CASO DE ÍRECARGA ARTIFICIAL DE ACUÍFEROS

EN LA CUENCA DEL RÍO SONORA

Ad i P l NAdriana Palma Nava

CONTENIDO

ÓÓ

CONTENIDO

1.1. INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

2 CONCEPTOS BÁSICOS2. CONCEPTOS BÁSICOS

3. CASO DE ESTUDIO

4. METODOLOGÍA DE ANÁLISIS

5.5. RESULTADOSRESULTADOS

6 COMENTARIOS Y CONCLUSIONES6 COMENTARIOS Y CONCLUSIONES6. COMENTARIOS Y CONCLUSIONES6. COMENTARIOS Y CONCLUSIONES

1. Introducción

• La población crece y con ello la demanda del agua de buena calidad,con la consecuencia del aumento del volumen de aguas residuales

• Al mismo tiempo son necesarias más áreas de irrigación parasatisfacer la demanda de esta población en crecimiento

• Mientras que lo anterior es cierto, existe una gran incertidumbre encómo cambiará el clima y cual será la afectación sobre las actividadeshhumanas

• Dadas estas características es evidente una mayor competencia por elagua para diversas actividades; para afrontar esta situación esagua para diversas actividades; para afrontar esta situación esnecesario realizar un manejo integral del agua

E h lí ti d d t d l f t i l d

GESTIÓN INTEGRAL DEL AGUA: FUNDAMENTOS 2. Conceptos básicos

• Es un proceso holístico donde todos los factores involucrados sonconsiderados en el proceso de toma de decisiones, enfocado en:

• Manejo de la oferta• Desarrollo económico

• Salud pública y aspectosl l

Manejo de la oferta

• Manejo de la Demanda delagua (conservación, transferencias)

socio‐culturales

• Equilibrio ecológicos yt t bilid d

g ( , )

• Calidad del agua

• Manejo conjunto aguassustentabilidad Manejo conjunto aguassuperficiales y subterráneas

• Reciclaje y reúso del aguaj y g

• Control de contaminación yremediación

• Resolución de conflictos

• Cambio climático

Manejo Integral de una cuenca conmodelos acoplados de la hidrologíaregional , son necesarios para entenderen su totalidad las relaciones complejas

Relaciones complejas

CLIMAen su totalidad las relaciones complejasentre el Clima, Suelo/agua y flujosSuperficial/subsuperficial y subterráneo

Diferentes usosconsuntivos

Diferentes tipos de flujo Y direccionesde flujo

Modified from Puri & Arnold, 2002

Sustentabilidad: Manejo y uso del agua de forma tal queSustentabilidad: Manejo y uso del agua de forma tal quese pueda mantener el suministro de forma indefinida sin causar consecuencias ambientales, económicas y sociales., y

Uso conjunto: Manejo conjunto de los recursossuperficiales y subterréneos para optimar el suministro de agua a usuarios minimizando daños sobre la cantidad y calidadcalidad.

Gestión del agua: La actividad de planear, desarrollar, g p , ,distribuir y manejar el uso óptimo de los recursos hídricos.

Gestión sostenible de aguaUna gestión sostenible y equilibrada de aguas no es posible, muchas veces, sin tener en cuenta el origen del agua, como las aguas superficiales o la precipitaciónprecipitación.

En muchos países con distribución de precipitación anual concentrada en algunos meses específicos o con largos consumos de agua la gestiónalgunos meses específicos, o con largos consumos de agua, la gestión deberá tener en cuenta la utilización conjunta de aguas superficiales y subterráneas.

