de la caracterización hidrogeológica se tendrá en cuenta: Recopilación de información bibliográfica de la zona de estudio, que contiene además información geológica, estructural e hidrogeológica. Revisión de bases de datos disponibles en la Corporación autónoma para obtener datos de los acuíferos y captaciones. Caracterización de los acuíferos aplicando la información que arrojan los sondeos eléctricos verticales (SEV´s). Para la elaboración del mapa hidrogeológico es necesario identificar las fuentes de recarga y descarga de las aguas subterráneas, identificándose que en general las zonas de infiltración de agua superficial para alimentar los acuíferos está en las partes más altas siguiendo la topografía (hacia las partes más bajas) los cual determina la dirección redes de flujo del agua, para el levantamiento de información este ítem aplicaran los conceptos y la elaboración cartográfica, se aplica la simbología definida por el Servicio Geológico Colombiano. La caracterización de las unidades litológicas presentes en el área de interés, se realiza a partir de las actividades de análisis y verificación de información secundaria y trabajo de campo. La información secundaria analizada corresponde a: Estudio General de Suelos y Zonificación de Tierras del Departamento de Cundinamarca, Instituto Geográfico Agustín Codazzi (2000). Estudio General de Suelos y Zonificación de Tierras del Departamento de Tolima, Instituto Geográfico Agustín Codazzi (2004). Levantamiento geológico de las planchas 226 Líbano. Esc: 1:100.000 Memorias explicativas. INGEOMINAS 2002. Geología de la plancha 226, Líbano. Esc 1: 100.000 INGEOMINAS, 2002. Mapa Geológico y Memoria Explicativa del Departamento de Tolima escala 1:300.000. INGEOMINAS, 2001. EOT de los municipios de Ambalema (2004). Además se realizaron descripciones litológicas y levantamientos de datos estructurales en cortes de carreteras, taludes, canteras, cauces de quebradas y en los afloramientos presentes en el área del proyecto. En cada uno de los puntos de observación se realizó la respectiva georeferenciación y el registro fotográfico. La Figura 2 presenta el esquema metodológico para la realización del plano de Vulnerabilidad intrínseca de los sistemas acuíferos presentes en el municipio de Ambalema. Figura 2 Esquema metodológico para la vulnerabilidad de acuíferos Características del área de estudio Obtención de información base Procesamiento de información Digitalización de la información base Implementación del SIG Litología Geología Estructural Topografía (DEM) Profundidad de la tabla de agua Tipos de suelo Coberturas Vegetales Precipitaciones Análisis de la información Tipo de acuíferos Geometría de la Cuenca Topografía Mapas de Pendientes Dirección del flujo Subterráneo Mapa de Uso del Suelo Mapa de Isoyetas del valor Recarga Potencial Preparación y montaje en Gis de los planos temáticos. Plano Hidrogeológico Plano de Pendientes Plano de permeabilidad del suelo Plano de Precipitaciones Plano de Vulnerabilidad intrínseca de los sistemas acuíferos Fuente: Diseño propio de los autores Para el caso de la Hidrogeología permite ubicar zonas de recarga y descarga de agua subterránea debido a que la presencia de cierto tipo de suelo, vegetación, topografía y manifestaciones del afloramiento / ausencia de agua, son respuesta de los sistemas de flujo (Toth, 2000). Según (INAB, 2003) los factores que afectan la recarga hídrica son: clima, suelo, topografía, estratigrafía geológica, cobertura vegetal y el escurrimiento. La Figura 3 , muestra un esquema de las variables analizadas para determinar las zonas de recarga y descarga del área. Para determinar el modelo para la identificación de las zonas potenciales de recarga hídrica, el cual se basa en el análisis práctico de cinco elementos que tienen relación directa en la determinación de zonas con altas o bajas posibilidades para que se dé la recarga hídrica. Utilizando la metodología propuesta que consiste en otorgarle criterios valores a los elementos propuestos en el modelo da un número que se ubica dentro de un rango, que indica la posibilidad para que ocurra la recarga hídrica en cada sitio evaluado (Matus, 2007). La ecuación o formula se describe a continuación: ZRP = Pen*(0.27) + Ts*(0.23) + Tr*(0.12) + Cve*(0.25) + Us(0.13) Figura 3 Variables para determinar las áreas de recarga y descarga Litología Geoformas y pendientes Tipo de Suelo Cobertura Vegetal Uso del Suelo Zonas Potenciales de Recarga y Descarga Fuente: Diseño propio de los autores A partir del modelo geológico y de sus características observadas en las masas rocosas, se realizara una caracterización de las diferentes unidades hidrogeológicas presentes en el área de estudio, considerando las propiedades y características litológicas de los materiales como empaquetamiento, fracturamiento, porosidad, permeabilidad, definiendo parámetros como: Espesor Litología Características hidráulicas como los niveles de la tabla de agua. Propiedades fisicoquímicas del agua subterránea Una vez que se tienen definidos los diferentes elementos base, se plantea un modelo conceptual el cual consiste en un modelo lógico donde se representan las condiciones, procesos y capacidad de los acuíferos, el cual permite estimar el volumen de agua a explotar, el comportamiento y además puede ser de instrumento para prevención de afectaciones al agua subterránea, tal como se muestra en la Figura 4. Figura 4 Modelo hidrogeológico conceptual Fuente: Diseño propio de los autores 2.3 MARCO JURÍDICO Para el desarrollo del marco jurídico del presente proyecto se tuvo en cuenta en primera instancia la Constitución Política de Colombia, la cual señala en los Artículos 8, 79 y 80 que es deber del Estado proteger la diversidad e integridad del ambiente, conservar las áreas de especial importancia ecológica, fomentar la educación para el logro de estos fines, planificar el manejo y aprovechamiento de los recursos naturales para garantizar su desarrollo sostenible, su conservación, restauración o sustitución. Igualmente importantes en materia de recursos naturales renovables y medio ambiente, se tienen en cuenta las normas legales y reglamentarias que se enuncian a continuación: 2.3.1 Leyes. En la siguiente tabla se enuncian las leyes ambientalmente relevantes para el proyecto: Tabla 2. Leyes ambientales Ley Título Decreto Ley 2811 de 1974 Por el cual se dicta el Código Nacional de Recursos Naturales Renovables y No Renovables. Protección al medio ambiente. Por el cual se crea el Ministerio del Medio Ambiente, se reordena el sector público encargado de la Ley 99 de 1993 gestión y conservación del medio ambiente y los recursos naturales renovables, se organiza el Sistema Nacional Ambiental SINA y se dictan otras disposiciones Ley 373 de 1997 Por la cual se establece el programa para el uso eficiente y ahorro del agua. Artículo 32: Establece que todas las entidades y organismos de la administración pública tienen la obligación de desarrollar su gestión acorde con los principios de democracia participativa y democratización de la gestión pública. Para ello, podrán realizar todas las acciones necesarias con el objeto de involucrar a los ciudadanos y organizaciones de la sociedad civil en la formulación, Ley 489 de 1998 ejecución, control y evaluación de la gestión pública. Artículo 34: Sobre el ejercicio del control social de la administración. Cuando los ciudadanos decidan constituir mecanismos de control social de la administración, en particular mediante la creación de veedurías ciudadanas, la administración estará obligada a brindar todo el apoyo requerido para el ejercicio de dicho control. Art. 35: Sobre el ejercicio de la Veeduría ciudadana. Política Ambiental para la gestión integral de residuos o desechos peligrosos (16 de Dic. 2005): Ley 1259 del 19 Diciembre de 2008 Presenta los principios, objetivos, estrategias en el marco de la gestión integrada en el ciclo de vida del RESPEL. Igualmente establece en materia de residuos y desechos peligrosos competencias para las autoridades ambientales y para la autoridad sanitaria. Establece el comparendo ambiental. Fuente: Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible 2.3.2 Decretos. Tabla 3. Decretos Ambientales Decreto Título Decreto 2811 de 1974 Decreto 2580 de 1985 Decreto 877 de 1976 Decreto 1608 de 1978 Decreto 1541 de 1978 Modificado por el Decreto 2858 de 1981 Por el cual se dicta el Código Nacional de Recursos Naturales Renovables y de Protección al Medio Ambiente. Reglamenta los procesos judiciales necesarios para imponer servidumbre pública. Se señalan prioridades referentes a los diversos usos del recurso forestal, a su aprovechamiento y al otorgamiento de permisos y concesiones. Por el cual se reglamenta el Código Nacional de los Recursos Naturales Renovables y de Protección al Medio Ambiente y la Ley 23 de 1973 en materia de fauna silvestre. Por el cual se reglamenta la Parte III del Libro II del Decreto - Ley 2811 de 1974: “De las aguas no marítimas” y parcialmente la Ley 23 de 1973. Decreto 901 del 1 de abril de 1997 Ministerio del Medio Trata sobre el manejo de vertimientos de residuos líquidos. Ambiente Decreto 475 del 10 de marzo de 1998 Ministerio de Salud Trata sobre el manejo de las concesiones de aguas. Pública Por el cual se reglamenta parcialmente el Título I de la Ley 9 de 1979, así como el Capítulo II del Decreto 1594 de 1984 Título VI -Parte III- Libro II y el Título III de la Parte III -Libro I- del Decreto - Ley 2811 de 1974 en cuanto a usos del agua y residuos líquidos. Decreto 838 de 2005 Decreto 1575 de 2007 Por el cual se modifica el Decreto 1713 de 2002 sobre disposición final de residuos sólidos y se dictan otras disposiciones Por el cual se establece el Sistema para la protección y control de la calidad del agua para consumo humano Por el cual se reglamenta parcialmente el Título I de la Ley 9ª de 1979, así como el Capítulo II del Decreto 3930 de 2010 Título VI -Parte III- Libro II del Decreto-ley 2811 de 1974 en cuanto a usos del agua y residuos líquidos y se dictan otras disposiciones. Fuente: Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible 2.3.3 Resoluciones. Tabla 4. Resoluciones Ambientales Resolución Título Resolución 2309 del 24 de febrero de 1986 Ministerio Trata sobre el manejo de residuos sólidos. de Salud Pública Resolución 189 del 15 de julio de 1994 Ministerio del Trata sobre el manejo de residuos sólidos. Medio Ambiente Resolución 1045 de 2003 MAVDT Se adopta la metodología para la elaboración de los planes de gestión integral de residuos sólidos. Resolución 872 de 2006 MAVDT Resolución 0062 de 2007 (30 de Marzo).MAVDT. Por la cual se establece la metodología para el cálculo del índice de escasez para aguas subterráneas a que se refiere el Decreto 155 de 2004 y se adoptan otras disposiciones. Por la cual se adoptan los protocolos de muestreo y análisis de laboratorio para la caracterización fisicoquímica de los residuos o desechos peligrosos en el país. Resolución 2115 de 2007. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Por medio de la cual se señalan características, instrumentos básicos y frecuencias del sistema de control y vigilancia para la calidad del agua para consumo humano. Territorial Resolución 1514 del 31 de Agosto de 2012 Resolución 1207 del 25 de julio de 2014 Por la cual se adoptan los términos de referencia para la elaboración del plan de gestión del riesgo para el manejo de vertimientos Por el cual se adoptan disposiciones relacionadas con el uso de aguas residuales tratadas Fuente: Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible 3 METODOLOGIA 3.1 INSTRUMENTOS O HERRAMIENTAS UTILIZADAS En cuanto a las técnicas e instrumentos que se utilizan para el logro del desarrollo de los objetivos de este proyecto de investigación y teniendo en cuenta lo anteriormente descrito en el enfoque y el tipo de investigación, este proyecto se trabaja desde un análisis documental, dado que se trabaja a partir de los datos que surgen de la indagación a las instituciones o entidades de índole gubernamental en Colombia, los cuales se convierten en el insumo para el proceso analítico; asimismo la caracterización y descripción de los elementos físicos de la cuenca sedimentaria y su relación con el flujo subterráneo permite establecer o predecir su comportamiento con los agentes contaminantes móviles originados entrópicamente. 3.2 FASES DEL TRABAJO DE GRADO Para lograr un acertado trabajo en el logro de las metas planteadas en los diferentes objetivos propuestos, este proyecto se desarrolla en cinco (5) fases a saber: una vez aprobado el anteproyecto inicia la fase de revisión de información secundaria para esto se contará con la información de entidades como el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia (IDEAM), el Servicio Geológico Colombiano (SGS) – Antes INGEOMINAS–, las corporaciones autónomas regionales (CAR´s) y el Ministerios de Ambiente y Desarrollo Sostenible (MADS), la fase de verificación o control de campo, para esto se programa una visita de campo de 15 días; posteriormente el análisis de información (tratamiento y depuración de la información), seguido de la elaboración del informe o trabajo de grado y por último se realizara la sustentación o la presentación de los resultados a la comunidad educativa. 