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UNIVERSIDAD DE PINAR DEL RÍO
“HERMANOS SAÍZ MONTES DE OCA”
FACULTAD DE CIENCIAS TÉCNICAS
Tesis presentada en opción al Título Académico de Master en Geología
(Mención en Geología Ambiental)
Autor: Ing. Neldo San Román Pérez
Tutores: MSc: José L. Peñate Fleites
MSc: Ernesto Rodríguez Cruz
Pinar del Río
2012
EVALUACIÓN DE ACUÍFEROS ALUVIALES PARA EL ABASTO
MEDIANTE LA INTEGRACIÓN DE UN COMPLEJO DE
MÉTODOS DE ESTUDIO. CASO: ARENAS ALGABA
DECLARACIÓN DE AUTORIDAD
Los resultados que se exponen en la presente tesis se han alcanzado como consecuencia del
trabajo realizado por el autor, asesorado y/o respaldado por La Empresa de Investigaciones
y Proyectos de Villa Clara y la Universidad de Pinar del Río. Por tanto, los resultados en
cuestión son propiedad del autor y de estas instituciones y solo ellas podrán hacer uso de
los mismos de forma conjunta y recibir los beneficios que se deriven de su utilización.
AGRADECIMIENTOS:
A los profesores de la Universidad de Pinar del Río, muchas gracias por su dedicación y
por los conocimientos entregados.
Al MSc. Robert Ramírez Hernández, por la revisión detallada en el desarrollo de la
oponencia y durante de la investigación.
Al MSc. José Luis Peñate Fleites por su interés y apoyo en la tutoría por los materiales
facilitados para el desarrollo del proyecto investigativo.
Al MSc. Ernesto Rodríguez Cruz por su interés y apoyo en la tutoría por los materiales
facilitados para el desarrollo del proyecto investigativo.
Al Dr José Lastra por sus señalamientos y recomendaciones metodológicas en la redacción
del proyecto investigativo.
A mis compañeros maestrantes Ing. Manuel Burgos Díaz y MsC Javier Acosta Infante por
su cooperación en los proyectos realizados en el desarrollo del trabajo.
RESUMEN
La investigación se ejecutó con el fin de investigar el reservorio aluvial de Algaba, su
geometría, el volumen de agua disponible y la calidad del agua, para utilizarla como fuente
para el abasto de agua potable a la ciudad de Trinidad. Se empleó un complejo de métodos
de estudio usado en las investigaciones hidrogeológicas, desarrolladas mediante trabajos de
campo y de gabinete, que comprende especialidades tales como: topografía, hidrología,
geofísica, perforación e hidrogeología, cuyos resultados se procesaron mediante diferentes
programas informáticos, para obtener los mapas temáticos pronósticos, confeccionados
durante la sistematización e interpretación de los resultados.
El reconocimiento hidrogeológico permitió ubicar los pozos de observación sistemática y
los perfiles geofísicos y finalmente las calas. Se realizó el análisis de la documentación de
archivo, lo que permitió obtener elementos valiosos para el avance de los trabajos.
Mediante la aplicación de los diferentes métodos de investigación se determinó el corte
litológico, la clasificación de las arenas de acuerdo a su granulometría, la profundidad del
nivel freático, la capacidad de almacenamiento y los parámetros hidrodinámicos a partir de
las medidas de los campos geoléctricos inducidos y de la resistividad de la solución de agua
y sal común, diluida en el transcurso del tiempo con el flujo.
La información obtenida como resultado de los trabajos realizados fue procesada y
sistematizada, con la construcción de gráficos, mapas y tablas con resultados ilustrativos.
Con la aplicación del complejo de estudio se logró determinar que el acuífero aluvial de
Algaba se declara como fuente segura para el abasto de agua potable a la ciudad de
Trinidad. Con los resultados del trabajo se demuestra que es posible obtener el volumen de
agua necesario con un diseño adecuado del pozo de explotación. Para lograr este fin se
proponen cuatro pozos de explotación.
SUMMARY
The investigation was carried out with the purpose of investigating the alluvial reservoir of
Algaba, its geometry, the availability and water quality, to be used as source for human
water supply to Trinidad city. A complex of study methods used in the hydrogeology
researches, as field and office works were applied. These methods are related to different
specialties such as: topography, hydrology, geophysics, rotary drilling and hydrogeology,
whose results were processed by means of different computer programs to obtain the
prediction thematic maps, prepared during the study and interpretation of the results.
The hydrogeology knowledge allowed locating the wells for systematic observation, the
location of the geophysical profiles and finally and exploitation wells. The analysis of filed
documentation was carried out allowing us to gain valuable elements for the advance of the
works.
Application of different research methods allowed to determine the lithological profile,
classification of the sands according to their grain sizes and the water table depth. It could
also be established the storage capacity and the hydrodynamic parameters using
measurements of the geoelectric induced fields and the resistivity of the water solution and
common salt.
The information obtained as result of the works carried out was processed and
systematized, with the construction of graphics, maps and charts with illustrative results. As
a result it was possible to declare the alluvial aquifer of Algaba as a safe fresh water supply
source for human consumption to Trinidad City.
The results of the work have demonstrated that it is possible to obtain the necessary volume
of water if an appropriate design of the exploitation well is performed. To achieve this goal
four explotation wells were proposed.
3
INDICE
Introducción ………......................................................................................... 6
Capítulo I. Marco teórico referencial ........................................................... 13I.1 Importancia del agua para el hombre ............................................................................................ 13
I.2 Generalidades sobre la evaluación de acuíferos aluviales en América y Europa.. ..................... 16
I.3 Generalidades sobre la evaluación de acuíferos aluviales en Cuba …….………….... 18
I.4 Trabajos previos en la región del acuífero aluvial.. .................................................................... 23
I.5 Trabajos específicos en el área del acuífero aluvial .................................................................... 25
Capítulo II. Características físico-geográficas y geológicas del área de
estudio................................................................................................................. 26II.1. Ubicación geográfica ................................................................................................................... 26
II.2. Relieve y geomorfología ............................................................................................................. 26
II.3. Clima e hidrografía ...................................................................................................................... 27
II.4. Geología general .......................................................................................................................... 28
II.5 Tectónica........................................................................................................................................30
Capítulo III. Metodología de la investigación ..............................................33III.1 Recorridos de campo ................................................................................................................... 33
III.2 Trabajos topográficos .................................................................................................................. 34
III.3 Trabajos geofísicos de superficie y de pozos ........................................................................... 35
III.4 Trabajos hidrogeológicos ........................................................................................................... 38
III.5 Trabajos de perforación.............................................................................................................. 39
III.6 Hidroquímica de las aguas ......................................................................................................... 40
III.7. Análisis hidrológico del caudal del río Agabama ................................................................... 42
III.8. Confección de mapas pronósticos ............................................................................................. 46
III.9 Cálculo de reservas hídricas ....................................................................................................... 46
Capitulo IV. Análisis y discusión de los reultados ...................................... 47IV.1 Resultados de la geofísica de superficie .................................................................................... 48
IV.2 Obtención de los parámetros hidrodinámicos a partir de la resistivimetría ........................... 49
IV. 3 Resultados de la perforación rotaria ......................................................................................... 52
IV. 4 Resultados de los ensayos hidroquímicos ................................................................................ 52
IV.5 Resultados de análisis bacteriológicos ....................................................................................... 56
IV.6 Cálculo hidrológico de la estación Sopimpa .............................................................................. 57
4
IV.7 Cálculo de gastos probables ........................................................................................................ 58
IV.8 Cálculo de caudales clasificados................................................................................................ 58
IV.9 Cálculo del volumen de agua disponible.................................................................................... 60
IV.11 Cálculo del filtro entre el terreno y la camisa interior ............................................................ 62
IV.12 Otros resultados importantes.................................................................................................... 63
IV.13 Confección de mapas............................................................................................................... 64
Conclusiones ...................................................................................................... 70
Recomendaciones.............................................................................................. 71
Bibliografía ........................................................................................................ 72
5
INDICE DE TABLAS
Tabla III.1. Métodos empleados para las determinaciones de laboratorio………………. 43
Tabla IV.2. Resumen de los parámetros hidrogeológicos obtenidos a partir de la
resistivimetría ............................................................................................................................ 50
Tabla IV.3. Coordenadas de los pozos de percusión propuestos ......................................... 52
Tabla IV.4. Resultados de la composición química de las aguas ......................................... 54
Tabla IV.5. Determinaciones químicas de 1as aguas en diferentes puntos de observación
del acuífero ................................................................................................................................ 55
Tabla IV.6. Resultados de los análisis bacteriológicos.......................................................... 57
Tabla IV.7. Resultados de cálculo del cálculo de los gastos probables ............................... 58
Tabla IV.8. Resultados del cálculo de los caudales clasificados .......................................... 59
Tabla IV.9. Resultados del cálculo de reservas………………………………………….. 60
6
INDICE DE ANEXOS GRÁFICOS
Anexo 1. Esquema de un sistema de abanicos aluviales ........................................................ 78
Anexo 2. Esquema de las interrelaciones geohidraúlicas entre el agua subterránea de los
sedimentos aluviales ................................................................................................................ 79
Anexo 3. Esquema de microlocalización del área de los trabajos ........................................ 80
Anexo 4. Modelo digital del terreno de la zona de estudio a partir del levantamiento
topográfico escala 1:10000 de la zona de estudio a partir del levantamiento topográfico
escala 1:10000 ........................................................................................................................... 82
Anexo 5. Esquema geológico del área de estudio a partir del mapa geológico 1:100000 del
IGP (2000)……………………………………………………………………………..…...82
Anexo 6. Esquema de ubicación de los trabajos en escala original 1:10000 …….……… 83
Anexo 7. Promedio de gastos mensuales, periodo seco abril a mayo de 1974 a 1975 ....... 84
Anexo 8. Gastos observados y teóricos ................................................................................. 84
Anexo 9. Gráficos de los caudales clasificados vs. frecuencia relativa del gasto. ............... 85
Anexo 10. Corte geoeléctrico por el perfil 81 (tramo1) ........................................................ 86
Anexo 11. Corte geoeléctrico por e1 perfil 84 (tramo 2) ...................................................... 87
Anexo 12. Corte geológico por e1 perfil 84. .......................................................................... 88
Anexo 13. Curvas de resistivimetría de la cala 100 ............................................................... 89
Anexo 14. Curvas de resistivimetría de 1as calas 845 y 847 ................................................ 90
Anexo 15. Gráficos de la granulometría de la arena del acuífero y del filtro producido por
la planta ...................................................................................................................................... 91
Anexo 16. Diseño del pozo con filtro y y camisa interior de PAD ....................................... 92
Anexo 17. Diagrama de flujos del proceso de construcción de mapas pronósticos mediante
Arc Gis ....................................................................................................................................... 93
Anexo 18. Velocidad del flujo subterráneo ............................................................................. 94
Anexo 19. Gastos pronósticos .................................................................................................. 95
Anexo 20. Profundidad de yacencia del techo de la argilita. ................................................ 96
Anexo 21. Potencia de la capa basal. ....................................................................................... 97
Anexo 22. Profundidad de yacencia de las aguas subterráneas ............................................. 98
7
Introducción
El observatorio de políticas públicas de derechos humanos del Mercosur mediante su
presidenta explicó que “..en la actualidad el aumento de la población y el desarrollo
industrial hacen que la demanda de agua potable aumente a ritmos mayores que la garantía
de los volúmenes necesarios; con la calidad requerida. El deterioro del medio ambiente
motivado por la acción irresponsable del hombre hace que las reservas de aguas disponibles
sean cada vez más escasas e inaccesibles.” (Almirón, 2005).
Almirón (2005) continúa expresando: …estos problemas hacen que el recurso agua sea
cada vez, más necesario a la vida en el planeta y su uso racional todavía puede contribuir al
desarrollo social y económico del hombre. Debido al valor del agua y su influencia en la
salud y el desarrollo humano; se requiere actualmente de investigaciones más complejas y
eficientes que sean lo suficientemente precisas y capaces de prever el impacto al medio
ambiente en el área de ubicación de las fuentes y así como prever su vulnerabilidad.”
En el caso de estudio la ciudad de Trinidad ubicada en la provincia de Santi Spíritus posee
más de 32 000 habitantes y una similar población flotante por el turismo lo que motiva el
incremento de la demanda de agua potable.
Las fuentes actuales de abasto a la ciudad se encuentran deprimidas y con amenazas de
contaminación por intrusión salina, el mal estado de las conductoras, la ineficiencia en la
explotación de los pozos, explotación indiscriminada del recurso agua, por parte de la
población; además la actividad antrópica son factores que acentúan el problema.
Estas situaciones establecidas a lo largo de un gran periodo de tiempo provocan que se
necesite la búsqueda de una fuente segura que garantice el gasto requerido.
Las dificultades con la disponibilidad de agua generan problemas económicos como son:
explotación muy limitada del turismo que es la principal fuente de ingreso económico de la
ciudad, deficiente suministro de agua a la población con las molestia que se originan y un
ineficiente funcionamiento de hospitales e industrias, etc.
8
La capacidad de suministro de agua potable instalada para abastecer a la ciudad de
Trinidad, a partir de las fuentes existentes es en primavera 290 L/s y en estiaje 135 L/s
(Barata, 2006).
Las fuentes que están en explotación son: San Juan, Las Piñas, los Mangos, Santiago
Escobar y La Boca.
Para el desempeño correcto de la economía y el desarrollo futuro en los próximos 25 años,
se demandan de 320 L/s de agua para 24 horas (Barata, 2006).
Las redes internas del acueducto de la ciudad fueron reconstruidas recientemente previendo
la demanda anterior; se trabaja en la proyección de nuevas conductoras (Moré et al. 2004).
El déficit de agua se intensifica por el aumento poblacional. Además conspira contra el
desarrollo económico de la región que es un Polo Turístico en potencia y está paralizada la
construcción de hoteles por falta de agua.
Las fuentes subterráneas de la ciudad tienen en su mayoría un origen cársico, asociado a las
formaciones geológicas Vedado y Las Cuevas, las que resultan insuficientes en los pozos
existentes de Santiago Escobar, las Piñas, los Mangos y la Boca. Estas fuentes fueron
estudiadas y están proyectadas y construidas en diferentes etapas por Sánchez (1985) y más
recientemente con estudios hidrogeológicos de González (2008).
Los acuíferos están situados en cotas ligeramente superiores al nivel del mar lo cual es una
amenaza para el acuífero debido intrusión salina, además de otras contaminaciones
antrópicas relacionas con la industria y obras sociales como es el caso: del vertido de
residuales a los ríos cercanos y la construcción de la laguna de tratamiento de residuales del
hospital. Esta situación, requiere de una disciplina rigurosa durante el bombeo de los pozos.
Las formaciones cársicas, constituyen zonas de descarga de los acuíferos del macizo
montañoso Guamuaya en la cúpula Trinidad; alimentadas también por la recarga vertical
que provocan las lluvias, esta situación ha motivado el interés de acometer trabajos
investigativos, “…ubicados al oeste de la ciudad y de las zonas en explotación, localizando
acuíferos de calidad, que aporten gastos pequeños.” (Acosta, 2008).
En el acueducto de San Juan de Letrán la fuente superficial de origen cársico es alimentada
por los manantiales ubicados en la zona con cotas favorables para su explotación por
gravedad; el gasto representa en primavera el 80% de la demanda, reduciéndose en el
estiaje a la cuarta parte.
9
En la búsqueda de soluciones se han analizado diferentes variantes en área nuevas ya que la
ampliación de los acuíferos explotados actualmente resulta inefectiva.
Las principales soluciones son comentadas a continuación:
Los trabajos investigativos desarrollados al oeste de la ciudad, en las zonas cársicas de las
formaciones Vedado y Las Cuevas están en estudio por su cercanía a la ciudad y calidad del
agua, pero “…no es posible obtener gastos elevados por su proximidad al mar.” (Acosta,
2008).
Estos trabajos tienen la importancia de resolver situaciones emergentes pero no son la
solución definitiva al problema debido a que aportan gastos pequeños.
Construcción de una presa en la vertiente sur del macizo montañoso Guamuaya en el río
Cabagán la que estaría ubicada en cotas que comandan a la ciudad, esta variante se
investigó a nivel de esquema (Peñate, 1986).
El proyecto para abastecer las redes del sistema, por gravedad a partir de presas en las
laderas sur del macizo se desechó debido a que las avenidas de los ríos montañosos
arrastran gran cantidad de azolves y sedimentos que afectan y encarecen el proceso de
tratamiento (Barata, 2006).
Explotación de manantiales en la zona de Javira que aportarían 80 L/s, pero por lo
intrincado y difícil del acceso para la construcción de las obras se desechó la idea.
Construcción de una presa en el río Javira, ubicada aguas abajo de los manantiales y 5 km
aguas arriba de la micropresa existente, con el mismo nombre, pero se desechó por la
misma razón que Cabagán (Peñate, 1986).
Investigación de los sedimentos aluviales en el área de estudio en Arenas Algaba en el
meandro del río Agabama. “..en esta zona existe la perspectiva de obtener los gastos
demandados” (San Román, 2008).
La solución de realizar el estudio del acuífero ubicado en sedimentos aluviales próximos al
poblado de Algaba en el río Agabama; está motivada por la seguridad de que las arenas
aluviales poseen una elevada porosidad abierta y efectiva; y por tanto constituye un
acuífero que proporciona y entrega, el volumen de agua que satisface la demanda de la
ciudad de Trinidad.
10
Existe en la zona de Algaba un pozo que se utiliza para el lavado de la arena en la planta
clasificadora este pozo posee un gasto importante, que fue el resultado de un trabajo
realizado con este fin (Sánchez, 1974).
Este pozo define elementos para el desarrollo del proyecto pero por su proximidad al río no
es la ubicación ideal para los fines del proyecto investigativo. El valor del gasto con que se
explota el pozo es incierto por lo que se requiere de su verificación en trabajos futuros.
