Post on 28-Jan-2020
Recarga Artificial
(ejemplo de la Comarca Lagunera)
Carlos Gutiérrez Ojeda cgutierr@tlaloc.imta.mxLa Serena, ChileMayo 2016
INTRODUCCIÓN
� Agua subterránea con elevadas concentraciones de ar sénico se han reportado en la Comarca Lagunera desde 1962
� El agua proviene de un acuífero libre aluvial, el c ual constituye la principal fuente de agua potable en la región
� El arsénico ha originado problemas de salud a gente y animales
� Estudio hidrogeoquímico y isotópico (IMTA, 1990): � Grandes áreas tienen As > 0.05 mg/l� rango de 0.003 a 0.443 mg/l
INTRODUCCIÓN
• Como una alternativa para el control de dicho avanc e se
implementaron en los años de 1991 y 2000 en forma c onjunta con
la Comisión Nacional del Agua, dos programas de rec arga
artificial mediante embalses de infiltración constr uidos sobre el
lecho del río Nazas.
PRESENTACIÓN
• ANTECEDENTES DE LA COMARCA LAGUNERA
• OBJETIVO DEL TRABAJO
• EXPERIMENTO DEL AÑO 1991
• EXPERIMENTO DEL AÑO 2000
• CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Antecedentes de la Comarca Lagunera
Antecedentes de la Comarca Lagunera
EDO. DE CHIHUAHUA
EDO. DE COAHUILA
GUANACEVI
EL PALMITO
NAZAS
RODEO
CUENCAME
EDO. DE DURANGO
EDO. DE ZACATECAS
PARRAS
DELICIAS
SAN PEDRO
VIESCA
TORREON
MAPIMI
GOMEZ
TLAHUALILO
• Situada en una gran cuenca cerrada en la parte central del norte de México
• Cubre 12,000 km2 de los estados de Coah., Dgo y Zac.
• 90,000 ha se riegan cada año con agua superficial y subterránea
• Principales ciudades: Torreón, Gomez Palacio y Lerdo (2 millones de habitantes)
• Clima típico de las regiones áridas del norte del país:
Muy seco
Temperatura 25°C/año
Precipitación: 220 mm/año
Evaporación: 2,400 mm/año
Localización de la Región Lagunera
Región Hidrológica # 36 "Nazas-Aguanaval"
Agua superficial - Ríos Nazas y Aguanaval - Nazas
• Cubre 63% de toda la cuenca • Principal fuente de agua superficial
• Regulado por:
o Palmito o Fco Zarco (1968)
235 Mm3
o L. Cárdenas (1946) 2,777 Mm 3 o Alrededor de 600 – 830 Mm 3 se
Usan cada año para riego Distribuidas por Rio Nazas - Canal Sacramento
Elevación del nivel freático en condiciones naturales, en msnm
Agua Subterránea (acuífero):
• tipo libre
• Compuesto de depósitos aluviales y lacustres de orígen sedimentario
• Se extiende en el 50% de toda el área
• Contribuye con el 50% de toda el agua utilizada para fines domésticos, agrícolas e industriales
• Fuente de recarga: río Nazas y retornos de riego
• Dirección natural del flujo: SW -> NE
(estimado)
Elevación del nivel freático en 1991, en msnm.
Agua subterránea (acuífero):
• La sobreexplotación del acuífero ha causado:
•Abatimientos de mas de 100 m en menos de 50 años
•Migración de agua con elevadas concentraciones de As.
• 1986: extracción tres veces más grande que la recarga
•Extracción 1000 Mm3/año por mas de 4,800 pozos
•Recarga 300 Mm3/año
• Dirección general del flujo: de los bordes a la parte central de la región.
Ubicación de pozos muestreados en 1990.
Parámetro Min. Media Max. DS Límite
T (°C) 22 42
pH 6.91 7.54 8.50 0.37
Conductividad ( µS/sec) 299 1,663 15,650 2,004
STD (mg/l) 205 1,274 14,210 1,836 500
Dureza (mg/l) 14.46 485.63 2,281.55 545.92 120
Alcalinidad CaCO 3 (mg/l) 38.00 129.20 316.00 46.48 600
Cl (mg/l) 4.30 72.00 709.74 106.15 250
SO4 (mg/l) 29.37 674.55 7,384.81 1,043.87 250
HCO3(mg/l) 46.40 157.02 385.60 55.48 50-350
NO3 (mg/l) 0.50 50.82 508.93 80.34 10
Na (mg/l) 19.90 219.61 3,972.00 455.01 100
K (mg/l) 1.15 5.77 16.54 3.56 100
Ca (mg/l) 3.73 142.85 633.26 157.01 100
Mg (mg/l) 0.28 31.25 196.87 42.93 30-40
F (mg/l) 0.07 2.48 6.97 1.41 1.5
B (mg/l) 0.11 0.67 6.01 0.81 5
Li (mg/l) 0.02 0.10 0.34 0.07 0.05
Fe (mg/l) 0.04 0.15 3.72 0.47 0.30
Pb (mg/l) < 0.20 0.20 0.20 0.00 0.05
Mo (mg/l) < 0.20 0.20 0.20 0.00 0.05
Hg (mg/l) 0.00 0.01 0.15 0.03 0.002
As (mg/l) 0.00243 0.07497 0.44300 0.10044 0.05
Nota: Concentraciones por arriba del límite estable cido
Resúmen de los análisis físico-químicos
Niveles de arsénico en 1990, en mg/l
• Concentraciones reportadas:
0.003 a 0.443 mg/l
• Criterio de calidad
As < 0.05 mg/l (1991)
As < 0.025 mg/l (2006)Como detener el avance del frente del arsénico?
