“Cerro Hueco y su agua subterránea, una microcuenca conurbana a

“Cerro Hueco y su agua subterránea, una microcuenca conurbana a Tuxtla Gutiérrez, Chiapas”. Gloria Espíritu Tlatempa. Proy. FOMIX­COCyTECH­UNICACH. [email protected] Este trabajo desarrolla estudios de cuantificación y cualificación del agua subterránea en una estructura geológica de una meseta cárstica en un clima templado, caracterizando y determinando la vulnerabilidad del recurso, diseñando estrategias de abasto y cuidado por los contaminantes infiltrados y observando las características que evitan el deterioro de la cuenca. El conocimiento del funcionamiento del agua es difundido a los usuarios directamente en entorno de microcuenca, como base para la gestión de un manejo del agua, en zonas con características geológico­climáticas similares. Se integran los resultados de estimaciones de disponibilidad subterránea positiva y su calidad negativa, su funcionamiento desde la zona de mayor recarga y a lo largo del cauce principal de la microcuenca en donde se suscitan problemas asociados como la erosión. Lo trascendental del asunto es el convencimiento de los usuarios locales que buscan a su vez, oportunidades de aprovechamiento económico­social, dentro del establecimiento del manejo de agua dentro de esta microcuenca. Car acter ización física e hidr ológica diaclasamiento, con simas y dolinas (White, 1988). La microcuenca de Arroyo Grande ocupa una superficie de 4.89 km2, es parte de un contexto más amplio que en términos fisiográficos se denomina meseta cárstica, por lo que las condiciones de agua subterránea son más preponderantes, objetivo de nuestro estudio. La Meseta Copoya, forma parte de la Región Fisiográfica Depresión Central, su característica principal es su forma debido a la erosión en la elevación de capas horizontales de rocas carbonatadas y a su delimitación por un escarpe de más de 40 grados, que en algunas partes se encuentra intersectado por fallas de tipo lateral derecha e izquierda, así como con fracturas de densidad considerable. Está conformada por los estratos de caliza, con espesor total aproximado de 150 m. En su parte superior tienen un desarrollo cárstico con señales de lapiaz muy desarrollado, Mapa 1. Localización de la cuenca Río Grande.
1 Por otra parte se manifiestan desprendimientos de roca que dependen principalmente del grado de intemperismo en ella. Su estratigrafía varía entre rocas calcáreas del Mesozoico y del Terciario (Olivas, 1956), siendo estas últimas las más heterogéneas con estratos de caliza packstone, mudstone, brechas calcáreas, conglomerados y areniscas calcáreas y cuarcíferas, además de travertino en la zona de contacto con el arroyo “Grande” y el manantial “la Cueva”. Sobreyaciendo a estos carbonatos, se encuentran los aglomerados, margas, gravas, arenas, limos y arcillas del Cuaternario, lo que caracteriza a los suelos rendzina en las dolinas y luvisoles en el arroyo Grande, de la zona de estudio. Foto 1. Zona de Recarga (930 msnm), Meseta Copoya parte sur parteaguas. Dirección de foto al oeste. En especial la microcuenca denominada Arroyo Grande en la zona del Cerro Hueco, es una típica cuenca de otras que le son paralelas al sureste de la Ciudad de Tuxtla Gutiérrez. Algunos de sus elementos predominantes son parte del escarpe, con un salto aproximado de 100 m, aunque puede llegar hasta 5 m en algunos sitios, con pendientes hasta de 46°, en las partes altas de dicho escarpe, se reconocen zonas de recarga pluvial, que alimentan al embalse subterráneo que abastece a los cauces primarios sobre la zona baja de los caídos de las paredes. Foto 2. Sima típica en la zona de recarga. En una de las caídas de rocas del escarpe, se manifiesta el manantial “La Cueva”, y debido a un movimiento brusco antiguo en calizas del Terciario, se presenta una falla lateral izquierda; lo que permite la precolación intensa en lluvias hacia los conductos internos de la zona del manantial. El plano de la falla es una zona de debilidad de roca (aproximadamente un kilómetro de largo por 32 m de ancho), siendo perpendicular al escarpe, al igual que muchas otras fracturas a lo largo de la Meseta. Las partes altas de la cuenca al inicio de los cauces primarios, se encuentran asociados directamente con vegetación perenne o que requieren de humedad en depresiones u hondonadas del terreno, en donde el uso de suelo no está modificado. Condiciones climáticas a Koppen, modificado por Enriqueta Según García (1988), el clima se clasifica como (Awo (w) igw”), fórmula que indica un clima cálido subhúmedo con temperatura media anual de 24.5° C, con régimen de lluvias principales en verano y lluvias invernales menores al 5% de la precipitación total.