Existe también el pozo de abasto del poblado de Algaba que se explota actualmente (De la
O, 2000).
Este pozo se realizó con doble camisa y filtro, pero no llegó a los canales de flujo de
corriente por lo que el gasto máximo aportado por la arena no es elevado.
De la O (2000) realizó investigaciones hidrogeológicas en el área pero con la ausencia de
métodos que ampliaran del conocimiento geológico e hidrogeológico como resultado de la
aplicación de un complejo de métodos investigativos; sólo se contó con pozos de percusión
y el conocimiento de la geología regional.
Los trabajos desarrollados por De la O (2000) tuvieron resultados negativos por un mal
diseño de los pozos ejecutados con camisa simple y sin filtro el gasto máximo no sobrepasó
los 10 L/s.
En el desarrollo de las investigaciones del acuífero aluvial Arenas Algaba se debe
considerar el caudal del río, las dimensiones y entorno del área; además la existencia de los
posibles focos contaminantes, la capacidad de almacenaje del acuífero; importante es
localizar los canales de flujo de corriente; y la composición fisicoquímica y bacteriológica,
que condiciona la calidad del agua.
Se analizaron en la investigación los diferentes conflictos ambientales que se presentaran en
la explotación del acuífero, recomendándose las medidas para eliminarlos o mitigarlos.
El yacimiento de arena ubicado en el área, representa una importancia vital para los
materiales de construcción de la provincia de Sancti Espíritus, por lo que debe explotarse
de forma eficiente y planificada.
Esta explotación tendrá en cuenta: la utilización de los bloques ubicados aguas abajo de los
pozos restituir con material de desecho las excavaciones existentes y futuras y eliminar los
cultivos y la zona a la cría de ganado, en el área y aguas arriba de la fuente.
11
Problema científico: El conocimiento del volumen y la calidad de agua existente en el
acuífero aluvial Arenas Algaba, demanda de investigaciones que permitan ubicar una
fuente de agua potable, para satisfacer la demanda de la cuidad Trinidad.
Objetivo general: Evaluar el acuífero Arenas Algaba mediante la aplicación de un complejo
de métodos compuestos por la topografía, la geofísica y la hidrogeología para determinar la
calidad y el volumen de agua disponible.
Objetivos específicos
Los objetivos específicos del trabajo son:
Precisar la extensión, distribución y espesores de los sedimentos aluviales, detallando los
canales de flujo de corriente.
Determinar el volumen de las reservas.
Comprobar la calidad del agua, para el consumo humano
Ubicar los pozos de exploración-explotación que integrarán la fuente.
Proponer las medidas necesarias para la protección del acuífero
Tareas a desarrollar para alcanzar los objetivos
Evaluación mediante la geomorfología, la geofísica, la perforación, de la geometría del
acuífero limitado en sus fronteras por el contacto con la Formación Condado.
Determinación de las propiedades hidrodinámicas del acuífero mediante las observaciones
sistemáticas de los niveles y la resistivimetría.
Determinación del régimen hidrológico del río Alabama por métodos probabilísticos para
cuantificar el volumen de alimentación de agua al acuífero.
Determinación de las reservas hídricas del acuífero aluvial
Determinación de la composición de las aguas y su aptitud para el consumo, mediante los
ensayos hidroquímicos y bacteriológicos de laboratorio.
Hipótesis de investigación. La aplicación de un complejo de métodos investigativos
formado por la geofísica, la perforación, la hidroquímica y las observaciones sistemáticas
permitirá determinar el empleo del acuífero aluvial para su uso comocomo fuente de abasto
a Trinidad.
12
Principales resultados
La integración eficiente del complejo de métodos investigativos permitió:
Ubicar zonas perspectivas en el área del acuífero, para acceder a gastos preliminares
favorables.
Determinar la geometría del acuífero y el volumen de agua almacenada.
Ubicar la distribución de las zonas que forman los canales de flujo de corrientes en el piso
de los aluviales, que son las zonas más perspectivas.
Determinar los elementos para el diseño de los pozos y el filtro de gravas a utilizar.
Evaluar la interrelación entre las aguas superficiales del río Agabama y las aguas
subterráneas del acuífero.
Determinar la composición química y bacteriología de las aguas
Determinar que acuífero garantiza la demanda solicitada.
13
Capítulo I. Marco teórico referencial
En este capítulo se discuten los principales enfoques utilizados en la evaluación de
acuíferos aluviales y se realiza un análisis del estado actual del conocimiento, tanto en el
mundo, en Cuba, en la región central y en al área de estudio. Se presta especial atención al
complejo de métodos investigativos empleado. De gran importancia son las características
de los acuíferos aluviales, por la entrega y la composición hidroquímica y bacteriológica de
las aguas.
Se analizan críticamente los aportes positivos y negativos de los trabajos investigativos
relacionados; se realiza la discusión de los fenómenos que intervienen en el problema y un
resumen de los métodos aplicados.
Se discuten las características de los trabajos realizados así como las dificultades
encontradas en su desarrollo y consideraciones finales esbozadas a partir de los resultados
generales obtenidos de la aplicación de cada método.
I.1 Importancia del agua para el hombre
Castany (1971) expresó: “..una ciencia como la hidrogeología podía parecer sencilla a
principios de siglo; actualmente no es lo mismo: el agua se ha convertido en una sustancia
natural rara, no solamente en las regiones áridas o semiáridas sino también en los países
industriales de gran densidad de población. El estudio de las aguas subterráneas exige cada
vez más un conocimiento profundo de la geología regional y local de la zona.”
Matsuura (2010), explica: “…la relación del hombre con el agua en las diferentes
sociedades con variados procesos de desarrollo socioeconómico, ha dictado las formas de
percibir el agua como don de la naturaleza; como un recurso natural no renovable. El
desarrollo de los pueblos ha estado estrechamente vinculado con el agua ya que éste es un
factor importante en la selección de sitios para ubicar plantas industriales de todo tipo y en
el desarrollo, de los centros urbanos y agropecuarios.”
Almirón (2005) continúa expresando: “El agua es el componente más abundante e
importante de nuestro planeta; el agua promueve u obstaculiza el crecimiento económico y
14
el desarrollo social de una región. También afecta los patrones de vida y cultura
regionales.”
La mayor parte de la superficie de la Tierra, según Matsuura (2010) está compuesta de
agua, “… pero sólo un poco más del 2% es agua dulce y en su mayor parte se encuentra
en los polos en estado sólido o en depósitos subterráneos muy profundos. Las aguas dulces
existentes en la superficie del planeta y que el hombre puede usar de forma
económicamente viable y sin generar grandes impactos negativos en el ambiente,
corresponden a menos del 1% del agua total de la Tierra.”
Almirón (2005) analiza los problemas con las fuentes de abasto de agua de todas las
capitales latinoamericanas y muestra el deterioro por contaminación de los ríos y de las
aguas superficiales y también de las aguas subterráneas por el uso de pesticidas, lo que se
agrava por el riego agrícola en que del volumen de agua utilizado, solamente llega a las
redes de explotación el 20 %.
En la zona de estudio la contaminación no es tan intensa ya que la provocada por la
industria azucarera desapareció; pero se mantienen algunos vertidos a afluentes secundarios
del río principal así como los productos químicos usados en los cultivos.
Almirón (2005) y Matsuura (2010) comentan el litigio con el acuífero paraguayo,
compartido además por cuatro países que es un sitio en que en la actualidad más de 300
ciudades con poblaciones de entre 5.000 y 500.000 habitantes son abastecidas a partir de él.
En las áreas en que se produce una elevada presión sobre los recursos hídricos superficiales
y subterráneos, en aprovechamientos, en vertidos contaminantes, en cambios del uso del
suelo, etc; a los problemas hidráulicos y ambientales se les superponen problemas
socioeconómicos que pueden llegar a ser más relevantes que los primeros con sus secuelas
de degradación ambiental, declive de la economía basada en los recursos hídricos y
conflictos sociopolíticos.
Almirón (2005) propone una posible vía de abordar estas situaciones como la puesta en
marcha de planes especiales de desarrollo socioeconómico sostenible de determinadas áreas
en las que se incluyan acciones normativas con las instituciones implicadas, aspectos
socioeconómicos y financieros y además aspectos técnicos, etc., con una visión global de la
agricultura, la industria, los servicios para el uso del agua en el territorio y el efecto que
provoca sobre el medio ambiente.
15
Las ideas expresadas en los trabajos de referencia subrayan la importancia creciente del
agua en las sociedades utilizando como ejemplo un acuífero aluvial y los problemas que
genera la explotación asociados al deterioro del medioambiente y la actitud irracional del
hombre en el aprovechamiento del recurso.
Almirón (2005) propone un modelo que es aplicable a cualquier país, cobrando importancia
en un acuífero en que se comience su explotación, expresa como realizar el desarrollo
sostenible del acuífero; logra una buena planificación de los proyectos de protección de
cuencas y la recuperación de las zonas degradadas.
Los trabajos de Matsuura (2010); Belmonte et al. (2006); Blair y Mc Pherson (1994);
Nicolli et al. (2009); Rejalaga (2002); Martinó (1996); Bracho et al. (2008), Arellano et al.
(2001); Dualiby (2007) y Tlatempa (2009) se relacionan directa o indirectamente con
acuíferos aluviales, prevaleciendo los acuíferos ubicados en América Central y América del
Sur; desarrollados a veces con objetivos de estudio diferentes, pero todos en su mayoría
tocan los aspectos del deterioro ambiental, producto de explotaciones incorrectas de los
recursos.
Matsuura (2010) alertó, en víspera de la celebración del Día Mundial del Agua que en 2006
uno de cada cinco habitantes del planeta, no tenía acceso al agua potable y un 40% de la
población mundial, no disponía de servicios de saneamiento básicos.
Matsuura (2010) expone: que el reparto de los recursos escasos crea rivalidades entre los
distintos usuarios y puede provocar tensiones e incluso conflictos, agregó: “La falta de
agua, no es sólo el resultado de una carencia física, de recursos hídricos, sino un fenómeno
que se agrava a causa de problemas relativos, a la gestión de esos recursos.”
Almirón (2005) y Matsuura (2010) tratan sobre el acuífero, que es una reserva subterránea
de agua, que ocupa 1.200.000 km² de superficie en el sudeste de América del Sur, entre los
12º y 35º de latitud sur y los 47º y 65º de longitud oeste. Formado por un conjunto de
areniscas y arenas que se encuentran por debajo del nivel del terreno, de 50 a 800 m de
espesor y se calcula que se constituyó entre 245 y 144 millones de años atrás.
El acuífero; explica Matsuura (2010) está compartido por Argentina, Brasil, Paraguay y
Uruguay, con una mayor extensión en Brasil. “El agua superficial se observa en forma
directa y es relativamente sencillo determinar las redes hidrográficas y seguir su evolución
16
sobre el territorio; el agua subterránea no se ve y solo se la puede seguir en el subsuelo a
través de estudios indirectos (geofísicos) o directos por medio de perforaciones.”
Los flujos profundos plantea Matsuura (2010) “..corresponden a la recarga (infiltración) en
áreas más elevadas topográficamente y alejadas pueden circular a grandes distancias si las
condiciones geológicas y/o hidráulicas se lo permiten pudiendo tener edades muy grandes
de hasta 20.000 años por ejemplo.”
Las dificultades que se presentan en este acuífero son un pronóstico para el desarrollo de
futuros conflictos a escala mundial, si no se toman las medidas ambientales sustentables,
que se discuten sistemáticamente en foros y eventos internacionales.
La ciudad de Trinidad por la carencia de agua, presenta varios tipos de conflictos matizados
con indisciplina social que interfieren en la explotación de las redes.
I.2 Generalidades sobre la evaluación de acuíferos aluviales en América y Europa
Belmonte et al. (2006) plantean que dada la problemática que representa el suministro de
agua a la ciudad de Oaxaca, “… se considera indispensable contar con herramientas que
permitan definir criterios sustentables de aprovechamiento.”
Belmonte et al. (2006) exponen las diferentes composiciones de acuíferos en variadas
condiciones geológicas que se explotan y se mencionan como importantes los depósitos
aluviales de los ríos: Pituil, Abaucán, Santa María y del río Calcha entre otros muchos los
que formaron cauces abandonados con reservas importantes de agua lista para explotarse.
En este trabajo, se presentan los resultados preliminares, del estudio realizado para conocer
las características acuífero del Valle de Etla, Oaxaca de origen lacuno palustre, de donde
proviene el 80% del agua de suministro de la ciudad capital del estado.
Se realizaron estudios geofísicos, hidrológicos y geológicos, Belmonte (2006) los cuales
alimentaron el modelo matemático que permitió conocer la velocidad y del flujo
subterráneo y que al ser calibrado está en condiciones de ser utilizado como herramienta de
planeación para el aprovechamiento del recurso agua.
El objetivo del trabajo de Belmonte et al (2006) es construir una modelación matemática,
así como los aspectos que afectan al acuífero como son contaminación, asentamientos por
consolidación de los suelos de magnitud considerables, el trabajo denota una red de
17
modelación, basada en la piezometría; y propone el incremento de la red de monitoreo,
para lograr predicciones del movimiento del agua dentro de la masa porosa, más exactas.
La importancia de este trabajo es notable ya que la modelación del flujo, en el acuífero es
fundamental para el diseño de la batería de pozos que trabajaran simultáneamente durante
la explotación. Utiliza en el desarrollo de la investigación un complejo de métodos que por
su eficacia se seleccionó para ser usados en las investigaciones del acuífero aluvial y
además; presenta gran interés para la modelación del avance de la contaminación durante la
explotación del acuífero.
Con los resultados de este trabajo de investigación se da la pauta a seguir en el gráfico del
modelo de transporte de elementos que constituyen el conjunto de contaminantes, a través
de la dirección del flujo subterráneo, lo que puede ser utilizado con ventajas en acuíferos
que inicien su explotación contando con estas previsiones como sucede en el acuífero
aluvial.
Para sustentar la hipótesis del trabajo fue necesario localizar un modelo, del origen de este
tipo de acuífero; el más adecuado es: “Sistema de abanicos aluviales” de Blair y Mc
Pherson (1994), que clasifica la formación de sedimentos aluviales, de la siguiente forma:
los abanicos aluviales son depósitos de detritos clásticos, que vistos en planta presentan
formas característicamente cónicas. Este tipo de sistemas se desarrollan en las zonas
aledañas a las porciones que delimitan los escarpes de altos morfológicos (montañas),
donde el aporte de sedimentos es mucho mayor y las corrientes son confinadas a valles
angostos que se tienen dentro de una cuenca adyacente. (Anexo 1)
Blair y Mc Pherson (1994), clasifican la Formación de sedimentos aluviales por el flujo de
corrientes en:
A. Aquellos sedimentos depositados dentro de los canales de corrientes que se desarrollan
dentro de los abanicos, llamados depósitos de canal. Estos sedimentos forman cuerpos
angostos y alargados, compuestos principalmente por el material más grueso y pobremente
clasificado que se deposita bajo este tipo de flujo.
B. Los depósitos de avenida son formados por el surgimiento de aguas cargadas de
sedimentos que salen de los canales principales a la superficie del abanico. La
sedimentación ocurre cuando las corrientes se ensanchan y se dividen en capas en donde la
18
profundidad del agua y la velocidad de flujo decrecen (Blair, 1972). Estos depósitos son
lateralmente continuos y están constituidos por gravas, arenas y limos.
C. Los depósitos de tamiz ocurren en las porciones del abanico aluvial donde el aporte de
arena, limo y arcilla es relativamente bajo por lo que están caracterizados por lóbulos de
grava gruesa.
Esta clasificación es utilizada como aspecto principal, en el acuífero aluvial, buscando los
sedimentos colectores de mayor entrega; casos A y C.
De acuerdo a la distancia de transporte y la composición granulométrica Blair y Mc
Pherson (1994), los clasifica en abanico proximal, medio y distante.
El IGME (2006) complementa la definición del modelo ya que brinda el corte de un
acuífero aluvial que coincide exactamente con el caso del acuífero aluvial Arenas Algaba;
además explica definiciones de los parámetros hidrodinámicos importantes; además
proporciona los elementos para la construcción de las redes de flujo. (Anexo 2).
Estos dos trabajos definen los canales de flujo de corriente que marcan los paleocauces y
los depósitos de canal y tamiz que son las zonas del corte aluvial que proporciona mayor
gasto.
Nicolli et al. (2009) expresan: que: “..en la cuenca del río Salí, en la provincia de Tucuman
Argentina, se encuentran depósitos sedimentarios erosionados por procesos fluviales y
eólicos, las aguas someras presentan altas concentraciones de arsénico principalmente que
alcanza valores de 1.660 g/L. la fuente de los contaminantes está en los elementos
volcánicos con una composición similar a una dacita. La composición de las aguas someras
bicarbonatadas sódicas, con valores elevados de pH (8.6) favorecen la lixiviación de los
elementos contaminantes que forman aniones complejos, los procesos físico químicos
regulan la composición y movilidad dentro del acuífero.”
En el caso del acuífero aluvial la composición del agua superficial (bicarbonatadas) se
corresponde con la disolución de las rocas ubicadas aguas arriba debe atenderse a que no se
depriman los niveles significativamente, para que el acuífero, no se contamine, con las
aguas de la Formación Condado que son aguas cloruradas y sódicas.
Rejalaga (2002) explica: que el principal factor limitante para el desarrollo de las cuencas
endorreicas y arreicas de la zona semiárida del Chaco, Argentina, entre otros es la escasez
de agua dulce.
19
En algunas áreas no existe agua subterránea; en otros es tan salada que no es aprovechable,
ni para el consumo humano ni para el ganado. Solamente bajo condiciones especiales se
desarrollan algunos acuíferos de agua dulce. Por eso generalmente se usan tajamares y
aljibes para el abastecimiento. Recientemente se desarrolló un método para dotar agua
dulce a través de una técnica de infiltración artificial de agua de lluvia en el subsuelo con el
interés de paliar la escasez.
