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HISTORIA DE UN DESASTREHISTORIA DE UN DESASTRE ANUNCIADO.
LA GEOHIDROLOGÍA DEL VALLELA GEOHIDROLOGÍA DEL VALLE DE MÉXICO
C. Cruickshank y A. Palma
SEMANA DE RIESGOS NATURALES Y ANTROPOGÉNICOSInstituto de Ingeniería. UNAM
30 de noviembre de 2011
CONTENIDOCONTENIDO
1. Introducción
2. Historia del abastecimiento
3. Geohidrología del Valle de México. Etapas del modelado numérico
4. Resultados
5. Comentarios y conclusiones
Marco de referencia 1. Introducción
• Tiene una extensión de 10 000 km²
• Originalmente era una cuenca cerrada. Fue abierta artificialmente hacia el norte para evitar inundaciones.
• Precipitación pluvial total varía dePrecipitación pluvial total varía de 1,000 a 600 mm por año
•El Valle de México es ejemplo de
1. Introducción
El Valle de México es ejemplo de dificultad para el manejo del agua, convivencia y competencia de los sistemas urbano y lacustresistemas urbano y lacustre
•Es sujeto periódicamente a sequías e inundaciones recurrentes qen un sistema hidrológico cerrado
• 25 grandes inundaciones en 00 500 años
• Sequías intensas cada 6 años
• Hay señales que indican se estáen una nueva crisis. Ahora las inundaciones son anualesinundaciones son anuales.
Historia del abastecimiento del valle2. Evolución de las extracciones
Historia del abastecimiento del valle
En la época de la conquista Tenochtitlán alcanzaba unaTenochtitlán alcanzaba una superficie cercana a los 12 km2 y tenía aproximadamente 200,000 p ,habitantes
1325 Moctezuma Ilhuicamina1325, Moctezuma Ilhuicaminacontruyó el acueducto de Chapultepec
Historia del abastecimiento del valle2. Evolución de las extracciones
Historia del abastecimiento del valle
1325 Moctezuma Ilhuicamina1325, Moctezuma Ilhuicaminacontruyó el acueducto de Chapultepec
S
ÉPOCA COLONIAL 2. Evolución de las extracciones
• Siglos XVI a XVIII: la capital de Nueva España crece, junto con un cambio radical en la cuenca
• Problemas técnicos, políticos y financieros
• 1608 Enrico Martínez1608, Enrico Martínez• Proceso de desagüe de los lagos• El canal de Huehuetoca
• Inundación de 1555 1580 1604 1607 • Inundación de 1555, 1580, 1604, 1607, 1629 y 1634
• Acueductos Chapultepec, Arcos de Belem, Santa fe,oTlaxpana, Guadalupe (fuente de abasto, manantiales),
• Sequía: 50 casos documentados entre q1521 y 1821
ÉPOCA INDEPENDIENTE2. Evolución de las extracciones
• Problemas de abasto e inundaciones
• Acueducto de Xochimilco Acueducto de Xochimilco (tuberías de barro, plomo, fierro y piedra)
• Acueducto de Santa Fe o Tlaxpana
• Acueducto de Cuajimalpa y Acueducto de Cuajimalpa y Desierto de los Leones
• Gran Canal y nuevo túnel de Tequisquiac
ÉPOCA INDEPENDIENTE2. Evolución de las extracciones
• Gran Canal y nuevo túnel de Tequisquiacequ squ ac
2. Evolución de las extracciones•1847 primer pozo Bucareli y San Lázaro•1857 pozos (sonda rígida)•A finales de siglo XIX ya se observan hundimientos (Juárez y Rosales)y el caudal de los manantiales disminuye:y y
•1857-84 bajó de 359 lps a 217 lps•1886 más de 1000 pozos (7800 + 1800 barriles), (237 lps)
2. Evolución de las extracciones
México Moderno 1930-20102. Evolución de las extracciones
• La Ciudad de México se quintuplica de 1950 a 1980: Nace una Metrópoli