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c
2 La temperatura media anual registrada es de 24.5 grados centígrados, mientras que las temperaturas más altas en la región, se dan en el transcurso de los meses de marzo a septiembre con valores iguales o superiores a 25° C. Los meses mas fríos son enero, noviembre y diciembre, con temperaturas medias mensuales de 22° C. En los meses de enero, febrero, marzo, abril, mayo, noviembre y diciembre la precipitación media es menor a 57 mm, en los meses de junio y octubre la precipitación media oscila entre 158 y 295 mm. (Gráfica 1). G ráfic a 1. C OMP O R T A MIE N T O D E L L U V IA S ME NS U A L E S E N L A ZON A E L JO B O­C E R RO HU E C O (A c u m u lad a 1,227 m m /añ o ) 350 295 280 300 250 mm 193 200 160 150 100 57 50 3 17 83 67 32 28 13 0 ENE FEB MAR ABR MAY J UN J UL AGO SEP OC T NOV D IC MES El valor promedio de la evaporación potencial anual, registrado en la estación de Tuxtla Gutiérrez, es de 2,050 mm. La evaporación potencial tiene sus valores más altos durante el trimestre de marzo a mayo, con valores superiores a los 219 mm; en el mes de febrero se tienen valores que oscilan entre 139 y 160 mm. Mapas 2,3,4. Isoyetas mensuales de la Meseta. La precipitación promedio anual registrada en esa estación, es acorde con las condiciones típicas del medio biótico denominado selva baja caducifolia. La variabilidad espacial de las lluvias en algunos meses del año, nos indica que existe una zona de mayor captación de agua pluvial en el terreno cárstico, principalmente. Situación geohidr ológica La Caliza Copoya es una unidad hidrogeológica con características geológicas adecuadas para la recarga y almacenamiento del recurso, particularmente debido a que
3 inestables del corte o terreno, debido también a que el contenido de agua subterránea es mayor al promedio y provocan desplazamiento de la arena sobre la arcilla (o “erosión por manantiales”). Foto 5. Laderas altas de la cuenca. Sobre el cauce se presentan manantiales interfluvios que indican la presencia de agua subterránea en la zona, en donde el hay evidencia de escurrimientos por las mediciones de nivel de agua en norias cercanas y se encuentra debajo del nivel del río (infiltrante), aunque, debido a la extracción por bombeo y algunas fugas de la tubería, existe o no presencia de agua de esos manantiales, también durante todos los meses de estiaje y actúa como “infiltrante” aunque en esas épocas se promueva la formación de zonas impermeables por el depósito de materiales finos sobre algunas partes del cauce, en la parte media de la microcuenca. Figura 1 Círculo de deslizamiento recarga del lluvias al manantial se descarga en breves días; pero también debido al alcance que tiene la capa impermeable (marga) antes del nivel del cauce, no existe conexión hidráulica entre el manantial y el río en tiempo de secas (Custodio, 1970). La descarga específica de los manantiales de las rocas, en este caso, carbonatadas, se ha estimado considerando una superficie de recarga en la cuenca de 2.5 km2 y con gastos máximos representativos en el mes de octubre de los manantiales La Cueva y El Destiladero de qm= Qm/A de 0.0003 m3/s, que es consecuencia del tamaño limitado del conducto cárstico y el almacenamiento en la zona superior de este acuífero cárstico (o zona epicárstica de la cueva), suelo, vegetación y Divisoria Divisoria Hidrogeológi Figura 2. Acuífero tabular, sin conexión
clima (Bonacci, 2001). Esta fluctuación del agua subterránea (Gráfica 3), depende de la época del año, ya que está muy relacionada con la magnitud pluvial, determinando los volúmenes de recarga, así como su zonificación (rojo del Mapa 5) debido a las características del material (Tabla 1) que constituye el acuífero determina el potencial del mismo.