Rejalaga (2002) considera que: por la escases de agua, en el Chaco argentino y
considerando que las condiciones de sedimentología, permeabilidad y la morfología que
forman depresiones son favorables para la acumulación de agua y como solución se han
realizado grandes excavaciones (tajamares) donde el agua se acumula luego de las lluvias e
infiltra en el subsuelo, hacia el depósito.
En el período de mayor precipitación, muchos ríos en la zona del Chaco transportan
grandes cantidades de agua dulce, pero cuando la secuencia de precipitaciones se normaliza
o son bajas sube el contenido de sal por la recarga del agua subterránea salada. Como forma
de asegurar el suministro casi continuo de agua dulce se intenta captar el agua superficial
también mediante la construcción de pequeñas represas. El mismo autor plantea que en
áreas donde el nivel de agua subterránea está próximo a la superficie aguas abajo de las
represas se produce el drenaje de agua salada lo que da como resultado la aparición de sal
en superficie. Estos mismos efectos se presentan en sitios donde no se han previstos los
drenajes suficientes en la construcción de caminos.
El trabajo muestra las diferentes acciones que se desarrollan para la obtención de agua en
ocasiones con obras costosas con gastos poco elevados; sin garantías de trabajo en el
tiempo en zonas donde el recurso es escaso.
Martinó (1996) realizó un estudio sobre las características del acuífero de Bahía de Jobos
en Puerto Rico que circunda la reserva del mismo nombre y tiene un origen aluvial. La
geología principal está compuesta de un elemento arcilloso de aproximadamente 20 pies de
profundidad, que cubre los materiales arenoso permeables. Las características de esta capa
arcillosa definen al sistema de aguas subterráneas en esta área como uno de tipo confinado.
El acuífero confinado al estar sometido a extracciones de agua mediante el bombeo,
adquiere una característica que causa que el cono de depresión se esparza a distancias
mayores de las esperadas en un acuífero no confinado.
20
De no guardarse la distancia requerida entre los pozos del área se puede provocar una caída
en los niveles de agua del acuífero y dar oportunidad a que el lente de agua salada gane
acceso al acuífero reduciendo la potencia del lente de agua dulce por medio del fenómeno
del cono invertido (Martinó, 1996).
Martinó (1996) continúa expresando que los pozos en el área pueden ser muy productivos,
facilitando extracciones con un rango de 20 a 110 L/s.
Toda acción a ser llevada a cabo sobre el acuífero de la Bahía de Jobos, estará dirigida a
mantener un equilibrio en las cantidades de extracción y recarga del acuífero. Esto ayudará
a que el área de la reserva estuarina no se vea afectada en sus niveles de salinidad, pues este
acuífero es la fuente de agua fresca del sistema (Martinó, 1996).
Este autor muestra que en los acuíferos aluviales se logran gastos similares a los requeridos
para el acuífero aluvial, además recomienda no sobrepasar el gasto con magnitudes
mayores que el volumen que alimenta al acuífero y alerta sobre la necesidad de disciplina
tecnológica en la explotación. Este trabajo define la necesidad de la evaluación
probabilística de la hidrología del río Agabama para una serie de observaciones confiables.
Bracho et al. (2006) en la metodología para delimitar la vulnerabilidad de un acuífero
muestra el modo de cuantificar la vulnerabilidad de un acuífero ofreciendo valores
crecientes de acuerdo a la importancia de la variable con respecto a la vulnerabilidad,
ofreciendo resultados de los aspectos más importantes y prioritarios. Esta metodología es la
que se aplica en el estudio de protección del acuífero aluvial, para el cálculo de la franja
sanitaria y otras medidas de protección y que se abordan en .
Navas (2008) estudia la vulnerabilidad del acuífero que abastece a la ciudad de Madrid y
define que: “La vulnerabilidad de las aguas subterráneas es una propiedad intrínseca de un
sistema acuífero que depende de la capacidad del sistema para resistir a los impactos
humanos y naturales”. Los aspectos considerados en el trabajo proporcionan elementos de
alerta para la protección del acuífero que comienza con las medidas de protección de
cuencas de río Agabama.
Navas et al., 2002 define el procedimiento para la confección de mapas de vulnerabilidad y
procede clasificándolos como mapas del caudales o trasmisibilidad (m3/s/m) asociados a
formaciones geológicas diferenciadas y a partir de esta división clasifica finalmente la
calidad del agua y la divide en clases de vulnerabilidad: alta, media y baja.
21
Estos principios son generalizados para el estudio de vulnerabilidad y su uso se ha
extendido internacionalmente, es también aplicable al acuífero aluvial. Es también
aprovechable en la confección de los mapas de vulnerabilidad y en el estudio de protección
de cuencas.
Arellano (2001) expresa que los acuíferos costeros del Pacífico Norte, de Costa Rica están
siendo usados para abastecer de agua a las actividades turísticas, agrícolas y para suplir las
necesidades de la población local.
El mismo autor plantea que se identificaron 24 acuíferos, con pozos de producción variable
desde 0,8 a 20 L/s, con un espesor desde 5 a 30 metros y una transmisibidad de 2,5 a 2200
m2/d. Comparados con otros acuíferos de tipo continental de la región, estos acuíferos
tienen un potencial de producción de agua moderado. La sobre-explotación y la
disminución de la recarga de estos acuíferos ha provocado la contaminación por intrusión
salina de al menos 10 pozos con la consecuente pérdida de calidad (Arellano, 2001).
El trabajo de Arellano (2001) muestra un acuífero aluvial costero con valores de las
propiedades hidrodinámicas con valores bajos de los gastos, pero a pesar de esto se observa
que predoma la necesidad de agua y se explota aún en estas condiciones.
Camacho (2007) presenta un estudio para realizar el modelo de calidad de las aguas
superficiales de los ríos Bogotá y Magdalena en Colombia en el que considera que las
aguas contaminadas, son ligeramente tratadas por las arenas de los sedimentos aluviales y
demuestra que el tratamiento físico-químico y bacteriológico de las arenas es efectivo.
Este trabajo permite proyectar los aspectos a incluir en el estudio general de protección de
la cuenca regional del río y sus tributarios para jerarquizar las amenazas de forma que se
identifiquen los aspectos más críticos.
Dualiby (2007) define que el gasto ecológico para los ríos represados que resulta ser el
gasto mínimo para que no desaparezcan las especies de la flora y la fauna aguas abajo de la
presa, este gasto demanda de un volumen de agua que es mucho mayor que el que
condiciona el criterio actual de gasto sanitario; el trabajo además proporciona la
información necesaria para los explotadores que deben manejar el gasto del río de forma
que prevalezca el cuidado de las especies.
El trabajo de Fagundo (2006); clasifica las aguas aluviales como aguas superficiales y con
una composición de las mismas, similar, a las aguas presentes en el acuífero aluvial.
22
La composición de las aguas de este trabajo es similar a las aguas del acuífero aluvial; y
además se estableció una diferencia de la composición de estas aguas superficiales aluviales
con las aguas subterráneas circundantes al acuífero de la Formación Condado.
Tlatempa (2009) señala varias unidades hidrogeológicas y la más importante, la
unidad hidrogeológica de aluvión. Se encuentra en la subcuenca San Cristóbal, Chiapas
Méjico la cual presenta las mayores captaciones de agua superficial por drenes bien
definidos que a lo largo de su recorrido el material poroso permite una buena infiltración en
zonas menos arcillosas. En ella se tienen zonas de lagos y norias con profundidades
promedio de 2 m.
Este trabajo, muestra captaciones horizontales más superficiales, que las que se necesitan
en el caso de estudio, pero es una solución a aplicar en caso de que variantes de captación
verticales sea antieconómicas.
I.3 Generalidades sobre la evaluación de acuíferos aluviales en Cuba
De gran interés son los trabajos de González (1973) y el mismo autor (1979) para el diseño
de obras de captación horizontales, en Cayo Largo del Sur y Cayo Coco con la finalidad de
colectar las aguas de las precipitaciones que saturan las arenas y que se ubican sobre un
impermeable; con este procedimiento se han captado volúmenes importes que son
utilizados para fines de la industria turística.
Los principios de cálculo de este tipo de obra pueden ser ejecutados en el acuífero aluvial;
el diseño se concibe para el doble del gasto el gasto requerido y se construye tomando el
agua que aportan las arenas aun medio más poroso o con tubos perforados. Esta variante no
se descarta en el acuífero aluvial y se aplicará si las captaciones verticales (pozos) son
menos económicos.
La necesidad de un diseño funcional del pozo con doble camisa y filtro entre ellas, en estos
tipos de sedimentos arenosos, es de vital importancia para la explotación del acuífero.
El trabajo de Pérez Franco (2005) fundamenta el modelo de cálculo basándose en que las
zonas alrededor del pozo durante el bombeo aumenta grandemente el gradiente y por tanto
el comportamiento del flujo no es darciano, el mismo expone el modelo del problema, el
diseño teórico y las expresiones analíticas.
23
Este trabajo es fundamental en la aplicación de los parámetros de cálculos hidrodinámicos
del acuífero, para la evaluación de los gastos durante el bombeo.
I.4 Trabajos previos en la región del acuífero aluvial
El Mapa Geológico actualizado en escala 1:100000, IGP (2000) se utilizó como base
geológica para el desarrollo y la magnitud de la investigación además se consultó el
levantamiento geológico de los Búlgaros en escala 1: 50000 (Grupo de especialistas
Búlgaros, 1976). Este trabajo de mapeo geológico se realizó con fines de búsqueda de
minerales y realizó aportes detallados a las características geológicas de la zona del macizo
montañoso Guamuaya.
La distribución de los sedimentos aluviales es menos precisa en ambos casos y presenta
errores en sus contactos con otras formaciones circundantes.
El esquema hidrogeológico regional, de la provincia de Santi Spíritus fue de gran utilidad al
delimitar la intrusión salina ubicada más al sur y la composición química de las aguas.
Sánchez (1985) plantea que “..el esquema constituye la base de los trabajos exploratorios
para el abasto y proporciona elementos para el esquema ingeniero-geológico regional
precisado que posteriormente sirve para la planificación de las medidas de
hidromejoramiento.”
El Esquema ingeniero-geológico regional precisado para el hidromejoramiento, de la
provincia de Santi Espíritus, Peñate (1986), analiza variantes de solución para el abasto de
agua potable a la ciudad de Trinidad así como se alerta de la presencia del carso y la
vulnerabilidad del acuífero.
Estos trabajos constituyen la base del planeamiento hidráulico, en que se conciben las obras
necesarias con variados fines en los cuales se incluyen los abastos a ciudades.
Peñate (1986) analiza las variantes de abasto a Trinidad a partir de presas ubicadas en la
vertiente sur del macizo del Macizo Guamuhaya, en los ríos Cabagán, Cacaibán y Javira.
Barata (2006) realizó el proyecto para el diseño del abasto a la ciudad de Trinidad desde
una presa construida en el río Cabagán.
24
Estos trabajos comprenden, las investigaciones y el proyecto en etapas de factibilidad,
demostrándose, que tienen un costo bastante elevado y sin garantía técnica, de
funcionamiento.
Claro et al (1988) desarrollaron las investigaciones ingeniero-geológicas inducidas por la
pretendida central electronuclear de Juraguá, para evaluar la posible construcción de la
hidroacumuladora Caracusey, ubicada a 11 km al noroeste de la zona de estudio en las
cercanías del poblado del mismo nombre.
Díaz et al. (1995) ampliaron las investigaciones del hidroconjunto Caracusey-Unimazo
ubicado a 14 km al sureste de la zona de estudio y se evidencia que tiene en común el parte
aguas izquierdo del valle del río Agabama y la margen derecha al suroeste de la presa, la
cortina corta a los ríos Caracusey y Unimazo lo que aportó el conocimiento del
comportamiento de la formaciones Loma la Gloria y Cobritoasí como de los sedimentos
aluviales.
Delgado et al. (1995) estudiaron el canal cuyo trazado va desde el hidroconjunto
Caracusey-Unimazo a la presa Higuanojos y se extiende desde el hombro izquierdo de la
cortina de la presa Caracusey-Unimazo al oeste hasta la presa Higuanojos el trazado
atravesó las formaciones geológicas de Loma la Gloria y los sedimentos eluviales
coluviales del cuaternario.
Los aportes de estos trabajos se fundamentan en el avance del conocimiento de las
formaciones cercanas al acuífero influyendo en la composición de los sedimentos.
La investigación del hidroconjunto Meyer ubicado 8 km aguas arriba del acuífero aluvial
Arenas Algaba realizado por Claro et al. (1994), aportó elementos esenciales.
Este estudio, es el más importante, ya que aportó elementos fundamentales para el
conocimiento de las profundidades de yacencia de los elementos del corte además de
aportar elementos de las características físico mecánicas de los sedimentos del acuífero.
Sánchez (1986) precisó el estudio de la salinización de la fuente de agua potables del
Complejo azucarero llamado: “Federación Nacional de Trabajadores Azucareros” (FNTA),
ubicada al sur en los sedimentos aluviales.
El trabajo establece el límite de la salinización en el río que está ubicado a 5 km aguas
abajo del acuífero en cotas muy inferiores del río.
25
La observación del fenómeno de salinización del acuífero ocurrió por la explotación
intensiva y la interacción con la Formación Condado circundante; el pozo actualmente se
explota con 25 L/s.
I.5 Trabajos específicos en el área del acuífero aluvial
De la O (2000) realizó el trabajo investigativo de detalle en algunas zonas del acuífero
aluvial con fines de abasto para el poblado de Algaba y aportó elementos fundamentales
para el desarrollo de las tareas investigativas.
El trabajo ejecutado con limitaciones de la tecnología de los métodos aplicados mostró que
con un mejor diseño de los pozos se hubieran obtenidos positivos resultados.
Sánchez (1974) realizó la investigación para el pozo de la planta seleccionadora de arenas
“Pedro Ramos" con fines de lavado del material de construcción y el mismo aportó
resultados muy ventajosos.
El trabajo proporcionó el indicio más importante para la elección de esta zona como fuente
de abasto a la ciudad de Trinidad ya que con algunos pozos similares a este se satisface la
necesidad.
En el área del yacimiento Arenas Algaba se realizaron trabajos de exploración minera por
Sosa (1993), el autor estudió varios bloques perspectivos que cubren la mayor parte del
área de estudio pero la profundidad de la investigación apenas llegó a 6 m coincidente con
el nivel freático.
En el trabajo se caracterizaron las arenas hasta esa profundidad lo cual permitió una
correcta aproximación a la granulometría de los sedimentos aluviales; cuestión fundamental
para un diseño adecuado del filtro de gravas a colocar entre las camisas del pozo asumiendo
que la granulometría no es muy cambiante en la vertical, exceptuando los canales de
corriente.
La explotación del acuífero aluvial traerá como consecuencia que las actividades mineras se
tengan que realizar cuidadosamente previendo la restitución de las excavaciones
cubriéndolas al menos con 3 sobre el nivel freático, además limitar las zonas de cultivos
áreas ubicadas aguas abajo de la fuente.
26
Capítulo II. Características físico-geográficas y geológicas del área de
estudio
Las condiciones representadas, por las características físico-geográficas y geológicas de la
región, donde se ubica el área de estudio, permiten obtener, los elementos necesarios, para
lograr el conocimiento de la distribución de los sedimentos aluviales, que forman el
colector y el impermeable del acuífero; además, con la composición mineralógica de las
rocas de las formaciones vecinas, tener una idea de la composición fisicoquímica del agua.
II.1 Ubicación geográfica
La zona de estudio, se encuentra en las cercanías del poblado de Algaba, a 2.0 km al este,
de la localidad de Condado y está ubicada, en ambas márgenes del río Agabama, a una
distancia de 28 km, al noreste de la ciudad de Trinidad, entre las coordenadas extremas del
rectángulo: Este: 621005.9488, Norte: 228018.1698 (el vértice inferior izquierdo) y Este:
623369.5109, Norte: 229230.6546 (vértice superior derecho).
Existen viales y caminos para el acceso al área de estudio, el estado de los mismos es malo.
En el Anexo 3 se muestra la ubicación de la zona de estudio.
II.2 Relieve y geomorfología
El acuífero aluvial se encuentra ubicada, en la vertiente sur del macizo montañoso
Guamuhaya, en el sitio de transición de la morfoestructura del sistema montañoso, al
sistema de llanuras aluviales, con una distribución de canales de flujo de corrientes
(paleocauces), asociados al que se muestra en el Anexo 1, según Blair y Mc Pherson
(1994) y que originó la formación del depósito aluvial.
La forma y extensión del meandro, así como la historia del río en su época juvenil,
ocasionan que la superficie del techo de la argilita cubierta por los aluviales proporcionan
una potencia de agua importante, por debajo del nivel activo del río; formando un embalse
subterráneo favorable para la geometría del yacimiento.
27
El área de estudio presenta un relieve premontañoso, entre los valles de los ríos Ay y
Magua en la porción oeste y Agabama al este, en el acuífero las cotas varían de 12 a 50 m,
específicamente el área de los trabajos se ubica en una zona de llanura aluvial del río
Agabama (De la O, 2000).
Para poder asociar la geomorfología del acuífero al modelo de abanicos aluviales se
construyó el modelo digital del terreno, a partir del levantamiento topográfico del Instituto
Cubano de Geodesia y Cartografía (ICGC), en escala 1:10000 del año 1976, se aprecian los
sedimentos aluviales asociados a las cotas más bajas con color verde más intenso, que
corresponden con el río y los aluviales los colores claros son las partes más elevadas del
relieve. (Anexos 4 y5).
La región estudiada presenta como rasgos geomorfológicos fundamentales las montañas del
macizo Guamuhaya y el valle del río Agabama, entre las sierras de Trinidad y Banao,
ambos en su conjunto forman una gran unidad geomorfológica, compleja con límites
precisos, correspondiéndose con los levantamientos neotectónicos de Mioceno superior y el
Cuaternario (De la O, 2000).
