4.3 Ejemplos de modelación hidrológica de flujo subterráneo
4.3.1 Informes técnicos y artículos científicos
Con el fin de encontrar las mejores profundidades para explotar el agua subterránea en la zona y abastecer a la Ciudad de México, la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA) y la empresa THORSA realizaron un informe
técnico en 1991, denominado “Actualización Geohidrológica en el Valle de
Pachuca-Tizayuca”, el cual realizó la interpretación de perfiles electro
estratigráficos y estimó que las mejores profundidades para extraer el agua se encuentran entre los 250 m y 500 m de profundidad (THORSA, 1991). En base a este estudio se encontró que la mayoría de los pozos en la región del estado de México, al SO del valle, están perforados a profundidades entre los 250 m y 300 m.
En este mismo año, para complementar los resultados obtenidos del anterior
informe, también se elaboró el “Diagnóstico de la Región XIII, Valle de México”.
Éste presenta de manera general las condiciones cualitativas y cuantitativas existentes y los efectos al ambiente de los ecosistemas acuáticos. Además se edificó la infraestructura hidráulica actual, se determinó la demanda de ese momento y la futura por los diferentes tipos de usuarios y las interrelaciones con otras regiones debido al intercambio de agua.
Asimismo, se identificaron los problemas relevantes del uso del agua en la región, se realizó una estimación en esa época de futuras necesidades de infraestructura definiendo el tipo de obras requeridas, los costos estimados y las probables fuentes de financiamiento. Este estudio presento el defecto de
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que se enfocó más en solucionar el problema de la zona metropolitana de la Ciudad de México y minimiza el problema del Valle Pachuca – Tizayuca.
Por otra parte, para abastecer a la ciudad de Pachuca, situada al NE del valle, el estado de Hidalgo realizó en 1999 el estudio “Hidrológica subterránea y
marco de apoyo geológico; en la subcuenca del Río Avenidas” con el objetivo
de conocer las características del agua subterránea en la zona y determinar las mejores condiciones de explotación para la parte Norte del acuífero. Se obtienen resultados similares a los ya realizados por la empresa THORSA y se presentan como una opción para regular la explotación del acuífero un modelo matemático preliminar, el cual no considera los efectos de la temperatura del agua subterránea, el caudal de extracción de la zona minera, las fronteras reales del sistema y la conexión hidráulica entre las subcuencas vecinas, ya que no se contaba con la suficiente información. Este informe menciona que la principal preocupación de la zona, no era la falta de agua, ya que se tenían espesores granulares muy profundos en donde se puede alojar el acuífero, sino la calidad del agua, ya que al explotar a mayores profundidades ésta irá disminuyendo (Carrillo et al; 1999).
En el año 2002 la CONAGUA realizó un estudio para determinar la disponibilidad de agua en el acuífero Cuautitlán – Pachuca. Este estudio muestro que la disponibilidad de agua subterránea en el acuífero presentaba una recarga total media de 202.96 hm3/año y una extracción de 243.39
hm3/año, lo que da un déficit de 40 hm3/año, considerando al acuífero como
sobreexplotado (CONAGUA, 2002) y sin posibilidad de volumen disponible para nuevas concesiones. El estudio fue totalmente técnico e informativo y declaro el área como zona de veda restringida, como medida para disminuir la explotación del acuífero lo que impide otorgar permisos para realizar nuevas perforaciones de pozos o extraer más agua subterránea.
Al siguiente año, Huízar-Álvarez (2003) del Instituto de Geología de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) elaboró un estudio en donde se hace una recopilación de información del acuífero Cuautitlán –
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subterránea, con ayuda del programa “VISUAL MODFLOW”. Mediante
simulación, se estimó un incremento en la extracción del agua de 0.66 m3/s.
Esto equivale que al año se iban a extraer 20.8 hm3 más de los que se
extraían, y dicho incremento lo aplico para cada periodo de 5 años del 2005 al 2020. Con esta condición, el modelo predijo un abatimiento de 15 m (0.8 m/año) de los niveles estáticos para el 2020.
La CONAGUA y el instituto de ingeniería de la UNAM realizaron el “Programa
2005-2015 de conservación y mantenimiento del sistema del plan de acción
inmediata (PAI)”, en donde realizan una evaluación muy superficial sobre el
acuífero Cuautitlán – Pachuca. Sin embargo, el balance de aguas subterráneas que realizan determina un déficit de 280 hm3/año (CONAGUA, 2005).
