Recursos Hidráulicos Existentes

Recursos Hidráulicos Existentes
Sección 3. RECURSOS HIDRAULICOS EXISTENTES
Como ya se mencionó el Río Colorado proporciona de acuerdo al Tratado Internacional
de aguas vigente, un volumen anual de 1,850 millones de m3 y 2.090 millones de m3
cuando se tienen excedentes considerables en los grandes almacenamientos de E.U.A.
Pero estos volúmenes están comprometidos para la operación de los distritos de riego
de los Valles de Mexicali, B.C. y de San Luis Río Colorado, Sonora en actividades
agrícolas y para el suministro de agua para uso urbano de las ciudades de Mexicali,
Tecate y Tijuana, B.C.
Hidrología Subterránea
El Recurso Hidráulico disponible en la región está determinado por el Acuífero de la
Mesa Arenosa formado por las aguas subterráneas comprendidas en la que es el área
de la ciudad y el valle agrícola y que corresponde a la zona oriente de la cuenca del Río
Colorado.
La recarga anual del acuífero es del orden de 100 millones de m3 lo que hace pensar
que se tiene suficiente agua para cumplir con los propósitos, pero en el caso que se
viera amenazado el abastecimiento de la ciudad de acuerdo a las proyecciones habrá
que considerar la programación y regulación de las captaciones con fines agrícolas.
Ante esto, se puede considerar que la fuente potencial de abastecimiento seguirá
siendo la misma, es decir, el Acuífero de la Mesa Arenosa, en la que de acuerdo al
estudio de Diagnóstico Regional de Agua Potable ejecutado por la SARH, es posible
extraer hasta 1,000 lps en el corto plazo localizando los pozos futuros en la periferia de
la ciudad de acuerdo a los requerimientos que por crecimiento se vayan presentando.
Hidrología Superficial
Desde el punto de vista de Hidrología superficial, la única aportación local, es la
precipitación, que es del orden de 36 mm al año, la cual se evapora prácticamente en
su totalidad.
De esta manera, los volúmenes de agua superficial que escurren por la cuenca del Río
Colorado, en su porción mexicana, tienen su origen en la Presa Imperial de los Estados
Unidos de Norteamérica y son los proporcionados a México por los Estados Unidos de
Norteamérica por la frontera Norte, consistentes en escurrimientos del propio Río y de
retornos de riego y aguas de lavado de tierras (drenes).
Los sitios de entrega son los siguientes:
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a)
b)
c)
d)
La Presa Morelos.
Los Drenes Wellton Mohawk.
Los drenes Cooper, Milla 11 y Milla 21.
El canal Sánchez Mejorada, que recibe aguas del Canal Principal del Este y del
Dren Principal de Yuma.
La mayor parte de las entregas en territorio Mexicano se hacen en la Presa Morelos
(91% aproximadamente). El Canal Sánchez Mejorada recibe otro 9% y los drenes el 1%
restante.
Los volúmenes anuales recibidos por México, que eran de unos 6,000 millones de
metros cúbicos por año durante el primer lustro de los años cincuenta, se redujeron
gradualmente hasta que, a partir de 1968, se limitaron prácticamente al volumen que
por convenio Internacional deben los Estados Unidos de Norteamérica proporcionar a
México: 1,850.2 millones de metros cúbicos anuales con no más de 1,300 ppm de
sólidos totales disueltos, exceptuando los periodos extraordinarios en que dicho país
debe desfogar su sistema de presas, por lluvias excesivas en la cuenca alta del río.
El uso principal de las aguas de la Presa Imperial, de los Estados Unidos de
Norteamérica es el de riego de tierras; en la tabla siguiente se proporciona una idea de
su magnitud (Boletín Hidrométrico N° 29, CILA, 1988).
ZONA
SUPERFICIE
(Has)
EN ESTADOS UNIDOS
276,506
EN MEXICO
214,423*
Nota: * Un 33% de esta área se riega por medio de pozos.
Características de la Presa José María Morelos.
NOMBRE
DE LA PRESA
AÑO DE
LOCALIZACION
TERMINACION CORRIENTE ESTADO
JOSE MARIA MORELOS
1950
VOLUMEN TOTAL
DE ALMACENAMIENTO
TIPO
Río Colorado Baja Caifornia Enrocamiento
PROPOSITO
PRESA
ALTURA LONGITUD VOLUMEN
DE CORONA
3
3
(10 m )
(m)
(m)
14
237
121
VERTEDOR
CONSTRUCTOR
TIPO
(10
3
1850
m
3
)
Riego
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Libre
S.R.H.
