AGUAS SUBTERRANEAS EN IAS ZONASDE MONTANA DE CUBA

Leslie F. Molerio León, Ambar Menéndez Gómez, Ernesto FloresValdés,Mario G. GuerraOliva , Clara Bustamante Allen

INTRODUCCIONLa elevación del nivel de vida en Ia montaña, como parteconsustancial al desarrollo del país, es el objetivo básicodel"Plan Turquino". Tal propósito condiciona la necesidadde evaluar, cuantitativamente, Ias reservas de agua subter-ráneas disponibles en los acuíferos cársicos de montañas,Ia eventual afectación que su aprovechamiento produciríasobre los recursos hídricos superficiales, y argumentar ac-erca de las posibilidades de captación de estas aguas.

Las zonas de montaña han sido relativamente poco estu-diadas en nuestro país desde el punto de vista hidro-geológico, e históricamente, no se han evaluado, consuficiente detalle, los recursos de explotación de las aguassubterráneas en los acuíferos de estas zonas.

Siendo este e/ objetivo central, se se/eccionaron 17 cuen-cas en zonas cársicas de montaña para las cuales se dls-ponía de información geológica, geomorfológica ehidrológica superticial y subterránea (fig. 1). La cuenca delToa fue la (tnica evaluada que no es alimentada poracuíferos cársicos.

Como dato básico para este análisis se utilizaron loscaudales base medios mensuales que registran las 25 es-taciones hidrométricas ubicadas en los ríos a /os que seconectan las cuencas objeto de estudio.

Fstos datos primarios fueron procesados aplicando elanálisis de las curvas de recesión de caudales, definido

como el mejor método indirecto para el estudio de lascondiciones hidrodinámicas de los acuíferos cársicos (1).Se drseñó y puso a punto Ia primeraversión de un progamaque procesa ios datos de caudales mensua/es; MIRIAM (ver-sión 1.94), acrónimo de'Modelo lntegal para la evaluaciónde Recursos de explotación e ldentificación de Acuíferos cár-sicos Múltiples'(2). Este programa permite evaluar e inter-pretar el comportamiento de acuíferos localizados en zonasde poca accesibilidad y elevada complejidad hidrogeológjca,generalmente excluidos del balance hídrico del país. Seapoya en el cálculo de las variables hidrodinámicas que car-acterizan el campo de propiedades física y la capacidad dealmacenamiento y drenaje de /os slstemas acuíferos cársias.En esta versión se adoptó la ecuación general de Maillet paracaracterizar la rama des-cendente del hidrograma de caudal.

El fundamento teórico del método parte del análisis delvaciado del acuífero durante el período de estiaje donde,de acuerdo con el grado de penetración del río en elacuífero, eite es capaz de mantener un determinado cau-dal debido, exclusivamente, al aporte de agua subter-ránea. Este puede ser asl separado y procesadoindividualmente (3). Los datos evaluados en este primeranálisis, al tratarse de valores mensuales permiten referirsesolamente a la hidrodinámica representada por un sólosubré$men de agotamiento. La fig. 2 muestra un ejemplode curva de agotamiento de caudal,

EI período de recesión promedio evaluado fue de noviem-bre a febrero, és decir, de unos 120 días. Es necesariodestacar que entre los años 1973-1988 algunos de losautores de este informe procesaron, a partir de datos decaudales diarios, 360 curvas de recesión en ocho cuencasdel pafs, pertenecientes a las provincias de Pinar del No,Habana, Matanzas y Cuantánamo. Estos resu/tados se ln-cluyen, resumidos, en esta contibución, fueron especial-mente útiles para caracterizar algunos índiceshidrodinámicos y argumentar sobre el rendimiento segurode varios de estos acuíferos, toda vez que ellos permitíanevaluar el comportamiento de /os dlferentes subregímenesde agotamiento y, por ello, identifrcar la contribución, alcaudal base total, de los diferentes espacios constitutivos delsrstema cársico (cavernas, grietas y poros).Fig. 1. Mapa de distribución de las áreas efudiadas

23

Fig. 2. Curvade agotam¡ento de caudal para el período 87-88. Estac¡ónh¡drométrica Santa An4 río Santa Cruz, ubicada en la Sierra del

Rosario, prcüncia de Pinar del Rlo. Los valores mensuales de caudalessolo permiten argumentar acerca de un subrégimen de agotamiento.

Para contribuir al establecimiento de /as eventua/es

analoglas entre srsterna s y examinar los factores que con-

trolan el desanollo de los acuíferos de montaña y de surégimen de agotamiento, se realizaron varios análisis geo-

morfológjcos complementarios, aplicando técnicas de re-

conocimiento de patrones. EIlo condujo a la obtención dediferentes nive/es factor i al e s geól ogo-geom orfol ógi cos delárea hasta los cierres analizados.

DISCUSION DE LOS RESULTADOSProblemas conceptuales del desarrollo de los sistemasacufferos en las montañas.

Los carsos de montaña de .Cuba conflituyen, en sumayor parte, impoftantes zonas aculferas. Algunos añosatás, se expuso la problemática hidrogeológica de estasimportantes áreas cársicas que/ exceptuando efudiosesporádicos, permanecen sin evaluar hidrogeológi-crmente. Como se expresó en una oportunidad, granparte de elos territorios no están siquiera exploradosdetalladamente, si se exceptúan algunos trabajos espe-leológicos y geomorfológicos.

El compoftamiento hidrodinámico de los casos de mon-taña presenta caracterfsticas particulares éspeclficas/ sus-tancialmente difiintas, flsicamente, de cualquier otrorclieve cá¡sico. Es por eslo que no le son aplicabfes con-ceptos ni técnicas de exploración y del cálculo de fos in-dices del campo de propiedades físicas y de recurcos yreseryas que se aplican en las áreas de acuíferos cársicosde llanura.