La geomorfología del área se desarrolla en correspondencia con la estructura geológica
premontañosa de la cúpula Trinidad asociada a los sedimentos aluviales del río Agabama y
contenidos en la Formación Condado, que la bordea y limita exteriormente, algo más
alejadas aguas arriba aparece la Formación Meyer (IGP. 2000).
La llanura aluvial es la que forma el llamado Valle de los Ingenios con alta importancia
turística y contiene al área de interés para el acuífero, está bordeada al norte, este y más al
sur por los rocas de la Formación Condado, en su forma más suave y por tanto con
pequeñas elevaciones y colinas que son atravesadas por los río y cañadas mencionadas.
II.3 Clima e hidrografía
El clima predominante en esta región, es tropical húmedo, representado por temperaturas
que oscilan entre los 250 C a 300 C. Siendo las precipitaciones, para un promedio anual de
1494.95 mm, según datos del pluviómetro No. C-360 de Algaba para una serie de
observación de 40 años y 1252.29 mm anuales según datos del pluviómetro No. C-853
(Tele-Correo Condado) para una serie de observación de 25 años. Los elementos del clima
28
y la hidrografía fueron ofertados por el Instituto de meteorología del CITMA de Villa
Clara.
La región de estudio se encuentra bordeada por los ríos Ay, en su porción oeste y Agabama
en su porción este, los cuales se unen a dos kilómetros al sur de Condado formando el Río
Manatí el cual desemboca al mar en la costa sur de la provincia. Ubicado al Norte de área
de estudio el río Seibabo y el arroyo Velázquez tributan al Agabama.
II.4 Geología general
La geología regional del área, se estudió en detalle en una primera etapa por el
levantamiento del grupo de especialistas Búlgaros en escala 1:50 000 en el año 1968,
antecedido por el mapa geológico de Cuba en escala 1:250000, confeccionado por el grupo
de especialistas soviéticos y cubanos que en el año 1975 evaluaron las perspectivas
gasopetrolíferas de Cuba y más recientemente, se publicó el mapa geológico de Cuba en
escala 1:100 000, del IGP actualizado en el año 2000; estos trabajos proporción el
conocimiento de la geología regional, del macizo.
El macizo montañoso Guamuaya, aflora al sur de la región de Las Villas, aparece como
una ventana tectónica, por debajo de las unidades del arco volcánico y su basamento
oceánico. En general se trata de un terreno multideformado, con una compleja estructura
interna de mantos de sobrecorrimientos y una deformación cupuliforme tardía, Iturralde-
Vinent (1998). Se le ha asignado una edad correspondiente al Jurásico-Cretácico. Sus
secuencias presentan un metamorfismo zonificado desde alta presión (esquistos azules y
eclogitas) hasta presiones de moderadas a bajas (esquistos verdes).
Está constituido principalmente de rocas metasedimentarias siliciclásticas y en menor
cantidad, mármoles, rocas metabasálticas y serpentinitas.
Las capas de rocas metasedimentarias son las más comunes en el Escambray. Hacia la base
del corte aparecen rocas metasiliciclásticas del Jurásico Inferior-Medio (?), cubiertas por
mármoles y filitas interestratificadas del Oxfordiense, que ocasionalmente presentan
horizontes intercalados de rocas verdes (metavolcánicas básicas). Estas se cubren por
mármoles, tanto masivos como bien estratificados, así como secciones metasiliciclásticas.
29
La edad de las rocas metasedimentarias se considera del Oxfordiense y Tithoniense, gracias
al hallazgo de ammonites y radiolarios representativos de ese período.
El protolito de este corte metasedimentario lo pueden haber constituido rocas de un margen
pasivo. En ocasiones se observan secciones con estratificación rítmica y granulometría
gradacional normal de gruesa a fina y aisladas capas de metasilicitas. Se datan del
Cretácico indiferenciado. Esto es lo que plantea Cruz (2008) basándose en los estudios
generales realizados por Millán y Somín.
En el Anexo 5 se brinda el esquema geológico del área a partir del mapa geológico en
escala 1:100000 del IGP, en que aparecen las formaciones que tienen relación con el área
de estudio, las mismas son descrita seguidamente:
Formación Loma La Gloria (J3 ox, a J1 lg). Descrita por Millán y Somin (1983) en: Millán
y Somin (1985), ambos en el léxico del mapa geológico 1:100000 de IGP (2000); la forman
esquistos cuarcíferos y cuarzo-moscovíticos con finas intercalaciones de esquistos
metapelíticos y rara vez de mármoles foliados, esquistos cristalinos granate-glaucofánicos,
rocas eclogíticas, anfibolitas granatíferas y metasilicitas granatíferas. Su edad geológica es
desde Jurásico Inferior al Jurásico Superior (Oxfordiano) y su potencia es del orden de
centenares de metros, es correlacionable con la Formación San Cayetano en Pinar del Río.
Formación Condado (P23 - P3
1 cd): descrita por Popov en: Kantchev et al. (1978) según el
léxico del mapa geológico 1:100000 del IGP (2000), formada por diferentes litologías
como areniscas, limolitas y conglomerados polimícticos, margas y calizas biodetríticas. Las
calizas forman cuerpos lenticulares, intercalados entre el resto de la litología. En la parte
inferior se observa una alternancia más o menos rítmica de areniscas y conglomerados con
limolitas y margas, mientras que en la parte superior se observa un cambio irregular, en
dirección horizontal y vertical de conglomerados, areniscas, limolitas y margas limolíticas,
con transiciones paulatinas entre ellas. Muchas capas presentan bio y mecanoglifos. Su
espesor es del orden de 1000 m.
La Formación Condado es la que bordea y sirve de piso a los aluviales que conforman el
acuífero de la zona de estudio.
Formación Meyer (P2 myr): descrita por Popov en: Kantchev et al. (1978) según el léxico
del mapa geológico 1:100000 del IGP (2000). Se describe como brecha-conglomerado
constituido por fragmentos de rocas metamórficas que pasa gradualmente a calizas gruesas
30
con fragmentos de esquistos, sobre las cuales se encuentra una alternancia de tipo flysch de
margas, calizas arcillosas y calizas detríticas, hasta areniscas calcáreas. Su edad es Eoceno
Medio (parte baja), su espesor oscila entre 20 y 300 m. Se correlaciona con las partes
superiores de las formaciones Ochoa, Ranchuelo, Zaza y Vertientes.
La Formación Meyer limita y bordea a la Formación Condado, y está más alejada de los
aluviales.
Depósitos Aluviales (Q2 al). Limos, limos arenosos, arcillas arenosas con intercalaciones de
gravas asociadas principalmente a la capa basal aunque se presentan también de forma
irregular y frecuente en la parte superior del corte.
El desarrollo del proyecto investigativos aportó los elementos que profundizaron el
esclarecimiento de la litología, su potencia y la profundidad de yacencia además se
comprobó que la extensión de los sedimentos aluviales es mayor que la delimitada por el
mapa geológico.
II.5 Tectónica
Cruz et al. (2008). Expresa que “.. las complejas relaciones tectónicas existentes entre los
conjuntos rocosos que constituyen el macizo del Escambray, así como su metamorfismo
zonal, que alcanza variedades de muy alta presión, Millán y Somin (1981), sugieren que el
macizo se formó en las condiciones de un prisma de acreción, probablemente vinculado a
una zona de subducción Iturralde-Vinent (1994); Iturralde-Vinent (1997) e Iturralde-Vinent
(1998). Los protolitos sedimentarios fueron probablemente introducidos en la zona de
subducción durante el Cretácico Superior y se mezclaron así con fragmentos del fondo
oceánico y del arco volcánico del Cretácico. Después que el conjunto plegado y
metamorfizado de tipo Escambray se emplazó en la profundidad, se elevó como una gran
cúpula que en la actualidad aflora a manera de dos ventanas tectónicas entre los complejos
del arco y su basamento oceánico Millan y Somin (1977) y los mismos autores en 1976 y
1981. Los estudios estructurales del Escambray sugieren que el transporte de los elementos
tectónicos que lo integran ocurrió de norte a sur, como es de esperar si el macizo se insertó
de sur a norte en una zona de subducción (Pushcharovsky ed., 1988, 1989).”
31
El macizo está dispuesto en forma de cúpula, con una compleja estructura interna y
disposición concéntrica de sus escalones altitudinales, que conservan la tendencia de los
ascensos Portela et al. (1989). Se subdivide en las Sierras de Trinidad y de Sancti Spíritus,
separadas entre sí por la depresión del tipo graven del Río Agabama (Cruz, 2005).
Continúa el autor diciendo que “.. las capas de rocas metasedimentarias son las más
comunes en el macizo montañoso Guamuaya (Millán y Somin, 1981). Hacia la base del
corte aparecen rocas metasiliciclásticas del Jurásico Inferior-Medio (?), cubiertas por
mármoles y filitas interestratificadas del Oxfordiense, que ocasionalmente presentan
horizontes intercalados de rocas verdes (metavolcánicas básicas). Estas se cubren por
mármoles, tanto masivos como bien estratificados, así como secciones metasiliciclásticas.
La edad de las rocas metasedimentarias se considera del Oxfordiense y Tithoniense, gracias
al hallazgo de ammonites y radiolarios representativos de ese período, Millán y Somin
(1981); Somin y Millán (1981). El protolito de este corte metasedimentario lo pueden haber
constituido rocas de un margen pasivo. Las secciones metamórficas, cuyos protolitos son
probablemente de arco volcánico, se han descrito en trabajo de Millán y Somin (1985)
sobre el Valle de Yaguanabo Se trata de esquistos verdes de carácter metavulcanógeno
básico, representado por tobas, lavas y aglomerados metamorfizados, con capas delgadas
intercaladas de mármol gris. En ocasiones se observan secciones con estratificación rítmica
y granulometría gradacional normal de gruesa a fina y aisladas capas de metasilicitas. Se
datan del Cretácico indiferenciado (Millán y Somin, 1981; Millan Y Somín, 1985).”
Los rasgos esenciales de sus morfoestructura y morfoescultura están supeditados a la
diferenciación litológica y al patrón de su edificación paleo y neoestructural, por lo cual
sobre los esquistos metamórficos se produce un relieve erosivo, con redes hidrográficas
encajadas, determinado cadenas montañosas y premontañas con crestas agudas y laderas
abrupta, conformadas por procesos erosivos muy intensos, con frecuencia asociados a
fenómenos gravitacionales. En las rocas carbonatadas, existen superficies intensamente
carsificadas, con relieve de cúpulas y depresiones de fondo plano.
El desarrollo del proyecto investigativo comprobó, que la actividad neotectónica está
difundida en el macizo y comprobada por la investigación en el área del acuífero, ya que es
notable la profundidad del piso de los sedimentos cuaternarios aluviales, en que las cotas
32
de los contactos con la Formación Condado, se ubica en valores inferiores a - 25.0 m,
hecho que demuestra movimientos relativos de descenso y ascenso de edad muy reciente.
II.6 Grado de Sismicidad
El grado de riesgo sísmico del área de ubicación de está ubicado de acuerdo a la propuesta
de norma sísmica NC 46:1999. Construcciones Sismo resistentes. Requisitos básicos para
el diseño y construcción.
El área de estudio se ubica en el área de riesgo sísmico como zona 0. Que se describe como
de riesgo sísmico muy bajo sin efectos dañinos para las construcciones donde no es necesario
tomar medidas sismo-resistentes en estructuras y obras. No obstante desde el punto de vista
sismológico, no puede decirse que existe sismicidad nula.
En la clasificación de zonificación sísmica presente en la Directiva No 1/2010, se considera
a la región de Trinidad como una zona sísmicas de baja actividad o de interior de placa,
caracterizada por la poca ocurrencia de eventos sísmicos perceptibles, pudiendo ocurrir
eventos relativamente fuertes muy espaciados en el tiempo.
Para la evaluación de la peligrosidad sísmica del área, es necesario tener en consideración
la influencia que pueden ejercer las zonas sismogeneradoras más alejadas (Delta 150 km),
con categorías I y II, capaces de generar sismos con M 7.0, como como la de Oriente
(Bartlett) con M máx. = 8,0.
33
Capítulo III. Metodología de la investigación
En el desarrollo de la investigación, se emplearon equipos con tecnología de punta, como:
estaciones totales, sistema de posicionamiento global mediante satélites GPS, medidor
electrónico del nivel y la temperatura del agua, equipo Syscal Plus de geoelectricidad, así
como nuevas técnicas de laboratorio; toda esta tecnología está sustentada por sistemas de
programas informáticos para adquirir y procesar la información.
Los materiales utilizados en las investigaciones y los métodos de aplicación, para el
desarrollo de las tareas, sirvieron para cumplir los objetivos y solucionar el problema
científico y demostrar la hipótesis.
Con la aplicación del complejo de métodos, se determinó: la geometría del acuífero aluvial,
el volumen de agua disponible, las propiedades hidrodinámicas del acuífero, la
composición fisicoquímica de las aguas y el pronóstico cualitativo de la entrega del
acuífero.
Los trabajos desarrollados para cumplir con las tareas son: recorridos de campo, trabajos
topográficos, trabajos geofísicos, trabajos hidrogeológicos, trabajos de perforación, trabajos
hidroquímicos (laboratorio), análisis hidrológico del caudal del río Agabama, confección de
mapas pronósticos, cálculo de reservas hídricas y trabajos de gabinete e informe.
III.1 Recorridos de campo
A partir de los recorridos de campo, se racionalizaron aspectos importantes de la
planificación de los trabajos, se verificaron indicios manejados a partir de elementos
aportados por especialistas, se delimitaron geomorfológicamente los contactos litológicos,
se ubicaron los pozos y las perforaciones para la red de las observaciones sistemáticas etc.
Los trabajos se realizaron con el apoyo del GPS SR-20 para la ubicación de los puntos
descritos, así como el medidor del nivel, marca OTT Typ 110, para la medición de los
niveles freáticos y la temperatura del agua, así como las hojas cartográficas en escala
1:10000 del levantamiento topográfico del año 1975 del Instituto Cubano de Geodesia y
Cartografía (ICGC); además se utilizaron las imágenes satelitales actualizadas para la
planificación de los accesos y recorridos.
34
Se realizaron encuestas al perforador que realizó los pozos de abasto a Algaba y a la planta,
que aportó los elementos para el diseño de construcción del pozo, además se verificó, la
medida del gasto aportado por el pozo de la planta clasificadora de arenas, para lo cual
utilizamos, el caudalímetro (pitómetro), Promag 50/53 W, electromagnético y se revisaron
los datos del aforo de la fuente del acuífero Arenas Algaba.
III.2 Trabajos topográficos
La tecnología aplicada en el desarrollo de los trabajos topográficos (estaciones totales y
GPS), permite ahorros importantes en el tiempo de ejecución de las actividades de campo,
así como de la precisión en las mediciones, los programas informáticos asociados permiten
una mejor exactitud de los cálculos.
Se emplearon GPS SR-20, para el establecimiento de las cotas y coordenadas de los puntos
geodésicos de apoyo para el levantamiento topográfico y la estación total TCR-805 para el
replanteo y nivelación en escala 1:1000 de la franja de los perfiles para geofísica.
El empleo de las estaciones totales permite un trabajo cohesionado, realizando el
levantamiento planimétrico y la nivelación simultáneamente en un mismo punto (el dato se
adquiere y almacena digitalmente); la poligonal de apoyo se ejecuta con el sistema de
posicionamiento global, lo que permite un acortamiento del tiempo y similar garantía en la
precisión
El levantamiento topográfico escala 1:1000 y procesamiento digital de las cotas y
coordenadas del terreno proporciona elementos geomorfológicos que se utilizaron para
determinar la ubicación de los contactos litológicos y permite racionalizar el volumen de
los trabajos de campo a desarrollar. Además ubica espacialmente los puntos dentro del área
de trabajo, facilitando la localización de los contactos geológicos, las zonas afectadas por
las excavaciones para la extracción de arena y además para ubicar los puntos de interés.
En total se realizaron 25 km de perfiles topográficos desglosados en dos etapas siendo la
primera para el SEV de 7 km de longitud y la segunda para la tomografía con una distancia
de 18 km, replanteados con estaquillado y determinación de coordenadas y cotas de cada
punto. (Anexo 6).
35
III.3 Trabajos geofísicos de superficie y de pozos (carotaje)
El empleo de la geofísica es de primera importancia en las investigaciones ya que reduce
los volúmenes de trabajos de campo que son muy costosos.
La geofísica de superficie permite mediante la interpretación de los resultados de las
mediciones confeccionar los cortes geoelectricos que representan con precisión aceptable la
distribución y potencia de los sedimentos, así como su diferenciación con los sedimentos de
otras formaciones geológicas que bordean al acuífero aluvial.
La geofísica de pozos o carotage con el uso de trazadores; permitió simular el modelo para
evaluar las propiedades hidrodinámicas del acuífero y localizar las zonas perspectivas.
Estos trabajos aportaron junto con las perforaciones, los datos para realizar los mapas
pronósticos temáticos construidos utilizando la geoestadística.
Se utilizaron el medidor electrónico del nivel freático y la temperatura, así como el sistema
de posicionamiento global.
Se aplicaron en una primera etapa, los métodos de Sondeo Eléctrico Vertical con la
disposición de electrodos Slumberger y perfilaje simétrico; el equipo utilizado fue Syscal
R1 Plus de 4 trenzas y 18 electrodos cada una, realizando en una primera etapa, el SEV y
posteriormente con el mismo equipo se empleó el método de tomografía, que brinda
resultados más precisos.
En total se realizaron 7 km de sondeos y perfilajes en la primera etapa y 18 km de imágenes
en la segunda etapa.