Hay muchos países en que la gestión conjunta aguas subterráneas / aguas superficiales:• O no se hace de todo• O se hace de una forma no controlada

• CASO MÉXICO

7

MÉTODOS DE GESTIÓN INTEGRAL DE LA CUENCA• Gestión integrada de los recursos hídricos

• Procesos de planificación y coordinación

• Incentivar el manejo óptimo y racional del agua

• Desarrollar escenarios para planear la gestión

• Predecir los resultados de planes y programasalternativos

• CASO SONORA

ÍCASO DE ESTUDIO: CUENCA DEL RÍO SONORAObjetivo General• Desarrollo de metodologías para el manejo integral deDesarrollo de metodologías para el manejo integral deaguas (superficiales y subterráneas) en la cuenca

Objetivos específicos• Análisis hidrológico integrado de la cuenca

Políticas de operación de las presas y acuíferos• Políticas de operación de las presas y acuíferos• SANEAMIENTO• Definir proyectos de recarga artificialDefinir proyectos de recarga artificial•Optimar el abastecimiento del sistema• Desarrollar Modelos de simulación

ESQUEMA GENERAL DE LA CUENCA4. Metodología de análisis

CUENCA MEDIA DEL RÍO SONORA

444455

30

30

Mm3 anuales Balance en Hermosillo

BALANCE DE AGUAS EN HERMOSILLO

12

100 630

ABELARDO

MOLINITORED AGUAPOTABLE

19 (0.61 m3/s)EVAPOR

82

377

POZOS EVAPOR

113

14

377 POZOS RIEGO113

1.83 m3/s57

51 (1617 lps)

16

LA MANGA

23 (36%)41 EVt

57

65 (2046 lps)

65Riego (2800 ha; 42 Mm3)LA POZA 4

BAGOTES 17MESA DEL SERI 49PESQUEIRA 12

DRENAJE65

PESQUEIRA 12

43% de pérdidas totales en Hermosillo

MANEJO INTEGRAL EN LA CUENCA MEDIA DEL RÍO SONORA

CALIBRACIÓN

RECOPILACIÓNÁ Ó

VINCULACIÓN DE

EVALUACIÓNACTUAL

Y ANÁLISISDE DATOS

CONCEPTUALIZACIÓNDEL SISTEMA

HÍDRICO

RESULTADOS

GIS Y DSSEVALUACIÓN DETENDENCIAS

EVALUACIÓN DEESCENARIOS

ESQUEMA DE LA CUENCA MEDIA

SISTEMA HÍDRICO DE LA CUENCA MEDIA

HERMOSILLO

MODELO INTEGRAL, TÉCNICA DE APOYO A LAS DECISIONES (DSS)

PROCESO

ELEMENTO

DATOS

DATOS SECUENCIALES

DATOS ALMACENADOS

DECISIÓN

MODELO WEAP

5000000 10 205 Kilometros

500000

0 10 205 KilometrosACUÍFERO DE LA MANGA

$

3250

000

3250

000

$

SimbologíaArroyo MangaHermosillo

Presa Abelardo L. Rodríguez

$$Limite de la zona de estudio

Hermosillo HERMOSILLO

0 0

Límite de la zona de estudio

3200

000

3200

000

Sonora SIETE CERROS

500000

z

MODELO DE SIMULACIÓN DE FLUJO EN ACUÍFEROS DEL I. I. (MOTRIT)

450000 500000CALIDAD.

PUNTOS DE MUESTREO

SC6SC5

3250

000

3250

000

SE MUESTREARON 24 PUNTOS EN JUNIO Y SEPTIEMBRE

SC9SC8

SC7

Se analizaron 34 parámetros físico-

ZN8ZN9

ZN6 ZN15SC12

SC11 SC10

ZN11

HERMOSILLO

químicos establecidos por la Comisión Estatal del Agua para caracterización d lid d d l

$

ZN5ZN9

SC4

SC3

SC12

ZN14de calidad del agua.