En el a¡ticulo citado (4), se señalan las siquientes par-ticularidades de la problemática de los carsos de mon-taña:

- En el carso de montaña se presentan flujos importan-tes, tanto autóctonos como alóctonos, organizados

subterráneamente, eventualmente individualizados.

pero comúnmente vinculados, cuyas zonas de alimen-

tación y conducción y/ a veces, aún las prcpias zona-.

de descarga no son perfectamente distinguibles.

A menudo se presenta una zona de acumufación sub-

terránea alimentada predominantemente por

caudales autóctonos que, al parecer/ confituyen src

más impoftantes reservas; sus mecanismos de drenaje

no están claros y pueden ser tanto de escalonamiento

veftical como de circulación lateral, y donde sus des-

cargas pueden aparecer concentradas, o también di-

fusas y relacionadas morfológicamente de modo

diverco, generalmente controlados por la posición

hipsométrica de niveles de base locales. De igual

modo, parece que las zonas de acumulación drenan,

en ocasiones, por sistemas de grietas acuíferas cuya

respuesta a los elímulos de recarga del depósito son

muy variables.

Aunque en los carsos de montaña se encuentra gene-

ralmente una vertiente absorbente y otra emisiva, vin-

culada la primera con los cauces fluviales superficiales

que inciden en la serranía y la segunda con las emer-

gencias de tales caudales, también se encuentran

vertientes emisivas desvinculadas de zonas de ab,sor-

ción alóctona en el propio macizo cársico, así como

cauces superficiales instalados en el contacto entre el

camo y la roca no carsificable que imprimen al ref ieve

un fuerte carácter fluviocársico transicional para el

que además, debe elipularse otro modelo hidro-geológico.

Las variedades en la tipología hidrogeológica se es-tablecen a partir de /a ausencia de niveles acuíferoscontinuos tratándose tanto de bolsones acuíferoscomo de grietas impenetrables y canales transitables ,saturados permanentemente o sólo de modo tempo-ral, a diferentes niveles, que pueden encontrarse ais-lados o conectados a redes mayores/ a vecesalóctonas, que los caracterizan como un merokarst.

Lo anterior presenta cieftas ventajas en cuanto a la in-vestigación hidrogeológica regional,que se manifielaen la delimitación de las técnicas de estudio de estemedio; así, los cálculos de reseryas pueden efectuansea partir de regifros sistemáticos de los caudales dedescarga y absorción del macizo y.cada macizo mon-tañoso puede ser considerado como un sistema o unaparato cársico pañícular, de acuerdo con los resul-tados de la exploración e investigación geoespe-

24 Voluntad Hidráulica, No. 86

Tabla 1Atributos de def¡n¡dos por los tectonofaciales

Complejostectonofaciales.

Cluster I Cluster ll Cluster lll Cluster lV

Carbonatado.Vulcanógeno -Sedimentario.

Terrígeno

Terrígeno.

Carbonatado.Metamórfico.

Carbonatado.Vu lcanógeno--Sedimentari o.Metamórfico-Carbonatado.

Terrlgeno.

Metamórfico.Metam órfíco- Carbonatado.

leológica integral, y como tales, individualizados y

evaluados con notable independencia del resto del

catso de montaña vecino.

En cuanto a la acuosidad de las rocas fisuradas no cár-

sicas que forman parte generalmente de las áreas de

carso de montaña/ no exifen pruebas que permitansiquiera juzgar sobre su eventual potencial. Conlitui-das por hiperbasitas muy fisuradas, cabe la posibilidad

-por analogía- de que const¡tuyan fuentes acuífens,

cuyo papel en la distribución de la recarga natural delcatso de montaña, no es conocida. Los depósitos alu-viales o facuno-palufres presentan una acuosidadmuy variable. Los primeros son aprcvechados local-mente/ sin constituir importantes horizontes acuíferos,eri tanto los segundos presentan posibilidades máslimitadas de desarrollo de captaciones dada la finagranulometría de los sedimentos.

Factores de control geológico ygeomorfológico. Concepto de analogía.

Para obtener un criterio de analogfa entre las cuencas yconocer los factores geológicos y geomorfológicos decontrof/ se realizó un análisis lógico combinatoriobooleano bivalente, aplicado a las canctelsticas arealesde los tipos de complejos tectonofaciales y tipos mor-foestructurales del rclieve (5). Como resultado de fa ma-triz de incidencia o especial calculada en modo R(variable), se obtuvo la siguiente matriz de control quemuestra cada uno de los factores que en afguna medida,por ser areales/ controlan el potencial hídrico de los car-sos de montaña de Cuba.

Estos factores son fos que alcanzan la probabilidad másalta de ocurencia en el rclieve cubano y prcsentan lamayor independencia, en términos de la máxima varia-bilidad entre l.os factores involucrados en la matriz.

Los elementos lineales que controlan el carácter mor-foelructural local son la longitud de las fallas y de losescarpes/ y sus efectos se reconocen en la conformaciónde los tipos de régimen de flujo que controfan el drenajede estos sistemas cársicos de montaña. Esto indica queel patrón de la carsificación es, en todos los casos, elagrietamiento del macizo, lo que ya fue señalado en untrabajo anterior (6) y reconocido por (7)al analizar, por

separado, las cuencas de los fos Taco Taco, Santa Cruz ySan Cristóbal.

La identificación de la analogfa, se obtuvo de igualforma, perc calculando la matriz en modo Q (objeto). gl

mejor resultado se obtuvo utilizando como función desimifítud la de máyima semejanza. sobre una matrizcuyos objetos vienen definidos por los complejos tecto-nofaciales(tabla 1)-

La estructura interna de los clulens as'l obtenidos se pre-senta en la tabla 2.