4 CARACTERIZACION DEL AREA DE ESTUDIO 4.1 CARACTERIZACION FISICA 4.1.1 Geología Geológicamente el área de interés está conformada por rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias con edades que fluctúan entre el periodo Precámbrico (2000 millones de años) y el Neógeno. Las rocas más antiguas son las metamórficas y conforman el núcleo de la cordillera central y cuerpos pequeños arrastrados por las rocas ígneas intrusivas; estas rocas se han asignado al Precámbrico y Paleozoico. A finales de cretáceo, se origina una regresión del mar por el levantamiento orogénico andino en el terciario, se genera un gran período erosivo, desgastando y remoldando las unidades existentes y proporcionando condiciones de depositación discordante a las nuevas unidades litológicas de tipo continental. Este gran acontecimiento geológico ocasiona que en la cuenca de sedimentación del Valle Medio del Magdalena , especialmente en el área de Ambalema, fuese moldeado por flujos de alta energía, generados por los sistemas glaciales que cubrían buena parte de la cordillera central; los cuales fueron, fundidos por el calor de nuevas erupciones volcánicas, formando avalanchas aluvio -torrenciales que descendieron por los valles de los ríos, depositando rocas y sedimentos en el piedemonte de la cordillera central sobre el valle del río Magdalena, formando los abanicos aluviales entre los ríos Lagunilla y Recio. En el Departamento de Tolima, afloran rocas sedimentarias de edad Cretácea a Neógeno. Con depósitos consolidados y no consolidados del Pleistoceno–Holoceno, que cubren el restante de la superficie y hacen parte de las planicies del Valle Medio del Magdalena. Ver Tabla 5. Tabla 5. Unidades geológicas presentes a nivel regional Cuenca sedimentaria del Valle Medio Del Magdalena Jerarquía Geológica Descripción Litológica Depósitos aluviales y coluviales Arenas, gravas y limo Terrazas aluviales Conos Aluviales (Abanico de Lérida) Arenas tobáceas con fragmentos de rocas efusivas, intrusitas y metamórficas. Las primeras se encuentran en proporción del 90% y corresponde a Andesitas y Dacitas provenientes del Volcán-Nevado del Ruiz. Formación Mesa En la base, arcillolitas y areniscas con algunos lentes de lapilli de pómez, cenizas y tobas; luego unidades de coladas piroclásticas de tobas dacíticas y, finalmente, arenas y areniscas volcánicas, lentes de pómez y de conglomerados de andesita, dacita y granodiorita, más frecuentes hacia el tope. Grupo Honda Areniscas arcillosas y con niveles conglomeráticos de color gris verdoso, ocasionalmente coloración rojiza Formación La Cira Lodolitas areniscas y capas delgadas de carbón Formación Santa Teresa Arcillolitas y lodolitas con intercalaciones de limolitas y areniscas de cuarzo de grano fino a conglomeratico Formación San Juan de Río Seco Arcillolitas y lodolitas intercaladas con areniscas, gravas y conglomerados hacia la parte inferior intercalaciones de lutitas y areniscas. Formación Hoyón Paquetes de conglomerados polimigticos con algunas intercalaciones de areniscas hacia la parte intermedia niveles arcilloso y en su parte superior paquetes gruesos de conglomerados. Formación Seca Lutitas rojas con intercalaciones de areniscas, arcillolitas y lodolitas pardo grisáceo con nódulos de caliche, intercalaciones de arena de cuarzo de grano fino en capas cuniformes Formación Tabla Arenitas finas de cuarzo en capas gruesas Fuente: Diseño propio de los autores Las unidades aflorantes en esta región se comparan con las propuestas por De Porta (1966) para el Valle del Magdalena y por Rodríguez & Ulloa (1994 b); esa secuencia empieza de base a techo por la Formación Hoyón, Formación San Juan de Río Seco, Formación Santa Teresa, el Grupo Honda y la Formación La Mesa; además de los depósitos cuaternarios recientes compuestos por abanicos aluviales, depósitos aluviales y terrazas. 4.1.2 Geología Estructural La geología estructural tiene relación con procesos endógenos desde el interior de la litósfera, las cuales se manifiestan en la superficie, en estructuras como fallas y pliegues en algunas unidades geológicas. El Valle Medio del Magdalena se encuentra ubicado en el llamado Bloque Andino, región sometida a interacción de las Placas de Nazca y Suramericana. Cuyos rasgos morfotectónicos, están relacionados con posibles fenómenos distensivos en el Jurásico y compresivos en el Cenozoico (Oligoceno - Mioceno), a los que se asocia el levantamiento de las cordilleras y la formación de la depresión del Magdalena (Núñez, 1997). Los esfuerzos de compresión principal, orientados en sentido general esteoeste, ocasionaron deformaciones de la corteza terrestre, en su mayoría pliegues y fallas geológicas; algunas de estas últimas de mucha importancia en evaluación de la amenaza sísmica, por ser fuentes sismogénicas activas. La Falla de Honda pone en contacto la Formación Mesa con el Grupo Honda al norte del área de Ambalema presenta una dirección aproximada norte-sur. Se considera como un sistema complejo de fallas de cabalgamiento hacia el oeste, con innumerables planos arqueados que buzan hacia el oriente y que tienden a juntarse en profundidad (Mojica et al, 1988). Estudios realizados por Vergara (1989) en la región, le permitieron identificar rasgos morfológicos característicos de actividad tectónica cuaternaria, especialmente al norte de Honda. Estos rasgos son facetas triangulares, drenajes y valles alineados, bloqueo de drenajes, entre otros. Sin embargo, estos datos sólo le permitieron establecer que esta estructura es potencialmente activa, requiriéndose investigaciones adicionales para determinar el grado de actividad de esta falla, de la cual Ramírez (1975) y Vergara (1989), creen que tuvo relación con el hipocentro del sismo de junio de 1805 que devastó la zona norte del Tolima. (En las Figura 5 y Figura 6 se muestran los respectivos mapas). Figura 5 Cartografía Estructural Figura 6. Geología Regional Basado en Modelo de Elevación Digital con resolución 30 metros por Pixel. Fuente: Modificado de Barrero & Vesga, 1976 (plancha geológica Líbano, 226). 4.1.3 Geología Local Grupo Honda Las rocas y sedimentos del Grupo Honda en el área de Ambalema, se encuentran representados en la parte inferior, por areniscas y arcillolitas de color rojo y gris, con algunos conglomerados, con escasos fragmentos de origen volcánico. Luego, se presentan intercalaciones de conglomerados, conglomerados arenosos, areniscas con abundantes fragmentos volcánicos, en menor proporción arcillolitas. En la parte superior hay predominio de capas rojas de lutitas y areniscas de grano fijo sin fragmentos volcánicos. Las areniscas basales, son de grano fino con matriz arcillosa, bien seleccionadas y levemente deleznables, estos paquetes se encuentran bien consolidados. Como un rasgo característico del paquete arenoso del Grupo Honda, es la presencia de estratificación cruzada y plano paralela mostrando cambios en las condiciones de energía en el momento de la depositación. (Fotografía 1 y Fotografía 2). Fotografía 1 Areniscas con estratificación entrecruzada E 917.190; N 1.026.147 Fotografía 2 Areniscas con estratificación paralela y entrecruzada Formación Mesa (Tsm) De acuerdo con la descripción de Porta (1965), el miembro inferior consta de bancos de gravas arenosas formadas por cantos de rocas volcánicas dacíticas y andesíticas (65%), cantos de rocas metamórficas, plutónicas, cuarzo y chert (35%), con algunos bancos de arenas tobáceas y arcillas caoliníticas blancas. El Miembro Bernal-sivas (70%) y gravas con cantos de pumitas que, en muchas ocasiones, son el constituyente único. El miembro superior o Lumbí, consiste en bancos de arenas tobáceas, con lentejones a manera de rellenos de canal de pómez, y algunos bancos de arcillas blancas, caoliníticas. Este grupo se expresa geomorfológicamente en la zona Nororiental, como cerros y colinas disectadas de extensión regional que comprenden antiguas llanuras de origen fluvio-volcánico, localizadas a diferente altitud y constituidas por capas o estratos horizontales, los cuales están sometidos, actualmente, a un ataque fuerte de los agentes erosivos, que han transformado su morfología original. Las geoformas resultantes son cerros en forma de mesas, entre 50 y 300 m de altura, con escarpes, cañones y algunos pequeños conos o talud de derrubios. A menudo las colinas y lomas aparecen separadas por algunos valles estrechos producto de la depositación de material que ha sido removido de estos mismos cerros. Depósitos cuaternarios Abanicos Antiguos Qca-Cono Aluvial de Lérida y/o Abanico de Lérida- (Qca) Rocas de origen fluviovolcánico y se extiende a ambos lados del río Recio, al occidente de Ambalema en las veredas Chorrillo, Mangón Tajo Medio, Boquerón y Sector Pajonales. Está constituido por varios depósitos potentes de flujos de lodo de origen fluviovolcánico, de más de 80 metros de espesor (Mojica y otros, 1985a), con cantos y bloques de rocas efusivas, pumitas, rocas metamórficas, rocas plutónicas y cuarzo. El perfil estratigráfico del Abanico de Lérida; uno ubicado en el cruce de la carretera PalobayoAmbalema con el río Recio y el otro cerca de la confluencia del río Recio en el Magdalena. En la primera secuencia predominan los depósitos de flujo de lodo; aunque también hay secuencia de sedimentos de origen fluvial. El conjunto presenta baja consolidación, tiene mala selección y los fragmentos líticos son de composición volcánica y en menor proporción ígneas intrusivas y metamórficas, esporádicamente cuarzo. (Fotografía 3 y Fotografía 4). N S E W R Fotografía 3 Secuencia deposicional del Abanico de Lérida E 915.509 N 1.021.568 Fotografía 4 Conglomerados poligmiticos del Abanico de Lérida E 915.797 N 1.021.987 Abanicos Recientes (Qcar) En la vía Palobayo-Ambalema se observa la parte superior del abanico, constituido por un depósito conglomerático de origen torrencial, en donde se observan bloques y cantos generalmente redondeados, con tamaño variable entre algunos decímetros y hasta un metro de diámetro, en una matriz limoarenosa de color pardo. Las geoformas resultantes de esta unidad litológica corresponden a varios niveles de terrazas medias y altas, disectadas por los efectos de la erosión especialmente en la parte inferior del abanico; el escurrimiento difuso igualmente ha afectado toda la zona, removiendo los sedimentos finos superficiales del abanico. El relieve actual muestra zonas planas y casi planas digitiformes que se prolongan a lo largo del abanico, que en algunos casos se prolongan hasta perderse suavemente en la llanura aluvial, pero en la mayoría de los casos el abanico termina con una ruptura de pendiente, con taludes fuertes. El escurrimiento difuso igualmente ha afectado toda la zona, removiendo los sedimentos finos superficiales del abanico. (Fotografía 5 y Fotografía 6). N S E W 70 cm Bloques conglomeraticos del Abanico, vía quebrada la Joya E 917.379 N 1.023.233 Fotografía 5 Fotografía 6 Mesas o terrazas del Abanico, vía Tajo Viejo- Chorrillo E914.459 N 1.027.210 Depositos Aluviales (Qal) Son acumulaciones de gravas y arenas las cuales aparecen ligeramente por encima de los cauces actuales de los Ríos Lagunilla y Recio donde se depositaron y por debajo de la meseta formada por el cono aluvial de Lérida. Aparecen recostadas contra el Río Lagunilla, desde la confluencia en este del Río Bledo hasta la desembocadura del Río Lagunilla en el Río Magdalena. La unidad se caracteriza por estar conformada superficialmente por un estrato limoarenosos bien seleccionados de hasta 1,5 m de espesor; depositados sobre un paquete conglomeraticos de matriz arenolimoso y tamaño de clastos de hasta 5 cm de diámetro. Otra de las características relevante es su expresión geomorfológica plana a ligeramente plana generando sabanas de gran extensión y que son utilizadas por la comunidad como una amplia zona de cultivos. (Fotografía 7 y Fotografía 8). W W E 2m Fotografía 7 Perfil de la unidad de terraza Aluvial del Río Magdalena E 918.386 N 1.019.503 Fotografía 8 Terrazas Aluviales del Río Magdalena E 914.459 N 1.027.210 Depósitos Aluviones Recientes (Qalr) Son depósitos altamente permeable de gravas, arenas y en menor proporción Arcillas, restringidos a los cauces actuales del Río Lagunilla, Recio y Venadillo; así como de algunas quebradas. Los depósitos de los Ríos mayores, presentan mayor sedimento, mayor selección y tamaño y gran variedad de composición; destacándose las rocas ígneas y metamórficas, su extensión y espesor tiene relación directa con la corriente que los forma. La expresión morfológica de estos depósitos se caracteriza por presentar unas pendientes planas que se encuentran dentro de las llanuras de inundación. (Fotografía 9 y Fotografía 10). E W E W 2m Fotografía 9 Terrazas Baja del Río Venadillo E 913.515 N 1.013.616 4.1.4 Cartografía Geológica Fotografía 10 Oríllales del Río Venadillo E913.515 N 1.013.616 La elaboración del cartografía geológica para el proyecto consistió básicamente en plasmar la información obtenida en campo en un mapa geológico, como complemento de la fase de campo y adicional a esto elaborar y justificar de manera escrita, las observaciones de campo, con una breve descripción de las unidades mapeadas, sus características geológicas más relevantes. Como insumo base se parte de las unidades planteadas en la plancha 226 de escala 1:100.000 del Servicio Geológico Colombiano, apoyado de la cartografía del Esquema de Ordenamiento Territorial (EOT) del municipio de Ambalema la cartografía, la interpretación de la imagen multiespectral Rapideye 5 metros combinado con el modelo de elevación digital con una resolución de 30 metros por Pixel del IGAC (2010). Ver Figura 7. Figura 7. Cartografía Geológica local Convenciones Drenaje_sencillo Vías y caminos Estructura Geológica Tipo Falla cubierta F Anticlinal Inferido F Anticlinal Municipio Lagunas Drenaje_Doble Unidad Geologica NOMBRE Ca, Cauce de Rio Qal, Depósitos Aluviales Qalr, Depósitos Aluviales Recientes Qca, Abanico Aluvial de Lérida Qcar, Abanico Aluviales Recientes Tsm, Grupo Mesa NgQh, Grupo Honda Fuente: Diseño propio de los autores 4.2 Geomorfología La zona presenta una geomorfología muy variable, producto de la actividad erosiva y el control estructural, observándose franjas caracterizadas por materiales de diferentes resistencias. De acuerdo con esta morfoestructura, se puede concluir que la disección diferencial selectiva ha jugado un papel muy importante en el modelado del relieve, caracterizado por la presencia de capas duras alternando con capas menos resistentes concordantes o débilmente concordantes, haciendo que el relieve se disponga de acuerdo a este modelo estructural. Toda el área de estudio forma parte de la depresión del Magdalena. Durante el terciario, sedimentos provenientes de la Cordillera Central se depositaron en el Valle del Río Magdalena y formaron una gran terraza la cual se disectó para dar actualmente un aspecto de colinas. Los materiales geológicos de estas colinas corresponden a las formaciones Honda y Mesa, constituidos por detritos volcánicos andesíticos y dacíticos generalmente muy deleznables y de fácil erodabilidad. Posteriormente, a principios del cuaternario, durante una época de intensa actividad volcánica, se depositaron de forma rápida y caótica gran cantidad de materiales de flujos de lodo y aglomerados que se extendieron en formas de abanico que cubrieron amplios sectores; a este tipo de formación corresponde el abanico de Lérida y del abanico de la sierra. Los materiales de estos abanicos se presentan muy consolidados y con numerosas disecciones profundas hechas por las corrientes de agua que bajan de las partes altas. El río Magdalena que le sirve de límite oriental al municipio, muestra en esta parte varios niveles de terrazas en la planicie aluvial. 