0 10 000 20 0005 000

$P2

P1

SC2

SC1

3200

000

3200

000

SIETE CERROS 0 10,000 20,0005,000

Metros

450000 500000

SIETE CERROS

3261085326108532610853261085

Ca-Na-HCO3

3261085326108532610853261085

CALIDAD.FAMILIAS DE AGUA, DIAGRAMA DE STIFF

•Tres iones dominan: calcio, sodio y

3245668324566832456683245668

Ca-Na-HCO3

3245668324566832456683245668

, ybicarbonato• Agua subterránea en contacto conminerales de rocas calizas• La presencia de sodio, se explica

32302513230251323025132302513230251323025132302513230251

Na-Ca-HCO3

p , pdebido a las características del climadel sitio.• Disolución de minerales: Calcita,Argonita, Dolomita, Yeso, etc.

1. Cálcica sódica bicarbonatada

2. Cálcica sódica bicarbonatada sulfatada3214834

Y(m

)

Na Ca HCO3 Cl SO43214834

Y(m

)

3214834

Y(m

)

Ca-Na-HCO3-SO4

3214834

Y(m

)

3214834

Y(m

)

3214834

Y(m

)

3214834

Y(m

)

3214834

Y(m

)

Na-Ca-HCO3

Na-Ca-HCO3-SO4

g , , ,

3. Cálcica sódica clorurada sulfatada nitrogenada

4. Sódica bicarbonatada

Na-Ca-HCO3-Cl-SO4

Ca-Na-HCO3-SO4

Na-HCO3

Na-Ca-HCO3

5. Sódica, cálcica, bicarbonatada

6. Sódica, cálcica, bicarbonatada, clorurada, sulfatada

7 Sódi ál i bi b t d lf t d

319941731994173199417 Ca-Na-HCO3-SO4Ca-Na-HCO3-SO431994173199417

Ca-Na-Cl-SO4-NO3

319941731994173199417

Na-Ca-HCO3

7. Sódica, cálcica, bicarbonatada, sulfatada

452530 463580 474630 485680 496730 507780

X(m)

3184000452530 463580 474630 485680 496730 507780

X(m)

3184000452530 463580 474630 485680 496730 507780

X(m)

3184000452530 463580 474630 485680 496730 507780

X(m)

3184000452530 463580 474630 485680 496730 507780

X(m)

3184000452530 463580 474630 485680 496730 507780

X(m)

3184000452530 463580 474630 485680 496730 507780

X(m)

3184000452530 463580 474630 485680 496730 507780

X(m)

3184000

RESULTADOS DEL ANÁLISIS DE LA CALIDAD

NOM-127-SSA1-1994NOM 127 SSA1 1994

ALTERNATIVAS DE LOCALIZACIÓN DE LAS LAGUNAS

HERMOSILLO

AEROPUERTO

PTARPTARLAGUNAS DE INFILTRACIÓN 

DISTRITO DEDISTRITO DE RIEGO

”LA YESCA”

SELECCIÓN

Esquema de bordos – Perfiles longitudinalesCanal lateral Bordos 

DISEÑO DE LAS LAGUNAS

Canal lateral 

Flujo PTAR

Estanque 6 Estanque 1 Estanque 2 Estanque 3 Estanque 4 Estanque 5

Bordos 1.5:1

Corte longitudinal

Terreno naturalRasante

Esquema detalle compuertas en canal

DISEÑO DE LAS LAGUNAS

Compuertas prototipo de fierro fundido en canal

Detalle CompuertasCompuertas

Laguna

Bordo 2:1

Toma (conducto) hacia laguna2:1

Ampliación de la infraestructura

BATERÍA BAGOTESSe propone la perforación de un pozo por año con una

id d d 50 l HERMOSILLOcapacidad de 50 lps, con un total de 20 pozos para aumentar la extracción en 1m3/s PRESA ABELARDOla extracción en 1m3/s

LA YESCA

Tabla 2. Variables del modelo.