Cuatro estaciones no se agruparon en clufer alguno.Estas elaciones son las del Toa-Toro ll, Toa- Agua-cate, Yateras- Yuraguana y Sagua la Chica-Pastor Varela.Este resultado muestra/ entonces/ cuatro clusters e igualnúmero de estaciones aisladas.

El agrupamiento obtenido usando los atributos geomor-fológicos y moloestructurales de tipo areal, no dió resul-tados lógicos/ por lo que no se consideraron paraagrupar las cuencas. Se impone, en otra oportunidad,aclarar la validez de los rasgos areales def relieve en laobtención de medidas de similitud entre sifemas cársi-cos de montaña.

Potencial Hídrico y Recursos Aprovechables.El potencial hídrico de las cuencas de montaña fue cal-culadó en términos de reseryas reguladoras yrendimiento seguro/ expresados en hm'/año.

Las reservas reguladoras fueron obtenidas a partir de da-tos mensuales de caudal. La fi9.4 refleja el hidrognmade caudales medios mensuales del río Santa Cruz, regis-trado por la estación hidrométrica Santa Ana. El cálcufodel rendimiento seguro se efectuó, a partir de datosdiarios, en nueve.de los 25 cierres,estudiados, pan losque se disponla de registros diarios de caudal e informa-ción adicional, derivada dé trabajos de levantamiento

N¡VELES FACTORIALES

FACTORESTECTONOFACIALES

Complejo CarbonatadoCom plejo Vulcanógeno-Sedimentario

Compleio TerrfqenoFACTORES

cEoMoRFOLOC|COSRelieve de montañas bajas a medias

Relieve de articulación

FACTORESMORFOESTRUCTUMLES

Sistemas de bloques y horst en mantosde sobrecorrimientos

Horst y bloques en cadenasmonoclinales carsificadas

25

Tabla 2Composición de los clusten agrupados sobre la base de la semejanza tectonofacial

Cluster I Cluster ll Cluster lll Cluster lV

Cuyaguateje- Portales ll Yabú- Puente Amaro Bano- Santa Rosa Caracusey- Caracusey

Cuyaguateje- La Güira Camajuanl- Paso lbarra Yateras- Palenquito Caracusey- Las Llanadas

Cuyaguateje- V Aniversario Cuaso- Caguairanes Caracusey- Cavilanes I

Pan de Azúcar- ll Congreso

Cuacamava- La Lima

Caimito- El Centnl

San Diego- Los Gavilanes

Los Palacios- El Rosario

Bacunagua- Santo Domingo

Taco Taco- El Jardín

Santa Cruz- Santa Ana

San Cristóbal- La Campana

Cauüllo- La Fuente

hidrogeológico. Pañr estos nueve cierres se obtuviercnsus valores mínimos, medios y máx¡mos. Los valoresmfnimo y máx¡mo del rendimiento seguro representanlos caudales base extremos de la serie cronofógica estu-diada; los valores medios constituyen el promedio sim-ple de toda la serie. Eebe destacarse que estercndimiento seguro medio viene definido por losaportes, que se pmducen al caudal base, del drenajesubteráneo de las cavemas y una componente que os-cifa entrc el 25 y el 6O % del escurimiento subteráneoaportado por las grietas. Algunos de los resultados ob-tenidos se resumen en la tabla 3.

Régimen de Flujo.En el carco, ef régimen de flujo está determinado por laprcsencia de tres parcs de espacios físicos que caracterizan

Fig. 3. Hidrograma de caudales medios menzuales del río Santa Cruz,registrados por la estación t,jj:TáX]?fr"Jta Ana. El periodo analizado

el medio geométrico por el que circula el agua subter-Énea. Elos espacios son, según (B), el par matriz sólida-poros/ poros- grietas, y grietas-cavernas, los que estánestrictamente jenrquizados. Como estos espacios tienenuna longitud y diámetro cancteífiicos, es posible deter-minar el Égimen de flujo de las aguas subteráneas me-diante el análisis de las curyas de agotamiento de caudalde cada uno de los silemas de drenaje en efudio.

La frccuencia mensual con que se han elaborado las cur-vas de recesión en este tnbajo, sólo permite rcconoceruna rama de agotamiento de manera que las componen-tes del flujo identificadas en este caso son fa concentradalineal, concentrada no lineal y difusa fineaf. En sentidogeneral, la componente de flujo más frecuente en faconducción y descarga de las cuencas estudiadas es. laconcentrada lineal, que representa la circulación de lasaguas subterráneas netamente a través del espacio de lasgrietas. Sin embargo,la identificación de un sólo subÉgi-men impide precisar la contribución del espacio de lascavemas al volumen drenado. A los efectos de esteanálisis preliminar, se ha considerado que el vaciado delas cavernas está enmascarado por la fuerte componentedel agotamiento a través de las grietas. Et tipo de flujoconcentrado lineal representa más del 6O% en términosde predominio de este espacio en el drenaje del carsode montaña de Cuba.

Análisis correlatorio, espectral y de lasmedidas de dispersión.Las técnicas de análisis corrclatorio y espectral se apli-caron a las series mensuales de caudal para caracterizarlos sifemas acuíferos en corespondencia con la forma en

26 Voluntad Hidráulica, No. 86

Tabla 3.Potencial hídrico y recursos aprovechables de los acuíferos cársicos de montaña.

Potencial Hídrico y Recursos Aprovechables.