El carotage se usó en la evaluación in situ de los parámetros hidrodinámicos evaluando el
flujo horizontal y vertical en el acuífero, para las condiciones de flujo natural. En las calas
de observación se ejecutó la resistivimetría con el equipo Syscal R1 Plus, que garantiza la
medición en el lugar (con una sonda debidamente calibrada) de los parámetros
hidrogeológicos, inducidos con un trazador. La base teórica de la resistivimetría es la
dilución por afluencia de agua al pozo y se conoce desde los años cincuenta (Casas, 2002).
36
Según Casas (2002), “…los pozos donde se espera un movimiento del agua, se aplica sal
común, incrementando su concentración natural Co a otro valor Cn en el tiempo t1
preferiblemente saturando el agua; desde este momento, el decrecimiento de la
concentración de sal con el tiempo, queda registrado en un intervalo de profundidad dado.”
A partir de la ecuación III.1 se realiza el cálculo de las velocidades en las hojas de cálculo
del Excel para cada intervalo de 0.50 m.
Se realizó la resistivimetría con salinización en 15 calas en el área del acuífero.
La aplicación del carotage proporciona un modelo que con precisión permite calcular el
caudal de la lámina de agua que circula por las secciones estudiadas mediante las calas con
el gradiente natural del flujo situación que puede extrapolarse a la entrega del acuífero
durante su explotación.
Los programas informáticos para el filtrado y adquisición de los datos por la Pc son:
Proxys II, para la confección de las secuencias el Electre II, para procesar e invertir los
datos el RES2DINV.
Castany (1971), define que la velocidad de filtración depende de la permeabilidad y el
gradiente hidráulico, este último se obtiene con precisión a partir del mapa de profundidad
de yacencia de la aguas y de las observaciones sistemáticas de los niveles.
La velocidad de filtración a partir de la resistivimetría, se realiza según la ecuación III.1.
La velocidad de filtración (Vf) depende de la velocidad de dilución del agua, el diámetro
del pozo y el tiempo transcurrido entre las mediciones de resistividad.
Dónde:
valor que varía de 1.5 a 2.0
t: diferencia de tiempo en horas
Ci: concentración de la solución en diferentes tiempos en %
d: diámetro del pozo m
El valor de para un medio formado por materiales arenosos se elige igual a 2.
37
La permeabilidad (Kf) se calcula a partir de la velocidad de filtración y el gradiente
hidráulico, se expresa como un valor muy variable dentro del acuífero; se calcula mediante
la ecuación III.2 (Castany, 1971)
Dónde:
i: gradiente hidráulico
El espesor efectivo (Hef) se toma como el intervalo del corte en que existe movimiento del
flujo en el acuífero; esto que no elimina el aporte de las aguas ubicadas por debajo de esta
cota donde no hay movimiento de las aguas; en esta parte del corte, está ubicada presente
los canales de flujo que aportaran los gasto mayores.
La transmisibilidad (T) se relaciona con la conductividad hidráulica y el espesor efectivo
(Juárez Badillo 1972), al aumentar su valor se obtienen abatimientos menores y por tanto la
distancia entre pozos disminuye, se expresa mediante la ecuación III.3 como:
Dónde:
Kf: permeabilidad en m/d
Hef: espesor efectivo en m
El espesor efectivo es considerado sólo para la potencia del acuífero en que el agua está en
movimiento.
El gasto está relacionado con la velocidad de filtración y la superficie que es atravesada por
el fluido, depende además de la porosidad efectiva, la permeabilidad y el gradiente
hidráulico subterráneo. A partir de la permeabilidad y el gradiente, se obtiene el gasto
unitario mediante la ecuación III.4 que puede pasar por una sección dada y por tanto
estimar la posible producción del acuífero (Castany, 1971)
Dónde:
S: abatimiento del nivel en m
Ri: radio de influencia en m
38
r: radio de la cala m
Para estimar el gasto específico o el gasto esperado en los pozos de explotación propuestos
empleamos la siguiente expresión propuesta por Castany (1971).
Dónde:
Kf: Es la permeabilidad (m/d)
H: Es la cota del nivel freático en el punto (m)
L: distancia entre los puntos considerados (m)
Los valores del gasto, están determinado en esta etapa por parámetros que son estimados de
manera preliminar y que se precisaran con el desarrollo de los aforos, en los pozos de
percusión.
III.4 Trabajos hidrogeológicos
Los trabajos hidrogeológicos, con el desarrollo de las tareas que se ejecutan, tienen su base
en las observaciones sistemáticas de los niveles freáticos y la hidroquímica de las aguas
superficiales, que son variables en las diferentes estaciones climáticas, además se midió el
gasto en explotación del pozo de la arenera.
Las observaciones sistemáticas comprendieron: la medición de los niveles freáticos y sus
variaciones en el tiempo, el muestreo de aguas y la determinación del gradiente hidráulico;
además aportó los elementos para la aplicación del carotage.
El muestreo de las aguas, permitió obtener la composición fisicoquímica de las aguas, así
como su variación en la transición del periodo lluvioso al estiaje y compararla con las cifras
límites normadas para el agua potable.
Las medidas del nivel se realizaron mensualmente a partir del mes de enero del 2009 a
principios de la segunda decena de cada mes. El muestreo de las aguas para las
determinaciones físicoquimicas, se realizó inicialmente en un área más extensa durante el
reconocimiento hidrogeológico abarcando pozos situados a gran distancia de la zona de
estudio, concretándose finalmente el muestreo sistemático en el área de los sedimentos
39
aluviales. Se realizó en esta etapa el muestreo bacteriológico de los pozos de abasto,
durante el bombeo.
Los trabajos de levantamiento hidrogeológico y muestreo de las aguas siempre contaron
con el apoyo del GPS SR-20 para determinar las coordenadas y posteriormente a las calas
de observación así como a otros puntos de interés se le determinaron las cotas a partir de la
nivelación topográfica que arrancó de los puntos de la poligonal de apoyo. La profundidad
del nivel freático se determinó mediante el sondeador electrónico digital del nivel freático y
temperatura.
Se realizó la medición del gasto, del pozo de abasto a la arenera, mediante la pitometría,
utilizando el caudalímetro Promag 50/53 W, electromagnético.
Para la observación sistemática de los niveles freáticos se utilizó el medidor electrónico de
los niveles freáticos y la temperatura, OTT Typ 110, de utilidad para la resistivimetría, ya
que la resistividad de un fluido, depende de la concentración y la temperatura.
En total durante el transcurso de las observaciones se utilizaron 22 puntos de observación
del nivel freático lo que proporciona una densidad de más de 5 pozos por kilómetro
cuadrado.
III.5 Trabajos de perforación
La perforación a rotación, con agua como fluido de enfriamiento, permite la observación
directa del corte litológico, evaluando la potencia de las capas presentes, y valorar
preliminarmente, los parámetros del flujo subterráneo y acceder al acuífero en toda su
potencia, para realizar el carotage.
Las máquinas de perforación utilizadas están equipadas con tecnología y aditamentos de
última generación, que permiten acceder a las profundidades necesarias en estos materiales,
muy difíciles de perforar.
Los trabajos de perforación rotaria se utilizaron para poder describir el corte litológico,
determinar el nivel freático en las calas, para realizar las observaciones sistemáticas y para
el carotaje; encamisándolas con tubos de PVC ranurados.
40
Mediante estos trabajos se precisan la potencia de las capas, se describen las litologías, se
obtienen las muertas de los suelos y aguas subterráneas.
Las perforaciones se realizaron con la perforadora Mc-80C, realizando el esfuerzo máximo
para recuperar el material cortado por las perforaciones, esto presentó dificultades ya que
en las arenas no fue posible recuperar, utilizando el sistema de “wireline” (con doble tubo);
se logró una recuperación del 20 % en las arenas de la capa 1; sólo fue posible observar los
fragmentos de la capa basal, que forma los canales de flujo de corriente. Se recuperó sin
dificultad en las argilitas.
Se ejecutaron calas, encamisadas con filtros plásticos diámetro 63.0 mm utilizando las
necesarias como calas de observación del régimen.
La distribución de las perforaciones se realizó de forma que sirvieran de apoyo en la
ubicación de los perfiles, para separar el contacto de los materiales aluviales con la
Formación Condado; determinar la potencia de los colectores y el techo del impermeable;
para la precisión de la geometría del acuífero y del cálculo de reservas.
En total se realizaron 25 calas con 593.4 m y más del 60% quedaron como calas de
observación.
La perforación a percusión es etapa final de la investigación y permite conocer y cuantificar
el resultado final, la solución de los objetivos y el problema científico y comprobar si la
entrega del acuífero logra cubrir la demanda.
III.6 Hidroquímica de las aguas
Los ensayos para evaluar la composición fisicoquímica, definen si el agua está lista para el
consumo humano o si es necesario emplear el tratamiento además se necesitó diferenciar la
calidad de las aguas contenidas en la Formación Condado y en los aluviales y fundamentar
los diferentes usos que da la población a ambos acuíferos.
Los resultados pronostican que el agua es efectivamente filtrada en su camino a través de la
arena.
En total se tomaron 40 muestras en diferentes fechas, para el control sistemático de la
composición química y 3 muestras conservadas con control de temperatura para el ensayo
biológico.
41
Las características a determinar, considerando los elementos y el método empleado fué:
potencial de hidrógeno (pH), conductividad eléctrica (CE), nitrato (NO31-), carbonato
(CO32-), bicarbonato (HCO3
1-), cloruros (CL1-), sulfato (SO42-), calcio (Ca2+), magnesio
(Mg2+), hierro (Fe3+), sodio (Na1+), potasio (K1+), sales solubles totales (SST), nitrito
(NO21-), amonio (NH4
1+), alcalinidad total, dureza total, DQO al permanganato y DBO5.
El muestreo de las aguas se realizó, de forma que abarcara una diversa cantidad de puntos
en el río, en los sedimentos aluviales y en una primera ocasión en el acuífero de la
Formación Condado, en los meses de marzo y mayo del 2008, repitiendo el punto de
muestreo en varios sitios de los sedimentos aluviales.
Se realizaron ensayos físico-químicos con el objetivo de clasificar las aguas, también se
efectuó el muestreo bacteriológico en los dos pozos de abasto, durante el bombeo. En la
Tabla III.1 se dan los principios de los métodos de determinación de los ensayos.
A las muestras de agua se les determinaron los ensayos enumerados en el epígrafe III.6 y
resultaron un total de 360 ensayos distribuidos convenientemente.
Para esclarecer la posible contaminación por efectos de parásitos y bacterias se realizó un
trabajo preliminar de muestreo en los pozos de abasto a Algaba y la arenera, durante el
bombeo de los mismos, este trabajo se realizará durante el aforo de los pozos de percusión
que se ejecuten.
Las determinaciones bacteriológicas, se ejecutaron según el método “Standard Methods for
the examination of Water and Waste Water” (SMWW, 1989) .
Las normas de clasificación bacteriológica fijan los límites a partir del que se consideran
aguas contaminados o sin contaminación, utilizando las normas de agua potable NC 93-02
(1985) y la de higiene comunal NC 93-11 (1986) vigentes en la actualidad.
En la tabla III.1. se relacionan los nombres de los métodos de las determinaciones de
laboratorio
42
Tabla III.1. Métodos empleados para las determinaciones de laboratorio
Determinaciones UM Fundamento del métodoPotencial de hidrógeno (pH) Unidades PotenciométricoConductividad eléctrica (CE) µS/cm ConductimétricoColor Unidades Visual (Nessler)Olor y Sabor - OrganolépticoCloruro (CL1- ) mg/l Método ArgentométricoSulfato (SO4
2- ) mg/l TurbidimétricoCalcio (Ca2+) mg/l Complexométrico (EDTA)Magnesio (Mg2+ ) mg/l Complexométrico (EDTA)Hierro (Fe3+) mg/l EspectrométricoManganeso (Mn2+) mg/l EspectrométricoCobre (Cu) mg/l EspectrométricoSDT mg/l GravimétricoCT, CF mg/l Tubos MúltiplesZn mg/l EspectrométricoTurbidez NTU Turbidimétrico
Dónde
Ph Potencial de hidrógeno
CE Conductividad eléctrica
III.7. Análisis hidrológico del caudal del río Agabama
El análisis hidrológico por métodos probabilísticos, de la estadística aplicada a la
hidrología, tiene la ventaja de poder pronosticar con una probabilidad confiable, la garantía
del suministro de agua del río al acuífero; mediante el filtrado mecánico a través de las
arenas. Este procedimiento define elementos de importancia técnica y económica para la
garantía y explotación del acuífero, esclarece si es necesario una obra que aumente el
tirante (derivadora), para contar con una garantía absoluta.
Se toma como base la serie de observaciones efectuada en la estación hidrométrica ubicada
en Sopimpa ubicada 15 km aguas arriba del sitio del acuífero.
Para evaluar la probabilidad con que el gasto del río Agabama satisface la demanda ocurre,
se utiliza el procedimiento siguiente:
43
III.7. 1 Distribución de gastos anuales y mensuales del periodo seco de la serie.
Sánchez (2008) procesó estadísticamente los datos según el manual de Murray (1977); de
datos agrupados lo que se necesita para evaluar probabilísticamente la representación del
gasto promedio anual y mensual de la serie.
El análisis de la distribución de los gastos promedios anuales, evidencian que el año más
seco, fue 1975 con 4.4 m3/s como promedio anual, entonces se debe trabajar con el periodo
seco de ese año (noviembre 1974 a abril de 1975) utilizando de los gastos promedios
mensuales
Se procede entonces a confeccionar el gráfico de distribución de los gastos medios
mensuales; para determinar el mes más seco que resulta abril de 1975. (Anexo 7)
Se tienen observaciones de 23 años y con una frecuencia de 204 mediciones.
Se elige el periodo seco de 1975 y se hace la curva de distribución para determinar los
gastos promedio mensuales que están por debajo de la demanda; se determina en que mes
se obtienen gastos inferiores al solicitado.
III.7.2 Cálculo de gastos probables
Como el gasto promedio mensual, no se relaciona con la probabilidad, se recurre al gráfico
de gastos probables, en el que se comparan los gastos reales, con los gastos teóricos.
Para poder estimar los gastos que ocurren, con una probabilidad dada y extrapolar estos
resultados, para períodos de tiempos mayores que la serie estudiada se procede a calcular el
gasto observado de la siguiente manera:
Gasto observado
Determinar la probabilidad posicional, para lo cual se toma el periodo seco (noviembre a
abril) de todos los años de la serie.
Se colocan los gastos observados en una columna un mes a continuación del otro de forma
consecutiva.
Los valores de los gastos de la serie observada se ordenan de mayor a menor asignándole
los mayores valores observados a las menores frecuencias.
Se calcula el % de probabilidad posicional mediante la ecuación:
44
Dónde:
n: es la frecuencia observada
m: es el total de observaciones.
De esta forma la probabilidad posicional va aumentando, a medida que los valores de los
gastos disminuyen.
Gastos probables teóricos
El cálculo de los gastos probables teóricos, depende del valor medio; del coeficiente de
variación de las observaciones y de la probabilidad elegida.
Gratsianskiy (1968) expresa el valor de en forma de tabla, la que depende del coeficiente
de asimetría que para el caso de estudio el escurrimiento promedio es de 2.0. Por su parte la
probabilidad varía desde 0.01 hasta 99.99.
El cálculo del gasto probable teórico (Q) será:
Q= Qmed*(1+( cv))
Dónde:
Qmed: promedio de los caudales observados
A partir de este método es posible relacionar el gasto de diseño (Q) con la probabilidad de
no ocurrencia del fenómeno, mediante una ecuación matemática que permite extrapolar la
probabilidad de garantía del gasto con bastante precisión.
En el Anexo 8 se representan el gráfico que contiene los gastos observados y teóricos
obtenidos para el período seco de noviembre de 1974 a abril de 1975, es posible notar que
la función teórica se vuelve negativa para probabilidades mayores que el 85 %.
Al no obtenerse resultados satisfactorios se necesita pasar al cálculo de los caudales
clasificados para efectuar el análisis probabilístico del gasto del río Agabama.
45
II.6.3 Cálculo de caudales clasificados o caudales típicos
Finalmente se construye la curva de caudales clasificados según Gratsianskiy (1968), que se
realiza a partir de la curva de distribución de frecuencia con intervalos de clase no regulares
en los que las probabilidades cercanas al 100 se precisan más.
El método parte de la confección de la distribución de frecuencias de los gastos agrupados,
las frecuencias observadas ordenadas en intervalos de clase crecientes. Esta distribución de
frecuencia se organiza de forma que la cantidad total de observaciones (n=204) se asocia a
la clase menor y a partir de aquí se le resta al valor del total de n el valor de frecuencia de la
clase anterior y se calcula la frecuencia relativa, por ejemplo:
CQ ni N-ni Frel=(N-ni)/N
0.0 0 204 100.0
0.15 2 204 99.5
0.30 4 202 99.0
: : : :
40.0 1 1 0.5
Dónde:
CQ: valor del gasto representado en un intervalo de clase.
ni: frecuencia de las observaciones.
N: cantidad total de observaciones.
Frel: frecuencia relativa de cada clase.
Para calcular los caudales clasificados o caudales típicos se construye el gráfico del gasto
en las ordenadas y la probabilidad observada en las abscisas, con amplitud del intervalo de
clase elegido convenientemente de forma que la probabilidad buscada proporcione el gasto
de interés.
Se construye el gráfico Q=f(Frel) que representa el % del gasto que es igualado o excedido
para la probabilidad elegida. (Anexo 9).
46
III.8. Confección de mapas pronósticos
Los mapas pronósticos confeccionados permiten elegir las zonas de mayor entrega dentro
del acuífero aluvial, además permite seleccionar de las zonas perspectivas y más alejadas
del río, para aumentar la distancia de filtrado y que este sea más efectivo.
En los aluviales debido a que la deposición de sedimentos es tan irregular y arbitraria, la
aplicación de un estudio geoestadístico preciso necesita una mayor densidad de puntos de
mediciones para lograr una variabilidad aceptable; en el caso de estudio es irrealizable
económicamente ya que el costo aumentaría sobre valores prácticos.