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ÁREA DE ESTUDIO
LOCALIZACIÓN
El Valle de Mexicali y la Mesa Arenosa de San Luis se localizan en el extremo norte de
los estados de Baja California y Sonora.
Tienen como limites, por el norte a los valles de Yuma e Imperial, pertenecientes a los
estados de Arizona y California, E.U.A., respectivamente, por el oriente al desierto de
Altar, Sonora, por el sur al Golfo de California y por el oeste a la Sierra de los Cucápas,
B.C.
La zona de estudio especificada, corresponde a la porción comprendida dentro del
rectángulo que se muestra en la Figura N° 1 que se anexa, de 145 por 105 km,
orientado igual que la Sierra de los Cucápas.
Se elimina así la zona de la Laguna Salada que no está conectada con el acuífero
explotado por el Distrito de Riego, se incorporan la Mesa de San Luis y parte de la
Mesa de Yuma y del Valle Imperial y se llega por el sur hasta el Golfo de California. La
superficie cubierta en estas condiciones es de 15.225 km2.
FISIOGRAFIA Y GEOMORFOLOGÍA
FISIOGRAFIA
La porción de la cuenca del Río Colorado en territorio Mexicano abarca unos 5,000 km2
del total de 634,000 km2 de toda la cuenca, y de los 2,500 km de desarrollo del Río,
solamente unos 150 km. se encuentran en territorio mexicano. El Delta del Río
Colorado limita al norte con las montañas Chocolate; al sur con el Golfo de California y
la Sierra de las Pintas; al este con las Montañas Gila y al oeste con las Sierras de las
Cucápas y el Mayor.
El paisaje de la región se compone principalmente de planicies, mesetas, terrazas; y en
menor escala por los macizos montañosos localizados en las Sierras del poniente. Las
Planicies corresponden a la gran llanura de inundación, en gran parte cultivada, con
pendientes topográficas muy suaves hacia el Golfo de California y hacia la ciudad de
Mexicali, en donde algunas zonas presentan elevaciones por debajo del nivel del mar.
Las mesetas y terrazas tienen formas planas y escalonadas, distribuidas en el extremo
oriental y occidental del valle, así como en gran parte de la porción norte, con alturas
variables. La mayor parte de la meseta corresponde a la llamada “Mesa de San Luis”, le
sigue en importancia la ”Mesa Testamentaria de Andrade” y, por ultimo las Terrazas
aluviales de la Sierra de los Cucápas.
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Los macizos montañosos corresponden a las Sierras de los Cucápas y el Mayor; las
acules se localizan en la porción occidental del Valle de Mexicali, sirviendo de limite con
el este. Las sierras están formadas por un complejo montañoso de granitos, esquistos,
calizas y cuarcitas, constituyendo un levantamiento tectónico afamado en sus flancos.
Dentro de la planicie, muy cerca de la sierra de los Cucápas, afloran rocas basálticas
denominadas de Cerro Prieto, lugar donde se localiza actividad geotérmica que sirve
para el desarrollo del campo del mismo nombre.
La Cuenca Baja del Río Colorado (que incluye el Valle de Mexicali y la Mesa de San
Luis, está formada principalmente por depósitos deltaicos del Río Colorado y por
depósitos aluviales antiguos. Se encuentra enclavada dentro de las provincias
fisiográficas denominadas PENÍNSULA DE BAJA CALIFORNIA Y LLANURA
SONORENSE, subprovincias, SIERRAS DE BAJA CALIFORNIA NORTE Y LLANURA
SONORENSE, respectivamente. Las unidades fisiográficas usadas por INEGI se
muestran en la tabla siguiente:
CLAVE
Clase de
sistema
100-0/03
402-0/01
500-4/02
800-0/01
Sierra
Bajada
Llanura
Campo de
dunas
DESCRIPCIÓN
Asociación
Fase
Con Lomeríos
Salino
Sin Fase
Sin Fase
Sin Fase
Sin Fase
Tipo de
sistema de
topoforma
Baja
Bajada
Aluvial Costera
Campo de
dunas
HIDROGRAFÍA
Dentro de la cuenca del Río Colorado se han definido dos sistemas de drenaje: (1)
formado por el Río Colorado que desemboca en el Golfo de California y (2) un sistema
que drena hacia el Mar del Saltón, mediante los Ríos Álamo y Nuevo en territorio
mexicano y mediante el Río Coachella en territorio norteamericano.