Provincia Cuenca Cierre Area

Km2

Período Evaluado

años

Reservas

reguladores

Hm2laño

Mínimas

RendimientoSeguroHm2laño

Mínimo

Pinar del RíoCuyaguateje

Pan de AzúcarCuacamaya

CaimitoSan Diego

Los PalaciosBacunaguaTaca TacoSanta Cruz

San Cirstóbal

Portales ll

CüiraV Aniversarioll Congreso

La LimaEl Central

Los CavilanesEl Rosario

Santo DomingoEl Jardín

Santa AnaLa Campana

502

281145703B40157BO532530100

| 963-89

| 969-88I 968-90I 981 -86| 985-91| 968-901962-90t963-76t964-79t966-87| 966-90t972-79

16.82

5.515.485.702.67

2.O93.691.733.21

2.031.824.80

t 55.55

2.210.030.38

o.473.78o.470.95

Mlla Clara Sagua La CrandeSagua La Chica

Camajuaní

Puente AmaroPastor VarelaPaso lbarra

404

J¿)

154

1964-6.91964-681967-gO

4.O64.43

3.47

E 12.36

Santi Spíritus Manatí Caracusey

Las Llanadas

Cavilanes I

118)ó26

1987-901986-891984-90

8.795.882.24

u 16.91

Cranma CautoCuaso

La Fuente

Santa Rosa

92126

1964-881 966-89

| 2.148.2' l 2.40

CuantánamoYateras

Toa

CaguairanesPalenquitoYaruguana

AguacateEl Toro ll

u144478

326

1967-BB1 960-891 961 -891 965-891 960-88

0.685.687.25

37.8010.40

t 70.02

0.60

que el campo de propiedades físicas modula la señal deentrada/ es decir, la lluvia.El corrclogftrma simple repre-senta la dependencia/ en tiempos crccientes/ entrc loscaudales suces¡vos. Cuando el autocorrelognma tienderápidamente a cero/ caracteriza una sucesión de eventosindependientes entre sl, por lo que el fenómeno anali-zado/ en nuestro caso/ la distribución de los caudales/puede considerane como uno de tipo cuasialeatorio, al-tamente dependiente del comportamiento de la lluvia.Elautocorrelograma que decrece lentamente indica unfenómeno muy estructurado/ donde los eventos par-ciales presentan una fuerte dependencia entre sí.

Un criterio común para d¡stinguir el comportamiento delautocorrelograma es el Límite de Andersen, tomadocomo el interyalo de tiempo en que la autocorrelaciónde la serie alcanza el valor 0,2. Tal intervalo se designacomo "Efecto de Memoria" o "lnercia" del sistema y es unindicador indirecto de la importancia de los volúmenesde agua drenados por tal sitema.

El espectro de varianza corresponde a una descomposi-ción de la varianza de la serie para diferentes frecuen-cias; además de permitir detectar las diversas tendencias(de tipo secular/ estacional y aleatorias) suminifra ¡nfor-mación adicional sobre los mecanismos de transferencia

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de caudal entre los diferentes espacios aculferos. Par-ticularmente importantes son/ en este sentido, la identifi-cación de los tiempos de filtrado y de regulación. Elprimero, poque representa el pelodo en que el sifemaasimila y tranforma totalmente las componentes secular,efacional y afeatoria, definido por el ancho de la bandaespectral, y el segundo define la duración de la influen-cia de una lluvia unitaria efectiva sobre el sistema.

De esta manera/ a un efecto de memoria elevado corres-pondefa un elevado potencial hldrico y/ en consecuen-cia, largos tiempos de regulación y bandas espectralesestrechas, es decir, tiempos cortos de filtrado.

Para el análisis se tomó, como valor de truncamiento, lamitad de la longitud de la serie. El paso de tiempo mensuallimita poder efablecer algunas genenlizaciones acerca deltiempo de regulación del sistema. En los silemas cársicoslos valorcs de efecto de memoria y los derivados delanálisis espectral se interpretan en términos de la organi-zación del drenaje subterráneo. fuí, largos tiempos deinercia y de regulación, en bandas espectrales estrechas,indican una fuerte integración de los conductos acuffercsdonde las componentes de drenaje subterráneo pre-dominantes vienen de la contribución del flujo a travésde grietas y poros, aqul la descarga es mucho más lentaque en aquellos bien integrados, circufando a través decavemas, en los que la inercia es mucho menor/ las ban-das espectrales son muy anchas y los tiempos de regu-lación son muy conos. Elos son los flamados sistemAs"bien drenados" en contraposición a los primeros, de-nominados sifemas "mal drcnados" en la literaturaclásica. Es importante destacar que las reservas de aguasubteránea, en otras condiciones de yacencia, son másimportantes en los mal drenados que en fos bien dre-nados pero, de modo inverso, en la montaña, ésos sonlos que mejorcs posibilidades de captación ofiecen.

En general, el efecto de memoria, tomado al Límite deAndersen, no es muy elevado, comúnmente del ordende fos 45 dlas y, en algunos casos/ como en los sislemasdrenados por el Cuyaguateje hasta la estación V Aniver-sario y Yateras hasta Yuraguana son, incluso inferiores a3O dfas. Las bajas inercias son indicadoras de rcservas nomuy grandes de aguas subterráneas.

Las bandas espectrales se mueven ent¡e las frecuenciasmedias (0,2-0,3) y altas ( <O,4), que rcpresentan, respec-tivamente, nueve y siete casos. Cinco silemas se encuen-tran en las altas frccuencias (0,3-0,4) en tanto sólo dos, enlas bajas (hasa 0,1). Fxcepto en este rlltimo, ello es un indi-cador de la elevada dependencia de los estfmulos aleato-rios sobrc el comportamiento del sifema, con capacidadesmuy pequeñas de autoregulación, por lo genenl del o¡dende los 2-3 meses y/ a veces menores. En consecuencia, laseventuales captaciones requieren de frecuencias de re-

carga'natural no inferiores a ese orden para mantenercaudales adecuados de explotación, toda vez que estoindica bajas propiedades de almacenamiento. Ello esparticularmente relevante en la zona de las altas frecuen-cias, donde la componente aleatoria es la más impor-tante en la distribución de los caudales.