El empleo de métodos de interpolación por medio de la geoestadística permite resultados
más coherente y convergentes a las características hidrodinámicas de la zona de estudio,
con el fin de obtener, valores de predicción más racionales.
Se construyeron mapas de las propiedades del acuífero más importantes como: techo del
impermeable, distribución de la capa basal (canales de flujo), profundidad de yacencia de
las aguas subterráneas y del gasto pronóstico.
III.9 Cálculo de reservas hídricas
El cálculo del volumen de agua almacenado en el acuífero y la alimentación constante del
mismo por el río permite estimar conjuntamente con el cálculo hidrológico la probabilidad
de afectaciones del acuífero por intensa sequía; también aporta criterios que definen
necesidad de la construcción de obras de apoyo en el río y/o la necesidad de un volumen de
vertido de la presa Agabama después de construida.
El cálculo de reservas se realiza a partir de los mapas del techo de la argilita y el de la
profundidad de yacencia del nivel freático que proporcionan el área del colector; entonces
se calcula la potencia media del acuífero a partir de las calas perforadas y de esta forma se
obtiene el volumen de reservas.
El valor calculado y obtenido como resultado final, con esta precisión, es suficiente, ya que
los valores relativos de las reservas son grandes, comparados con los volúmenes de agua a
movilizar.
47
Capitulo IV. Análisis y discusión de los resultados
A partir de la aplicación del complejo de métodos se diferenciaron los tipos litológicos que
componen el corte; definiéndose la presencia de cuatro capas agrupadas de la forma
siguiente:
Capa vegetal: Arena gruesa, de color pardo carmelitoso oscuro, con restos de raíces y
materia orgánica, el espesor no sobrepasa los 20 cm y constituye la base agrícola de los
cultivos que se desarrollan en la zona.
Capa 1: Arena de variada granulometría, con una composición variable desde fina hasta
gruesa, cuya posición en el corte, es arbitraria, los granos son de diversas litologías como:
caliza, esquistos de variados tipos, rocas magmáticas, cuarzo, etc, es micácea, con lentes de
gravas, de hasta 12 cm de tamaño, que yacen aleatoriamente a cualquier profundidad, de
origen aluvial. Este elemento hidrogeológico por su permeabilidad, aporta volúmenes de
agua importantes, pero su valor es variable.
Contiene el espesor activo del acuífero, para el flujo natural y está distribuida en todo el
meandro; la potencia es variable, disminuyendo en los bordes, del acuífero y aumentando
en las zonas de mayor profundidad del techo de la argilita.
Capa 2. Gravas y fragmentos de varios tipos de litologías como las calizas, esquistos,
silicita, cuarzo, que forman las zonas del macizo que es atravesado por el río Agabama y
que aportaron clastos y bloques proluviales, en la época juvenil del río.
Los canales de flujo de corriente están formados por fragmentos grandes no clasificados,
su potencia es variable aumentando hasta 4.0 m en la zona central del meandro en que el
techo del impermeable se deprime.
Está ubicada siempre de la zona inferior a la potencia activa del movimiento de las aguas,
pero indudablemente su graduación y continuidad provoca que el gasto a obtener en ella sea
grande comparado con la capa2. Constituye la fuente principal de aporte del acuífero, el
bombeo debe realizarse en el intervalo cubierto por su potencia.
Capa 3. Argilita de muy baja resistencia compacta de color negro, su espesor es muy
variable e indeterminado disminuye en las proximidades de los extremos de la gran
depresión y aumenta hacia el centro de la misma, constituye el impermeable que contiene al
acuífero y evita la contaminación del acuífero con las aguas de la Formación Condado.
48
Como resultado de la aplicación del complejo de métodos logró determinar:
La presencia de sedimentos aluviales con gran potencia y variada granulometría limitadas
por el techo de la argilita, la pobre relación entre los acuíferos de las formaciones
geológicas precuaternarias de la Formación Condado y los sedimentos aluviales del río
Agabama, debido a que ambas formaciones presentan composición y calidades diferentes
en las aguas.
Existe una zona de difusión (mezcla) de las aguas aluviales con las de la Formación
Condado, que se produce en el contacto de ambos acuíferos; en el perfil 87 ubicado al sur
del acuífero, se invierte la dirección del flujo y la composición química de las aguas cambia
al sur de este perfil.
Los nivele bajan igual que el relieve y en el prfil 87 es el lugar más bajo y más al sur las
cotas suben ligeramente formando una vaguada, en el norte de la cual (perfil85) hay zonas
muy favorables.
Existencias de pozos, con caudales pequeños ubicados, en las formaciones geológicas
precuaternarias; y gastos mayores en los sedimentos aluviales.
Evidencia un pozo, que aporta de 10 L/s sin abatimiento pertenecientes a los sedimentos de
la capa 1, que se utiliza para el abasto al poblado de Algaba (De la O, 2000)
Existencia del pozo de la arenera, con un gasto comprobado de 50 L/s con un abatimiento
de 15 cm, apto para el consumo humano (Sánchez, 1974).
IV.1 Resultados de la geofísica de superficie
Utilizando el método de imágenes se logró una localización más precisa de los contactos
litológicos y las potencias de los elementos de las formaciones geológicas.
Se construyeron perfiles geoléctricos y posteriormente se representaron los cortes
litológicos en las zonas de interés.
Los perfiles geoeléctricos simplificaron la determinación de los contactos y potencias entre
los sedimentos aluviales y la Formación Condado, delimitaron la presencia de la capa 3 y
precisaron las profundidades de los contactos.
El contacto entre las Formaciones Condado y el acuífero aluvial está delimitado por el
aumento de la resistividad, con el apoyo de la perforación y demás métodos del complejo
49
investigativo se determinó geográficamente la posición de los contactos, en el perfil 84,
parte 1. (Anexo 10)
El perfil 84 (parte 2) cortó las zonas más perspectivas con presencia de sedimentos
aluviales más gruesos y permeables. (Anexo 11).
El corte geológico por el trazado del perfil 84 muestra la zona más perspectiva del acuífero
en los sedimentos aluviales con la presencia de la capa basal. (Anexo 12).
IV.2 Obtención de los parámetros hidrodinámicos a partir del carotaje
Mediante la geofísica de pozos, con el método de resistivimetría, con salinización, se
cuantificaron las propiedades hidrodinámicas, que reflejan comportamiento del acuífero, así
como la velocidad del flujo, el espesor efectivo y el caudal unitario, en los mapas
confeccionados, aportó los mayores elementos en el modelaje, finalmente estos elementos
permitieron proponer la ubicación, de los pozos de explotación.
En tabla IV.2. se muestra un resumen de los parámetros hidrodinámicos obtenidos a partir
de la resistivimetría para las condiciones del flujo con el gradiente natural.
Tabla IV.2. Resumen de los parámetros hidrogeológicos obtenidos a partir de la
resistivimetría
Cala Nº D Ri Hefec Vf Kf T Q(m) (m) (m) (m/d) (m/d) (m2/d) (l/s)
100 0.09 200 13.1 1.00 591 7737 33200 0.09 200 13.5 3.75 2131 28764 124300 0.09 200 17.0 2.06 1170 19898 86400 0.09 200 11.0 1.76 1000 11000 48500 0.09 200 14.0 2.98 1693 23705 103600 0.09 200 10.5 1.10 625 6563 28810 0.07 200 4.0 1.06 293 1174 12815 0.07 200 5.0 1.30 367 1836 19845 0.07 200 7.0 4.80 1339 9375 97847 0.07 200 9.0 8.60 2402 21620 225849 0.07 200 5.0 2.60 721 3607 38873 0.07 200 4.0 0.75 209 836 9875 0.07 200 5.0 1.87 518 2593 27877 0.07 200 5.0 4.80 1352 6763 70
50
Dónde
Hefec: espesor efectivo (m)
Kf: es la permeabilidad (m/d)
T : es la trasmisibidad (m2/d)
Q: el gasto (L/s)
D: diámetro de la cala (m)
Ri: radio de influencia supuesto conservadoramente (m)
Los resultados de este método reflejan el estado de movimiento del agua en el corte aluvial
motivado, por el gradiente subterráneo natural que responde a la zona dinámica de la
lámina de agua en movimiento debido a la pendiente del acuífero y que siempre está
ubicada en las arenas de la capa 1.
La entrega de la capa 2 será precisada durante los aforos de los pozos de percusión.
En el Tabla IV.3. se representan los gastos unitarios de los pozos de estudio propuestos:
PP 1, PP 2, PP 3 y PP 4 tomando como referencia el pozo de la arenera próximo a la cala
100.
La velocidad del flujo subterráneo, calculada a partir de la resistivimetría y con el apoyo de
las observaciones sistemáticas del nivel freático, presenta una distribución que concuerda
con los resultados de la aplicación del complejo de métodos, presentando valores más
importantes en las zonas más permeables asociadas a los canales de flujo (Anexo 18).
Los valores del gasto unitario calculados a partir del pozo de la arenera próximo a la cala
100 usando la permeabilidad calculada a partir de la granulometría, expresan valores
orientativos que al ser mayores, se asocian a las zonas más fértiles.
En la Tabla.IV.4. se especifican las coordenadas de los pozos propuestos.
El pozo PP-2 tiene propiedades hidrogeológicas menores, que las otras áreas propuestas,
pero se mantiene como perspectivo ya que los demás resultados indican una zona favorable
ubicada en una franja estrecha.
Un aspecto muy interesante lo constituye la cala 100 ubicada a 3 m del pozo de la arenera,
en la cual se hizo resistivimetría con el pozo en reposo, luego de estar bombeando es
posible observar que con el flujo natural pasan por el pozo 33 L/s y que inmediatamente al
comenzar el bombeo el trazador (sal común), desaparece instantáneamente, hasta la
profundidad de 12.5 m, que es donde está colocado el cheque de la bomba.
51
Con el bombeo se activa un espesor de agua, que afluye al pozo y que en su mayor parte se
restituye con el gasto del río, pero también existe un flujo vertical, menor que el horizontal.
La profundidad correcta de colocación de la bomba será a la profundidad de 19.0 m, que es
la recomendada para un bombeo eficiente, la profundidad de succión será a 2/3 del espesor
de la columna de agua para lograr un bombeo eficiente. (Anexo 13).
De todas forma en este caso, el río seguirá aportando el volumen principal de agua, pero al
colocar la succión más profunda hay mayor aporte de la parte inferior del corte y mejora la
calidad del filtrado.
La resistivimetría de las calas 845 y 847 (Anexo 14) muestra resultados muy favorables
debido a que la dilución de la concentración ocurre de forma muy rápida, este efecto es
respaldado por las propiedades que se muestran en los mapas pronósticos y aunque el
espesor saturado de 12.0 y 14.0 m (respectivamente) es menor que en la cala 200, se espera
una entrega considerable en los pozos PP 3 y PP 4 cercanos a ambas calas.
Los Anexos gráficos 14, 15 y 18 demuestran la distribución de las velocidades,
correspondientes al flujo que se produce en las arenas por el gradiente hidráulico y que es
determinado por la resistivimetría y las observaciones sistemáticas representados en el
mapa de profundidad de yacencia de las aguas subterráneas.
Los gastos son más importantes en las calas 200, 500, 845 y 847, las propuestas de los
pozos están asociadas a lugares próximos a estas calas y se ubican en el Anexo 19.
Estos valores del gasto son variables expresan una condición cualitativa, serán corregidos
únicamente después de realizar los aforos cuando se precise los valores de trnsmisividad y
coeficiente de almacenamiento.
Tabla IV.3. Gasto unitarios de los pozos
Calas ypozos
Dist. entrePn y C-100
Kf Kfprom. H12 H2
2 e e prom. qu Qu Q
- m m/d m/d m m m m m3/d L/s L/s100 - 591.0 - 20.88 13.1 - - - -PP 1 493.0 2131.0 1361 - 25.10 13.5 13.30 5.8 0.067 179.1PP 2 808.0 2293.0 442 - 15.52 4.0 8.75 4.8 0.055 94.7PP 3 1039.0 1339.0 1496.5 - 8.70 7.0 10.05 8.8 0.102 204.1PP 4 1379.0 2402.0 2266.5 - 9.18 9.0 11.05 9.6 0.111 246.0
52
En la tabla IV.4. se representan las coordenadas de los pozos propuestos que están ubicados
en la franja de desarrollo de los canales de flujo de corriente dónde la velocidad y
permeabilidad asociada a esta capa 3 es mayor.
Tabla IV.4. Coordenadas de pozos de percusión propuestos
Pozo X Y ZPP-1 622470.110 228167.364 12.40PP-2 622545.689 227803.640 9.16PP-3 622347.294 227340.717 9.30PP-4 622848.006 227326.546 9.4
V. 3 Resultados de la perforación rotaria
La perforación rotaria determinó el corte geológico, la composición de los sedimentos que
forman el acuífero y determinó los contactos entre las capas colectoras y el impermeable.
Se describió el corte geológico y se utilizaron las calas perforadas para los trabajos de
observaciones sistemáticas y el muestreo de las aguas.
Con los elementos proporcionados por este método fue posible confeccionar el mapa de
profundidad de yacencia de la argilita (capa 3) que tiene implícito la potencia de los
colectores, permitió además delimitar una franja dónde se ubican los canales de flujo que
contiene los sedimentos de la capa 2.
En el Anexo 21 aparece el mapa de potencias de la capa basal confeccionado con los datos
directos de perforación mostrando que los canales de flujo que están ubicados en las zonas
con direcciones del flujo del agua subterránea coincidentes de forma general y que señalan
una dirección caótica localmente hacia los puntos perspectivo, lo que coincide con las
zonas con profundidad mayores de las argilitas y que están relacionadas con las
alineaciones de los resultados de velocidad y gastos pronósticos.
IV. 4 Resultados de los ensayos hidroquímicos
Los ensayos hidroquímicos y el mapa de profundidad de las aguas, muestran la no
existencia de vínculos entre el acuífero difundido en los sedimentos aluviales que tienen
53
aguas: bicarbonatadas, cálcicas o cloruradas; y el acuífero desarrollado en la Formación
Condado con aguas: sulfáticas y cloruradas.
En la Tabla 6 se muestran los resultados de la composición química así como los límites
permisibles de cada elemento; es posible observar que las aguas del río y de la Formación
Condado son ligeramente menos ácidas, con mayor pH.
Las aguas de la Formación Condado poseen más mineralización que el resto, siguiéndole en
orden descendente las aguas aluviales y las menos mineralizadas son las aguas superficiales
del río Agabama. Los nitritos y el amonio están muy por debajo de los límites establecidos
por lo que no hay indicios preliminares de contaminación. Los metales pesados no existen;
y la demanda de oxígeno es baja.
En la tabla IV.4 representa los resultados de la composición química de las aguas
La muestra de la cala 300a está ubicada en una excavación con el nivel freático expuesto
que está próxima a la cal 300 es agua estancada y esto demuestra requiere restituir las
excavaciones por el cambio en la composición química de las aguas.
Este efecto es importante para prevenir la contaminación del acuífero y define la necesidad
de cubrir esas zonas, con relleno para proteger al acuífero de posibles contaminaciones, no
solamente en las avenidas.
54
Tabla IV.4. Resultados de la composición química de las aguas
ELEMENTO U M Mar
08
Cd
Mar
08
Río
Abr
08
Río
Feb
09
Río
Abr
09
Río
Mar
08 Al
Pozos
May
08 Al.
Pozos
Feb 09
Al
Calas
LMPP
Pot. H (pH) U 7,62 7,76 7,80 8,26 8,20 7,59 7,18 7,60 6.5-8.5Cond. Eléct. µS/c 731 332 378 443 465 540 765 585 …..Color U 12,5 16,7 .. 10 6,3 10 15,0Alcalinidad Total mg/l 50 78 125 217,5 130 62,5 392,5 303 …Dureza total mg/l 240 90 165 240 90 74 165 151,4 400,0Turbiedad NTU 13 15 … 5 7 5 10,0Sodio (Na ) meq/l 2,46 1,17 0,11 3,04 2,08 1,11 0,58 4,284
mg/l 56,5 27,3 2,5 70.0 52,3 20,8 13,0 55,58 200,0Potasio (K) meq/l 0,02 0,02 0,02 0,078 0,09 2,12 0 0,166
mg/l 1,0 1,0 1,0 2,0 2,3 83,0 0,04 2,2 ….Nitrato (NO3
1- ) meq/l 1,07 0,02 0,00 0,064 0 0,04 0 0mg/l 66,0 1,33 0,00 4,0 0,0 2,25 0 0 45
Carbonato (CO32-
)
meq/l 0,00 0,00 0,00 0 1,25 0 0mg/l 0,00 0,00 0,00 0 48 77,00 0 30 ….
Bicarb.(HCO31- ) meq/l 1,00 1,57 2,50 3,74 2,61 1,58 7,9 6,06
mg/l 61 96 154 228,5 159 88 482 369,8 ….Cloruro (CL1- ) meq/l 4,2 0,63 0,65 0,8 0,8 0,86 0,6 0,914
mg/l 147 22 23 28 28 31 21 32 250Sulfato (SO4
2- ) meq/l 1,01 0,24 0,27 0,29 0,58 1,56 0,21 0,516mg/l 49 11 12 14 28 44 10 25 400
Calcio (Ca2+) meq/l 4,20 1,13 2,20 1,2 1,4 1,33 6 2,12mg/l 84 23 44 24 28 22 120 42 200
Magnesio (Mg2+
)
meq/l 0,60 0,70 1,10 0,54 0,0 0,75 2,1 0,798mg/l 7 8 13 7 0 10 25 11 150
DQO al mg/l 6,33 3,20 2,25 …DBO5 mg/l 1,60 2,8 1.0 1,02 ….Nitrito (NO2
1-) mg/l 0,00 0,002 0,051 0,1Amonio (NH4
1+) mg/l 0,00 0 0,01 0,0055 0,01Hierro (Fe2+) mg/l 0,00 0 0,00 0 0,3Manganeso mg/L 0,00 0 0,0 0 0,1
En la tabla IV.5 se muestran los resultados de las determinaciones químicas en diferentes
puntos delo acuífero.