El Río Colorado atraviesa la planicie con dirección noreste-suroeste. En la parte norte
se aprecian numerosas terrazas, y a medida que el río avanza hacia el sur, por su
carácter senil, ha dejado a través del tiempo numerosos meandros abandonados y
pequeñas lagunas que actualmente se han incorporado a las tierras de cultivo. El Río
Hardy, tributario del Colorado, se desarrolla en las estribaciones orientales de las
Sierras de los Cucápas y el Mayor, presentando un comportamiento similar al del Río
Colorado, aunque con un numero menor de cauces abandonados.
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Actualmente, la extracción se realiza mediante 725 pozos, de los cuales 489 están a
cargo del Distrito de Riego y los restantes son pozos particulares que en conjunto
extraen de 800 a 1,100 millones de metros cúbicos anuales para regar 71,375 has.
El riego con agua superficial se lleva a cabo mediante la presa derivadora José María
Morelos, utilizando un volumen de 1,730 millones de metros cúbicos anuales para el
riego de 134,600 has, cerca del 90% provenientes del Canal Sánchez Mejorada, el cual
beneficia 2,000 has.
CLIMA
De acuerdo con la información disponible, el clima de la región esta clasificada como “
desértico, seco, muy caliente, con variaciones fuertes de temperatura y con lluvias
escasas durante todo el año”. De acuerdo a la clasificación de Koeppen, se identifican
los siguientes tipos de clima dentro del valle:
TIPO Y SUBTIPO
SÍMBOLO
Muy seco, muy cálido y cálido
Muy seco, semicalido
Muy seco, templado
BW (h’)
BWh
BWk
La temperatura promedio anual es de 22° C. La distribución de la temperatura dentro de
la zona es muy uniforme, aumentando un poco hacia el centro del distrito de riego. Sin
embargo, la temperaturas medias no reflejan la situación real a través del año, ya que
en la temporada de invierno se tienen temperaturas bajo cero y en el verano llegan a
rebasar los 50°C.
La lluvia media anual calculada en la década de los sesentas, resultó del orden de 36
mm, la cual es modificada solo cuando se intensifican los fenómenos del Niño.
Por otro lado, la evaporación potencial estimada es del orden de 2316 mm, aunque se
debe considerar que la información climatológica es limitada y solo se contó con siete
años de información (Estación de El Mayor y Ampac) para obtener este dato. Si bien es
cierto que este dato tiene cierto grado de incertidumbre, es claro que la evaporación
potencial es mucho mayor que la precipitación, y en consecuencia existe un gran déficit
de agua en la parte superior del suelo.
Las consecuencias geohidrológicas de estas condiciones climatológicas son obvias.
Consecuentemente, la alimentación de los acuíferos provienen de las infiltraciones de la
Mesa de Yuma y del Canal Todo Americano, en los Estados Unidos de América, de las
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del Río Colorado en ambos Países. de los canales del lado mexicano y, finalmente los
volúmenes de agua superficial y subterránea aplicados al riego dentro del Distrito.
GEOMORFOLOGÍA
Una de las geoformas consideras la constituyen las Mesas de San Luis y la de Andrade,
que consisten en superficies formadas por depósitos eólicos, conformando barchanes o
medanos que se caracterizan por tener configuraciones de media luna, con sus cuernos
tendidos a sotavento, haciendo a este lado cóncavo en el plano y el lado de barlovento
convexo.
Con respecto a la relación entre la geomorfología y al movimiento del agua subterránea
en la zona de estudio, se puede inferir que la llanura (principal unidad geomorfológica),
construída por el Delta del Río Colorado es un indicador claro de la dirección del
movimiento del agua subterránea, sugiriendo un flujo horizontal que sigue la dirección
del cauce del Río Colorado u otras paleocorrientes. La zona de descarga está
localizada en la porción SW de la zona, en el Golfo de California.
Contrario a otras regiones donde las condiciones climatológicas lo permiten, en el Valle
de Mexicali no existe una clara relación de las zonas de recarga en las partes altas de
la zona; como ya se mencionó anteriormente, la recarga de la región proviene
principalmente de las infiltraciones del Río Colorado, canales de distribución, retornos
de riego y flujo horizontal subterráneo con dirección NE-SW.
CONCLUSIONES
Estratigráficamente, la zona de interés Hidrogeológico está formado por depósitos de
origen deltaico, que presentan un espesor variable desde unos 300 m hasta
posiblemente unos 4,000 m.