Los ciclos anuales se reconocen en todos los sistemas, asfcomo los estacionafes pero, en este último caso, no sonnecesariamente semestrales. Estos se reconocen/ ne-tamente/ en Cautillo-La Fuente, Guaso-Caguairanes, y enlas dos estaciones de Yatens. Pero es más común encon-trar ciclos de ocho meses y menores de seis, incluso dedos, tres y cuatro meses.

Condiciones de yacenc¡a y descarga.Sobre la base de las clases obtenidas segrln los complejostectonofaciales, se analizaron las respuestas de fos siste-mas de acuerdo con los- tipos de régimen de flujo exis-tentes y a su frecuencia.

El primer grupo está formado por las cuencas de Pinardel Rlo y Cranma (cier¡e La Fuente) y en ellas están pre-sentes los complejos vulcanógeno-sedimentario, car-bonatado y terrígeno.

En cuanto a movimiento de fluido se refiere, la compo-nente de flujo predominante en estos aculferos es laconcentrada lineal en el espacio de las grietas sin dejarde mencionar que, en algunos períodos de recesión, laconducción y descarga se realizan también segrln elespacio de las grietas, pero drcnando con flujo difuso.Esto significa que el drenaje con flujo concentrado indicaque la ci¡culación del agua sigue patrones lineales quecondicionan las direcciones preferenciales del escu-rrimiento subterráneo.

Cuando se manifiesta flujo difuso, la pendiente de lacurva de agotamíento de caudales es más suave. La cir-culación del agua subterránea se hace más lenta, eviden-ciándose en los tiempos de residencia del agua en elsilema. Este comportamiento es caracterílico de lossistemas acuífercs del TacoTaco, Santa Cruz y SanCristóbal.

En el caso particular del Santa Cruz, exifen tres años deflujo difuso en los períodos de recesión del73-76, y paracada perlodo la recesión empieza con caudafes más ba-jos, esto es debido a que no ha habido la alimentaciónsuficiente como para que se reactiven otros espacios delcarso y aumenten los caudales.

En las cuencas donde se evidencia la componente deflujo concentrado no lineal, en no pocos perfodos de re-cesión , se debe a que la conducción y descarga de fossistemas se realiza fundamentalmente a través de caver-¡¿"., debido a elfmulos que provocan que se colmatentodos los espacios colectores- conductores.

28 Voluntad Hidráulica, No. 86

de las propiedades flsicas

Heteroséneas O.40<Cv<0.80 0.8O<Cv<1.50

Yateras - Yarupuana o.44 Santa Cruz - Santa Ana 0.83

Cuvaoateie-VAniversar¡o 0.56 Bano - Santa Rca o.90

Caracusey - Caracusey o.5E San Cr'stóbal - La 0.90Camoana

Yateras - Palenouito 0.60 Caimito - El Cenhal o.9'l

Yabrl - Puente Amaro 0.61 Cuacamava - La Lima 1.03

Camaiuaní - Paso lbarra 0.62 Toa - El Toro l l 1.13

Caracusev - Las Llanadas 0.63 Toa - El AgJacate 1.30

Cuaso - Cazuairanes 0.67

Cuvasuateie - La Cüira 0.67

Pan de azúcar - ll Congreso o.7o

Sagua La Chica - Pastor O,72Varela

Cuyazuate¡e - LPortales ll o.72

Castillo - La Fuente o.73

Taco Taco - El lardín 0.76

Caracusev-Cavi lanesI 0.76

Bacunasua - Santo Dominso O.77

San Diego - Lc Cavilanes O-78

Lc Palacia - El Rcario o.78

Los tiempos de residencia de las aguas son muchomenores compaándolos con otros pelodos donde lacomponente de flujo es li-neal. Las cuencas del Cuy-aguateje (La Cüira)y Bacunagua (Santo Domingo)/ mani-fiestan este flujo turbulento y, precisamente, ellas drenanlos sistemas cavernarios de Majaguas-Cantera, Fuentes yLos Perdidos (figs. 4-6). Un comportamiento similar seaprecia en las cuencas de los r'los Pan de Azrlcar y Cua-camaya/ aunque las series de datos tan conas (seis años)no permiten llegar a interpretaciones concluyentes.

El segundo grupo lo conforman las cuencas de los ríosYabú y Camajuaní en la provincia de Villa Clara.

En estas cuencls están presentes los complejos vul-canógeno-sedimentario, carbonatado, terígeno y metamór-fico cumpliéndose en ellos fas caracteíst¡cas del tipo derégimen de flujo concentrado lineal.

La cuenca del río Yabú, con una serie de sólo cincoaños, refleja Égimen de flujo concentrado lineal, nosucede asf en el rfo Camajuaní, donde también ocurendrenajes en Égimen concentrado no líneal y difuso lin-eal en este orden de impoftancia.

El tercer grupo está formado por las cuencas del ío Bano,Yateras (Palenquito) y Guaso (Caguairanes). En ellas estánpresentes los complejos tectonofaciales vulcanógeno-sed¡-mentario, carbonatado y carbonatado-terígeno.

En las cuencas de los r'los Bano y Yateras prcdomina el Égi-men de flujo concentrado lineal, sin dejar de mencionarque en el Yatens se manif¡esta, además, el drenaje de tipodifuso lineal. En el caso particular del Guaso el flujo pre-

Tabla 4Crupos de sistemas acufferos según el grado de homogeneidad relativa

dominante es el concentrado no lineal, loque se refleja por grandes sistemas decavemas dircctamente conectadas desdeel sumidero hasta la cueva del Cam-panario y los manantiales que drenan elsistema en la base de la cuenca. Con unaimportancia secundaria se obseryandrenajes en égimen concentrado lineal ydifuso lineal, indicadores de un compfi-cado sistema de agrietamiento en elaculfero.