4.2.1 Unidades Geomorfológicas Para la elaboración de este apartado se describen las formas del terreno siguiendo la metodología planteada por Carvajal, 2012 en la propuesta de estandarización de la geomorfología colombiana, en el cual se consideran cuatro aspectos principales como son morfogénesis, morfografía, morfo estructura y Morfodinámica. Esta Metodología es una estrategia útil para la delimitación de unidades físicas y ambientales, basado en el acercamiento paisajístico, en el cual se realizan levantamientos de reconocimiento (Mapeo a escala pequeña), levantamiento a semidetalle y levantamiento detallado (intensa verificación de campo y menor extrapolación de fotografías aéreas). Además esta metodología hace alusión a las formas del terreno con fines de conocimiento de la evolución de los suelos e involucra sus elementos formadores como son el clima, el relieve, el material parental y el tiempo, expresando estas características como unidades geomorfológicas y de paisaje. Para la elaboración de la geomorfología se interpretó imagen de sensores remotos Rapid EYE resolución 5 m y software Arc GIS 10.1. Las unidades de origen sedimentario que han sido levantadas por efectos tectónicos dando origen a las formas actuales del relieve. Se correlaciona con la vertiente occidental de la Cordillera Oriental y corresponde a los sistemas de crestas, laderas y ramificaciones que se desprenden de la cuchilla, geológicamente está constituido por rocas del Neógeno. Hacia el sector más suroriental comprende las pendientes mayores e involucra áreas con inestabilidad potencial (zonas potencialmente inestables), las cuales están asociadas con zonas de falla. Sobre el área cordillerana son frecuentes los deslizamientos (golpes de cuchara) y deslizamientos traslacionales asociados con manejos inadecuados del suelo, mal manejo de aguas y taludes inestables de las carreteras veredales. El solevantamiento de la cordillera conjuntamente con la acción hídrica ha formado montañas ramificadas, laderas (en general), cimas subredondeadas, y paisajes quebrados a escarpados con pendientes largas y empinadas. El patrón de drenaje corresponde a una forma dendrítica y los procesos de erosión se manifiestan por escurrimiento difuso y localmente por deslizamientos, la clasificación general de las geoformas presentes en el área se describe en la Tabla 6. Tabla 6. Clasificación Geomorfológica para el área Geoestructura Provincia Unidad de Ambiente Geomorfológica Paisaje Morfogenetico Tipo Relieve Símbolo Abanico Valle interandino Magdalena Megacuenca de sedimentación Abanico terraza aluvial actual terraza aluvial subactual Piedemonte Lomerío FVata FVats Volcánico - fluvial (FV) Denudacional (D) pluvial Abanico terraza aluvial reciente FVatr Terraza aluvial subreciente Ft Vallecito coluvial-aluvial FVca Lomas Dl Valle Terraza media Ftm Terraza baja Ftb Valle Aluvial Fva Plano de inundación o nivel 0 Fpi Madre Vieja Fca Cuerpos de Agua CA Cauce de rio Fcar Fluvial intra-andino (F) Fuente: Diseño propio de los autores 4.2.2 Cartografía Geomorfológica De manera complementaria al trabajo de campo de geología, se llevó a cabo la identificación y descripción de evolución de las unidades geomorfológicas de acuerdo, morfoestructuras, morfogénesis (estructural - denudacional, denudacional, fluviovolcánico, fluvial, denudacional) y la descripción morfométrica del entorno, considerando la distribución de las pendientes, el patrón de drenaje, laderas (longitud, forma, inclinación, entre otros aspectos) y finalmente los procesos morfodinámicos que imperan en la zona. Ver Figura 8. Figura 8. Cartografía Geomorfológica local Convenciones Drenaje_sencillo Vías y caminos Municipio Lagunas Drenaje_Doble Estructura Geológica Tipo Falla cubierta F Anticlinal Inferido F Anticlinal Geomorfo Abanico aluvial actual Abanico aluvial subactual (holoceno superior) Cauce activo Lomas y Colinas Planicie de inundación Terrazas Fuente: Diseño propio de los autores 4.3 Hidrogeología De acuerdo al Atlas de Aguas Subterráneas de Colombia (versión 2.0), Mapa unidades hidrogeológicas de la plancha 5-09 (Ingeominas, 2000), el municipio de Ambalema se encuentran dentro de las unidades hidrogeológicas de acuíferos de baja productividad asociados a sedimentos con flujo esencialmente intergranular, los cuales son sistemas acuíferos discontinuos de extensión local, conformados por sedimentos cuaternarios no consolidados y rocas terciarias poco consolidadas de ambiente fluvial. El Mapa de Unidades Hidrogeológicas presenta las unidades de alta a baja productividad, las cuales se encuentran compuestas por una o varias formaciones geológicas, con el fin de una fácil comprensión y han sido agrupadas en tres categorías principales que dependen del tipo de porosidad de las rocas, de la ocurrencia o no de aguas subterráneas y del valor de la capacidad específica. El área de Ambalema se caracteriza por presentar rocas sedimentarias de edades terciarias a neógenos del Valle Medio del Magdalena. Estas unidades se extienden con dirección norte-sur, de amplia cobertura y relativa estabilidad estructural, formando una cuenca abierta hacia el norte y hacia el sur, la cual limita al oriente con el Rio Magdalena, constituyendo en la cabeza hídrica regional dominante, al occidente limita con el basamento ígneo-metamórfico de la Cordillera Central. Estos límites influyen directamente sobre el comportamiento hidrogeológico de los acuíferos de la zona. 4.3.1 Unidades hidrogeológicas El Servicio Geológico Colombiano define que los sedimentos de extensión local a regional, no consolidados, con porosidad primaria y permeable conforman acuíferos. De tal manera que en la zona de estudio se identificaron unidades litológicas que constituyen el acuífero somero, siendo este el de mayor importancia para la comunidad y el cual se encuentra conformado así: sedimentos Cuaternarios, arcillas arenosas y lentes de arenas gravosas, además de sedimentos terciarios poco consolidados de composición arenosa y arcillosa. El resultado de la valoración de estas unidades, de acuerdo a su potencialidad hidrogeológica. on base en los resultados del análisis integral de la información geológica y teniendo en cuenta la nomenclatura internacional establecida por el SGC, se definieron las unidades hidrogeológicas existentes en el área. En la Figura 9 se observan las convenciones hidrogeológicas de la zona. Figura 9. Unidades hidrogeológicas para el municipio de Ambalema Convenciones Puntos de agua Subterránea ( Aljibe A Nacedero ² Pozo Drenaje_sencillo Vías y caminos Lagunas Municipio Drenaje_Doble Estructura Geológica Tipo Falla cubierta F Anticlinal Inferido F Anticlinal Unidad Hidrogeológica I2 I3 SISTEMA ACUÍFERO I2 Ac. Honda Ac. Mesa Ac. Abanicos Alñuviales I3 Ac. Qp Ac. Qal CARACTERÍSTICA DE LOS ACUÍFEROS Sedimentos y Rocas Con Flujo Esencialmente Intergranular Sistemas acuíferos continuos de extensión local y Acuíferos de mediana regional conformados por rocas sedimentarias productividad, capacidad entre terciarias poco consolidadas de ambiente fluvial. 1.0 y 2.0 l/s/m Acuíferos generalmente confinados Sistemas acuíferos continuos y discontinuos de Acuíferos de baja extensión local y regional conformados por sedimentos productividad, capacidad cuaternarios no consolidados de ambiente coluvial y especifica entre 0.05 y 1.0 l/s/m fluvial, que desarrollan acuíferos libres y localmente confinados. Almacenan agua para cualquier uso. Fuente: Diseño propio de los autores 4.3.2 Tipos de acuíferos A partir del análisis regional con respecto de las condiciones geológicas, presentes permiten identificar varias unidades hidrogeológicas; estas se separan en orden descendente de potencialidad, de acuerdo al tipo de porosidad y permeabilidad de las diferentes formaciones litológicas (sedimentos o rocas) y del agua en ella es almacenada. La clasificación de las unidades hidrogeológicas se realiza bajo diferentes propiedades y conceptos físicos que rigen sobre las aguas subterráneas y los materiales que las contienen, de ahí que estas tengan diferentes clasificaciones. Según Custodio & Llamas (1983) un acuífero, o un embalse subterráneo, es "aquel estrato o formación geológica que permitiendo la circulación del agua por sus poros o grietas, hace que el hombre pueda aprovecharla en cantidades económicamente apreciables para subvenir a sus necesidades". Teniendo en cuenta esta definición y su componente económico, las unidades hidrogeológicas se pueden clasificar en función a su capacidad para almacenar y transmitir agua (Transmisividad), a través del comportamiento hidráulico de las formaciones geológicas así como su posición estratigráfica y estructural en el terreno, desde el punto de vista de la porosidad; o partir de la capacidad específica y de acuerdo a los lineamientos del Atlas hidrogeológico de Colombia. En la Tabla 7, se observa las diferentes clasificaciones de los sistemas acuíferos. Tabla 7. Relación de las diferentes clasificaciones para los sistemas acuíferos. COMPORTAMIENTO HIDRÁULICO TRANSMISIVIDAD Acuífero Formaciones geológicas que pueden almacenar y transmitir agua Acuitardo Formaciones semipermeables que contienen agua pero la transmiten muy lentamente Acuicludo Formaciones porosas que pueden contener agua pero no la transmiten Libre Son aquellos en los que el nivel superior de la saturación se encuentra a presión atmosférica Semiconfinado Son aquellos en que la condición confinante está dado por acuitardos, los cuales permiten un aporte de aguas hacia la zona saturada Confinado Acuifugos Formaciones con nula porosidad que no pueden almacenar ni transmitir agua Son aquellos acuíferos en medio de dos formaciones impermeables ya sean acuifugos o acuicludos CAPACIDAD ESPECIFICA TIPO DE POROSIDAD Primaria Sedimentos y rocas con flujo esencialmente intergranular Muy Alta Mayor que 5.0 l/s/m Secundaria Rocas con flujo esencialmente y a través de fracturas (rocas fracturadas y/o carstificadas) Alta entre 5.0 y 2.0 l/s/m Mediana entre 1.0 y 2.0 l/s/m SemiImpermeable Sedimentos y rocas con limitados a ningún recurso de aguas subterráneas Baja entre 1.0 y 0.05 l/s/m Muy baja Menor que 0,05 l/s/m Fuente: Diseño propio de los autores A continuación se presenta un resumen de la correlación de las unidades estratigráficas con las unidades hidrogeológicas, (Ver Tabla 8) indicando la capacidad y características principales de cada uno de los acuíferos: Tabla 8. Correlación de las unidades geológicas y su equivalencia hidrogeológica Unidad Geológica Edad Espesor reportado Tipo de sistema hidrogeológico Símbolo Depósitos Aluviales Recientes Reciente 5 – 40 m Acuíferos Libres I3 Depósitos Aluviales Holoceno 40 – 115 m Acuíferos Libres I3 Abanicos Recientes Pliocenopleistoceno 15 a 20 m Acuíferos Libres a Semiconfinado I2 Pleistoceno 25 – 40 m Acuíferos Libres a Semiconfinado I2 250 m Acuíferos Libres a Semiconfinado I2 250 -400 m Acuíferos Libres a Semiconfinado I2 Depósitos cuaternarios Cono Aluvial de Lérida y/o Abanico de Lérida Formación Mesa Grupo Honda Plioceno Oligoceno Características de los acuíferos Productividad Acuíferos de baja productividad Sedimentos con flujo esencialmente intergranular Acuíferos de mediana productividad, capacidad Fuente: Diseño propio de los autores 4.3.3 Zonas de Recarga potencial Teóricamente el agua subterránea se mueve desde las partes altas, en dirección de aquellas zonas de debilidad como estratificación, fallas o diaclasas que afectan las capas o unidades; es decir, la dirección de flujo del agua subterránea está controlada por la estructura geológica y la topografía, hacia las partes bajas o línea base que para este caso es el Río Magdalena. Por lo cual se define orientación preferencial en sentido NW-W. Para la recarga se establece que el agua fluye desde una elevación mayor a una menor, o desde un punto de mayor energía potencial a uno de menor energía potencial. La recarga del agua subterránea se considera bajo los aspectos regionales y locales. En cuanto la recarga del agua subterránea, se realiza por infiltración directa en las estribaciones de la Cordillera Central, cuando la precipitación percola a través de las capas poco consolidadas o permeables viajando de forma vertical hasta encontrar una barrera o capa impermeable donde lo más probable es que se distribuya de forma horizontal. Los sistemas de fallas que marcan los límites de las cuencas estratigráficas sirven también como un conducto para recargar los acuíferos profundos del terciario inferior. Aunque, cabe anotar que en las partes bajas de la cuenca, sobre el relleno aluvial del cauce del Río Magdalena la recarga es causada por el Río Magdalena. Utilizando la metodología propuesta por INAB, 2003. Para el caso de ubicar zonas de recarga y descarga de agua subterránea debido a que la presencia de cierto tipo de suelo, vegetación, topografía y manifestaciones del afloramiento / ausencia de agua, son respuesta de los sistemas de flujo (Toth, 2000). Para determinar el modelo para la identificación de las zonas potenciales de recarga hídrica, el cual se basa en el análisis práctico de cinco elementos que tienen relación directa en la determinación de zonas con altas o bajas posibilidades para que se dé la recarga hídrica. Utilizando la metodología propuesta que consiste en otorgarle criterios valores a los elementos propuestos en el modelo da un número que se ubica dentro de un rango, que indica la posibilidad para que ocurra la recarga hídrica en cada sitio evaluado (Matus, 2007). La ecuación o formula se describe a continuación: ZRP = Pen*(0.27) + Ts*(0.23) + Tr*(0.12) + Cve*(0.25) + Us*(0.13) Pendientes y relieve: las pendiente y el relieve es un factor importante para determinar las áreas de recarga potencial, ya que un relieve con morfografía convexa o inclinadas facilitan el escurrimiento o escorrentía de la precipitación; para el caso del área de estudio por encontrarse en una zona de valle con geoformas planas y cóncavas son más susceptible a retener y permitir la infiltración. Tipo de Suelo: La textura, porosidad permeabilidad y compactación de las unidades de suelo, son características que facilitan la recarga hídrica, según la descripción del estudio de suelos del Tolima (IGAC, 2004), permiten clasificar las unidades de suelo en su capacidad de infiltración donde los suelos con más evolucionados permiten una mayor percolación de la precipitación. Tipo de Roca: Al igual que el suelo las características físicas de la litología determinan su capacidad de recarga; para el caso del municipio de Ambalema, las litología con matriz arcillosa o con desarrollo de cemento tendrá menor capacidad (Grupo Honda y Formación Mesa); que aquellos depósitos poco consolidados de heterogeneidad de materiales constituyentes (depósitos