55
Tabla IV.5. Determinaciones químicas de 1as aguas en diferentes puntos de observación
del acuífero
Dónde las siglas significan:
B bicarbonatadas
Ca cálcicas
Situación: Santi Spíritus
Prof
und.
Mue
stra
Con
d. E
mm
hos/
cm-1
pH
Concentración
Obra. Arenas Algaba
No
Reg
Cal
a
NO3 CO3H CL SO4 Sum Ca Mg K Na Sum Clasif .
0.00 1.3 1.00 1.25 3.55 2.02 1.02 0.00 0.75 8.590.0 36.62 28.17 35.21 23.5 11.87 0.0 8.73 B,SO,Cl0.00 1.00 1.00 0.05 2.05 0.80 0.20 0.10 0.95 4.150.0 48.78 48.78 2.44 19.3 4.82 2.4 22.89 B,Cl0.00 4.20 2.00 0.50 6.70 3.02 3.00 0.00 0.50 13.720.0 62.69 29.85 3.64 22.0 21.87 0 3.64 B,CL0.00 5.00 0.80 1.95 7.75 6.00 1.00 0.00 0.75 17.450.0 64.52 10.32 25.16 34.4 5.73 0.0 4.30 B, Ca, SO0.00 3.50 1.40 1.52 6.42 2.60 3.00 0.45 0.78 14.770.0 54.52 21.81 23.68 17.6 20.31 3.0 5.28 B0.00 4.20 1.40 1.67 7.27 3.80 3.40 0.11 0.56 16.810.0 57.77 19.26 22.97 22.6 20.23 0.7 3.33 B0.00 3.40 1.20 0.05 4.65 2.06 1.80 0.00 0.05 8.610.0 73.12 25.81 1.08 23.9 20.91 0.0 0.58 B,CL0.00 5.20 0.40 1.77 7.37 4.80 1.02 0.00 0.78 15.740.0 70.56 5.43 24.02 30.5 6.48 0.0 4.96 B,Ca0.00 3.00 0.80 1.15 4.95 2.40 2.00 0.00 0.56 11.060.0 60.61 16.16 23.23 21.7 18.08 0.0 5.06 B
0.00 2.50 0.60 3.44 6.54 1.00 5.00 0.35 0.50 16.830.0 38.23 9.17 52.60 5.9 29.71 2.1 2.97 SO,B,Mg0.00 0.40 0.80 5.34 6.54 5.20 0.80 0.00 0.50 18.380.0 6.12 12.23 81.65 28.3 4.35 0.0 2.72 SO,Ca0.00 1.30 1.60 0.70 3.60 1.60 1.80 0.00 0.80 8.500.0 36.11 44.44 19.44 18.8 21.18 0.0 9.41 Cl, B0.00 0.50 1.20 3.18 4.88 2.60 1.40 0.08 0.80 12.940.0 10.25 24.59 65.16 20.1 10.82 0.6 6.18 SO,Cl
0.00 1.10 1.60 0.84 3.54 1.40 1.80 0.04 1.51 9.130.0 31.07 45.20 23.73 15.3 19.72 0.4 16.54 Cl,B0.00 0.50 0.60 0.13 1.23 0.80 0.40 0.35 0.00 2.910.0 40.65 48.78 10.57 27.5 13.75 12.0 0.00 Cl, B,Ca0.00 1.30 1.00 2.65 4.95 2.20 2.00 0.00 0.75 12.550.0 26.26 20.20 53.54 17.5 15.94 0.0 5.98 SO,B
Prof
und.
Mue
stra
8.0 1
Con
d. E
mm
hos/
cm-1
pH
Concentración
No
Reg
7.44
Cal
a
0.3 6.89
0.4 7.71
90 877 5.9 2
89 810
0.3 8.28
92 875 7.0 4
91 873 6.0 3
94 815 5.0 6
93 849 6.0 5
10.0 7
0.6 7.12
0.1 8.3
0.6 7.38
0.1 7.59
0.5 7.51
96 P-15 8.0 8
95 P11
7.96
0.1 7.92
98 PASO 10
97 P2 8.0
100 300a 2.0 12
99 300 2.5 11
8.5
9
0.2
Fm Aluviales
0.3 7.11
102 100 8.5 14
101 P8
103 P1000 7.0 15
0.2 8.02
13
0.1 7.22
0.4
0.1 8.14Fm Condado
Aguas superf iciales
0.1 7.84
104 P2000 7.5 16
me/lppm ó mg/l
56
Cl cloruradas
SO sulfatadas
Cl cloruradas
Mg magnésicas
En la Tabla IV.5. se representan los resultados del contenido de sales solubles, la
conductividad y así como la acidez a partir del pH para las muestras de agua del acuífero.
En la misma muestra el agua contenida en los sedimentos aluviales es siempre
bicarbonatada; lo cual coincide con la composición que aparece en la literatura consultada
para las aguas contenidas en sedimentos aluviales.
El agua superficial del río clasifica como clorurada, bicarbonatada con % elevados de
ambos componentes y un pH ligeramente alto.
El agua expuesta en las excavaciones está estancada, sin movimiento y por su composición
clasifica como clorurada o sulfatada.
IV.5 Resultados de los análisis bacteriológicos
Los análisis bacteriológicos de los pozos de abasto a la arenera y al poblado de Algaba dan
como resultado, valores de coliformes fecales y coliformes totales, por debajo del límite de
las normas de higiene comunal:
Agua potable. Requisitos sanitarios y muestreo (Nc- NC 93-02/1985)
Fuentes de abastecimiento de agua. Calidad y protección sanitaria. (Obligatoria) (NC 93-
11/1986).
El río muestra una ligera contaminación con coliformes totales que alcanza el valor de 4.0 y
que desaparece por el filtrado, en el camino del agua, desde el río a través de la arena, hasta
los pozos. (Tabla 8)
En la tabla IV.7 se representan los resultados de los análisis bacteriológicos.
57
Tabla IV.6. Resultados de los análisis bacteriológicos
Muestra Coliformes fecales Coliformes totales
Río < 2 4
Pozo 100 (arenera) < 2 < 2
Pozo 110 (Algaba) < 2 < 2
El tratamiento primario (bacteriológico) del agua por el filtrado de la arena es una de las
principales causas y ventajas que determinaron el estudio del acuífero aluvial. Las arenas
funcionan como un filtro lento que realiza el tratamiento físico químico y bacteriológico del
agua explotada.
A pesar de esta situación y previendo amenazas futuras se necesita un control de los
vertidos de residuales en la cuenca del río Agabama y acometer los trabajos que logren que
desaparezca la contaminación bacteriológica, totalmente.
IV.6 Cálculo hidrológico de la estación hidrométrica Sopimpa
Los resultados del cálculo hidrológico muestran en el Anexo 7, que el gasto promedio
mensual mínimo, de la serie de observaciones, es menor en abril de 1975, pero esto no se
relaciona con la probabilidad; se necesita saber con qué probabilidad ocurre este fenómeno.
En el acuífero aluvial tiene un volumen almacenado y una alimentación sistemática
adicional del acuífero.
En la serie analizada de la estación Sopimpa el gasto fue menor que 300 L/s en abril de
1975, posteriormente la serie se actualizó hasta el 2008, y se comprobó que ese abril fue
más seco aún que el de 1975, pero el promedio del estiaje completo fue superior.
En el Anexo 7 se representan los gastos promedios mensuales del periodo seco de la serie
analizada, aparecen gastos menores que 300 L/s, así como el mes y año de ocurrencia.
58
IV.7 Cálculo de gastos probables
En el Anexo 8 se representa la función de los gastos observados y el gasto probable
(teórico), estos valores se adicionan a un gráfico cuyo mejor ajuste es una función
polinomial, y se comparan ambas curvas.
Para el cálculo de los gastos probables no se encontró una función que definiera
matemáticamente la relación y la más cercana se indefine para probabilidades mayores que
el 85 %, que son las probabilidades de interés.
Como la distribución del gasto promedio mensual del periodo seco considera al mes más
crítico y no permite relacionarlo con la probabilidad; se recurre al análisis de los gastos
probables para comparar los gastos reales con los teóricos y poder lograr así una función
matemática que modele al problema y relacione los gastos con la probabilidad.
Se necesita entonces pasar a los caudales clasificados para efectuar el cálculo probabilístico
del gasto del río Agabama en la estación Sopimpa.
En la tabla IV.7. se presentan los resultados del cálculo de los gastos probables para la
confección de los gráficos.
Tabla IV.7. Resultados de cálculo del cálculo de los gastos probables
Probabilidad % 0.1 1.0 10.0 40.0 50.0 70.0 80.0 95.0 99.0 99.9
Gasto Prob m3/s 34.6 22.7 10.8 3.7 2.6 0.80 0.10 -0.8 -1.0 -1.0
IV.8 Cálculo de caudales clasificados
En la Tabla IV.8. aparecen los resultados del cálculo de la probabilidad y los gastos
clasificados.
El Anexo 9 muestra, a partir de los gastos clasificados, que volumen de agua es posible
obtener para una probabilidad dada, o sea que el gasto promedio mínimo del río de la serie
observada es de 4.4 m3/s; este se alcanza con una probabilidad del 30 % dentro del período
seco y para el gasto de diseño de 0.300 m3/s el caudal del río garantiza este volumen el
99.56 % de la veces.
59
A partir del cálculo hidrológico se obtiene que el gasto demandado se garantiza el 99.5 %
de las veces o sea que en 100 años solamente el 0.56 % de las veces el gasto será menor.
(Anexo 9).
Los gastos que aportan el río Seibabo y el arroyo Velázquez que se conectan al río
Agabama aguas debajo de la estación Sopimpa son una reserva adicional del cálculo, ya
que el gasto en la zona del acuífero debe ser mayor, que los calculados.
Estos cálculos demuestran que el río en las condiciones actuales garantiza ampliamente el
caudal a extraer.
Otra solución favorable es el volumen de agua embalsado, en el acuífero y que garantiza
con estas condiciones 2.2 años de suministro sin alimentación del acuífero, de acuerdo a la
demanda, asumiendo un 45 % de entrega del volumen embalsado.
Los elementos anteriores muestran que sin construir la presa Agabama, no es necesario
construir una derivadora, para garantizar el gasto de explotación.
Si se construye la presa Agabama, se debe estudiar hidrológicamente el acuífero, y elegir la
variante de suministrar el gasto por el río en caso de no ser suficiente verificar si con el
gasto ecológico se logra extraer el volumen de 0.32 m3/s.
Si la garantía del volumen de agua, peligra con la construcción de la presa Agabama; se
puede valorar la construcción de un embalse, represado por un muro vertedor, que
disminuya el flujo por debajo del muro en el río y eleve el tirante actual en un valor de dos
o tres metros, para mantener una cota adecuada, en los niveles del agua subterránea y
aumentar en más de un millón de m3 el volumen del acuífero.
En la tabla IV.8 se presentan los resultados de los gastos clasificados que se utilizaron para
confeccionar los gráficos
Tabla IV.8. Resultados del cálculo de los caudales clasificados
Probabilidad % 0.15 0.30 1.05 2.55 3.0 5.4 6.2 10 20 25 30 40
Q Clasif m3/s 100 99.5 90.7 50.5 40.2 20.6 15.0 11.3 4.4 2.4 1.96 0.49
60
V.9 Cálculo del volumen de agua disponible
De la aplicación de la geomorfología, la geofísica de superficie, el reconocimiento
hidrogeológico y la perforación, fue posible conocer la geometría del acuífero aluvial, lo
hizo posible cuantificar el volumen de reservas existentes en el acuífero.
El área de los sedimentos aluviales es calculada mediante el Argis 10.0 ya que otros
métodos no cuentan con la densidad de las perforaciones para un cálculo más preciso. Este
aspecto no es necesario en esta etapa ya que los volúmenes de agua que se manejan para los
acuíferos son en términos de caudales (m3/s) para medir el gasto que es posible extraer.
La superficie del acuífero es de 3 182 085 m2.
En la tabla IV.9. se muestran los datos para el cálculo del promedio de los espesores.
Tabla IV.9. Cálculo del espesor promedio
Cala X Y Znf Zarg Hacuif H medio2 622206,000 228711,00 5,12 -20,18 25,30
16,80
4 621711,873 228436,71 5,70 -18,50 24,205 623167,960 228370,10 5,64 -10,66 16,306 622405,433 228719,79 5,50 -11,00 16,507 622995,014 228591,67 5,42 -8,68 14,1011 621811,352 228683,56 6,26 -2,24 8,5012 622106,927 229145,88 6,30 -5,40 11,70100 621967,881 228372,73 4,57 -14,69 19,26200 622410,148 228152,23 5,01 -15,08 20,09300 622359,519 228099,63 5,23 -12,20 17,43310 622167,62 228068,5 4,77 -10,87 15,64400 622912,585 228168,94 4,43 -18,66 23,09500 622446,460 228570,28 5,09 -15,83 20,92600 622674,871 228874,04 5,56 -12,79 18,35810 622281,335 227779,05 3,94 -18,29 22,23813 622796,918 227889,80 3,50 - 17,10 20.6815 623352,987 227783,10 3,51 -11,99 15.5845 622299,305 227385,20 2,95 -9,66 12,61847 622823,699 227293,74 3,03 -11,31 14,34849 623261,027 227372,46 3,52 -4,90 8,42873 621456,281 226942,18 2,77 -12,23 15,00877 623062,416 226989,96 3,00 -5,75 8,75
61
El volumen de agua embalsado alcanza valores de 53 459 028 m3, incluye el agua en
movimiento en la zona activa y representa, cerca del 45 % del total y el resto es el volumen
muerto, cuyo movimiento está limitado por el contacto con la argilita al sur del acuífero y
que evitan que el acuífero aluvial alimente a la Formación Condado en las zonas más
permeables de ésta.
Al sur del acuífero aluvial en el perfil 87 existe una depresión de los niveles freáticos
(vaguada), que provoca que el agua de la Formación Condado, al estar más elevada,
alimente al acuífero aluvial y ambas aguas se mezclen.
La situación característica específica que ocurre al sur del área provoca un aumento de
velocidades, que es significativo en el perfil 84, en las calas 845 y 847, los que están
además intercomunicadas por los canales de flujo, ofreciendo un pronóstico favorable en
ésta zona (Anexo 18).
La demanda anual es de 11.0 x 106 m3, y el volumen presente garantiza la cantidad de agua
que se requiere por más de dos años.
En la tabla Tabla IV.9. se representan los resultados del cálculo de reservas que se realizó
calculando el área total del acuífero mediante Argis 10, las potecias fueron tomadas a partir
de las perforaciones con el apoyo de la geofísica.
Este método de cálculo no es el tradicional para estos casos pero, en esta etapa de la
investigación es suficiente conocer el volumen de agua contenido en el acuífero y después
de realizados los aforos, calcular detalladamente los volúmenes presentes, el volumen de
agua en movimiento, así como la entrega del acuífero y estimar el recurso que se expresa en
términos de gastos.
IV.10 Diseño del pozo de exploración-explotación
La necesidad de cambiar el diseño tradicional de construcción de los pozos, fue
comprobada en los aforos realizados en pozos con camisa simple, la arena fina pasó al
interior del pozo y se incorporó al fluido bombeado y se derrumbaron e inutilizaron los
pozos así construidos.
62
Los pozos construidos adecuadamente (el de abasto a Algaba y el de la arenera) presentan
muchos años de explotación, entonces estos pozos muestran el modelo a seguir para el
lograr un pozo que funcione eficientemente.
No existen detalles técnicos de cómo se construyeron estos pozos pero aplicando los
principios de ranuración de las camisas, así como el adecuado diseño del filtro a colocar
entre las camisas, para evitar el sifonamiento de las arenas en las paredes del pozo.
El ranurado de la camisa debe tener una magnitud tal que alcance entre 20 y 25 % de la
superficie de la camisa, el ancho de la ranura debe ser menor que el diámetro de las
partículas de filtro que bordean al pozo.
Es evidente la necesidad de un espesor de filtro significativo, lo que demanda diámetros de
pozo de alrededor de 800 mm o más, la camisa interior puede ser de PAD de 500 mm de
diámetro. (Anexo 16).
El filtro tendrá un espesor de 15 cm como mínimo; esto garantiza un trabajo correcto del
pozo ya que se establece un flujo uniforme en un medio que es mucho más permeable que
el corte natural en sus intervalos más finos de la capa 2. (Anexo 16).
El filtro en algunas secciones trabajará con más dificultad debido a que las partícula finas
que bordean el filtro se acomodarán entre las partículas de este; en los intervalos donde hay
arenas gruesas y gravas el filtro trabaja eficientemente.
La granulometría del filtro debe ser uniforme para evitar que se formen capas de diferentes
graduaciones, producto de la segregación que ocurre al depositar al filtro por gravedad
desde la boca del pozo con caída libre dentro del acuífero.
IV.11 Cálculo del filtro entre el terreno y la camisa
La finalidad del filtro es retener las partículas finas para que no se incorporen al caudal
durante el bombeo que penetren dentro del pozo y además no obstruyan el ranurado de la
camisa.
La solución del filtro construido con material local tiene la ventaja de que el mismo es
producido industrialmente en la planta, pero de este volumen siempre hay que eliminar
cierta cantidad de material más fino que el tamaño de las ranuras si éstas son mayores de
6.0 mm.
63
En el Anexo 15 aparece el rango granulométrico con la graduación de las arenas que
forman el geológico y de las gravas que constituyen el material a colocar para que trabaje
como filtro.