En el cuarto y último grupo se presentanlos compfejos tectonofaciafes terrígeno,metamórfico y metamórfico-carbonatadoconformando la cuenca del río Manatí.La información de que se dispone esmuy corta (de tres a siete años) y nos re-fleja un predominio del Égimen con-centrado lineal en el curso inferior ymedio de la cuenca. En el cutso superiorde la cuenca se manifiefan los regfme-nes concentrado lineal y difuso lineal, loque indica un predominio de fun-

cionamiento del espacio de las grietas en todo el silemaacuffem.

Para caracterizar las condiciones de yacencia y descargade los sistemas acufferos de montaña/ nos basamos en(12,13). Se agruparon los cieres por regiones cársicascon condiciones hidrológicas y morfoestructurales comu-nes que definen las condiciones de alimentación/ con-ducción y descarga de las cuencas estudiadas.

Cuencas de la sierra de los Organos.La dirección del flujo subterráneo se produce como con-secuencia de la transfluencia y transcurrencia de la redfluvial superficial, parcialmente subteránea, y tambiéncomo resultado de la descarga de bolsones de caudalautóctono que conlituyen una modalidad particulardel drenaje. La alimentación, movimiento y descarga delas aguas se efectúa a través de formas cársicas muchasveces enlazadas en circuitos unidos. Las formas de con-ducción más importantes la integran cavidades directasde caudal alóctono y autóctono y las formas de emisiónla integnn fuentes de caudal autóctono que general-mente descargan concentrados sobre los valles fluviales,como es el caso de fos manantiales de El Resolladero,Mal Paso y La Pimienta.

Cuencas de la sierra del Rosario.En las cuencas ubicadas en la sierra def Rosario, talescomo San Diego, Los Palacios, Bacunagua, Taco Taco,Santa Cruz y San Cristóbal, la descarga de los caudalesautóctonos se efectrla hacia las redes fluviales colectoras

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labndas sobre las superficies no carcificables. La alimen-tación, movimiento y descarga no están bien definidasgeomorfofógicamente, por fo que su localización no estáclara, aunque existe una impoftante componente de ali-mentación a través de simas vefticales o subverticales

que contactan con la red subterránea principalmente de-sarrollada al nivel de los valles superficiales. De igualmodo las relaciones de alimentación alóctona y autóc-tona son complejas, ya que en general puede conside-ratse un camo suspendido. Sin embargo, fa red cársicafunciona como recarga a la zona de drenaje superficial.La red superficial localmente está bien desarrollada.

Cuenca de la sierra Guamuhaya- Trinidad.En cuanto a la cuenca del lo Manatl, ubicada en la regióncársica Sierra de Cuamuhaya-Trinidad, las rclacioneshidrodinámicas no están claras. La afimentación ocunecompfetamente a partir de caudales arfóctonos, dedrenaje subteráneo, asl como apoftes superficiales a travésde foimas cárcicas locales. La conducción no elá organi-zada en redes prefercnciales; sino que ocurre por un pa-tón de agrietamiento/ aunque se han obseryado cavernasactivas de poco desarrollo lineal. La descarga ocurrc local-mente mediante surgencias que pueden conlituir cavernasemisivas drenando generalmente sistemas locales dedrenaje, así como se obseryan sifemas locales de grietasque cumplen igual funcionamiento.

Cuencas de la serranía Fomento- Cabaiguán.La alimentación de estos sístemas es híbrida, tantoautóctona proveniente de las precipitaciones a través deformas de absorción del tipo de campos de lapiez indi-recto y depresiones cársicas parcialmente colmatadas,como alóctona, esencialmente de las partes no cársicasde las cuencas, a paftir del escurrimiento superficial. Laconducción ocurre mediante cavernas transfluentes, loque determina un flujo subterráneo bien organizado. Ladescarga se produce indistintamente a través de caver-nas emisivas así como por manantiales de flujo difuso, enel contacto entre las rocas cársicas y no cársicas.

Mofológicamente se rcpresentan estos acuífercs mediantebloques calcáreos colgados, lo que individualiza aparatoscársicos bien definidos. Esto determina que las zonas de ali-mentación, conducción y descarga estén bíen delimitadas.

Cuenca de la sierra de Cuisa - Los Negros(Calizas de Baire).La cuenca del río Cautillo se ubica en la región Sierra deBaire, particular región cársica del país. Sus condicionesde alimentación, movimiento y descarga no están claras.La primera ocurre en la mayoría del territorio direc-tamente sobre el macizo casificado, a través de formasde absorción abundantes en la región. La conducción delas aguas subterráneas se efectúa por medio de redesbien organizadas. La emisión está directamente vincu-lada a esta red de conductos cánsicos mediante un pa-trón de agrietamiento bien interconectado, aunque nopueden descaftarce descargas locales de sistemas indi-viduaf izados.

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Fig.4. Red subterránea de los arroyos Santo Tomás, Bolo y Peñate quecontrolan el desarrollo de la Cran Caverna de Santo Tomás

Fig. 5. Red subterránea de los arroyos Majagua y Cantera, que generanel sistema cavernario homónimo

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Fig 6. Red de galerías subterráneas del Sistema Cavernario LosPerdidos, reconido subterráneo del río Bacunagua

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30 Voluntad Hidráulica, No. 86

Cuencas de la meseta del Guaso.