Resultados. Descripción de escenarios.VARIABLES PARA LA EVALUACIÓN DEL SISTEMA

TIPO DE VARIABLE VARIABLE

DECISIÓNDEMANDA, EXTRACCIÓN, CAPACIDAD DE OBRAS DE RECARGA POLÍTICA DE OPERACIÓN DE PRESASRECARGA, POLÍTICA DE OPERACIÓN DE PRESAS

ESTADO ALMACENAMIENTO (RÍOS, ACUÍFEROS Y PRESAS)

Á Í

• Evaluación actual (calibración): 1993-2010

ESTOCÁSTICA HIDROGRAMAS EN RÍOS

( )• Evaluación de tendencias: 1942-2007• Definición de escenarios: 1942-2007, series históricas de 25 años, (en

total 5 series)total 5 series)

• Suministro a Hermosillo: constante de 100 Mm3/año y con incremento del 1 7%

DEFINICIÓN DE ESCENARIOS

• Suministro a Hermosillo: constante de 100 Mm /año y con incremento del 1.7% anual • Suministro a las unidades de riego: SIN RESTRICCIÓN, con una demanda total entre todos los distritos de riego de 118 Mm3/año, CON REESTRICCIÓN, limite enentre todos los distritos de riego de 118 Mm /año, CON REESTRICCIÓN, limite en la extracción en función de la variación en el cambio de almacenamiento en el acuífero, si éste se reduce en más de un 5%, la extracción máxima hacia dicha demanda agrícola se reduce un 15%g•Preferencias: primeramente de recursos superficiales , Bagotes, Seris y Pesqueira• Recarga: Capacidad de recarga aguas abajo de la presa el Molinito es de 10 g g g jm3/s; para la recarga en el acuífero de la Manga, se consideraron tres casos: el primero considerando la situación actual, el segundo realizando recarga mediante las lagunas de infiltración, con un caudal de 41 Mm3/año y suministrando al distrito de riego de la Yesca 22 Mm3/año. El tercero, se definió a partir de infiltrar todo el caudal que produce la PTAR• Política de operación de la presa el Molinito: La política modelada en la presa el M li it l i t á i d 280 M 3 l b d t 10Molinito es con un almacenamiento máximo de 280 Mm3, y la obra de toma a 10 m3/s.

Resultados. Hidrológico con Cambio climático.CAMBIO CLIMÁTICO

En un escenario conservador de control de emisiones de gases de efecto invernadero, para el año 2050:

•Aumento de temperatura de 3°C

p

p•Disminución de la precipitación media de 10%•Reducción de los escurrimientos de 35 %•Limitación del aprovechamiento en 40%•La aplicación de políticas de recarga y manejo disminuye significativamente el impacto

ΔV(Mm3/período)

Δh(m/período)

ALTERNATIVAS DE MANEJOSIN 

RESTRICCIÓN

SITUACIÓN ACTUAL ‐944 ‐13.2

RECARGA Y DISTRITO DE RIEGO ‐304 ‐4.7RESULTADOS 5. Resultados

SUMINISTRO

CONSTANTE

RECARGA ‐255 ‐4

SITUACIÓN ACTUAL ‐693 ‐7.5

CON RESTRICCIÓN

RECARGA Y DISTRITO DE RIEGO ‐130 ‐0.8

RECARGA 0 1 4

ALTERNATIVAS

RECARGA 0 1.4

SITUACIÓN ACTUAL ‐1129 ‐16.3

SUMINISTRO

SIN RESTRICCIÓN

RECARGA Y DISTRITO DE RIEGO ‐464 ‐8.8

RECARGA 412 8 2

CON CAMBIOCLIMÁTICO

ΔV ΔhSUMINISTRO CON 

INCREMENTO

RECARGA ‐412 ‐8.2

CON

SITUACIÓN ACTUAL ‐840 ‐11 ‐1500 ‐25.5

RECARGA Y DISTRITO

(Mm3/período) (m/período)

CON RESTRICCIÓN

RECARGA Y DISTRITO DE RIEGO ‐250 ‐4.5 ‐875 ‐11.9

RECARGA ‐171 ‐3.4 ‐830 ‐11

COMPARACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE MANEJOCambio de almacenamiento total promedio (Mm3/período)