• Manantiales ya son insuficientes• Manantiales ya son insuficientes
• Explotación intensiva del acuífero y hundimiento del subsuelo, 1930 se termina el artesianismo y disminuyen los manantiales el artesianismo y disminuyen los manantiales que empiezan a ser bombeados
• 1935, bombeo de pozos profundos25es 0s15
20
de h
abita
nte
0
0
0
Gas
to m
3/s
10
15
mill
ones
d
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0
5
1742 1803 1900 1910 1930 1950 1970 1980 1990 2000 2005 20100
0
1900 1910 1930 1950 1970 1980 1990 2000 2005 2010
Evoluciones del hundimiento,1898 – 2002
1 0 4 a ñ o s d e n i v e l a c i o n e s p e r i ó d i c a s
0
1890 1910 1930 1950 1970 1990 20
5
10
15
20
25
30
59 años de la explicación científica por el Dr. N. Carrillo
81 años del descubrimiento por el Ing. R. Gayol35
3. Estudios y desarrollo de la teoría
• Acueducto Lerma: primera transferencia entre cuencas 1951 (4m3/s)
• Hiriart y Marsal, estudian comportamiento del subsuelo del valle
• Herrera desarrolla teoría acuíferos semi-confinados• Herrera, desarrolla teoría acuíferos semi-confinados (aplicada a la formación del Lago Nabor Carrillo), 1974
• PAI, CHCVM (7.6 m3/s) (1974- ) y Sistema Cutzamala (1985), 10 m3/s
• Inundaciones y el drenaje profundo 1975E 1980 12 ill d h bit t t ió d 28 3/• En 1980, 12 millones de habitantes y extracción de 28 m3/s del acuífero.
• Por encargo de la DGCOH; se empieza con el modeladoPor encargo de la DGCOH; se empieza con el modelado del acuífero en el Instituto de Ingeniería en colaboración con el IIMAS
3. Geohidrología. Etapas del modelo numéricoPrimera etapa.
• En 1979, el IIMAS y II desarrollaron el primer modelo del acuífero de laCiudad de México, con el respaldo de numerosos trabajos en cuanto a lamodelación y el desarrollo matemático , se forma la base numérica del modelod l íf i fi d d l Ci d d d Mé i i l t í ddel acuífero semiconfinado de la Ciudad de México y se incorpora la teoría deHerrera (ecuaciones integro-diferenciales para acuíferos)
3. Geohidrología. Etapas del modelo numérico
Segunda etapa. g p
•Al final de la primera etapa surge la necesidad de modelar la parte•Al final de la primera etapa, surge la necesidad de modelar la partesur del acuífero de la Ciudad de México, la discretización espaciales de forma irregular. Importancia: Modelar las condicionesiniciales (afloramiento de manantiales) Los espesores se defineniniciales (afloramiento de manantiales), Los espesores se definencon el análisis de 15 perforaciones
Tercera etapa
3. Geohidrología. Etapas del modelo numérico
•Casi inmediatamente se integróel modelo abarcando una mayor
p
área de estudio y considerandoaquélla en la que habíainformación suficiente (D.F.)•El modelo se usó paraestablecer zonas donde sepudieran parar los pozos con lafi lid d d iti lfinalidad de mitigar elhundimiento•Se incorpora en el modelo elf t l ill d lefecto en las arcillas cuando el
nivel piezométrico asciende(histéresis)
Tercera etapa
3. Geohidrología. Etapas del modelo numérico
p
Los resultados fueron satisfactorios, encontrando concordancia entrelos valores calculados y observadoslos valores calculados y observados
C t t
3. Geohidrología. Etapas del modelo numérico
Cuarta etapa.