En cuanto a la geología estructural, el Valle de Mexicali, ha sido expuesto a esfuerzos
de distensión y compresión, lo que ha generado un basamento escalonado, y
recientemente la presencia de fallas con dirección NW-SE del sistema San Andrés. Este
último hecho, tiene gran importancia en aguas subterráneas, porque la presencia de
estas fallas permite una comunicación vertical de toda la columna estratigráfica; como
ya se ha comprobado en la zona geotérmica de Cerro Prieto.
Por último se anexan los volúmenes y gastos anuales de todos los pozos que fueron
proporcionados por la Comisión Nacional del Agua.
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PRESENTACION DE RESULTADOS
Como resultado de lo anterior, se llegó, para el año de 1996, a lo siguiente:
BALANCE DE FLUJOS, MODELO MATEMATICO DEL ACUIFERO DE LA CUENCA BAJA
DEL RIO COLORADO, B.C., AÑO 1996 (m3/seg.)
ENTRADAS
ZONA
POZOS
E.U.A.
RIO COLORADO
GOLFO
SIERRA
CUCAPAS
DREN
DE LA
MESA
VARIACION
ALM.
TOTAL
13.98
9.96
8.39
0.00
0.50
0.00
0.70
33.53
SALIDAS
ZONA
POZOS
E.U.A.
RIO COLORADO
GOLFO
SIERRA
CUCAPAS
DREN
DE LA
MESA
VARIACION
ALM.
TOTAL
22.07
5.84
0.19
2.64
0.00
0.24
2.56
33.54
diferencia:
- 1.85696
Sobre la base de las hipótesis adoptadas para el presente modelo, la extracción
equilibrada puede estimarse de la manera siguiente:
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PREDICCION
A continuación tomando en cuenta la necesidad de agua potable que tienen las
ciudades de Mexicali, Tecate, Tijuana y Ensenada y atendiendo a las recomendaciones
de la Gerencia Regional y de la Gerencia de Estudios y Proyectos de la C.N.A.,
avaladas por la Gerencia de Aguas Subterráneas, se analizó la alternativa que a
continuación se describe:
a) El agua potable de Mexicali, hasta 3 m3/seg. se tomará de una bateria paralela a la
frontera, entre el CAnal All American y el dren de la Mesa de Andrade, donde hay agua
con 700 a 800 ppm de sólidos disueltos totales. La extracción anual de esta bateria
será de 200 Mm3/año, correspondiendo 110 Mm3/año a las ciudades de Tijuana y
Ensenada.
b) El agua faltante para las ciudades de Tijuana y Ensenada se tomará de la Mesa de
San Luis, mediante otra batería de 100 Mm3/año de extracción, tratando de aprovechar
los volúmenes que actualmente fluyen hasta el Golfo de California.
c) Los gastos de pozos agrícolas se suponen de 24.58 metros cúbicos por segundo,
para el período 1997-2014. Esto no presenta problemas desde el punto de vista de los
abatimientos generados, por lo que la decisión final la dará la evolución de salinidades
que se obtenga del modelo geoquímico que será motivo de otro estudio. Programado
por la Gerencia de Aguas Subterráneas para 1997 a 1998.
d) Los comentarios sobre estudios geohidrológicos y geoquímicos transcritos al final del
inciso III.3 y el ajuste por calibración de la piezometría circundante del área geotérmica
de Cerro Prieto, muestran sin lugar a dudas que la alimentación de agua del yacimiento
geotérmico proviene del acuífero superior.
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EXTRACCION EQUILIBRADA:
m3/seg.
BOMBEO
22.07600
Más:
Cancelación salida dren
0.23677
Más:
Cancelación descargara río
0.18961
Más:
Reducción salida al golfo
0.13920
Menos:
Variación de almacenamiento
TOTAL:
-
1.85696
20.78462
Puede verse que, sobre la base de las hipótesis adoptadas para el presente modelo, si
se anulan las salidas al Río y al Dren, se anula la variación de almacenamiento y se
respeta un mínimo del orden de 2.5 m3/seg., la explotación equilibrada sería casi de
20.78 m3/seg., esto es, de uno 655 millones de metros cúbicos anuales, valor cercano
al de los estudios de 1968 y 1969.
Sin embargo, la explotación del acuífero ha ocasionado un aumento de la salinidad del
agua subterránea desde unas 1000 ppm a 2000 ppm con lo que dicha agua está cerca
de no poder seguir siendo utilizada para riego. Consecuentemente, la limitación real
para el uso futuro del agua subterránea en el acuífero del Delta del Río Colorado
depende del estudio geoquímico que se llevará a cabo en breve y de sus conclusiones
y recomendaciones.