Objetivo del trabajo Objetivo del trabajo
Recargar artificialmente el acuífero principal de l a Comarca Lagunera
con agua de la Presa Francisco Zarco mediante embal ses con el
propósito de recuperar los niveles del agua subterr ánea,
preservando además la calidad del recurso subterrán eo.
Experimento del año 1991 Experimento del año 1991
ACTIVIDADES
1. Selección del sitio
Cauce del río Nazas: Vecindad del poblado Bella Unión
2. Caracterización
SitioPruebas de infiltración (3)Piezometría: antes, durante y después del experimento
Agua Análisis físico – químicos del agua por infiltrar y subterránea
3. Sitio del experimento
Rehabilitación del desfogue 11+420 del canal SacramentoLevantamiento topográficoConstrucción de bordos de sección homogénea Determinación de las curvas de elevación – área - vol. almacenado
La Laguna, Croquis de localización
Infiltrometros de doble anillo
Infiltration test
0
10
20
30
40
50
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
time (min)
Infil
trat
ed la
yer
(cm
)
Prueba de infiltración No. 1
EXPERIMENTO
Primera etapa
Inicio: 14:00 hrs del 22 julio 1991 Gasto de 1.2 a 2.0 m3/s
Fin: 20:00 hrs del 24 de julio de 1991Falla de la estructura vertedora
Segunda etapa
Inicio: 10:00 hrs del 29 julio 1991 Gasto de 1 a 4 m3/s
Fin: 15:10 hrs del 11 de agosto de 1991Descargas de la presa el Palmito
Recuperación de Niveles Estáticos (m)
No. Periodopozo 22/jul – 29/jul 22/jul – 05/ago 22/jul – 12/ago
52513433443473483493513523533573583598551631163219422016203523563518
1.660.860.71
0.060.770.900.89
1.709.64
0.282.851.100.93
2.44
0.481.421.261.20
RESULTADOS
� Tiempo: 18 días
� Volumen extraído del canal Sacramento: 3.4 Mm3
� Ascenso de los niveles piezométricos de los pozos ubicados en
la vecindad de los poblados Bella Unión y La Conchita Roja.
Experimento del año 2000 Experimento del año 2000
SITIO DE RECARGA Y RED DE MONITOREO
SITIO DE RECARGA
G. PALACIO, DURANGO
CANAL SACRAM
ENTO
RIO NAZASTORREON, COAHUILA
SCALE
Localización de piezométros y estanques
Estanque No. 1
Estanque No. 2
Estanque No. 3
Piezómetro 1
Piezómetro 2
C. S
ACR
AMEN
TO
Localización de las pruebas de infiltración
a
Canal 3+500
a
a
a
p. infiltración 1
p. infiltración 2
p. infiltración 3
Capacidad de infiltración en el estanque No. 1.
Sitio Capacidad de infiltración
(mm / h)
Volumen de infiltración (miles de m 3/ha/día)
1 2 3
240 410 730
57.6 98.4 175.2
Levantamientos topograficos en el embalse de infiltración No. 1
1,115.0
1,116.0
1,117.0
1,118.0
1,119.0
1,120.0
1,121.0
1,122.0
1,123.0
1,124.0
0 50,000 100,000 150,000 200,000 250,000 300,000
Capacity (m3)
Ele
vatio
n (
m)
0
20,000
40,000
60,000
80,000
100,000
120,000
140,000
160,000
180,000
Are
a (m
2)
ElevaciónAreaELevation
Curva Elevación – área – capacidades en el embalse No 1.
PROGRAMA DE MONITOREO
� Volumen vertido a los embalses
� Niveles del agua en los embalses (regletas)
� Datos climatologicos (evaporación y lluvia)
� Niveles piezométricos en la red de observación
� Calidad del agua de la presa, canales y acuífero
PROGRAMA DE OPERACIÓN
Presa
Canal
Estanque No. 2
Pond No. 1
Bordo
Pond No. 1 Est No. 1Pond No. 1Pond No. 1Pond No. 1Canal 3+500
500 - 600 m
Canal
Bordo
Bordo
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
0 500 1000 1500 2000 2500
Time (hours)
Acc
um
ula
ted V
olu
me
(M
m3)
RESULTADOS
Grafico de volumen acumulado vs. tiempo (embalse 1).