Estas cuencas se prcsentan como sistemas cársicos de laregión cársica Meseta del Guaso. En estos sistemas, lasformas de absorción indican claramente las variacioneslocales del flujo concentrado y /con menos impoftancia,alimentación híbrida fundamentalmente en valles flu-viocársicos. La alimentación de los los Cuaso y Yaterasocurre a part¡r de fuentes de flujo concentrado con ele-vados apoftes de caudal aúóctono del macizo, no ocu-rriendo asl con el rlo Bano que nace a partir de flujodifuso. La conducción tiene lugar a través de numerososconductos, y las formas de absorción también son abun-dantes del tipo periférico que límitan a la región cársica.Se conocen/ además, numerosos manantiaf es quedrcnan localmente en las depresiones cárcicas y hacia loslos principales.

Particularidades de la captación de aguasubterránea en la montaña.

Por lo común, las aguas subtenáneas en la montaña repre-sentan un potencial limitado a los efectos de emprcnder sucaptación a gnn escala. Ello se debe a que los aculfenrs demontaña son reducidos i de limitado espesor/ no formangrandes silemas interconectados y son sumaménte de-pendientes de las variaciones en la rccarga natural. [a con-tribución del drenaje subteráneo al escunimiento totalcalculada pan los territorios aquf estudiados es la sumatoriade fa contribución de numerosos aparatos cánsicos, a vecesaislados, que conslituyen, por ello, sistemas de flujo locales.En consecuencia, el desarrcllo de captaciones en estas re-giones debe atender, ante todo, esta particular carac-teílica.

Las formas de captación más comunes de agua subte-rránea en fas zonas de montañas cársicas de Cuba sonlas siguientes:

- aprovechamiento de manantiales (con o sin regufaciónanificiaf )

- aprovechamiento dirccto de los caudales fluviales(tomas en los fos)

- aprcvechamiento de los lagos subteráneos en c;rvem¿$

- pozos criollos

habida cuenta de que, históricamente, los aprovecha-mientos de agua subteránea han ¡esultado casi totalmenteartesanales y destinados a la satisfacción de una demandamínima, por lo comrfn, no más allá de las necesidadesdomélicas. Casos e><cepcionales, por ejemplo, lo confi-tuye la meseta del Cuaso, donde la derarga subteráneade la cueva del Campanario ha sido utilizada, dede prin-cipios de este sigfo, con el proposito hísíco de generaciónde energía eléctrica (fig.71.

al Aprovechamiento de manantiales

La efectividad de la captación depende del tipo demanantial. Algunos fracasos notables de aprovechamien-tos subtenáneos se deben a confundir surgencias conelavelas o con 'tanques" en las vertientes absorbentesde las montañas. En este sentido, las formas más apro-piadas resultan las fuentes vauclusianas de nivel de base(fig. 8), las surgencias de caudal autóctono de nivel debase y los lagos de los'tmp-pleins" vinculados a sifemasmal drenados, cancterizados por su elevada inercia ei m poftantes volúmenes almacenados.

Las confrucciones del tipo de "cajas de agua", muycomunes/ deben prever, en el caso de las fuentes vauclu-sianas, las descargas violentas e instantáneas promovidaspor aguaceros torrenciales de respuesta rápida

b/Aprovechamiento directo de los caudales fluviales(tomas en los ríos)

Estas captaciones son comunes en los valles de fondoplano, generalmente con cobenura arcillosa (fig. 9). Entales casos, las capacidades de extracción son mayores yse destinan al riego de pequeñas parcelas y, parcial-mente af abastecimiento doméstico. Estas tomas presen-

Fig. 7. Cueva del Canrpanario regulada artificialmente para laproducción de energía eléctr¡ca.

tan, como inconveniente, que no siempre pueden

Fig. 8. Captación de aguas subterráneas con toma en una fuentevauclusiana de nivel de base.

31

Fig. 10. Lago subterráneo

asegurar una adecuada calidad de las aguas, debida afenómenos de turbidez y contaminación bacteriológica.Por lo común, elas aguas presentan baja minenlizacióny, cuando predomina la alimentación alóctona dedezonas ter'rgenas/ presentan bajo contenido de calcio ymagnesio..

cl Aprovechamiento de los lagos subterráneos en cavernas

En cavemas de fácil acceso/ es común que parte delabalecimiento doméstico se realice a partir de la colectamanual de aguas de percolación almacenadas en los lagossubterráneos, tanto del tipo de "gours" (o reprcsas) como dedepósitos ¡emanentes de avenidas o de aflonmientos lo-cales del nivel de las aguas subteráneas (fig. 10). Laprimen y la rSltima suelen ser agu¿rs de excelente calidadffsico-qulmica y bacteriológica, no asf las segundas, sobretodo cuando están vinculadas a avenidas.

dl Captaciones' mediante pozos criollos

Bta práctica es común en valles de fondo plano, en al-gunos fondos de poljes o uvalas y en la corteza de intem-perismo de los depósitos de acarreo o derivados de lasrocas no carbonatadas. Sus caudales suelen ser exiguos,capaces de satisfacer pequeñas demandas domésticas.

Los pozos son poco prcfundos, de no más de 5 metros yde gran diámetro. Aprovechan aguas de infiltración y, lo-calmente, aguas de aculfenrs subálveos o colgados demuy poca potencia. Su calidad es muy variable, aunquepor lo general son aguas de muy baja mineralización,suscept¡bles de contaminarse nípidamente.

Las cáptaciones mediante pozos tubulares son exitosassólo cuando logran apnrvechar los acu'úeros calcáreos defondo de valles que no hayan atravesado fases lacustresdurante su evolución hidrológica. En este caso, los mate-riales finos de la sedimentación lacunar suelen sellar losconductos cánicos convirtiendo el desarrollo de los po-zos en una ta¡ea muy poco efectiva.

Durante los rlltimos años se han realizado investigacio-nes aplicadas en la n.rayoía de las cuencas cársicas demontaña de Cuba. Como resultado de estos levan-tamientos pueden argumentarse algunas particularidadespan asumir la captación de las aguas de. montaña en loscansos de montaña.