cuaternarios origen fluvial). Cobertura Vegetal: en el análisis de cobertura vegetal se identificaron cuatro grandes grupos Los territorios Artificializados (zonas Urbanas; vías, zonas industriales) con muy baja posibilidad de retener o permitir la infiltración, los Bosques y Áreas Seminaturales con alta susceptibilidad a la recarga e infiltración, los Territorios Agrícolas (pastos y cultivos) de baja infiltración por su poco desarrollo radicular y por ultimo aquellas áreas húmedas (Vegetación Acuática y/o zonas Pantanosas) se clasifican de moderada susceptibilidad debido a la disponibilidad o permanencia del recurso hídrico. Uso del suelo: el uso del suelo en el municipio de Ambalema es en su mayoría para el desarrollo agroindustrial, dominado por el cultivo de arroz y algodón con poca áreas de conservación. En la Figura 10 mapas intermedios para el análisis geo estadístico para determinar las áreas de recarga potencial en el municipio de Ambalema, del cruce espacial permite la elaboración de mapa de zonas potenciales para la recarga hídrica a los sistemas acuíferos subterráneo, el localizar dichas zonas permitirá a las comunidades a establecer áreas de protección y manejo sostenible de los recursos naturales a fin de definir las medidas para favorecer la recarga. La Figura 11 muestra la sobreposición de unidades de mapeo dando como resultado la caracterización de las zonas de recarga potencial, predomina las áreas de recarga moderada (91,1%), seguida por una Baja posibilidad de ocurrencia de recarga (6,4%), por ultimo las areas de alta susceptibilidad de ocurrencia de recarga (2.5%). Es decir, por sus características físicas del territorio de Ambalema tiene de moderadas a altas posibilidades que ocurra la recarga hídrica o la infiltración de agua que se precipita y quede disponible en las subcuencas y recarguen los sistemas acuíferos. Figura 10 Análisis por componente para determinar las áreas de recarga potencial en el municipio de Ambalema Tolima Pendientes y relieves Tipo de suelo Tipo de roca Cobertura vegetal Uso del suelo Fuente: Diseño propio de los autores Figura 11 Determinación de las áreas de recarga y descarga Fuente: Diseño propio de los autores 4.3.4 Movimiento del Agua Subterránea Para determinar el movimiento del flujo subterráneo en el área fue necesario realizar el levantamiento del nivel piezométrico en la etapa de campo; los diferentes puntos de agua subterránea sirven como captación para la comunidad o simplemente son afloramientos de los niveles freáticos embebidos dentro de las diferentes unidades hidrogeológicas presentes en el área. En el área, las aguas subterráneas son usadas principalmente para uso pecuario, el sistema de extracción es mediante electrobombas y motobombas diésel o gasolina, con tanques de almacenamiento en superficie (para los pozos profundos) y baldeo para puntos de agua. La revisión de algunos aljibes y pozos se realiza con el fin de observar las condiciones de los sistemas acuíferos presentes en el área, estos puntos se georreferenciaron. Con la identificación de 13 puntos de agua subterránea, de los cuales siete (7) corresponden a aljibes; Tres (3) pozos profundos y tres (3) Nacederos o Manantiales relacionados en la Tabla 9. Tabla 9. Puntos de captación de aguas subterránea identificados en campo ID TIPO DE CAPTACIÓN ESTE NORTE ALTURA NIVEL FREATICO VEREDA UNIDAD GEOLÓGICA 1 Aljibe 918627 1032157 284 6 a 10 m Vereda El Triunfo Depósitos aluviales 2 Aljibe 922486 1028098 282 10 m Vereda El Triunfo | aluviales 3 Pozo 923080 1028814 223 12 m Vereda Danubio Depósitos aluviales 4 Aljibe 911735 1011134 322 6m Vereda Buenavista Grupo Honda 5 Aljibe 911848 1011187 313 12 m Vereda Buenavista Grupo Honda 6 Aljibe 912503 1011449 288 8m Vereda Buenavista Grupo Honda 7 Nacedero 913180 1011792 295 0m Vereda Ville Grupo Honda 8 Nacedero 913190 1011816 296 0m Vereda Ville Grupo Honda 9 Pozo Profundo 923357 1031363 --- 25 m Vereda Danubio Depósitos aluviales 10 Aljibe 918367 1011403 --- 8m Vereda Ville Depósitos aluviales Rec. ID TIPO DE CAPTACIÓN ESTE NORTE ALTURA NIVEL FREATICO VEREDA UNIDAD GEOLÓGICA 11 Nacedero 911662 1011511 292 0m Vereda Ville Grupo Honda 12 Pozo Profundo 919347 1027180 273 14 m Vereda Chorrillo Abanico de Lérida 13 Aljibe 913804 1032412 280 6m Vereda La Joya Depósitos aluviales Fuente: Diseño propio de los autores Con base a estas características se realizan una clasificación de estas unidades acuíferas teniendo en cuenta su nivel de utilización por la comunidad: - El Acuífero regional de los depósitos aluviales del rio Magdalena, Las rocas sedimentarias y los depósitos recientes, conforman cuencas artesianas, donde la permeabilidad está relacionada con la porosidad primaria. Aunque los depósitos recientes hacen parte de las cuencas artesianas, se consideran como una unidad especial debido a sus mejores características hidrogeológicas tales como: baja compactación, alta porosidad, poca profundidad y facilidad de recarga. Sin embargo, por estas mismas propiedades sus acuíferos son más vulnerables a la contaminación. - Los Acuíferos del terciario Superior correspondiente a los depósitos de Conos y Terrazas (Qcal), tiene extensión local, también denominada como Abanico de Lérida, se encuentran constituidos por los niveles permeables correspondientes a arenas, gravas y conglomerados, que se intercalan con niveles de limos y arcillas de baja permeabilidad. El acuífero somero se convierte en fuente de explotación de aguas subterráneas por parte de la comunidad (acueducto veredal de Chorrillo) y sobre la cual se construyen aljibes, mientras que los acuíferos libres debido a su profundidad (>200 m) no son explotados. - El Acuífero Terciario del Grupo Honda está conformado por areniscas, lodolitas y conglomerados de amplio espesor. Este sistema acuífero representa el acuífero de mayor importancia en la zona de estudio, donde alcanza espesores de 50 metros y su nivel piezométrico varía entre 2 a 5 m de profundidad. Por otro lado, estos acuíferos más profundos son utilizados por la comunidad para el consumo doméstico y pecuario principalmente. Figura 12. Mapa Isopiezométrico y dirección de flujo del agua subterránea Fuente: Diseño propio de los autores Utilizando software para modelamiento de flujo subterráneo (ModelMuse), la cual es una interfaz gráfica de usuario para MODFLOW - 2005 y PHAST. Este paquete de software permite crear una interfaz gráfica de usuario para crear el archivo de entrada de flujo y transporte de PHAST. Desarrollado por la USGS (U.S. Geological Survey) para el modelamiento de sistemas acuíferos y transporte de contaminantes; en esta ocasión se utilizó este software para simular cuales son las condiciones actuales de los sistemas acuíferos presentes en el área de estudio teniendo en cuenta las variables como: los valores de recarga, evapotranspiración, los principales ríos y drenajes y las diferentes capas identificadas en el modelo conceptual, dando como resultado la Figura 13, la cual expone la elevación de la tabla de agua con relación a la altitud promedio del mar en el área simulada. Figura 13 Mapa de cabeza hidráulicas resultantes de la modelación matemática Fuente: Diseño propio de los autores 4.3.5 Modelo hidrogeológico conceptual Para la realización del modelo conceptual se tuvo en cuenta el modelo geológico detallado, límites de la cuenca, hidrología superficial, zonas de recarga y descarga con el fin de definir una cuenca hidrogeológica cuyos límites representan barreras reales de flujo del agua subterránea. De acuerdo con lo anterior se puede deducir lo siguiente: El drenaje dominante corresponde a la cuenca del río Magdalena, el flujo superficial tiene dirección predominante hacia el NEE y las cabezas hidráulicas dominantes en el área de influencia se encuentra dominado por los ríos Recio, Lagunillas y Venadillo. El área de interés se encuentra ubicada sobre un grueso paquete areno arcilloso de las formaciones terciarias generando acuíferos multicapas continuas, plano paralelos, de mediana productividad, esto es asociado al ambiente fluvial continental de las formaciones geológicas aflorantes con variaciones de facies a nivel local. La recarga regional se presenta en las zonas más elevadas (en las estribaciones de la Cordillera Central) donde se pone en contacto con rocas permeables del Terciario y Cuaternario, ya a nivel local la recarga es directa y está conformada por la precipitación y las zonas de descarga se realizan directamente en los arroyos que surgen en el abanico de Lérida y en la Formación Honda. En general las unidades hidrogeológicas presentan con inclinación al oriente, con variaciones laterales de facies, por lo que su productividad varía en función del tamaño del grano, el porcentaje de matriz y el grado de compactación. En la Figura 14 se muestra un bloque esquemático hidrogeológico conceptual para el área de estudio, el cual se realiza teniendo en cuenta las características de los acuíferos: como los sedimentos y rocas con flujo esencialmente intergranular y los sedimentos y rocas con limitados recursos de aguas subterráneas. Localmente, El área de Ambalema se encuentra localizada en el Valle Medio del Magdalena sobre un relleno aluvial entre las cordilleras Oriental y Central, influenciando a las formaciones acuíferas de las zonas planas de la cuenca del río Magdalena, siendo constantemente modelada por el río Magdalena y sus afluentes, depositando sedimentos de gruesos a finos dependiendo las condiciones ambientales de la cuenca. Las unidades hidrogeológicas superficiales del cuaternario reciente se encuentran conformados por gravas, arenas finas, limos y arcillas que ocasionalmente se interdigitan con los depósitos aluviales de los ríos Lagunillas, Recio y Venadillo, los cuales han tenido intensa influencia antrópica con fines agroindustriales. En general, el área posee drenajes que van desde buenos hasta muy pobres los cuales son afectados por niveles freáticos temporalmente profundos en las zonas medias y constantemente someros para zonas cercanas al Valle Medio del Magdalena. Figura 14 Bloque hidrogeológico conceptual para el municipio de Ambalema SIMBOLO UNIDAD HIDROGEOLÓGICA Acuíferos de baja productividad Acuíferos de mediana productividad Acuíferos de alta Productividad Rocas y Sedimentos con bajo recurso de agua subterránea CARACTERISTICAS Corresponden a sedimentos recientes poco consolidados asociados a depósitos fluviales de tipo continental, que conforman acuíferos de tipo libre, de baja a moderada productividad. Corresponden a rocas y sedimentos neógenos (Gp. Honda y Fm. Mesa) consolidados de ambiente fluvial-continental, que conforman acuíferos de tipo libre a semiconfinados, moderada productividad. Corresponden a rocas y sedimentos Paleógenos (Fm. Hoyón), conformados por potentes paquetes de conglomerados cuarzosos de ambiente fluvial-continental, que conforman acuíferos regionales de tipo confinados, alta a muy alta productividad. Corresponden a rocas Paleógenos (Fm. San Juan de Rio seco y Santa Teresa), las cuales están integradas por paquetes de lodolitas y limolitas arenosas con delgadas intercalaciones de arenas ambiente lacustre-continental, que conforman sistemas de acuitardos regionales de tipo confinados, muy baja productividad. Fuente: Diseño propio de los autores La zona no saturada está compuesta principalmente por sedimentos finos en las geoformas asociadas modelado aluvial, lo que genera sistemas acuíferos de baja a alta productividad, de tipo libre a confinado. El flujo subterráneo es a través de la porosidad primaria o intergranular, continúo de extensión local, conformados por sedimentos no consolidados de tipo granular y de ambiente fluvial que litoestratigráficamente se correlacionan con depósitos aluviales de Terraza, Barras longitudinales, etc. propio de la sedimentación reciente. Debido a las condiciones geológicas de la formación de la cuenca; los acuíferos presentan una variación lateral de facies tanto en sentido N-S como en sentido E-W, por ende las propiedades geohidráulicas de cada unidad hidroestratigráficas no son constantes. En general, los sistemas acuíferos forman una cuenca abierta, con dirección N-S, limitado por la cordillera central y oriental; Estos sistemas acuíferos presentan variaciones laterales de facies, por lo que su productividad varía en función del tamaño del grano, el porcentaje de matriz y el grado de compactación. Su recarga se da principalmente en las partes altas de las estribaciones occidentales de la Cordillera Central, con un mayor aporte por precipitación desde la zona de ladera y su flujo subterráneo, que tiene direcciones Oeste-Este. Cabe anotar que en las márgenes de los drenajes dominantes en el área los gradientes hidráulicos son muy bajos en la zona próxima. Aunque existe una componente regional del flujo subterráneo en dirección Sur-Norte (Río Magdalena). 4.4 Hidrología La hidrología se encarga del estudio del comportamiento y distribución del agua superficial en la tierra a lo largo del tiempo, con el fin de obtener herramientas para la toma de decisiones acertadas en la gestión del recurso hídrico, teniendo en cuenta las condiciones locales y regionales de la zona. El estudio del componente hidrológico se encuentra orientado a la identificación y evaluación de las unidades hidrológicas presentes, para identificar las condiciones en las que se encuentra actualmente la zona de estudio, en cuanto a oferta hídrica con que cuenta no solo el proyecto, sino también la comunidad y sus procesos productivos, con el fin de evitar posibles conflictos por su uso. Para el presente proyecto se realizó el análisis de información secundaria obtenida de las entidades estatales como IDEAM (Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales), IGAC (Instituto Geográfico Agustín Codazzi); CAR (Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca), CORTOLIMA (Corporación Autónoma Regional del Tolima), EOT (Esquema de Ordenamiento Territorial) del municipio de Ambalema y los POMCAS de los cauces principales que lo atraviesan. Un sistema de cauces naturales interconectados que discurren desde las partes altas de la cuenca hacia un cauce principal en zonas más bajas y que conforman una red delimitada por las características geográficas de determinada zona es denominado red hidrográfica. La red hidrográfica de la zona se definió a partir de la actualización cartográfica del IGAC a escala 1:25.000, con ayuda de imagen satelital Rapideye ortorectificada de 5 metros de resolución espacial multiespectral del año 2013, adicionalmente en la visita de campo se corroboró esta cartografía. De acuerdo a la clasificación de cuencas hidrográficas del IDEAM, el municipio de Ambalema se encuentra localizada en el área hidrográfica Magdalena-Cauca (COD: 2), en la zona hidrográfica Alto Magdalena (COD: 21) y la subzona hidrográfica corresponde al río Lagunilla y otros directos al río Magdalena (COD:2125), localmente se encuentra localiza en cuencas hidrográficas de tercer orden, correspondientes a las quebrada Mojabobos, La Garrapata y Tautau, y los ríos Lagunilla, Recio y Venadillo, además de una serie de cauces de corta longitud que drenan directamente hacia el río Magdalena. 