En el 2005 la CONAGUA diseñó el primer modelo matemático específico para el acuífero, el cual constaba solamente de 3 capas: la primera a una profundidad de 200 m que representa el material aluvial y lacustre, la segunda capa con un espesor de 500 m en promedio, constituido por basaltos, andesitas, tobas y cenizas, y la tercera capa representada por el basamento del acuífero a una profundidad de 1,500 msnm formado por calizas marinas del cretácico medio. Sin embargo, la información utilizada para generar el modelo no estaba actualizada y por ello presenta varias deficiencias, ya que no se contaba con información de la parte norte del acuífero, ni de las extracciones ilegales, por lo que se forzó al modelo a ajustarse al comportamiento del acuífero, dando resultados lejanos a la realidad.
Entre los años 2006 y 2007 el estado de Hidalgo, a través de la Comisión Estatal del Agua y Alcantarillado (CEAA) realizó el estudio geohidrológico del Valle Pachuca – Tizayuca, el cual contempló la recopilación de información, la exploración geofísica, el balance y el modelo matemático del acuífero. Este estudio aporta información importante de la parte Norte del acuífero que no se tenía. Sin embargo, se encuentra enfocado principalmente al estado Hidalgo y el modelo matemático que presenta es demasiado sencillo para poder hacer predicciones del comportamiento del acuífero a futuro. Se calcula un déficit de 217.8 hm3/año (CEAA, 2006), diferente al calculado por la CONAGUA, ya que
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cada estudio toma diferentes consideraciones para los pozos ilegales que se encuentran dentro del acuífero. Además, se utilizó un coeficiente de infiltración promedio de 0.21 para estimar la recarga promedio del acuífero, que resultó de 530.1 hm3/año con una extracción de 747.9 hm3/año.
En el año 2009 la CONAGUA realizó una actualización del censo de pozos de bombeo en el área, con el fin de tener un mayor control de la cantidad de agua que se extrae del acuífero y actualizar la información de los aprovechamientos subterráneos. Se obtuvo así un total de 1,098 pozos en el acuífero, que extraen un caudal total de 546.69 hm3/año, es decir, 201.21 hm3/año menos que en el estudio anterior. Como complemento de esta información, en ese mismo año se realizó una actualización de la disponibilidad del acuífero, utilizando un coeficiente infiltración promedio de 0.14 para toda el área del acuífero y con ese dato se calculó una recarga media anual de 356.7 hm3/año (CONAGUA, 2009), muy diferente a la calculada en los estudios anteriores.
Todos los trabajos anteriores utilizaron coeficientes de infiltración con valores diferentes. Esto originó una gran dispersión en los datos reportados y por tanto, inexactitudes en el cálculo del caudal de recarga del acuífero. Este error afecta directamente el valor calculado para la disponibilidad de agua. Esto es muy grave, ya que el resultado ha servido como base para establecer las políticas de explotación y estimar las afectaciones que se tendrán a futuro. Estos errores son debidos a consideraciones generalizadas sin una base real: a) En todas las zonas consideraron valores idénticos de coeficientes de infiltración, sin considerar las diferentes características del suelo. b) No se particularizan para cada zona los datos utilizados en sus cálculos para la precipitación, evapotranspiración y escorrentía superficial. También se asume un solo valor promedio de cada uno de estos parámetros para todo el acuífero.
En el año 2010 Galindo et al; realizaron otro modelo de simulación del acuífero Cuautitlán-Pachuca utilizando el software Visual Modflow 4.2 en base a los parámetros de infiltración y coeficiente de escorrentía superficial, los cuales se calcularon a partir de imágenes raster mediante herramientas SIG; encontrando un déficit estimado de -413.66 hm3/año en el acuífero con un desarrollo
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inestable, deterioro irreversible y sobreexplotación. Además detectaron zonas que podrían ser las más afectadas por la extracción incontrolada (zonas urbanas cercanas a Cuautitlán en el estado de México y la parte sureste de Pachuca), lo que advierte según Galindo et al; (2010) a las autoridades correspondientes para generar programas para la protección y recarga del área de influencia del acuífero Cuautitlán-Pachuca.