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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Las principales conclusiones alcanzadas a través de la simulación matemática de los
acuíferos de la porción baja de la cuenca del Río Colorado son:
1. La explotación equilibrada, estimada en el presente modelo desde el punto de vista
de flujo, es de unos 655 millones de metros cúbicos anuales. La alimentación
originada por el agua aplicada al riego, adicional a las que tienen lugar al pié de la
Sierra de los Cucapás, a lo largo del cauce del Río Colorado a su paso por el suelo
mexicano y a la subterránea proveniente de los E.U.A., es del orden de un 15% del
volumen total de las aguas superficiales y subterráneas aplicadas al riego. Para los
fines del modelo se adoptaron valores de infiltración del riego constantes a través
del tiempo
2. La salida subterránea hacia la zona de captación de los pozos geotérmicos de Cerro
Prieto es ocasionada por un fuerte gradiente vertical en las lutitas que justifica la
filtración de los cerca de los 3.30 m3/seg. de extracción de los pozos del campo.
Los abatimientos que provocará de aquí (1996) al año 2014 la extracción de dichos
pozos en la porción Oeste de la zona de pozos agrícolas pueden ser de unos 4
metros adicionales, si no se incrementan las extracciones para tal fin.
3. Los abatimientos máximos esperados para el año 2014 dentro del Distrito son
relativamente pequeños y por ello los aspectos de flujo no son factor decisivo en las
políticas futuras de explotación del acuífero. Consecuentemente la decisión final
respecto a las reposiciones de pozos en el Distrito de Riego queda en el campo del
modelo geoquímico, en el que debe definirse la distribución de sales en el agua del
acuífero en tres dimensiones y su probable evolución futura, así como el criterio o
criterios a seguir para el diseño de pozos en la región, desde el punto de vista de la
calidad del agua, ya que estos abatimientos no llevan a los niveles estáticos por
debajo del nivel del mar, pero sí a algunos niveles dinámicos.
4. Por lo anterior, para alejar los efectos nocivos de las zonas salobres superior e
inferior del acuífero, tal vez convenga, mientras se elabora el estudio geoquímico y
se cuenta con los criterios de diseño que resulten del mismo, diseñar pozos más
cortos, posiblemente de unos 150 m., con gastos no mayores que 100 lps., siempre
que la zona de cedazos no quede dentro de la zona salobre de la porción superior
del acuífero y que tenga una longitud apropiada para proporcionar el gasto de
diseño durante la vida útil esperada del pozo (tomando en cuenta las evoluciones
piezométricas esperadas a través del modelo del presente estudio) con velocidades
de entrada en el área abierta de los cedazos de no más de 1.5 cm/seg., para evitar
los problemas de entrada de arenas finas y sin llegar a tener niveles dinámicos por
debajo del nivel del mar.
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5. Si aún con estas precauciones durante la operación se arrastran arenas finas,
ocasionando desgaste acelerado de quipos de bombeo y/o azolve de los pozos, se
reducirá el gasto durante la operación misma del pozo para evitarlo, ajustando a la
baja los gastos de diseño de los pozos futuros.
6. Si se construyen las baterías de pozos para las ciudades de Mexicali, Tecate,
Tijuana y Ensenada (200 millones de metros cúbicos anuales en la Mesa de
Andrade, junto a la frontera y 100 millones de metros cúbicos anuales en la Mesa de
San Luis, al sur de los pozos actuales), se tendría una ligera sobreexplotación del
acuífero en su conjunto.
7. El estudio geoquímico que deberá realizarse como complemento indispensable del
presente estudio, debe considerar cuidadosamente los mecanismos de
concentración de sales por evapotranspiración parcial del agua de riego, por
reinfiltración del agua de los drenes y por los desplazamientos de la posible interfase
salina subterránea, si se abaten aún más los niveles piezométricos de la región.
8. Como los aspectos de calidad pueden limitar a futuro la disponibilidad de agua para
riego, conveniente empezar a tratar las aguas negras de las poblaciones, destinando
los efluentes a suplir estos déficits, empleando riego por aspersión o por goteo.
9. Conviene también empezar a diseñar plantas de desalinización parcial de las aguas
subterráneas o superficiales para fines urbano-industriales, ya que estos usos sí
soportan el costo de dichos tratamientos y la industria constituye una alternativa
futura factible para la actividad económica de la región.
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