4.4.1 Jerarquización hidrológica En la Tabla 10 se presenta la descripción de la red hidrográfica hasta de tercer orden y en la Figura 15 la distribución de las cuencas hidrográficas en el municipio de Ambalema. Tabla 10. Red hidrográfica de la zona de estudio Sub zona hidrográfica Afluentes Directos al Río Magdalena Zona hidrográfica Alto Magdalena Magdalena - Cauca Área hidrográfica Cuenca Q. Chorro de Mojabobos Río Lagunilla Quebrada la Garrapata Río Recio Quebrada Tautau Río Venadillo Quebrada El Pital Fuente: Diseño propio de los autores Figura 15. Cuencas Hidrográficas presentes en el Municipio de Ambalema Convenciones Municipio Drenaje_Doble Cuencas Hidrográficas Afluentes Directos al Río Magdalena Quebrada Chorro de Mojabobos Quebrada La Garrapata Quebrada TauTau Rio Lagunilla Rio Recio Rio Venadillo Fuente: Diseño propio de los autores Para las cuencas hidrográficas identificadas en el área, se presentan algunos de los parámetros morfométricos. (Ver Tabla 11). Tabla 11 Parámetros morfométricos de las cuencas hidrográficas Nombre Río Venadillo Queb. TauTau Río Recio Queb. La Garrapata Río Lagunilla Queb. Chorro de Mojabobos Área km2 Perímetro (km) Ancho medio Factor (km) Longitud Máxima (km) de forma Coef. De compacidad Índice de alargamiento Tiempo de concentración (hr) 174.52 119.64 1.46 43.91 0.10 2.55 1.04 25.13 41.31 54.31 0.76 17.15 0.16 2.38 1.06 17.49 728.66 246.81 2.95 61.32 0.16 2.58 0.91 34.43 26.44 45.25 0.58 12.36 0.18 2.48 1.02 18.44 800.07 412.39 1.94 140.44 0.04 4.11 0.97 63.42 114.24 52.22 0.42 18 0.09 2.31 1.29 15.22 Fuente: Diseño propio de los autores En general las cuencas localizadas en la zona de estudio son alargadas, con tiempos de concentración entre bajos y moderados; esta característica de las cuencas hace que no sean susceptibles a controlar los caudales de avenidas torrenciales, la velocidad es la mayoría de los casos es alta y por tanto tienen un bajo tiempo de concentración, como es el caso de las cuencas grandes como las del río Lagunilla y Recio. Así mismo se determinaron los valores de densidad de drenajes, coeficiente de masividad, en kilómetros, y el patrón de drenaje, a partir de los cuales es posible indicar que en el área de estudio se presentan todas las densidades de drenajes clasificadas, desde baja hasta moderada, la gran afectación del recurso hídrico ha repercutido en la disminución de los drenajes naturales al ser secados y canalizados para el desarrollo de actividades agrícolas como el cultivo de arroz y algodón, por tanto en la mayoría de los casos y principalmente en las cuencas que se encuentran localizadas en los predios donde se encuentran los distritos de riego (Lagunilla, Garrapata, Recio) tienen densidad de drenajes bajas. Es así como el 18% de las cuencas analizadas cuentan con una densidad de drenaje alta, esto indica que se encuentran localizadas en suelos fácilmente erosionables e impermeables, con pendientes fuertes principalmente en su cuenca alta y descubiertos de cobertura vegetal. El 82% son cuencas con densidades de drenaje moderadas y bajas, localizadas en sitios donde los materiales del suelo son más resistentes a la erosión y más permeables que generan procesos de infiltración más altos y menores de escorrentía. En las cuencas evaluadas se presentan diferentes tipos de patrones, desde dendrítico hasta sub-paralelo, que dependen de la topografía del terreno, en las cuencas de montaña los drenajes principales tienden a ser rectos, mientras que en las zonas de valles aluviales con pendientes mucho más bajas, estos cauces se tornan sinuosos y anastomosados. 4.5 CARACTERIZACION CLIMATICA 4.5.1 Clima Debido a su posición geográfica en la zona ecuatorial, Colombia se sitúa bajo la influencia de los alisios del noreste y sureste, que confluyen a la llamada Zona de Confluencia Intertropical (ZCIT), donde se favorece el desarrollo de nubosidad y lluvias. 4.5.2 Precipitación La precipitación ocurre cuando el vapor de agua se condensa en el aire y cae como líquido o sólido a la superficie del suelo. Todas las formas de precipitación se miden sobre la base de una columna vertical de agua que se acumularía sobre una superficie a nivel si la precipitación permanece en el lugar donde cae. Para establecer el comportamiento de la precipitación se toma como referencia los datos suministrados por parte del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia (IDEAM), en el período comprendido entre 1993 y 2013. Para establecer los valores de precipitación se tomaron en cuenta los registros climatológicos de once (11) estaciones que se ubican en las zonas perimetrales del área de estudio como se indica en la Tabla 12. Tabla 12. Estaciones climatológicas del área, Precipitación Cód. Nombre Categoría Estado Dpto Mpio Corriente 21255090 Armero CP 21250460 Venadillo 21245010 Perales Hato Opia 21255140 21250070 Altitud Fecha inst. ACT Tolima Armero Sabandija 300 Oct-86 PM ACT Tolima Venadillo Venadillo 430 dic-1974 CO ACT Tolima Ibagué Opia 750 Feb-65 La Quinta CP ACT Tolima Lérida Lagunilla 500 Feb-83 La Sierra PM ACT Tolima Lérida Recio 477 Jul-55 21230070 San Juan de Rio seco PM ACT Cundinamarca San Juan de Rio Seco Seco 1303 dic-1974 21230120 La Belleza PM ACT Cundinamarca Chaguani Qda Malos Pasos 1200 dic-1986 21240080 Alvarado PM ACT Tolima Alvarado Alvarado 439 Nov-86 23060140 El Tuscolo PM ACT Cundinamarca Guaduas Negro 975 Feb-71 21250500 Líbano PM ACT Tolima Libano Recio 1585 ene-1958 21250450 Potosi Hda PM ACT Tolima Armero Sabandija 341 Feb-71 Fuente: IDEAM, 2014 CO: Climática ordinaria, SS: Sinóptica Simple, PM: Pluviométrica En la zona se presenta una precipitación con un régimen de carácter bimodal, en donde se diferencian dos periodos marcados de lluvia. El primer periodo que registra mayores precipitaciones inicia en Abril y se extiende hasta el mes de Mayo, siendo Mayo el mes que registra las precipitaciones más altas del año con valores promedios mensuales de 218,3 m.m. El segundo periodo de lluvia un poco menos intenso que el primero va desde el mes de septiembre a noviembre con valores promedio que alcanzan precipitaciones de 144,2 mm a 205,8 mm. Estos dos periodos se alternan con dos épocas de baja precipitación correspondientes desde diciembre a febrero y el segundo en los meses de junio a agosto, siendo este último el mes con menor precipitación con promedios mensuales de 41,0 mm. El máximo valor de precipitación se registra en la estación Líbano con un valor de 312,7 mm en el mes de mayo y el mínimo valor de precipitación se registra en la estación San Juan de Rioseco con 41,0 mm en el mes de agosto. El valor promedio anual de pluviosidad de las once estaciones es de 1.584 mm. El máximo valor promedio anual de precipitación lo registra la estación Líbano con 2.488 mm y el menor valor promedio anual se registra en la estación San Juan de Rio seco con 1223,4 mm. 4.5.3 Temperatura La temperatura promedio anual del área de estudio es de 26,2°C, según se registra en las Estaciones Hda García, La Quinta, Armero GJA, Perales Hato Opia, Jerusalen, La Forida y El Salto, valor correspondiente a Clima Cálido (Tº>24ºC), de acuerdo a lo consignado en el Atlas Climático de Colombia del IDEAM, 2005. Para establecer el comportamiento de la temperatura se toma como referencia los datos suministrados por parte del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia (IDEAM), en el período comprendido entre 1993 y 2013. Ver Tabla 13. Tabla 13. Estaciones climatológicas del área, Temperatura Código Nombre Categoría Estado Dpto Mpio Corriente Altitud 21255090 Armero CP Act Tolima Armero Sabandija 300 Oct-86 21245010 Perales Hato Opia CO Act Tolima Ibague Opia 750 Feb-65 21255140 La Quinta CP Act Tolima Lerida Lagunilla 500 Feb-83 21255150 Garcia Hda CP Act Tolima Lerida Lagunilla 350 Dic-1986 21235010 Jerusalen CO Act Tolima Jerusalen Qda Corralitos 316 Nov-74 21205670 La Florida CO Act Cundinamarca Anolaima Bajamon 1915 Nov-70 21255080 El Salto CP Act Tolima Ambalema Magdalena 450 Nov-68 Fuente: IDEAM, 2014 CO: Climática Ordinaria, CP Climática Pluviométrica Fecha Inst. Teniendo en cuenta los datos de temperatura registrados en las estaciones, se identifica un régimen monomodal de la temperatura del aire, donde son uniformes los valores y sin fluctuaciones a lo largo del año. Los valores de temperatura más altos se evidencian en los meses de Julio y agosto, de igual manera el valor más bajo se registra en el mes de noviembre. La variación de temperatura en el área no es representativo y oscila entre los 27°C y 28°C. 4.5.4 Clasificación climática Para realizar la clasificación climática se tiene en cuenta la metodología de Caldas Lang, en donde se relaciona la variación existente entre la precipitación y la temperatura y relacionando adicionalmente la variación altitudinal. Teniendo en cuenta lo anterior y tomando como referencia los datos de las Estaciones Armero, La Quinta y Perales Hato Opia; se establece que el área de estudio tiene un clima CÁLIDO SEMIÁRIDO (Csa), las precipitaciones promedio medio anual corresponden a 1706 mm, 1384 mm y 1427 mm respectivamente, con temperaturas promedio anual de 28°C, 27°C y 25°C, en una altitud de 300 a 750 m.s.n.m. El área de estudio se localiza en un piso térmico CÁLIDO correspondiente a temperaturas mayores a de 24°C y en un rango de altura de 0 a 1000 msnm. 4.5.5 Balance hídrico El balance hídrico es una metodología que aplica el concepto de conservación de masas mediante la ecuación de continuidad, esta ecuación relaciona los valores de entrada y salida del flujo aportado por las precipitaciones y la variación del volumen del agua almacenada; aunque su expresión es muy simple, la cuantificación de su términos es compleja, debido a la falta de mediciones directas en campo y a la variación espacial de la evapotranspiración, de las pérdidas profundas y de las variaciones del almacenamiento de agua en la cuenca, según se observa en la Figura 16. Para determinar el balance hídrico se ha considerado que del agua que cae en forma de precipitación, en una área determinada, parte de ella es devuelta a la atmósfera por fenómenos de evapotranspiración (ETR), otra parte es drenada en la superficie (Escorrentía, E) hasta alcanzar cauces naturales o artificiales y finalmente es llevada por gravedad al mar; el resto es agua que se infiltra en el terreno es incorporada al sistema de aguas subsuperficiales y subterráneas local o regional (Infiltración, I). Mediante el Método de Thornthwaite se realizó el balance hídrico para la zona de Ambalema, en la Tabla 14 se presentan los resultados para la estación La Quinta. Tabla 14. Balance Hídrico Estación La Quinta Mes T P ETP ETR DEF Almacén %A Enero 28 81.3 161.54 94.3 -67.24 0 0.11 Febrero 28.3 92.1 168.95 97.1 -71.85 0 0.05 Marzo 27.9 137.7 160.73 138.7 -22.03 0 0.02 Abril 27.4 210.7 151.92 151.92 0 0 0.01 Mayo 27.3 236.3 151.07 151.07 0 47.01 9.95 Junio 27.7 106 160.61 149 -11.61 0 11.09 Julio 28.5 93 181.07 127 -54.07 0 6.32 Agosto 29.1 101.4 195.76 115.4 -80.36 0 2.9 Septiembre 28.1 152.4 167.29 153.4 -13.89 0 0.96 Octubre 27.2 173.3 144.42 144.42 0 0 0.42 Noviembre 26.9 147.3 136.45 136.45 0 0 0.25 Diciembre 27.4 68.2 145.96 93.93 -52.03 0 0.27 TOTAL 27.82 1599.7 1925.78 1552.69 -373.09 47.01 2.7 Fuente: Basado en metodología de Thornthwaite y Matter T: Temperatura, P: Precipitación, ETP: Evapotranspiración Potencial, ETR: Evapotranspiración Real, DEF: Déficit, Almacén: Almacenamiento %A: Porcentaje de almacenamiento. Figura 16. Representación gráfica del balance hídrico en la estación La Quinta 250 milimetros 200 150 ETP ETR Precipitación 100 50 0 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Fuente: Basado en metodología de Thornthwaite y Matter Se observa comportamiento bimodal de la precipitación, característica de la región Andina por la influencia de la Zona de Confluencia Intertropical (ZCI), que determina dos temporadas bien marcadas de lluvias y dos temporadas secas a lo largo del año. La franja en coloración azul, relaciona la temporada del año (época seca) en la que el suelo utiliza la humedad almacenada u obtenida a partir de las precipitaciones presentadas en las temporadas inmediatamente anteriores; la franja en color rojo, registra el déficit hídrico de cada temporada del año, como se puede observar el déficit hídrico en la zona es alto, con un valor de 373.09 mm/año. A lo largo del año, el único mes que aporta al almacenamiento dentro del sistema corresponde al mes de mayo, cuando las precipitaciones son mayores que el fenómeno de evapotranspiración. 