•Actualmente se formó un nuevo modelo considerando lasfronteras naturales del acuífero
•Se discretizó en celdas de 1000 x 1000, con 1844 elementos
•Se formó la historia de las extracciones desde 1920 (difícil y conincertidumbre))
•Se consideró el descenso del nivel piezométrico por debajo de labase del material confinante (desconfinamiento)
•Se calibra principalmente la recarga (prueba y error)
C t t R lt d
3. Etapas del modelo numérico
Cuarta etapa. Resultados
(mm)
Extracciones (ajuste)
40
2025
3035
40
m3/
s TotalDistrito federal
05
1015
20
gast
o m Distrito federal
ChalcoTexcoco
-5
01900 1920 1940 1960 1980 2000 2020
año
Cuarta etapa Resultados Hundimientos Abatimientos
3. Etapas del modelo numérico3. Etapas del modelo numérico
Cuarta etapa. Resultados. Hundimientos. Abatimientos.
CHALCO
2239
2239.5
2240
2240.5
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2241.5
n (m
snm
)
B(S14E16)02calculado
2236
2236.5
2237
2237.5
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2238.5
1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
año
elev
ació
n
Cuarta etapa Resultados Hundimientos Abatimientos
3. Etapas del modelo numérico3. Etapas del modelo numérico
Cuarta etapa. Resultados. Hundimientos. Abatimientos.
CENTRO 744
C(N01E01)031491
2234
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dim
ient
o
C(N01E01)03
C(N01E01)04
catedral
madero No. 72 (entrepalma y monte piedad)monte de piedadM(NO1e01)0C(N01E01)05
C(N01E01)06
XOCHIMILCO
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n (m
snm
)
1491B(S14E03)02
B(S14E03)03C(S14E03)01
C(S14E03)02
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1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020
año
hund C(N01E01)07
C(N01E01)08
C(N01E01)09
C(N01E01)10
C(N01E01)112234
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1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
año
elev
ació
n
Cuarta etapa Resultados Hundimientos Abatimientos
3. Etapas del modelo numérico3. Etapas del modelo numérico
Cuarta etapa. Resultados. Hundimientos. Abatimientos.
CENTRO 744
C(N01E01)031491
Av. Insurgentes Norte 1320, Col. Magdalena de las Salinas, Delg.Gustavo A Madero
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dim
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C(N01E01)03
C(N01E01)04
catedral
madero No. 72 (entrepalma y monte piedad)monte de piedadM(NO1e01)0C(N01E01)05
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XOCHIMILCO
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1491B(S14E03)02
B(S14E03)03C(S14E03)01
C(S14E03)02
CHALCO
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B(S14E16)02calculado
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0
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1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020
año
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C(N01E01)08
C(N01E01)09
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año
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n 20
30
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520 (21)6750
60
Resumen resultados
3. Geohidrología. Resultados
ETAPA FINALIDAD RESULTADOS RECOMENDACIONES1 CÁLCULO DE FLUJO,
HUNDIMIENTOS YBALANCE GLOBAL SUSPENSIÓN DE
BOMBEO
Resumen resultados.
HUNDIMIENTOS Y APORTACIÓN DE LAS ARCILLAS
BOMBEO
2 NUEVAS FUENTES BALANCE GLOBAL, SUSPENSIÓN DE BOMBEO
3 EFECTO DE CUTZAMALA EFECTO DE SUSPENSIÓN DE3 EFECTO DE CUTZAMALA, PARO DE BOMBEO
EFECTO DE RECUPERACIÓN DE PRESIONES
SUSPENSIÓN DE BOMBEO
4 MODELO INTEGRAL DEL C Í O
BALANCE,C Ó
SUSPENSIÓN DE O OACUÍFERO EVALUACIÓN DE
TENDENCIAS Y ESCENARIOS
BOMBEO
Evolución de volúmenes 1900 - 25003. Geohidrología. Resultados
Evolución de volúmenes 1900 2500‐1
0
35
1
225
30
Qbomb
3
4
15
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Q (m3/s) Qacuit
QhundQfreatQalmN 5
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15Q QalmN
7
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90
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1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040
Año
• El agua que ha sido extraída del subsuelo hasta 2010 es de
3. Geohidrología. Resultados
El agua que ha sido extraída del subsuelo hasta 2010 es de16 mil millones de metros cúbicos. Si se da un costo de $1 USdólar al m3, significaría esa cifra en dólares.