A partir de la distribución granulométrica se calcula que el comportamiento del material
que produce la planta (denominado en la industria de 10 mm a 20 mm) y se obtiene que:
D15 Filtro=10.0 mm
D85 mat. a Proteger=11.0 mm
D15 Filtro/D85 mat. a Proteger=(10.0/11.0)=0.91 menor que 5.
Dónde:
D: es el tamaño que se corresponde con el % en cuestión.
x: es % de contenido del material que se corresponden un diámetro característico para
definir el tamaño de las partículas.
Tradicionalmente los proyectistas e hidrogeólogos piden que el filtro tenga una
composición mineral de sílice, pero en este caso consideramos que el filtrado natural ocurre
en estas mismas rocas con litología variada y para la vida útil del pozo la naturaleza
garantiza un óptimo trabajo del filtro y una razonable durabilidad.
IV.12 Otros resultados importantes
La zona del meandro ubicado al noroeste del meandro grande, en la margen izquierda y
conocida por “El Cayo” presenta características favorables desde el punto de vista como
acuífero, para alimentar los pozos de explotación, pero tiene el inconveniente; de que en las
avenidas se inunda totalmente, con gran dificultad para los accesos. La obra para el paso de
la conductora, a través del río Agabama es muy compleja y costosa y esta zona está sujeta
también a las medidas de recuperación ambiental.
Las bombas de profundidad son la solución idónea para este trabajo, debido a las
inundaciones, ya que elimina grandes volúmenes de movimiento de tierra y solamente se
requerirá de una estructura resistente a las corrientes por encima del nivel de inundación
para las pizarras y controles.
64
Si la decisión final es usar turbinas de profundidad con motores horizontales, entonces será
necesario acometer obras civiles de movimiento de tierras, que generan terraplenes
voluminosos, además de aumentar los volúmenes de trabajo de las instalaciones.
IV.13 Confección de mapas
La confección de mapas pronóstico realizados usando la geoestadística para la
interpolación y construcción de los mapas de predicción que en ocasiones se utiliza para
esclarecer hipótesis relacionadas con el desarrollo e historia geológica de la región como la
localización de los paleocauses labrados por los canales de flujo.
Los mapas de distribución y potencias de los sedimentos aluviales, permiten observar las
zonas perspectivas más alejadas del río, para la ubicación de los pozos a una distancia que
permita el filtrado del agua y obtener gastos importantes en los canales de flujo de
corriente.
Los mapas de predicción fueron realizados, fundamentalmente a partir de los resultados de
la perforación, con el apoyo de la geofísica, las observaciones sistemáticas y empleando el
método geoestadístico de Kriging.
IV.13.1 Mapa de profundidad de yacencia del techo de la argilita
El techo de la argilita expresado en términos de profundidad, muestra también las potencias
de los sedimentos aluviales. Las zonas más profundas se asocian a las áreas de mayor
potencia de la capa basal, ubicada en los canales de flujo de corriente, su desarrollo está
orientado en la misma dirección del flujo y representa las áreas de pronósticos más fértiles
del acuífero y por tanto constituyen la ubicación óptima de los futuros pozos de percusión.
(Anexo 20).
El mapa muestra, que el río, en la zona este, del meandro corre actualmente bordeando las
argilitas en zonas de menor potencia de aluviales y por tanto está labrando el cauce actual
más alejado, del antiguo trazado en la faja central del meandro.
65
El límite sur del acuífero es marcado claramente por los Anexos 18, 19, 20, 21 y 22 ya que
donde desaparece la argilita la calidad del agua disminuye, así como la potencia efectiva
del acuífero.
IV.11.2 Mapa de potencias de los canales de flujo de corriente
El mapa representa las potencias de la capa basal depositada en los canales de flujo y
muestra que existe dispersión en la ubicación de los canales de flujo por causa de la
deposición arbitraria de estos sedimentos colocados en las grandes avenidas en las edades
tempranas de formación del río que se caracteriza por su gran energía.
El mapa se representa con los colores asociándose a ellos las sitios de menos posibilidades
con rojo, con posibilidades medias amarillo y las zonas más perspectivas de color verde.
En el mapa, las zonas de color amarillo, representan las antiguas áreas de inundación,
alejadas de los canales de flujo, al oeste donde la potencia de la capa basal es irregular y se
asume que aquí no tiene importancia decisiva para la investigación. (Anexo 21.)
La zona ubicada al centro del meandro, constituye los canales de flujo de corriente y los
depósitos de tamiz, que coinciden con las cotas más bajas del techo de la argilita y brinda
por tanto espesores saturados efectivos mayores.
La zona de la cala 847 con presencia de la capa basal, presenta gran cantidad de fragmentos
mayores que 300 mm y una granulometría más gruesa que el resto de las arenas en el
acuífero, estos materiales aportan gran permeabilidad. Sucede igual con la cala 845 que
también presenta altos valores del gasto probable del flujo subterráneo. (Anexo 21).
IV.11.3 Mapa de profundidad de yacencia de las aguas
La dirección principal del flujo coincide con la dirección de más profundidad de la argilita
orientadas de norte a sur, con una ligera desviación al noreste. (Anexo 22).
En general las pérdidas de carga en el acuífero son pequeñas y no sobrepasan 3 metros en
toda la longitud, lo que muestra el bajo gradiente subterráneo.
El mapa muestra como las zonas más perspectivas coinciden con las áreas hacia las que
más concentración de flujos existe y determinan la ubicación futura de las fuentes.
66
La cala 100 próxima al pozo de la arenera, recibe una concentración del flujo subterráneo a
pesar de no contar con grandes espesores de los canales de flujo. (Anexo 22).
Al oeste de la zona el flujo es uniforme sin cambio de direcciones y con menores
velocidades sin embargo en la zona centro oeste del acuífero las direcciones son más
caóticas con una ligera tendencia hacia el río, pero con velocidades asociadas a la
granulometría de los canales de flujo de corriente y las mayores potencias de aluviales.
Aparece una vaguada en el mapa de profundidad de yacencia, al sur del área de estudio en
el perfil 87, donde hay una tendencia ligera a la subida de niveles debido al contacto con el
acuífero de la Formación Condado, este criterio es apoyado por los resultados de la
hidroquímica, en las calas 873, 874 y P1000. (Tabla IV.5)
El contacto es perjudicial para la explotación del acuífero y deben construirse los pozos al
norte del mismo y a una distancia mayor de 450 m como muestran los resultados de
composición química de las aguas en el perfil 84 en las calas 845 y 847. (Tabla IV 5)
IV.11.4. Mapa pronóstico de las velocidades del flujo subterráneo
El Anexo 18 muestra que las velocidades mayores, se asocian alineadas de forma similar a
las zonas más perspectivas, señaladas por los diversos mapas.
Los valores de velocidad del flujo superiores a 1.5 m/d son favorables, para el aporte del
corte de la capa 1. Los Anexos 18 y 22 muestran los vectores componentes de la velocidad
para expresar la dirección del flujo subterráneo.
La cala 100 (pozo de la arenera) es una evidencia clara de que el corte normal, de aluviales
aporta volúmenes sustanciales, aún sin la presencia de capa basal importante.
Los indicios anteriores, no eliminan la existencia de algunas zonas, que con velocidades
bajas puedan aportar gastos importantes, si la permeabilidad lo permite, como se pronostica
con los canales de flujo de corriente.
Otra evidencia de la cala 100 es que a pesar de la influencia más cercana del río, el agua
obtenida reúne condiciones con tratamiento adecuado para el consumo.
Las velocidades más elevadas se corresponden con la franja ubicada al centro Sur y se
asocia a la zona más perspectiva dentro de toda el área de estudio en las calas 845 y 847.
67
Este mapa sigue mostrando la correspondencia de los resultados y representa un factor
importante que se integra la toma de decisiones. (Anexos 18 y 22).
IV.11.5. Mapa pronóstico de los gastos.
El mapa pronóstico de los gasto representa los valores del caudal que provoca el
movimiento del agua originado por el gradiente subterráneo del acuífero y es un valor
cualitativo, pero que muestra la tendencia de las zonas más fértiles dentro del acuífero.
En el Anexo 19 se muestra que los gastos superiores se asocian a las zonas de mayor
potencia de los canales de flujo de corriente y a las zonas con mayor velocidad del flujo
subterráneo los gastos mayores se agrupan en una dirección del noreste a sureste similar a
la distribución de los canales de flujo y con mayores espesores de sedimentos aluviales.
Las zonas de ubicación de los pozos de exploración-explotación están asociadas a gastos
mayores que 76 L/s con el gradiente actual. Las zonas hasta 200 L/s son las determinantes
para la explotación del acuífero. (Tabla IV.2).
El pozo de la arenera constituye la primera elección de los resultados ya que tiene una
explotación muy eficiente por un gran período de tiempo sin colmatarse y con un gasto
constante; debe aforarse preferiblemente con una bomba de 30 a 100 L/s para elegir el
gasto definitivo de explotación, el mismo tiene como satélite a la cala 100. (Tablas IV.2 y
IV.3).
La elección de las zonas de ubicación de los pozos de explotación realizada a partir del
análisis integral de los resultados de la investigación, permite algunas consideraciones que
se mencionan a continuación.
El pozo PP-4 con mayor gasto obtenido y aportará un gasto importante, tiene como satélite
la cala 847 y está más alejada de la zona de inundación.
El pozo PP-1 fue el que se proyectó en la primera etapa y constituye una fuente segura de
obtención de gastos importantes.
El pozo PP- 3 tiene condiciones favorables y reúne además la condición de alejarse de la
zona de inundación.
El pozo PP-2 está ubicado en una zona favorable y para su ejecución se realizará una cala
satélite, ya que las calas de observación aledañas están destruidas. (Anexo 19).
68
IV.12 Evaluación de los efectos ambientales y su impacto en la zona de estudio
Los principales efectos de la aplicación del proyecto para la explotación del acuífero son
positivos, ya que el proyecto impondría la necesidad de medidas de restablecimiento de las
zonas degradas.
El principal objetivo de la investigación es: abastecer de agua potable a la ciudad de
Trinidad y su polo turístico, esto compite con los efectos negativos, que se ocasionarán, al
medio ambiente y los efectos económicos locales, por la explotación controlada de la arena
y por el cambio de agricultura a ganadería que será necesario aplicar.
El acuífero dada sus características geológicas e hidrogeológicas, clasifica como muy
vulnerable, a la contaminación según Cortés Bracho (2006), por lo que debe cumplirse
estrictamente con los requerimientos de los “Perímetros de Protección Sanitarios” (PPS).
La ejecución del proyecto para la explotación del acuífero, provocará el macroefecto que
encamine paralelamente a un estudio detallado, de protección de la cuenca de río Agabama,
que es una de las cuencas, más grande y más importante de la región central, tratando o
eliminando, el vertido de residuales, reforestando etc, cuestión que involucra a las
provincias de Villa Clara y Santi Espíritus
Como segundo aspecto importante se producirá la limitación de la explotación en los
bloques que estén ubicadas aguas abajo de los pozos de explotación y limitar las potencias
a extraer hasta la cota 6 m.s.n.m.m. en las zonas aguas arriba o dentro de la franja de interés
del acuífero, las excavaciones realizadas deben restituirse con una potencia de que brinde
protección al acuífero.
En toda condición será necesario rellenar hasta la cota 6 m con los materiales acarreado por
toda el área de forma que se logre una cobertura de alrededor de 3 m por encima del nivel
freático.
El proyecto de rellenar las excavaciones motivará mover cerca de 120 000 m3 de gravas y
fragmentos así como material fino que está disperso para toda el área con un volumen de
varios millones. El relleno tendrá una granulometría variable de forma que en la parte
superior alcance el espesor de un metro de material más fino y debajo se coloca los
fragmentos en una potencia de dos metros.
69
El restablecimiento de las excavaciones, en los sitios en que el manto freático, está
descubierto, se realizará: con material local depositado en los alrededores de las
excavaciones, se necesita un espesor de capa de 2.50 m sobre el nivel freático, que
alcanzará la cota 8.0, al norte del acuífero y la cota 6.0 al sur; esta medida provoca mover,
un el volumen de material que está incluido en el volumen anterior.
El área de cultivos, en la zona, se limitará a exteriores de la franja sanitaria, aguas abajo de
los pozos que se ejecuten.
Para estimar la distancia de la zona de protección sanitaria se utilizan métodos de cálculos
propuestos por González Báez,,(2002) mediante la ecuación V. 1:
ZPSII = Vf * Ts Ec V. 1
Donde
Vf: es la velocidad de filtración m/d
Ts: es la trasmisividad en m2/d
En este caso el valor de dicha distancia en la zona se precisará con los aforos de los pozos
de percusión. Estas condiciones están sujetas a la posición definitiva de los pozos de
explotación que se ejecuten, considerando la profundidad, dirección del flujo, velocidad, así
como el abatimiento que provocan los gastos de explotación.
70
Conclusiones1. La geometría del acuífero está determinada por el área que abarcan los sedimentos
aluviales dentro de la zona de estudio que es de 3.2 km2 con un espesor promedio de
23.0 m y el espesor saturado promedio es 16.8 m.
2. Se localizaron los canales de flujo de corriente en el meandro con una distribución
arbitraria y con pronósticos favorables para la explotación.
3. El volumen total de agua contenido en el acuífero aluvial es de 53.5 millones de
m3 de agua.
4. El agua contenida en el acuífero aluvial es bicarbonatada con una composición
secundaria de cloruros, calcio y sulfatos, libre de contaminación química y
bacteriológica, apta para el consumo humano.
5. Es de máxima prioridad la restitución de las excavaciones producto de la
explotación minera.
71
Recomendaciones
1. El estudio hidrológico complementario para la estimación del gasto del río a la
entrada del acuífero y la predicción de la cota de inundación.
2. El estudio de protección de la cuenca que debe acometerse de inmediato debe ser
atendido por las provincias implicadas (Villa Clara y Santi Espíritus).
3. Estudiar la explotación de los bloques alejados de los pozos de explotación, en
dirección aguas abajo de la misma forma se limitarán las zonas de cultivo.
4. Crear una red de monitoreo con los puntos de control sistemáticos de la
composición fisicoquímica y bacteriológica.
5. Las turbinas sumergibles son las más indicadas para la explotación de los pozos
ubicando la pizarra de control en cotas por encima de la cota de inundación.
.
72
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78
ANEXOS
Anexo 1. Esquema de un sistema de abanicos aluviales
Perfil A-B Distribución de facies en un perfil longitudinalAbanico proximal Abanico medio Abanico distante
Grandes fragmentos y gravas
Facies distantesPlayas. zona de inundaciónArenas con fragmentos y gravas Arenas y gravas
A
C
A
CD
Canales de flujo
Arenas y gravas
Macizo montañoso
Canales de flujo
Arenas
Arenas
Perfil CD .Mostrando la formaconvexa
Sedimentos coluvialesSedimentos proluviales
Sedimentos aluviales
79
Pozo 1
Rio
Pozo 2
Simbología
P: Nivel en primavera NE: Nivel estático
P
E: Nivel en estiaje
Colector
Impermeable
Anexo 2. Esquema de las interrelaciones geohidraúlicas entre el agua subterránea de los sedimentos aluviales y
el agua de los ríos según IGME. (2006).
80
Anexo 3. Esquema de microlocalización del área de los trabajos
81
Anexo 4. Modelo digital del terreno de la zona de estudio a partir del levantamiento topográfico escala 1:10000 de la
zona de estudio a partir del levantamiento topográfico escala 1:10000
82
Anexo 5. Esquema geológico del área de estudio a partir del mapa geológico 1:100000 del IGP (2000)
83
Anexo 6. Esquema de ubicación de los trabajos en escala original 1:10000
84
Anexo 7. Promedio de gastos mensuales, periodo seco noviembre a abril de 1974 a 1975
Anexo 8. Gastos observados y teóricos
nov. dic enero febrero marzo abril
85
Anexo 9. Gráficos de los caudales clasificados y la frecuencia relativa del gasto.
86
Anexo 10. Corte geoeléctrico por e1 perfil 84 (tramo 1)
87
Anexo 11. Corte geoeléctrico por e1 perfil 84 (tramo 2).
88
Anexo 12. Corte geológica por e1 perfil 84 (tramo 2).
89
Anexo 13. Curvas de resistivimetría de la cala 100
90
Anexo 14. Curvas de resistivimetría de 1as calas 845 y 847
91
Anexo gráfico 15. Gráficos de la granulometría de la arena del acuífero y del filtro
producido por la planta
92
1600 mm1200 mm500 mm
Piezómetro
Piso de Hormigón Anillo de hormigónSello de cemento de 0.05 m
Profundidad 8 m
Profundidad variable
Simbología
Filtro de gravas
Camisas ciegas
Mortero de cemento u hormigón
Camisas ranuradas PAD
Diseño del pozo de exploración-explotación para la venoto
Profundidad variable
de sección 1000 X 600 mmde 2000 x 200 mm
Capa basal
Arena mediacon gravas
Argilita
La profundidad del pozo dependede la cota de la argilita y se especificapara cada pozo propuesto
Terreno natural
Anexo 16. Diseño del pozo con filtro y y camisa interior de PAD
93
Anexo 17. Diagrama de flujos del proceso de construcción de mapas pronósticos mediante Arc Gis
Consultas con elconsejo de expertos
Base de datos dehidrogeología
Conversión de eventostemas en Shapefiles
Construcción de mapaspronósticos
Conversión de mapas pronósticosen imagenes raster
Propuestas deubicación de los pozosde percusión
Confección del mapadel piso de losaluviales
Confección del mapade potencia de la capabasal
Profundidad deyacencia de las aguassubterráneas
Confección del mapade los gastos
Confección del mapade potencia de lavelocidad del flujo
94
Anexo 18. Velocidad del flujo subterráneo
95
Anexo 19. Gastos pronósticos
.
96
Anexo 20. Profundidad de yacencia del techo de la argilita.
97
Anexo 21. Potencia de la capa basal.
98
Anexo 22. Profundidad de yacencia de las aguas subterráneas
Dirección del flujo subterráneo