Prácti camente los niveles del río en época de lluvias son correspondientes a la situación piezométrica de los manantiales de la zona. El río es influente, debido a que se encuentra alimentado por el acuífero de reducida extensión y gran difusividad (T/S), ya que la c 4 Mapa 5. Zona potencial de recarga y protección para agua subterránea, con isoyetas medias anuales RECARGA POTENCIAL EN LA ZONA EL JOBO­CERRO 3 HUECO (468 mill m ) mill m 3 150 136 100 59 59 50 12 0 26 24 33 76 31 7 2 6 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Mes El 88% de la disponibilidad de agua subterránea se tiene de julio a octubre y en los meses de secas dicha disponibilidad disminuye siete veces, que se establece también en el balance.(Gráfica 4). Aledaño a esto, se considera que el agua que se infiltra, hacia los sustratos líticos y edáficos, en la zona aledaña al cauce principal, causando movimientos de terreno; esto principalmente al iniciar la época de lluvias más que en época de secas, por lo se considera un incremento del flujo subterráneo, principalmente, sobre la marga, material de ladera o relleno, que manifiesta movimiento lento como desarrollo de falla rotacional (Foto 6). d
porosidad (%) rendim especif (%)permeabilidad (m/s) arenisca arenisca calcáreacaliza calcárea Caliza arenisca calcárea Caliza 0.22 0.03 0.19 0.019 4.83E­07 4.73E­08
Tabla 1. Características del material acuífero Foto 6. Falla rotacional en pavimento. El 65% de volumen de rocas saturadas de roca, determinan las zonas de potencialidad alta y media (en donde la lluvia es de prácticamente el 92% (35 y 56%, respectivamente) pueden ser infiltradas; mientras que el resto de 35%, son escurridas en el 8% de la superficie total de rocas lutíticas y margosas que sí afloran, y es llevada de manera superficial hacia el arroyo Grande en lluvias. Gráfica 4. Balance de aguas subterráneas. lluvias secas 1,000,000,000 10,000,000 100,000 1,000 10 0 recarga evaporaci descarga extraccio infiltracio lluvias 411,369,5348,833,7 157,680 563,462 61,814,66 secas 57,076,33249,036,0 78,840 563,462 0 Se asevera, entonces, que los tipos de material acuífero son tanto areniscas y calizas, representadas en la zona potencial en color lila con los elementos antes descritos (mapa 5). De manera espacial, las lluvias se distribuyen concentrándose en la parte relativamente más alta de la meseta, es decir, donde también existe vegetación natural arbórea, y en donde se ha considerado como zona de recarga (que 5 es de color lila (5.5 km2 con lluvia media anual mayor a 1,200mm). Par ámetr os físico contaminantes químicos y Por otra parte, La concentración de elementos físicos como temperatura, conductividad eléctrica, potencial hidrógeno, sólidos totales disueltos (Mapas 6 y 7) y oxígeno disuelto, presentan un comportamiento similar de manera espacial, indicando que las zonas de mayor concentración, inician al oriente del Jobo y se encaminan hacia el norte y hacia el sur. Temporalmente, el mes de septiembre es el de variación en temperatura, sin embargo, el pH no cambia sobremanera. Es interesante observar que no existen cambios en los sólidos totales disueltos y que las mayores concentraciones se localizaron en las zonas más altas; parecido al oxígeno disuelto para algunas norias y el manantial La Cueva (Gráfica 5). Los resultados de las norias monitoreadas muestran que el agua no es recomendable para uso y consumo humano, debido a que grasas y aceites sobrepasa el valor permitido del Criterio Ecológico de la Calidad del Agua, publicado en el diario oficial de la federación el 13 de diciembre de 1989 (Victoria, 2004). PPM G rá fica 5. EVO