4.6 ANALISIS DE VULNERABILIDAD 4.6.1 Análisis GOD Con el fin de analizar de forma semicuantitativa, el posible impacto ambiental que se pudiera causar las actividades del antrópicas sobre los acuíferos someros, se decidió realizar un análisis de vulnerabilidad GOD, lo que será de gran utilidad para encaminar las medidas de manejo pertinentes a la prevención y control de las aguas subterráneas. Este análisis no se realizó para los acuíferos y acuitardos profundos ya que algunos de estos se encuentran asociados a niveles productores de hidrocarburos los cuales el tipo de agua es de muy mala calidad y se encuentran a gran profundidad. La profundidad de los acuíferos por debajo de los 100 a los 150 m no se tuvo en cuenta ya que estos se encuentran separados por una gruesa cobertura de rocas de grano fino a muy fino. 4.6.1.1 Parámetro G Este parámetro corresponde al tipo de acuífero estudiado, variando desde no confinado hasta semiconfinado. Los acuíferos que tienen más peso dentro del análisis de vulnerabilidad son aquellos acuíferos de tipo no confinado. Al definir esta variable para el acuífero cuaternario, se define que estos acuíferos son de tipo libre o no confinado. De otro lado el acuífero cuaternario aluvial o coluvial se define como no confinado cubierto debido que dentro de su composición existe una importante fracción limo arcilloso reportada en la litología que aflora superficialmente, localmente puede tener capas acuíferas se considerara como semiconfinado a confinado debido a la naturaleza propia de la unidad acuífera; sin embargo, ya que puede haber capas poco permeables someras suprayaciendo sus capas con potencial acuífero y con el fin de dar una mayor exigencia a la valoración y preservación de los acuíferos presentes en la zona de estudio, en la evaluación de la vulnerabilidad intrínseca de los sistemas acuíferos, se estableció como sistemas acuíferos como confinados cubiertos. Para el cálculo de este parámetro se realiza una clasificación teniendo en cuenta el tipo de acuífero, para los sistemas acuíferos cuaternarios aluviales se encuentran conformados por arenas arcillosas levemente gravosas compactadas y se caracterizan por estar cubierto por una delgada capa de sedimentos finos. Ver Figura 17 Figura 17. Parámetro G (análisis GOD) Convenciones Drenaje_sencillo Lagunas Municipio Drenaje_Doble Parámetro G Libre Libre Cubierto Fuente: Diseño propio de los autores 4.6.1.2 Parámetro O Este parámetro está asociado únicamente a las características texturales de la roca y/o sedimentos teniendo más peso dentro del análisis de vulnerabilidad aquellas rocas y/o sedimentos de textura granular gruesa y poca matriz los cuales puede fluir con mayor facilidad y en un tiempo menor un contaminante hipotético. Para el caso del acuífero neógenos se asumió una secuencia de sedimentarias representadas principalmente por Arenas de grano fino, conglomerados, gravas y arcillas. Para el acuífero somero de los depósitos aluviales se describe como sedimentos poco consolidados, heterometricos, discontinuos con alta fracción arcillo-limosa; mientras que los acuíferos Neógenos se describe como rocas arenogravosas con matriz acrillolimosas con intercalaciones de areniscas con intercalaciones de niveles conglomeraticos. Este parámetro está asociado únicamente a las características texturales de la roca y/o sedimentos teniendo más peso dentro del análisis de vulnerabilidad aquellas rocas y/o sedimentos de textura granular gruesa y poca matriz los cuales puede fluir con mayor facilidad y en un tiempo menor un contaminante hipotético. Ver Figura 18. Para tal efecto, la asignación de los valores en el parámetro O, se realiza con base en información secundaria, la cual presenta una descripción general para cada una de las formaciones presentes en el área, realizada por el Servicio Geológico Colombiano. Esta información permite caracterizar los acuíferos de manera más precisa en su composición granulométrica y su grado de consolidación. Concluyendo que los acuíferos conformados por el cuaternario reciente se encuentran compuestos por sedimentos finos–arcillas y limos ligeramente arenosos con intercalaciones de niveles delgados de arenas finas cuarzosas– estos acuíferos tienen un espesor es inferior a los 10 metros dependiendo de las condiciones topográficas y unidades de paisajes que afectan localmente el proceso deposicional. Figura 18. Parámetro O (análisis GOD) Convenciones Drenaje_sencillo Vías y caminos Municipio Lagunas Drenaje_Doble Pendientes y geoformas Muy Alta Alta Moderada Baja Fuente: Diseño propio de los autores 4.6.1.3 Parámetro D Como se mencionó anteriormente este parámetro corresponde a la distancia a la cual se encuentra el nivel freático y/o estático del acuífero a estudiar. La estimación de dicha profundidad para los acuíferos cuaternarios someros y Terciario se hizo teniendo en cuenta los datos de nivel freático reportados durante las actividades presentadas por el inventario de aguas subterráneas realizado en campo y el nivel de las corrientes hídricas superficiales. Debido que no se evidencio zonas de descarga superficial de ninguno de los acuíferos del paleógeno Inferior y cretáceo; además teniendo en cuenta el modelo geológico en esta área. Se concluye que en los campos la profundidad de la tabla de agua se encuentra a profundidades superiores a los 20 metros en estas zonas. Por otro lado las unidades hidrogeológicas con su respectivo valor de nivel estático, para el caso de los acuíferos cuaternarios someros y del neógeno se determinó el nivel freático se varia de 5 a 10 metros de profundidad. Con el fin de darle mayor exigencia a la valoración y preservación de los acuíferos presentes en la zona de estudio, se asumirá el valor más alto del nivel freático. Ver Figura 19. Figura 19. Parámetro D (análisis GOD) Convenciones Drenaje_sencillo VALOR_D 0.5 0.7 0.9 Lagunas Municipio Drenaje_Doble Fuente: Diseño propio de los autores 4.6.1.4 Resultados Metodología GOD Una vez definidos los parámetros de entrada se procedió aplicar la formula definida en la metodología GOD. Finalmente con base en la calificación se generó un mapa de vulnerabilidad GOD que se muestra en la Figura 20. De acuerdo con estos valores, se observa que la vulnerabilidad para los acuíferos someros asociados con el depósitos cuaternarios aluviales y los sistemas acuíferos neógenos, se encuentra en el límite entre BAJA a MODERADA y teniendo en cuenta que estos rangos pero se puede incrementar debido a cambios litológicos locales que generen mayor permeabilidad en estas unidades, es recomendable mantener un monitoreo constante, en los sitios donde se presenten actividades que generen alguna afectación a los acuíferos utilizados por la comunidad. Figura 20. Análisis GOD Convenciones Drenaje_sencillo Lagunas Municipio Drenaje_Doble Análisis GOD Baja Moderada Alta Fuente: Diseño propio de los autores 4.6.2 Análisis DRASTIC Para aplicar este método debe asumirse que el posible contaminante tiene la misma movilidad en el medio que el agua, que se introduce por la superficie del terreno y se incorpora al agua subterránea mediante la recarga (lluvia y/o retorno de riego). Se aplica a acuíferos libres y confinados, pero no a los semiconfinados, que deben valorarse de manera que puedan adaptarse a uno de los tipos definidos. A cada uno de los siete parámetros considerados por este método se les asigna un valor en función de los diferentes tipos y rangos definidos en la Tabla 15. Además, al valor de cada parámetro se aplica un índice de ponderación entre 1–5 que cuantifica la importancia relativa entre ellos, y que puede modificarse en función del contaminante. El índice de vulnerabilidad obtenido es el resultado de sumar los productos de los diferentes parámetros por su índice de ponderación: DrDw + RrRw + ArAw + SrSw + TrTw + IrIw + CrCw = Índice DRASTIC Siendo “r” el valor obtenido para cada parámetro y “w” el índice de ponderación. El rango posible de valores del índice DRASTIC está comprendido entre 23–226 siendo más frecuentes valores entre 50–200. Los intervalos de vulnerabilidad o riesgo se definen en función de la aplicación. En el trabajo realizado se han establecido los siguientes rangos de vulnerabilidad (Ver Tabla 15). Tabla 15. Rangos de vulnerabilidad según DRASTIC ÍNDICE DRASTIC VULNERABILIDAD 99–119 Vulnerabilidad muy baja 120–139 Vulnerabilidad baja 140–180 Vulnerabilidad moderada >180 Vulnerabilidad alta Fuente: Vargas 20101 Este método se aplica sobre los denominados “ambientes hidrogeológicos”, unidades cartografiables con características hidrogeológicas e hidrodinámicas similares. 4.6.3.1 Parámetro D Este parámetro considera la profundidad del nivel piezométrico en el caso de un acuífero libre o del techo del acuífero para uno confinado. La vulnerabilidad disminuye con la profundidad; en su valoración pueden emplearse datos de puntos de agua, estudios hidrogeológicos y medidas de campo. La figura muestra la forma de clasificación y ponderación empleada para calcular dicho parámetro, de acuerdo con esta dependiendo de la profundidad del nivel estático en cada pozo se le asignó su correspondiente valor de D. 1 Vargas, M & Tosse, O, Propuesta metodológica para la evaluación de la vulnerabilidad intrínseca de los acuíferos a la contaminación, Departamento de Ecosistemas – Grupo de recurso Hídrico – MAVDT, 2010. Para el área de estudio la profundidad de la tabla de agua se estima basada en los datos del inventario de puntos de agua subterránea –realizado en la primera época seca del año-. Para el sistema acuífero del Grupo Honda la profundidad de la tabla de agua varía entre 9 a 13 metros de profundidad, la representación gráfica del nivel piezométrico se observa en la Figura 20. De la figura se obtiene el valor asignado en el parámetro Dr se encuentra en el rango de 5 a 10; mientras que el índice de ponderación “Dw” se le asigna un rango de 5. En la Figura 20 se muestra la interpolación de los niveles registrados en el área, teniendo en cuenta la cota del nivel piezométrico y de la cual se puede concluir que los niveles descienden a medida que confluyen a la cabeza hidráulica dominante, como lo es en este caso el río Magdalena. Figura 20. Mapa de contornos piezometrico para análisis DRASTIC PROFUNDIDA D (m) 0 – 1.5 1.5 – 4.6 4.6 – 9.1 9.1 – 15.2 15.2 – 22.9 22.9 – 30.5 > 30.5 TIPO Pesticida No pesticida Clasificación y ponderación del parámetro D; Fuente: Vargas 2010 Fuente: Diseño propio de los autores 4.6.3.2 Parámetro R CLASIFICACIÓ N Dr 10 9 7 5 3 2 1 PONDERACIÓN Dw 5 5 La recarga de agua subterránea por precipitación se define como la entrada de agua dentro de la zona saturada, donde comienza a hacer parte de las reservas subterráneas de agua (Bradbury et al., 2000; Balek, 1988; Scanlon et al., 2002; De Vries y Simmers, 2002). Esta entrada se da de dos maneras, la primera por un movimiento descendente del agua debido a las fuerzas de gravedad y la segunda comprende la entrada de agua al acuífero luego de presentarse un movimiento horizontal del flujo debido a las diferentes condiciones hidráulicas de las capas que constituyen el perfil del suelo. La recarga natural de un acuífero puede darse por precipitación, por aguas superficiales, es decir, a través de ríos y lagos, o por medio de transferencias desde otras unidades hidrogeológicas o acuíferos; pero también puede darse de manera artificial producto de actividades como la irrigación, fugas de redes de acueducto o alcantarillado o por infiltraciones de embalses y depósitos (Balek, 1988; Custodio, 1997; Simmers, 1990; Lerner, 1990; Samper, 1997). La determinación de la recarga es fundamental para la construcción del modelo hidrogeológico conceptual y su correcta estimación es una de las claves para el buen manejo y sostenibilidad del recurso hídrico subterráneo. En general la recarga por lluvia es la más importante, mientras que la recarga producida por ríos y lagos es importante en climas poco lluviosos. Esta valor de recarga puede determinarse de diversos métodos; en este caso utilizaremos los métodos empíricos los cuales consisten en el desarrollo de ecuaciones empíricas que relacionan la recarga con alguna variable como la precipitación. Para el calcular el valor de la recarga se realizó un balance hídrico del suelo, el cual determinan los flujos de entrada y de salida de un sistema, y la recarga al acuífero constituye el residuo de la ecuación de balance; hacen parte de este grupo los balances de humedad del suelo, de agua en canales, el método de fluctuaciones del nivel freático, y el que iguala la descarga a la recarga. La infiltración a partir del agua de precipitación en el subsuelo, constituye una de las principales fuentes de recarga en un acuífero y requiere de observaciones detalladas en campo para su cuantificación. En el área se utiliza la metodología propuesta por Schocinky para el cálculo de la recarga potencial de acuíferos mediante un balance hídrico de suelos (Schosinshy, 2007). La recarga al acuífero se lleva a cabo, si la cantidad de agua que infiltra es suficiente para llevar al suelo a capacidad de campo y además satisfacer la evapotranspiración de las plantas. El agua sobrante, una vez satisfecha la capacidad de campo y la evapotranspiración, es la que recarga al acuífero, la que se calcula con la siguiente ecuación. Rp = Pi + HSi – HSf – ETR Dónde: • Rp = Recarga potencial mensual en mm/mes. • Pi = Precipitación que infiltra en mm/mes. • HSf = Humedad del suelo al final del mes en mm. • ETR = Evapotranspiración real en mm/mes. En este sentido el valor de la recarga efectiva en el área de estudio se definirá con la siguiente expresión. Re=Rp – Esc Dónde: • Re = Recarga efectiva mensual en mm/mes • Rp = Recarga potencial mensual en mm/mes. • Esc = Escorrentía mensual en mm/mes Además, con el análisis de los datos obtenidos en el balance hídrico del suelo puede concluir que la relación entre la precipitación, evapotranspiración real y potencial definen los meses con exceso de recurso hídrico superficial convirtiéndose en épocas de recarga de los sistemas acuíferos. Considerando las siguientes relaciones: • Meses en donde los valores de evapotranspiración potencial supera a la real, el suelo se encuentra en déficit • Meses cuando el valor de precipitación está por encima del valor de la evapotranspiración corresponde a Almacenamiento en Reserva + Excedentes • Cuando el valor de la evapotranspiración está por encima de los valores de precipitación corresponde a la utilización de la reserva del suelo La Figura 21 a la Figura 23 muestran estas relaciones de manera gráfica, para las estaciones La Quinta, La Granja y Venadillo. Por otro lado, la Tabla 21 presenta la relación de los parámetros evaluados en el balance hídrico del suelo, dando como resultado que el valor de la recarga efectiva es de 80,6 mm/año, el cual es aproximadamente el 2% de la precipitación anual. Figura 21 Meses de recarga potencial, Estación La Quinta Figura 22. Meses de recarga potencial para La estación La Granja Figura 23. Meses de recarga potencial para la estación Venadillo Fuente: Diseño propio de los autores Tabla 16 Balance Hídrico de suelo para la estación La Quinta CONCEPTO Precipitación (mm) Retención por cobertura (mm) Potencial de Infiltración del Suelo (mm) Escorrentía (mm) Temperatura (°C) Humedad Inicial del Suelo (mm) Evapotranspiración (mm/mes) Humedad Final del Suelo (mm) Recarga Potencial (mm) Recarga Efectiva (mm) ENE 81,30 9,756 95,15 0,00 28,00 253,49 114,03 288,00 0,00 0,00 FEB 92,10 11,052 107,79 0,00 28,30 288,00 112,53 288,00 0,00 0,00 MAR 137,70 16,524 161,16 34,74 27,90 288,00 86,44 288,00 51,26 16,52 ABR 210,70 25,284 246,60 99,28 27,40 288,00 86,14 288,00 124,56 25,28 MAY 236,30 28,356 276,57 117,62 27,30 288,00 90,32 288,00 145,98 28,36 JUN 106,00 12,72 124,06 0,00 27,70 288,00 95,59 288,00 10,41 10,41 JUL 93,00 11,16 108,85 0,00 28,50 288,00 125,00 256,00 0,00 0,00 AGO 101,40 12,168 118,68 0,00 29,10 256,00 128,68 228,72 0,00 0,00 SEP 152,40 18,288 178,37 27,74 28,10 228,72 106,37 247,01 27,74 0,00 OCT 173,30 20,796 202,83 60,76 27,20 247,01 91,74 267,81 60,76 0,00 