Las captaciones en relieves cársicos de montaña deberealizarce directamente sobre el nivel de descarga en lossifemas de flujo, tanto locales como negionales. Elasfuentes presentan el caudal base o de estiaje esencial-mente autóctono de los aculferos cársicos.

Es particularmente importante conocer el área de ali-mentación y los recursos aprovechables de la fuente queva a ser explotada.

Como prcmisa debe conocerse la relación hidráulica delmanantial con el acuífero, ya que bolsones colgados oredes desvinculadas, ocasionalmente activas, no son por-tadoras de caudales permanentes y pueden no drenar enlos pefodos de seca.

Para las superficies de contacto o fluviocánicas se debentener en cuenta las relaciones hidáulicas de la red fluvialsuperficial, alimentada por el aculfero; la acuosidad po-tencial de los sedimentos, prácticamente impermeablesen relación al carso que rellenan los valles en contacto;así como el eventual estancamiento o acumulación deagua supelicial o de rápida infiltración en cavernas desapeamiento lateral, colgadas o desvinculadas de losacufferos; que pueden dar falsas obseryaciones del régi-men de flujo en los carsos de montañas.

Las ve¡tientes absorbentes de los valles fluviocársicos, alser las zonas de alimentación de estos sistemas aculferos,no constituyen zonas de captación del agua subterránea

Un aspecto especialmente importante a tomar en con-sideración es que la captación de las aguas subterráneasen los-aculferos cárcicos de montaña reduce -o puedereducir- el gafo que/ en la actualidad, se capta en las es-taciones hidrométricas de la red de control y monitoreodel escurrimiento líquído superficial de los ríos que

Fig 9. Captación directa de caudales fluüales en r¡alles intramontanos.

32 Voluntad Hidráulica, No. 86

'ldrenan estos acuíferos o es almacenado o derivado porobras hidrotécnicas (presas, canales/ hidroeféaricas) lo-calizadas aguas abajo. Por tal motivo el volumen totaldrenado por el acuífero, tiene que ser separado delvolumen superficial con precisión suficiente pan evitarresultados indeseables.

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I

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*99ANO XXXilt 1996

Organo Of ic ia l del Inst i tuto Nacional de Recursos Hidrául icos

Precio: $7.0OcoNSEJO EDIfOR|AL

llirectora: Dra. Ing. Mercedes Arellano Acosta

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3*ttJN ACUARO: uno de la 'caminc'de OSHUN, d¡6aCQSttA) pruba, dueña de las agus terEtrs, el amor y laÉt¡dad, tracdlturad¿ en Cuba q la Santfsima Mrgen de la3¡idad del Cob¡e.

iJ sr-hjto fundamental e el pavo real, según la leyenda.

:ü-¡ d artHa plástico René Milf Cazón, invstigador que har-peñ¿do su indiscrnible talento en darle r6tro a 16CSS|-iAS del panteón ¡oruba, en la búsqueda de la verdadera:rqs de 106 di6 afrienc, y su legitim¡zación, sin Kurrir a:m o-ürm de baamento ocidstal.

uii5, i¡l¡w en el embrujo de su taller en 17 y F, en el,:do, La Habana, ha materialiado en su obra larÉprEt¿ción de 16 ORISHAS a través de 28 r6trc, trs um.rste

l¿bo¡ de in$tigación cientffiG.

fd eüe ef,illó, metale, piel de animals, y otrc elementG,rc e{ cdd tise un signifiodo propio, Milf introduce el:rÉ!Ft-. tlidiremional en sus format6, para rtrrear lc mit6I f¡rljicirc d€ 6ta anGtral cultura.

-¡ rúoJq s de la excluiva reponsabilidad téoie de suarEE 5€ artqia $ reproduaión parcial b total, siemprerc r m€irc su prdmcia y se envfen dc ejemplarc afttd¿Efuió.r,

SUMARIOEditorial

Presencia latente: Faustino PérezNinón Alfonso Benftez

Cooperación Suecia-Cuba. Ecotoxicologfa. Efectos ecológicos desustancias contaminantes sobre los ecosistemas.

María del Carmen Cranda

Limnologla: Ciencia de las aguas dulces.Orlando Laíz Averhoff

Incertidumbre y riesgo hidrológico en el diseño de presas.Oraldo Pérez Monteagudo

El SADHI: Un sistema que sabe a donde va.Eduardo Valazco Davis

Aguas subterráneas en las zonas de montaña de Cuba.Leslie Molerio León

Administración, control y protección de las aguas interiores de Cuba.Margarita Fontova de los Reyes

Su respuesta técnica: Forum de la ciencia y la técnica.Miguel Sandoval Toca

Reconocimiento de la Unión Nacional de Escritores y Artistas de Cuba(UNEAC) por obra musical aportada al ingeniero hidrául ico Antonio

(Ñico) Rojas, guitarrista y compositor.Mercedes Arell ano Acosta

Noticias

OMI TUTU: agua fresca.Leyda Oquendo Barrios

Dla Mundial del Agua.

Premio del Concurso Cuentos Infanti les'El Agua y la Vida'

Reunión lnternacional de apoyo al sector del Agua y Saneamiento enla Repribl ica de Cuba.

UNICEF: Programa Rural de Agua Potable y Saneamiento.Francisco Rivera

Siempre en el recuerdo

La naturaleza se inclina ante el hombre. Canal Trasvase Matanzas-Habana.

Ninón Alfonso Benítez

Entrevista al Dr. Ing. Fernando Pérez Monteagudo, Presidente de laSociedad

de Ingenierfa Hidrául ica de la UNAICC.Ninón Alfonso Benftez

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