LUC IO N SO LIDO S TO TAL ES DISUEL TO S 1 000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 2 3 1 3 14 16 30 31 NORIAS MONITOREO La presencia de grasas (Mapa 8) y aceites, según la norma señala que se debe a la presencia de compuestos orgánicos tales como hidrocarburos, ácidos grasos, jabones, sebos, ceras y aceites, en particular, el termino aceite representa una amplia variedad de hidrocarburos de bajo y elevado peso molecular, de origen mineral, que abarca desde la gasolina hasta combustibles y aceites lubricantes, además incluye todos los glicéridos de origen vegetal y animal que son líquidos a la temperatura ordinaria. Mapas 6 y 7. Comportamiento de STD en abril y mayo. Además las grasas imparten sabor y olor desagradable al agua, afectando también el sabor de los peces para consumo humano e
6 interfiere a la transferencia de oxigeno atmosférico al agua, el cual es indispensable, tanto para la auto­purificaciòn de cuerpos naturales de agua, como en los sistemas de tratamiento biológicos (Victoria, 2004). Mapa 8. Contaminantes en agua subterránea: agua en la zona; se propone mejorar el sistema, instalando junto a los tanques de abastecimiento ya existentes, un pretratamiento que consiste en primer término de la colocación, en el interior de la cueva, una malla (tamices) con aberturas de 6 mm de diámetro o cuadrado; seguida de otra malla con aberturas que oscilen entre 20 y 40 mm de espaciado para evitar que materiales flotantes entren al sistema. Estas rejas sólo requieren de mantenimiento o limpieza manual periódica (Victoria, 2000). Por otra parte, el crecimiento de la población (Gráfica 6) tiene un crecimiento promedio del 5% anual, y se han calculado demandas para dos ejidos: Cerro Hueco (usuarios directos del manantial) y El Jobo (ubicados en la zona de recarga y que aprovechan el mismo acuífero). COLIF TOTALES 400, COLIF FECALES 90, GRASAS 23.8 G r áfica 6. C r ecim ien to d e la p oblación Ámbito de demanda y gestión Según las características del agua en la zona y el origen del suministro (agua de pozo y manantial de la parte baja de la zona), la desinfección es necesaria para mantener la pureza a lo largo de la tubería de distribución. Aunque existe un gran debate internacional acerca del uso extensivo de la desinfección por cloro, (Esrey et. al, 2001) dadas las condiciones económicas y de la capacidad de operabilidad del sistema de abastecimiento de 12,000 10,000 l/hab/día La aplicación de las recomendaciones luego de un análisis de fuentes de agua es imprescindible para la utilidad de un estudio; cuando se aplican las prácticas básicas de protección del agua en la vida cotidiana ayudan a asegurar que las generaciones futuras cuenten con suficiente agua en condiciones salubres.. En este caso, la contaminación generada desde la zona de recarga al sistema acuífero debe ser mitigada de inmediato y hacer valer un reglamento para su protección. 8,000 6,000 4,000 2,000 0 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 A ñ o Hab El Jobo Hab Cerro hueco Si se realiza una evaluación con respecto a las sumas totales de demanda de los dos usuarios, se observa un ligero incremento de la demanda es menor que la oferta (afortunadamente aún positiva), considerando una dotación media de 230 l/s,. dentro de las normas oficiales de dotación de zonas urbanas y localidades con climas templados (CNA, 1986). En el caso de la Rivera Cerro Hueco, se ha considerado la oferta 2 como mínima recarga y demanda de Cerro Hueco 2 utilizando la dotación de 187.6 l/hab/día, calculada para época de lluvias de junio a octubre; y llega a disminuir a 94.l/hab/día en secas.