NOV 147,30 17,676 172,40 46,58 26,90 267,81 83,04 285,48 46,58 0,00 DIC 68,20 8,184 79,82 0,00 27,40 285,48 100,20 253,49 0,00 0,00 SEP 177,40 21,288 207,63 56,98 27,60 270,10 99,13 288,00 60,37 3,39 OCT 223,70 26,844 261,82 107,11 27,00 288,00 89,75 288,00 133,95 26,84 NOV 180,90 21,708 211,73 76,59 26,80 288,00 82,60 288,00 98,30 21,71 DIC 94,70 11,364 110,84 0,00 27,20 288,00 97,91 284,79 0,00 0,00 SEP 157.08 18.85 183.85 21.93 28.70 181.01 197.84 204.99 116.30 216.69 OCT 166.25 19.95 194.58 49.04 27.60 153.03 216.69 205.90 97.26 236.64 NOV 124.29 14.91 145.47 24.10 27.10 141.48 236.64 208.83 85.28 251.55 DIC 72.69 8.72 85.07 0.00 27.30 146.02 251.55 196.24 98.28 225.97 Tabla 17 Balance Hídrico de suelo para la estación La Granja Armero CONCEPTO Precipitación (mm) Retención por cobertura (mm) Potencial de Infiltración del Suelo (mm) Escorrentía (mm) Temperatura (°C) Humedad Inicial del Suelo (mm) Evapotranspiración (mm/mes) Humedad Final del Suelo (mm) Recarga Potencial (mm) Recarga Efectiva (mm) ENE 89,10 10,692 104,28 0,00 27,50 284,79 106,31 288,00 0,00 0,00 FEB 117,00 14,04 136,94 1,17 27,60 288,00 101,79 288,00 15,21 14,04 MAR 147,00 17,64 172,05 48,74 27,40 288,00 80,62 288,00 66,38 17,64 ABR 228,40 27,408 267,32 119,29 27,00 288,00 81,70 288,00 146,70 27,41 MAY 237,20 28,464 277,62 123,03 26,90 288,00 85,71 288,00 151,49 28,46 JUN 98,20 11,784 114,93 0,00 27,20 288,00 89,22 288,00 8,98 8,98 JUL 89,90 10,788 105,22 0,00 27,80 288,00 113,00 264,90 0,00 0,00 AGO 119,70 14,364 140,10 0,00 28,30 264,90 114,50 270,10 0,00 0,00 Tabla 18 Balance Hídrico de suelo para La estación Jerusalén CONCEPTO Precipitación (mm) Retención por cobertura (mm) Potencial de Infiltración del Suelo (mm) Escorrentía (mm) Temperatura (°C) Humedad Inicial del Suelo (mm) Evapotranspiración (mm/mes) Humedad Final del Suelo (mm) Recarga Potencial (mm) Recarga Efectiva (mm) ENE 53.75 6.45 62.91 0.00 28.10 165.30 225.97 151.71 115.57 288.00 FEB 80.18 9.62 93.84 0.00 28.40 173.02 288.00 240.18 114.14 288.00 MAR 145.32 17.44 170.08 37.57 28.20 167.84 288.00 267.75 90.31 288.00 ABR 188.93 22.67 221.12 76.32 27.70 155.43 288.00 272.60 89.93 288.00 MAY 220.74 26.49 258.35 101.42 27.50 150.67 288.00 279.32 92.83 288.00 JUN 123.80 14.86 144.90 12.13 27.80 157.85 288.00 271.67 96.82 288.00 JUL 82.87 9.94 96.99 0.00 28.60 178.31 288.00 242.87 126.85 244.02 AGO 86.53 10.38 101.27 0.00 29.30 197.83 244.02 202.55 132.71 197.84 Tabla 19 Balance Hídrico de suelo para La estación Venadillo CONCEPTO Precipitación (mm) Retención por cobertura (mm) Potencial de Infiltración del Suelo (mm) Escorrentía (mm) Temperatura (°C) Humedad Inicial del Suelo (mm) Evapotranspiración (mm/mes) Humedad Final del Suelo (mm) Recarga Potencial (mm) Recarga Efectiva (mm) ENE 93,30 11,196 109,20 0,00 28,50 220,11 122,68 288,00 0,00 0,00 FEB 89,20 10,704 104,40 0,00 28,40 288,00 113,99 288,00 0,00 0,00 MAR 120,10 14,412 140,57 16,97 28,10 288,00 88,72 288,00 31,38 14,41 ABR 214,00 25,68 250,47 95,87 27,90 288,00 92,45 288,00 121,55 25,68 MAY 246,20 29,544 288,15 119,76 27,80 288,00 96,90 288,00 149,30 29,54 JUN 110,80 13,296 129,68 0,00 28,20 288,00 102,72 288,00 8,08 8,08 JUL 92,70 11,124 108,50 0,00 28,70 288,00 128,73 251,97 0,00 0,00 AGO 83,80 10,056 98,08 0,00 29,30 251,97 132,97 202,80 0,00 0,00 SEP 137,60 16,512 161,05 1,21 28,90 202,80 119,88 219,31 1,21 0,00 OCT 169,60 20,352 198,50 47,70 27,90 219,31 101,55 239,66 47,70 0,00 NOV 130,80 15,696 153,09 21,79 27,70 239,66 93,31 255,36 21,79 0,00 DIC 74,00 8,88 86,61 0,00 28,00 255,36 109,25 220,11 0,00 0,00 SEP 99.05 11.89 115.92 0.00 29.60 208.27 63.38 34.43 133.82 28.61 OCT 177.54 21.31 207.80 52.35 28.10 163.46 28.61 25.80 103.89 49.92 NOV 150.37 18.04 175.99 38.60 27.80 155.48 49.92 33.68 93.72 67.96 DIC 101.66 12.20 118.98 0.00 28.40 171.75 67.96 41.61 115.60 54.02 Tabla 20 Balance Hídrico de suelo para La estación El Salto CONCEPTO Precipitación (mm) Retención por cobertura (mm) Potencial de Infiltración del Suelo (mm) Escorrentía (mm) Temperatura (°C) Humedad Inicial del Suelo (mm) Evapotranspiración (mm/mes) Humedad Final del Suelo (mm) Recarga Potencial (mm) Recarga Efectiva (mm) ENE 64.88 7.79 75.94 0.00 29.10 192.38 54.02 -9.10 134.51 0.00 FEB 95.93 11.51 112.28 0.00 29.30 198.62 288.00 255.93 131.03 288.00 MAR 128.57 15.43 150.47 12.90 28.90 186.30 288.00 275.67 100.24 288.00 ABR 180.70 21.68 211.50 62.86 28.20 166.18 288.00 277.84 96.16 288.00 MAY 136.58 16.39 159.85 19.48 28.10 163.46 288.00 277.10 100.71 288.00 JUN 48.94 5.87 57.28 0.00 28.70 180.37 288.00 208.94 110.62 226.31 JUL 45.45 5.45 53.19 0.00 29.80 214.91 288.00 205.45 152.89 180.56 AGO 41.03 5.00 47.91 0.00 30.40 235.83 180.56 93.59 158.20 63.38 En ese sentido, el valor de la recarga anual calculada para cada una de las estaciones (Tabla 16 a Tabla 20), se presenta resumida en la Tabla 21, además se observa que el valor de la recarga en esa zona del país no supera los 171,6 mm/año. Tabla 21. Valor de la recarga anual calculada Valor de la recarga (mm/año) 137.3 Estación La Quinta La Granja (Armero) 171.6 Jeursalén 135.2 Venadillo 130.3 El Salto 92.9 Teniendo en cuenta que la metodología DRASTIC, solo tiene en cuenta la recarga efectiva que se pueda realizar sobre los acuíferos de un área determinada. La Figura 24 muestra la interpolación de los distintos valores de recarga calculados a partir de los diferentes balances hídricos de suelos. Mientras que la tabla plantea la clasificación y ponderación del parámetro R. Figura 24 Mapa de contornos para la recarga potencial RECARGA (mm/Año) 0 – 50 50 – 103 103 – 178 178 – 254 > 254 TIPO Pesticida No pesticida CLASIFICACIÓN RR 1 3 6 8 10 PONDERACIÓN RW 4 4 Clasificación y ponderación del parámetro R; Tomado de Vargas 2010 Fuente: Diseño propio de los autores 87 Con el fin de otorgarle una mayor importancia a este parámetro, se asumirá que no existe la capa confinante dentro del área a evaluar, esto implicará que la recarga será de forma directa y dependerá de su capacidad de infiltración efectiva, esta infiltración está directamente relacionada con el tamaño de grano, su forma, nivel de compactación y espesor de la capa superficial. Para lo cual se realizaron 8 pruebas de infiltración sobre el área de interés arrojando los siguientes resultados. • La infiltración efectiva en el área varía de moderadamente rápida. • La infiltración moderadamente rápida, se relaciona asocia a sedimentos areno limosos compactados, moderadamente seleccionados. • Los rangos de infiltración efectiva están definidos desde los 2,1 m/día. 4.6.3.3 Parámetro A Este parámetro evalúa las características litoestratigráficas que constituye el acuífero somero, considerándose que a mayor granulometría y fracturación, mayor permeabilidad y por tanto un grado de vulnerabilidad más elevado. Cuando existen varios acuíferos superpuestos siempre se valorará el superior. Se han considerado los depósitos aluviales como facilitadores de la posible transmisión de contaminantes hacia otros acuíferos y aguas superficiales. En la asignación de un valor dentro de su rango no se tuvo en cuenta el grado de fracturación y certificación. La Tabla 22 muestra la forma de clasificación y ponderación empleada para calcular dicho parámetro. Tabla 22. Clasificación y ponderación del parámetro A CARACTERÍSTICAS LITOLÓGICAS Lutita masiva Metamórfica/Ígnea Metamórfica/Ígnea meteorizada Till glacial Secuencias de arenisca, caliza y lutitas Arenisca masiva Caliza masiva Arena o grava RANGO DE CLASIFICACIÓN AR 1–3 2–5 3–5 4–6 5–9 4–9 4–9 4–9 88 VALOR TÍPICO AR 2 3 4 5 6 6 6 8 CARACTERÍSTICAS LITOLÓGICAS Basaltos Caliza cárstica TIPO Pesticida No pesticida RANGO DE CLASIFICACIÓN AR VALOR TÍPICO AR 2 – 10 9 9 – 10 10 PONDERACIÓN AW 3 3 Fuente: Vargas 2010 En este sentido las unidades aflorantes en el área de estudio se clasifican en base a su litología predominante se relacionan en la Tabla 23. Tabla 23. Asignación de los valores para el parámetro A UNIDAD GEOLOGICA DESCRIPCIÓN VALOR A Qalr, Depósitos Aluviales Recientes Arcillas Limosas con intercalaciones de arenas 4 NgQh, Grupo Honda Areniscas Pumiticas con importante fracción arcillosa 5 Qal, Depósitos Aluviales Arenas gravosas con matriz lodosas 6 Tsm, Grupo Mesa Areniscas masivas, deleznables con matriz arcillosa 7 Qcar, Abanico Aluviales Recientes Depósitos no consolidados conglomeráticos con matriz arenosa 8 Ca, Cauce de Rio Flujo superficial asociados a las áreas de recarga 9 Fuente: Diseño propio de los autores. Para su determinación se emplea la cartografía geológica existente, como paso previo a un reconocimiento de campo de la litología del sistema acuífero aflorante en el área. Ejemplo la rocas del Grupo Honda está compuesta en su mayoría por areniscas cuarzosas con matriz arcillosa con esporádicos cantos de grava de tamaño de 1 a 2 cm de diámetro de formas semiredondeadas que suprayacen una capa de conglomerados clasto soportados, clastos entre 15 a 50 cm de diámetro, matriz arcillosa con presencia de gravas con lentes con arcilla arenosa, masiva, plástica de color gris oscura con fragmento de roca de 1 a 3 cm de diámetro. (Ver Figura 25). Esta descripción litológica se correlaciona con sedimentos y rocas del Grupo Honda, el cual se encuentran representados en la parte inferior, por areniscas y arcillolitas de color rojo y gris, con algunos conglomerados, con escasos fragmentos de origen volcánico. Luego, se presentan intercalaciones de conglomerados, conglomerados arenosos, areniscas con abundantes fragmentos volcánicos, en menor proporción arcillolitas. En la 89 parte superior hay predominio de capas rojas de lutitas y areniscas de grano fijo sin fragmentos volcánicos. Figura 25. Mapa del parametro A para el analisis DRASTIC Fuente: Diseño propio de los autores 4.6.3.4 Parámetro S El suelo influye en el desplazamiento vertical del contaminante hacia el acuífero. Para este parámetro se considera la porción alterada del suelo que soporta la actividad biológica y se obtuvo del mapa de suelos. Los suelos más importantes desde el punto de vista hidrogeológico se encuentran en la parte central del área de estudio principalmente en la parte alta y en las partes adyacentes a los cursos de agua. La Tabla muestra la forma de clasificación y ponderación empleada para calcular dicho parámetro. Superficialmente el área se encuentra confinando por una capa de materiales constituidos por sedimentos areno limosas, compactados, con alto contenido de matriz, de color generalizado marrón rojizo. El espesor de estas capas oscila alrededor de los 0,3 90 metros. Además, No se presenta materia orgánica en la matriz, ni se evidencia ningún tipo de estructura sedimentaria. De acuerdo con la clasificación textural del estudio de suelos del Tolima (IGAC, 2004), estas unidades se clasifican como un suelos franco arcilloso en su mayoría, con algunos sectores más arenosos y otras facies con mayor porcentaje de arcilla. Para el cálculo de este parámetro se realiza un mapa de suelos los cuales están compuestos arenas arcillosas levemente gravosas compactadas (Ver Figura 26). Caracterizado por estar cubierto por una delgada capa de concreto sobre el área industrial y casi nulo en el contenido de materia orgánica, de poco espesor 0.3 metros. Figura 26. Mapa de suelos textural del suelo en el área de estudio TIPO DE SUELO Delgado o ausente Grava Arena Agregado arcilloso o compactado Arenisca margosa Marga Limo margoso Arcilla margosa Estiércol – cieno Arcilla no compactada y no agregada TIPO Pesticida No pesticida Modificado del Estudio de Suelos del Tolima, IGAC, 2004 RANGO SR 10 10 9 7 6 5 4 3 2 1 RANGO SW 5 2 Clasificación y ponderación del parámetro S; tomado de Vargas 2010 Fuente: Diseño propio de los autores 4.6.3.5 Parámetro T Este parámetro evalúa la topografía del terreno ya que dependiendo de la pendiente o inclinación del área esto permite una mayor o menor velocidad de infiltración de un 91 posible contaminante. Para la zona de estudio se empleó el Modelo de Elevación Digital (DEM), de acuerdo con los intervalos que requiere la metodología DRASTIC. El área de estudio presenta elevaciones de 76 a 86 metros teniendo como referencia el nivel del mar. La tabla que se encuentra dentro de la Figura 27 muestra la forma de clasificación y ponderación empleada para calcular dicho parámetro. Figura 27. Mapa de pendientes del área del estudio PENDIENTE (%) 0–2 2–6 6 – 12 12 – 18 > 18 TIPO Pesticida No pesticida CLASIFICACIÓN TR 10 9 5 3 1 PONDERACIÓN TW 4 1 Clasificación y ponderación del parámetro T; Tomado de Vargas 2010 Fuente: Diseño propio de los autores El mapa de pendientes muestra que el área es ligeramente inclinada lo que determina mayor facilidad de infiltración de las aguas a los sistemas subterráneos. 4.6.3.6 Parámetro I La zona no saturada influye en los procesos de atenuación en la trayectoria del agua hacia la zona saturada. Este parámetro contempla la existencia de acuíferos libres confinados y semiconfinados al valorar el tipo de materiales existentes en la zona no saturada. Si el acuífero es libre corresponde a la propia litología del acuífero y para los otros dos casos corresponde a los materiales suprayacentes confinantes. 