‐1600

‐1500

1400O 

‐1400

‐1300

‐1200

‐1100

TAL PR

OMED

IO

CAMBIO Á

‐1000

‐900

‐800

AMIENTO

 TOTA

3 /pe

riod

o) 

CLIMÁTICO

Sin restricción

‐700

‐600

‐500

400DE ALM

ACE

NA

(Mm

3

Con restricción

‐400

‐300

‐200

‐100

CAMBIO D

0Situación actual Recarga lagunas y DR Recarga total

COMPARACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE MANEJOAbatimiento total promedio (m/período)

‐28.0

‐26.0

24 0‐24.0

‐22.0

‐20.0

18 0

(m/periodo

) 

CAMBIO ‐18.0

‐16.0

‐14.0

AL PR

OMED

IO 

CLIMÁTICO

Sin restricción

‐12.0

‐10.0

‐8.0

MIENTO

 TOTA

Con restricción

‐6.0

‐4.0

‐2.0

ABA

TI

0.0Situación actual Recarga lagunas y DR Recarga total

Al implementar el manejo integral de la recarga artificial se obtiene:6. Comentarios y conclusiones

Al implementar el manejo integral de la recarga artificial se obtiene:

• Una disminución del la sobrexplotación del 70 % para la condición dei i t t tsuministro constante

•Al implementar la restricción agrícola se disminuye la sobreexplotación en80%, disminuyendo sólo el 30% de área de irrigación en el distrito de riegode Mesa del Seris•En la alternativa de suministro con incremento, la sobreexplotación sedisminuye en un 60% y con restricción en un 70%, con una disminución dey yárea de irrigación en Mesa del Seris en un 50%•Para la condición de cambio climático, se reduce en un 40% considerandorestricción agrícola, la cual reduce su área en un 50% en todos los distritosrestricción agrícola, la cual reduce su área en un 50% en todos los distritosde riego de la cuenca media alta (San Miguel y Seris)•Para todas las condiciones al implementar la recarga total del efluente dela PTAR en las lagunas de infiltración se disminuye solo el 10% dela PTAR en las lagunas de infiltración, se disminuye solo el 10% desobreexplotación , lo que implica dejar de regar las 2800 ha de la Yesca

Del análisis aquí presentado se concluye:Es urgente implementar las decisiones en la cuenca del río Sonora, esto

CONCLUSIONES

gimplica:• Cambiar las políticas de operación de las presas del Molinito y A. Rodríguez • Ejecutar las políticas de operación en las extracciones de los acuíferos• Ejecutar las políticas de operación en las extracciones de los acuíferos• Aumentar la capacidad de recarga del acuífero Mesa del Seri mediante obras de retención de flujo en el cauce a base de gaviones

C t i l l t d t t i t d id l d l i d d d• Construir la planta de tratamiento de aguas residuales de la ciudad de Hermosillo• Llevar a cabo las obras de recarga con aguas tratadas, mediante lagunas de infiltración en la cuenca media baja•Plantear el aumento y acondicionamiento de la infraestructura hidráulica necesaria para las alternativas aquí propuestasp q p p

Este esquema permite abastecer a la ciudad de Hermosillo considerando un incremento de población del 1.7 % anual con costos bajos, esto aún durante sequías prolongadas a un costo reducido y sustentable, en un esquema de análisis de 25 años

• A medida que sube el estrés hídrico en la cuenca es conveniente la

CONCLUSIONES

restringir las extracciones para uso agrícola en un 30%• Es necesario cambiar la regulación para hacer atractiva la opción derecarga artificial de acuíferos y reúsog y• Construir los pozos y las líneas de conducción para ampliar la bateríade Bagotes en la ciudad de Hermosillo• Implantar un sistema de monitoreo de los niveles de almacenamiento yImplantar un sistema de monitoreo de los niveles de almacenamiento ycalidad del agua

Gracias por su atenciónpapn@pumas.iingen.unam.mx