7 La oferta supera 13,000 veces más en la superficie de recarga de la meseta, que la demanda, por lo que aún se manifiesta más a la conservación del agua en la zona a nivel promedio anual, pero es muy importante remarcar la atención especial que debe darse a los primeros meses de lluvia (mayo, junio, julio y agosto), ya que ellos representan el llenado inmediato a los estratos de calizas, areniscas y conglomerados que serán favorecidos. Para la época de lluvias, principalmente en septiembre, es posible considerar que se tiene suficiente agua en el sistema, por lo que existen otras surgencias de agua (manantiales temporales) en los límites de la meseta; así como el rebalse de varios pozos al centro del Jobo, en esa época y también sobre el arroyo Grande, los cuales no son aprovechados porque el sistema de agua es suficiente. En este sentido, los resultados de este proyecto fueron avalados por la misma asamblea de usuarios que al inicio mostraban incertidumbre y desconfianza, e incluso temor por la posibilidad de cobro de varias fuentes de agua subterránea que individualmente poseían. El mismo patronato de agua se siente muy comprometido con el servicio que da a los usuarios, ya que además, desde antes de obtener la concesión legal del manantial La Cueva (desde el 2005), han buscado la certidumbre del buen estado de su manantial con acuerdos para retomar la delimitación de un área de protección, que en cierta forma coincide con la propuesta de este trabajo. G r á fi ca 7. S ITUAC IO N O FER TA­ DEMANDA EN EL J O B O 10,000,000,000,000 1,000,000,000,000 100,000,000,000 10,000,000,000 1,000,000,000 100,000,000 10,000,000 1,000,000 100,000 10,000 1,000 A ÑO 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 Ha b El J o bo OF E R T A s e c a s Ha b C e rro hue c o D e m El J o bo DOT 230 O F ER TA lluvia s D e m C e rro Hue c o D O T 230 Indudablemente, la voluntad social y económica, repercute en dicho cuidado del recurso, por lo que el diseño de estrategias. De acuerdo con Dourejeanni (2003), esta lógica nos ofrece éxito para la promoción de actividades a desarrollar para un buen manejo de recursos; sin embargo, cubrir estas parece imposible cuando los usuarios no están concientes del plan o de los objetivos de arranque. Por ello, es indispensable, que en la medida de lo posible, se le ofrezca el conocimiento de la caracterización del agua en su zona, de tal forma, que tenga interés de apoyar en las observaciones periódicas de los aprovechamientos y así mismo en el desarrollo de los planteamiento o propuestas para el cuidado de su agua. Finalmente, en este trabajo se integraron las condiciones subterráneas del agua, las pluviales y las fluviales determinadas por las dos primeras; así como la contaminación y movimientos de tierra, ya que son elementos principales que caracterizan hídricamente a una microcuenca tipo al sur de Tuxtla Gutiérrez, y que gracias a la voluntad de los usuarios locales que aún conservan la zona que oferta, esta puede ser manejada de manera aún preventiva en dotaciones, tratamientos, así como áreas de protección. debiera ser sometido como hábito cultural de los usuarios directos, consolidando la conciencia del futuro mediante la difusión de datos certeros de las condiciones
8 del funcionamiento del recurso hídrico en la zona y sus posibles afectaciones. Al final del trabajo, fueron ofrecidos con lenguaje sencillo un tanto explicativo, trípticos de divulgación de los resultados obtenidos. VICTORIA N.,O. 2004 Determinación de la calidad del agua y propuestas para su conservación en la meseta kárstica El Jobo­Cerro Hueco, Tuxtla Gutiérrez, Chiapas. Tesis de postgrado. UNACH.
Agradezco a los Fondos Mixtos­CONACyT 2003, por el apoyo brindado a la realización de este proyecto, así como a los ejidos y comités de agua potable Cerro Hueco y El Jobo, al Instituto de Historia Natural en el ZOOMAT y a los que colaboraron, principalmente en las actividades de campo del mismo. Refer encias: BONACCI­OGNJEN. 2001. Analysis of de maximum discharge of karst springs. Journal Hidrogeology. N° 9 . pc. 328­338. CNA, 1986. Dotaciones mínimas l/hab/día en sistemas rurales. COLEGIO DE INGENIEROS GEÓLOGOS DE MÉXICO A.C. 2000. Estudio Geológico Ambiental del área donde se ubica el zoológico regional “Miguel Alvarez del Toro” (ZOOMAT), de Tuxtla Gutiérrez, Edo. de Chiapas. Consejo Directivo Nacional. Comité Técnico. México, D.F. CUSTODIO E., LLAMAS. 1970. Hidrología Subterránea. Ed. Omega. Tomo 1. Segunda edición. España. Pc. 1101­1110,1140­1152, , 1120­1139. DOUREJEANNI A. (1994). Políticas públicas para el desarrollo sustentable. CIDIAT y CEPAL. Segundo Congreso Latinoamericano de Manejo de cuencas hidrográficas. Mérida Venezuela. Noviembre. ESREY S., GOUGH J., RAPAPORT D., SAWYER R. 2001. Saneamiento Ecológico. Agencia Sueca de cooperación internacional para el desarrollo. México. OLIVAS, M. 1956. Geología a lo largo de la carretera entre Tuxtla Gutiérrez, Chiapas y México D.F. y visita a monumentos precloniales de Oaxaca, Oax. Congreso Geológico Internacional Excursión C­15B WHITE B. WILLIAM. 1988. Geomorphology and Hydrology of Karst Terrains. Oxford University Press. Pp. 149­160 9