92 El análisis geofísico realizado en el área describe la litología de la zona vadosa presenta un comportamiento grano-decreciente hacia su techo con inclinación hacia el oriente; en general se encuentra compuesta por las capas superficiales conformadas por arenas gravosas en matriz arcillo limosa e intercalaciones lenticulares de arcilla arenosa. La Tabla 24 muestra la forma de clasificación y ponderación empleada para calcular dicho parámetro. Tabla 24. Clasificación y ponderación del parámetro I TIPO DE MEDIO Capa confinante Arcilla Lutita Caliza Arenisca Secuencias de arenisca, caliza y lutita Arena o grava con contenido de cieno y arcilla significativo Metamórfica/Ígnea Arena y grava Basalto Caliza cárstica TIPO Pesticida No pesticida CLASIFICACIÓN IR VALOR TÍPICO IR 1 1 2–6 3 2–5 3 2–7 6 4–8 6 4–8 6 4–8 6 2–8 4 6–9 8 2 – 10 9 8 – 10 10 PONDERACIÓN IW 4 5 Fuente: Vargas 2010 Estas capas se distribuyen uniformemente sobre la unidad de suelo altamente compactada, compuesta por una arenisca con matriz arcillas con gravas de pequeño diámetro en la matriz, provenientes de la misma formación infrayacente. El análisis textural para la zona vadosa lo muestra heterogéneo de esta zona no saturada, los cuales varían en la cantidad de arena y arcillas en la composición. El primero es un arcilla arenosa de tipo franco arcilloso, el segundo y el predominante en el área es de tipo franco arcillo arenoso en el cual el porcentaje de arcilla y limo descienden y se incrementa el valor porcentual de la arena y por ultimo áreas donde la arena ocupa un mayor peso porcentual constituyendo más del 75% en el valor total denominada franco arenosa en la clasificación textural. En este sentido para los depósitos aluviales recientes cuya composición es dominada por las arcillas el valor del parámetro I es de 3; para aquellos depósitos poco consolidados 93 cuya composición sea areniscas con intercalaciones de arcillas 6 y por último la litología superficial dominada por arenas y gravas no consolidadas 8. Ver Figura 28 Figura 28. Mapa de pendientes del área del estudio Fuente: Diseño propio de los autores 4.6.3.7 Parámetro C Los valores en las pruebas de conductividad hidráulica, se obtiene a través de la revisión de información secundaria, especialmente las memorias técnicas de las planchas hidrogeológicas del servicio geológico colombiano (antes INGEOMINAS), con esto, se realiza una zonificación por rangos en los valores cuyas unidades se expresan en m/día. Para aquellas unidades que no se tienen datos, se utilizaron los valores estándar tabulados de acuerdo a las características litológicas del material granular, los cuales se resumen en las tablas de la Figura 29 y Figura 30. Figura 30. Parámetros formacionales estándar de acuerdo al tipo de roca. 94 Valores estimados de la porosidad (%), según Sanders (1998) Arcillas Limos Arena finas, arenas limosas Arena gruesa o bien clasificada Grava Shale intacta Shale fracturada/alterada Arenisca Calizas, dolomías NO carstificadas Calizas, dolomías carstificadas Rocas ígneas y metamórficas sin fracturar Rocas ígneas y metamórficas fracturadas Total 40 a 60 35 a 50 20 a 50 21 a 50 25 a 40 1 a 10 30 50 5 a 35 0,1 a 25 5 a 50 0,01 a 1 1 a 10 Eficaz 0a5 3 a 19 10 a 28 22 a 35 13 a 26 0,5 a 5 0,5 a 10 0,1 a 5 5 a 40 0,0005 0,00005 a 0,01 Fuentes: Domenico, P.A. & Schwartz, F.W (1998). Physical and chemical hydrogeology. Willey, 502 pp. Sanders L (1998). A manual of field hydrogeology. Prentice-Hall 381 pp. Fetter, C.W (2001) Applied hydrogeology. Prentice-Hall, 4ta. Edi, 598 pp. Freeze, R.A & Cherry, J.A. (1979). Groundwater. Prentice-Hall, 604 pp. Smith, L & S.J. Weathcraft (1993). Groundwater flow, in Maidment DR (Ed) Handbook of Hydrology. McGraw Hill. Figura 29. Parámetros formacionales estándar de acuerdo al tipo de roca. (1) Valores estimados de la conductividad hidráulica (metros/día) Sedimentos Rocas Sedimentarias Grava Grava con arena Arena gruesa Arena media Arena fina Arena arcillosa Silt, loess Arcilla Arcilla marina inalterada Calizas carstificadas Calizas, dolomías Areniscas Argilitas (siltstone) Pizarras sedimentarias (Shale) intactas Pizarras sed. (Shale) fracturadas/alteradas Doménico 25 a 2500 Smith & W 100 a 105 Freeze 100 a 106 0,1 a 500 0,1 a 50 0,02 a 20 0,01 a 1000 1 a 1000 -4 10 a 2 10-6 a 4x10-4 Fetter 10 a 1000 1 a 100 0,01 a 1 -4 10 a 1 10-7 a 10-3 10-7 a 2x10-4 0,01 a 100 10-4 a 1 0,001 a 0,1 10-6 a 10-3 Sanders 1 a 100 0,01 a 1 10-4 a 1 10-6 a 10-3 10-11 a 4x10-7 0,1 a 2000 10-4 a 0,5 3x 10-5 a 0,5 10-6 a 0,001 0,05 a 0,5 0,001 a 0,5 10-5 a 1 0,1 a 1000 10-4 a 1 10-5 a 1 0,1 a 107 10-4 a 1 10-8 a 2x 10-4 10-8 a 10-4 10-4 a 10-8 10-4 a 10-8 10-4 a 1 Fuentes: Domenico, P.A. & Schwartz, F.W (1998). Physical and chemical hydrogeology. Willey, 502 pp. Sanders L (1998). A manual of field hydrogeology. Prentice-Hall 381 pp. Fetter, C.W (2001) Applied hydrogeology. Prentice-Hall, 4ta. Edi, 598 pp. Freeze, R.A & Cherry, J.A. (1979). Groundwater. Prentice-Hall, 604 pp. Smith, L & S.J. Weathcraft (1993). Groundwater flow, in Maidment DR (Ed) Handbook of Hydrology. McGraw Hill. En ese sentido, la Tabla 25 resume los valores de conductividad hidráulica asumidos para las unidades hidrogeológicas identificadas en el área de estudio y en la Figura 30, se observa el mapa de conductividades hidráulicas del área de estudio y muestra la forma de clasificación y ponderación empleada para calcular dicho parámetro. Debido a 95 que no se contó con información de dicho parámetro se decidió aplicarle este peso al parámetro de topografía que puede incidir dentro del área de estudio el grado de vulnerabilidad final. Tabla 25. Valores teóricas de conductividad hidráulica asumidos para las unidades hidrogeológicas UNIDAD HIDROGEOLÓGICA CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA VALOR CR VALOR CW CRCW Ca, Cauce de Rio 2 1 2 2 NgQh, Grupo Honda 0.5 1 2 2 Qal, Depósitos Aluviales 50 8 2 16 Qalr, Depósitos Aluviales Recientes 20 3 2 6 Qca, Abanico Aluvial de Lérida 200 10 2 20 Qcar, Abanico Aluviales Recientes 200 10 2 20 Tsm, Grupo Mesa 0.5 1 2 2 Fuente: Diseño propio de los autores Figura 30. Distribución de conductividades Hidráulicas. CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA (m/día) 0.04 – 4.08 4.08 – 12.22 12.22 – 28.55 28.52 – 40.75 40.75 – 81.49 > 81.49 TIPO Pesticida No pesticida CR RANGO (cm/s) 4.6x10-5 – 1 4.7x10-3 4.7x10-3 – 2 1.4x10-2 1.4x10-2 – 3 3.4x10-2 3.4x10-2 – 6 4.7x10-2 4.7x10-2 – 8 9.5x10-2 > 9.5x10-2 10 PONDERACIÓN CW 2 3 Clasificación y ponderación del parámetro C; Tomado de Vargas 2010 Fuente: Diseño propio de los autores 4.6.3.8 Resultados Metodología DRASTIC 96 Con base en los resultados obtenidos para cada uno de los parámetros evaluados se obtuvo una matriz de resultados la cual se realizó punto a punto teniendo en cuenta únicamente la información existente para evitar sesgo por interpolaciones con zonas donde no existía información. Como resultado final en la figura se muestra la calificación DRASTIC obtenida. Finalmente con base en la calificación se generó un mapa de vulnerabilidad DRASTIC (Ver Figura 31). Figura 31. Mapa de vulnerabilidad intrínseca DRASTIC Fuente: Diseño propio de los autores 97 5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES De acuerdo con la metodología GOD, las zonas que presentan alta vulnerabilidad a la contaminación de los acuíferos en el municipio de Ambalema corresponden a los estratos de los depósitos aluviales poco consolidados y las de moderada vulnerabilidad se presentan en el sector centro occidental del municipio, zona corresponde al abanico aluvial, en los dos sectores se registró presencia de acuíferos libres y una mayor inclinación del terreno lo cual permite que pueda existir una mayor velocidad de infiltración de un posible contaminante. Según el método DRASTIC, los sectores calificados con índice > 180 corresponden a zonas de vulnerabilidad alta (Ver Tabla 15) y de acuerdo con la aplicación del método sobre el municipio de Ambalema, se encuentra que gran parte del territorio corresponde a las zonas con mayor exposición a la contaminación de acuíferos debido a la presencia de la litología conformada por unidades de abanico aluvial y depósitos aluviales recientes con poca consolidación de sus estratos. En las zonas norte y suroeste del municipio como producto de la aplicación de los métodos GOD y DRASTIC se encuentran zonas con vulnerabilidad a la contaminación baja a muy baja, dada la presencia de las formaciones Mesa y Honda conformadas por sedimentos consolidados, presencia de acuíferos libres (semiconfinados), cubiertos por una pequeña capa de finos, lo cual reduce la exposición a la contaminación de acuíferos. Los sedimentos aflorantes en el municipio de Ambalema corresponden a depósitos con porosidad primaria, conformando acuíferos de tipo libre lo cual genera mayor susceptibilidad a la contaminación de tales acuíferos. Los métodos utilizados para la evaluación de vulnerabilidad intrínseca o propia de los unidades hidrogeológicos coinciden que en esta área su comportamiento y condiciones los hacen susceptibles al ingreso al sistema acuífero de contaminantes móviles, producidos por la industria agrícola, la cual es dominante en el área y a las actividades antrópicas 98 domesticas; además la mala gestión en la disposición de residuos sólidos y líquidos evidenciados en el área aceleran o aumentan los riesgos de contaminación. La utilización de metodologías basada en la superposición temática permite la conceptualización y el análisis espacial de variables que generan un mayor grado de confiabilidad en los resultados; aunque cabe aclarar que, la falta de información primaria y/o recurrir a información teórica muchas veces no refleja la realidad de las áreas, además el factor de escala es otra de las limitaciones encontradas debido al enmascaramiento de propia de la definición cartográfica que no permite hacer un análisis más detallado de las unidades hidrogeológicas. Como era de esperarse las unidades con mayor grado de consolidación (sea por compactación, litificación o cementación), son menos susceptibles a la contaminación por agentes móviles, aunque una vez ingresados al sistema acuíferos son más difíciles de recuperar, caso contrario de los sedimentos no consolidados del cuaternario los cuales son más susceptibles a recibir contaminantes móviles debido a su porosidad, pero la Transmisividad permite que estos salgan más rápido del sistema. Recomendaciones de medidas para el manejo de las zonas con vulnerabilidad moderada a alta: Dado que el sector rural del municipio de Ambalema carece de servicios de saneamiento ambiental, se realizan descargas al suelo (pozos sépticos), basuras, residuos líquidos de lavado y cocinas, etc, se recomienda implementar un adecuado sistema sanitario para el vertimiento de residuos líquidos y sólidos domésticos, así como la realización de jornadas de capacitación a las comunidades referente al adecuado manejo y disposición final de éstos residuos. Realizar un inventario municipal de puntos de agua subterránea (pozos, aljibes y manantiales), que permita conformar una red de monitoreo regional para temas de calidad y disponibilidad del recurso hídrico. 99 Formular planes o políticas enfocadas a la disminución o uso regulado de los agroquímicos o pesticidas utilizados por la actividad agrícola, que afecten la calidad fisicoquímica de las aguas subterráneas. 100 6 BIBLIOGRAFIA Acosta, J., & all., e. (2002). Geología de la Plancha 245 "Girardot". Bogotá: INGEOMINAS. Aller, l. B. (1987). DRASTIC: A standarized system for evaluating groundwater pollution potential using hydrogeologic setting. U.S. . Environmental Protection Agency, EPA, Report 600/2-87-035 , 1455. Anales del Concejo de Bogotá D.C. (2013). Proyecto de Acuerdo 134 de 2013. Recuperado el 21 de 10 de 2014, de http://www.alcaldiabogota.gov.co/sisjur/normas/Norma1.jsp?i=53667 Andersen, L. J. (1987). Applicability of vulnerability maps.TNO Committee for Hydrological Research: Proceedings and Information. Delft, Netherlands. 38 , 321332. Bear, J. B. (1992). Fundamentals of GroundWater Modeling. . Groud Water Issue. EPA. , 11. Beleño, I. (13 de 02 de 2011). El 50% del agua potablñe es de mala calidad. un periódico, 141, pág. 14. Carbonell, A. (1993). Groundwater vulnerability assessment: predicting relative contamination potential under conditions of uncertainnty. National Research Council. National Academy Press. , 2004. Custodio, E. (1995). Consideraciones sobre el concepto de vulnerabilidad de los acuíferos. . II Seminario Hispano–argentino sobre Temas Actuales de Hidrología Subterránea. Serie Correlación Geológica # 11, 99-122. EPA. (1991). A review of methods for assessing the sensitivity of aquifers to pesticide contamination. Washington DC. , 1-21.: Preliminary document: . Food and Agriculture Organization of the United Nations, F. (20 de 10 de 2014). Aquastat database. http://www.fao.org/nr/aquastat. Forero, I. A. (20 de Oct de 2014). Las Etapas de un Cultivo de Arroz. (D. Ruiz, Entrevistador) Foster, S. (1987). Fundamental concept in aquifer vulnerability pollution risk and protection strategy. Proc. Intl. Conf. Vulnerability of soil and groundwater to pollution. Nordwijk, The Netherlands. Foster, S. (1995). Groundwater protection: the science and practice of land surface zoning. Groundwater Quality: Remediation and Protection. . IAHS Publ. 225 , 471-482. Foster, S., & Hirata. (1991). Determinación del riesgo de contaminación de aguas subterráneas. Una metodología basada en datos existentes. . Lima: OPSCEPIS. Foster, S., & Hirata. (2002). Groundwater quality protection. A guide for water utilities, municipal authorities, and environment agencies. Washington, D.C.: The World Bank. 101 IDEAM. (2010). SIAC. Recuperado el 5 de 12 de 2014, de https://www.siac.gov.co/contenido/contenido_imprimir.aspx?conID=1346&catID= 813 INAB. (2003). Metodología para la determinación de áreas críticas de recarga hídrica natural. Guatemala. Kreft, S., & Eckstein, D. (2013). Recuperado el 20 de Octubre de 2014, de Global climate risk index 2014: http://germanwatch.org/en/download/8551.pdf Lindstrm, R. (2005). Groundwater Vulnerability Assessment Using Process-Based Models.Vetenskap Och Kons, KTH. Architecture and the Built Environment. Stockholm, Sweden. Margat, J. (1968). Vulnérabilité des nappes d’eau souterraines la pollution. Bases de la cartographie. Orleáns.: BRGM # 68. SLG 198 HYD. Matus, O. (2007). Elaboración participativa de una metodología para la identificación de zonas potenciales de recarga hídrica en subcuencas hidrográficas, aplicada a la subcuenca del río Jucuapa. Matagalpa, Nicaragua. OMS, C. /., Foster, S., & Caminero, D. (16 de 05 de 2002). Recuperado el 20 de 10 de 2014, de Monitoreo de la calidad de las aguas subterráneas una evaluación de métodos y costos: http://www.bvsde.paho.org/eswww/fulltext/repind46/monito/monito.html Ríos, L. V. (2008). Vulnerabilidad a la contaminación, zona sur acuífero del Valle Del Cauca, Colombia. . Bogotá: Boletín Ciencias de la Tierra. Rodriguez, C. &. (2010). Estudio Nacional del Agua, Oferta y Uso del Agua Subterránea en Colombia. Bogotá: IDEAM. Sanchez, F. (08 de Mayo de 2013). III Seminario de Actualización en Ingeneria Ambiental; Gestión del Recurso Hídrico en Colombia. Recuperado el 20 de 10 de 2014, de http://www.fuac.edu.co/recursos_web/documentos/ing.ambiental/RECURSO_HID RICO_EN_COLOMBIA_UAUTONOMA_1.pdf Toth, J. (2000). Las aguas subterráneas como agente geológico: causas, procesos y manifestaciones. Boletín Geológico y Minero, vol. 111, núm. 4, (págs. 9-26). Vrba, J. (1998). Vulnerabilidad, protección y gestión de la calidad de las aguas subterráneas. Jornadas sobre la contaminación de las aguas subterráneas: Un problema pendiente. . Valencia: AIHGE. . Zamudio, C. (Diciembre de 2012). Gobernabilidad sobre el recurso hídrico en Colombia: entre avances y retos. Revista Gestión y Ambiente, 15(3), 99-110. Zaporozec, A. (1994). Guidebook on Mapping Groundwater Vulnerability. . International Association of Hydrogeologist. Vol 16 , 131. 102