•Suspendiendo el bombeo totalmente, con su recarga naturalle tomaría al acuífero 32 años para recuperarse, en nivelespiezométricos pero no en hundimientospiezométricos, pero no en hundimientos.
•Sumando daños a infraestructura y construcciones, más elcosto del drenaje y las inundaciones en el área metropolitanacosto del drenaje y las inundaciones en el área metropolitanay el de importación de agua de otras cuencas, serían un totalaproximadamente de $100,000 millones de dólares por el
b t i i t d t bl l b d t 110abastecimiento de agua potable a la gran urbe durante 110años, por ahí de $1,000 millones de dólares/año
•Realmente no es muy caro comparado con el gasto en•Realmente no es muy caro comparado con el gasto enseguridad y democracia que se hace en este paísactualmente.
3. Geohidrología. Resultados
EFECTOS INHERENTES A LA EXPLOTACIÓN
Abatimientos promedio de 60 m
EFECTOS INHERENTES A LA EXPLOTACIÓN.
•Reponer pozos por otros másprofundos
i d l•Deterioro de pozos que con loshundimientos se van deformadoy es necesaria la reposición (eny p (promedio cada 10 años)
•Más costos de energía debombeo
• Ineficiencia de bombas
3. Geohidrología. Resultados
EFECTOS INHERENTES A LA EXPLOTACIÓNEFECTOS INHERENTES A LA EXPLOTACIÓN.
Deterioro de la calidad de agua
•Contaminación
•Agua fósil
AQUÍ NO ACABA LA HISTORIA LA SITUACIÓN NO TIENE
3. Geohidrología. Resultados
AQUÍ NO ACABA LA HISTORIA, LA SITUACIÓN NO TIENE VISOS DE CAMBIAR
•En los próximos 40 años se extraerán aproximadamente lamisma cantidad que en los 110 años anteriores, los nivelespiezométricos descenderán otros 40 metros y loshundimientos promedio crecerán otros 6 metros, todo con susproblemas inherentes.problemas inherentes.•Estos ya se notan por ejemplo en las inundaciones anualesen Chalco y Ecatepec y que tendrán solución sólo cuando setermine el emisor poniente en algunos años (2014)termine el emisor poniente en algunos años (2014).
•Vulnerabilidad de los sistemas de abastecimiento actual de laciudadciudad
3. Geohidrología. Resultados.
ASPECTOS RELACIÓN CONTodas las fuentes presentan Infraestructura y degradación en las áreas
VULNERABILIDAD DE LOS SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO
Todas las fuentes presentan disminución gradual en su aportación
Infraestructura y degradación en las áreas de captación (edad y falta de mantenimiento)
Azolve en las presas del Sistema Cutzamala
Edad y falta de mantenimiento
Densidad, problemas de diseño y Abatimiento de hasta 2 m/año (pozosDensidad, problemas de diseño y construcción en los pozos del Sistema PAI
Abatimiento de hasta 2 m/año (pozos parados, reducción en la extracción e incrementos en los costos de operación)
Deterioro en la calidad de agua Presas del Cutzamala y pozos en el este y sureste de la Ciudad de México
Socio‐administrativos: Conflictos Demanda de agua e infraestructura en losSocio administrativos: Conflictos sociales
Demanda de agua e infraestructura en los lugares de captación, extracciones que exceden los volúmenes concesionados
COMENTARIOSCOMENTARIOS
• Nueva cultura hídrica• Reúso y MARReúso y MAR• Detectar y reparar fugas• Sustituir muebles de baño y equipos hidráulicos por los
d b jde bajo consumo• Tomar baños cortos con regaderas de bajo consumo y
recuperar el agua fría no usada• Utilizar lavadoras de ropa de bajo consumo y usarlas con
cargas completas• Regar racionalmente el jardín y reutilizar el agua deRegar racionalmente el jardín y reutilizar el agua de
lluvia.• Pagar los derechos agua