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
19/05/00 8/06/00 28/06/00 18/07/00 7/08/00 27/08/00 16/09/00
Time (days)
Ele
ctric
con
duct
ivity
Zarco3+500229240241247342841154922973885Chorr 251 Chorr 351Chorr 2016
Evolution of electric conductivity
( µS
/cm
)
1 Presa F. ZarcoCentro (6)
Cálcica
2 Canal 3+500 (5) Sulfatada3 a PO 1 N1m. (10) Clorurada3 b PO 1 N15m. (10) Bicarbonatada3 c PO 1 N21m. (10) Sulfatada-Clorurada-
Cálcica4 a PO 2 N1m. (10) Bicarbonatada-Cálcica4 b PO 2 N10m. (10)4 c PO 2 N20m. (10)10 Pozo 342 (10)13 Pozo 2297 (10)14 Chorr. 251 (10)15 Chorr. 351 (10)16 Chorr. 2016 (10)17 21 Simas (10)18 29 Simas (10)19 31R Simas (10)20 35 Simas (10)21 36 Simas (10)22 12 Sideapa (10)23 15 Sideapa (10)24 19 Sideapa (10)
Diagrama de Piper de las muestras de agua
de octubre
OCTUBRE
20
80
40
60
60
40
80
20
100
SO4+Cl
100
0
0
80
20
60
40
40
60
20
80
0
0
100
Ca+Mg
CO3+HCO3Na+K
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80100
Mg
Ca
CATIONES
0
20
40
60
80
100
0 20 40 60 80 100
SO4
Cl
ANIONES
2
2
2
1
1
1
4a
4a
4a
4b
4b
4b
4c
4c
4c
13
13
13
24
24
24
15
15
15
10 10
10
16
16
16
3a
3a
3a
3b
3b
3b
3c
3c
3c
19
19
19
17
17
17
21
21
21
18
18
18
20
20
20
14
14
14
23
23
23
22
22
22
OCTOBER
CATIONS ANIONS
Modelo conceptual
Piezometro 3
Canal 3 + 500
Siphon Río Nazas
Est. 2
Est. 1Piezómetro 1
Piezómetro 2
Acuífero someroCapa arcilla
Dirección del flujo subterráneo
Nivel freático regional
Acuífero profundo regional
1119.5
1120
1120.5
1121
1121.5
1122
1122.5
1123
1123.5
0 500 1000 1500 2000 2500
Time (hours)
Ele
vaci
ón (m
snm
)
1,110.0
1,111.0
1,112.0
1,113.0
1,114.0
1,115.0
1,116.0
1,117.0
1,118.0
1,119.0
1,120.0
Embalse Piezómetro 1
Evolución de los niveles del agua en el embalse y piezométro 1.
Conclusiones y recomendacionesConclusiones y recomendaciones
� La recarga artificial vía embalses de infiltración es viable
técnicamente para el sistema acuífero de la Comarca Lagunera
� Los sitios seleccionados son adecuados, ya que tienen
características hidrogeológicas apropiadas, áreas libres y cuentan
con la infraestructura necesaria para el manejo y conducción del
agua a los embalses de infiltración.
La principal motivación para el estudio del AS es su importancia como recurso:
Estimación del balance de agua del mundo (Nace, 197 1)
Parámetro Área (km2)x106
Volumen (km3)x106
Volumen (%)
Tiempo de residencia
Océanos y lagos Lagos y presas Pantanos Ríos Humedad del suelo A.S. Hielo y glaciares Agua atmosférica Agua de la biosfera Suma
361 1.55 <0.1 <0.1 130 130 17.8 504 <0.1
1370 0.13
<0.01 <0.01 0.07 60 30
0.01 <0.01 1460
94 <0.01 <0.01 <0.01 <0.01
4 2
<0.01 <0.01
∼ 4000 años ∼ 10 años 1-10 años ∼ 2 semanas 2 semanas-1 año 2 semanas-10,000 años 10-1,000 años ∼ 10 días ∼1 semana
Si no tomamos en cuenta a los océanos (por sus altos niveles de salinidad) el AS representa aproximadamente 2/3 del agua fresca del mundo. Si tomamos en cuenta sólo el agua utilizable, (es decir, despreciamos / quitamos las capas de hielo y los glaciares y las aguas de la atmósfera y de la biosfera) el AS representa el 95%, los lagos, pantanos, presas y ríos el 3.5% y la humedad del suelo el 1.5%.
Balance Mundial y en M éxico del Agua
BENEFICIOS• Incremento en la disponibilidad de agua• Estabilización/aumento de los niveles piezom étricos• Aumento del flujo de base (gasto ecológico) en ríos• Control de la intrusión salina• Reducción de la subsidencia del terreno • Fuente sostenible de agua subterránea• Sostenibilidad de áreas irrigadas• Estabilización de la erosión del suelo• Análisis positivo de la relación costo-beneficio• Mejoramiento del nivel de vida• Mitigación de inundaciones• Control de la contaminación• Ahorro de espacio superficial para el almacenamiento de l agua
Siempre es necesario empezar por un proyecto piloto y después proceder a su implementación a una escala mayor.
Source SHW Vol 7