IMPACTOS ENTRE AGUA SUBTERRÁNEA Y OTROS COMPONENTES DEL AMBIENTE EN MÉXICO. JJ Carrillo Rivera. San Martín, Texmeluca, Puebla, mayo 22, del 2008

IMPACTOS ENTRE AGUA SUBTERRÁNEA Y OTROS COMPONENTES DEL AMBIENTE EN MÉXICO

JJ Carrillo Rivera

San Martín, Texmeluca, Puebla, mayo 22, del 2008

IMPACTOS ENTRE AGUA SUBTERRÁNEA Y OTROS COMPONENTES DEL AMBIENTE EN MÉXICO

Contenido

1. Introducción (el agua, sistemas de flujo)

2. Impactos al agua subterránea por

actividades en la parte externa del ambiente

3. Impactos al ambiente por actividades en el

agua subterránea

4. Conclusiones

EXTRACCIÓN Y USO DEL AGUA EN MÉXICO

72 km

SUPERFICIAL

SUBTERRÁNEA

ORIGEN DEL

AGUA

44 km

_Superficial

28 km

_Subterránea

USO DEL AGUA

Agua dulce en el continente

≈

99.0% Agua subterránea

≈

1 % Agua superficial

• Cambios menores en el volumen de agua subterránea afectan en forma severa al agua superficial y a la matriz acuífera

• El agua subterránea es crucial para mantener el funcionamiento de ecosistemas y necesidades vitales de la población

Distribución del agua en el mundo

< 0.1% Agua superficial

(ríos, lagos, atmósfera, suelo, biósfera)

94 % agua del mar

2 % hielo y glaciales

Funcionamiento del flujo subterráneo

A

Funcionamiento del flujo subterráneo

±

basamento

A) Impactos al AS por actividades en la parte externa del ambiente

i)

Inducción de agua subterránea con calidad no deseable por

inadecuada extracción

En el Centro de México en los últimos 20 años:

temperatura del agua de pozos

aumentó más de 15o_C

El contenido de F- _{y Na se ha}

incrementado a más de 5 (0.4) and 60 (15) mg/l, respectivamente

BAJA CALIFORNIA NTE. DURANGO ZACATECAS AGUASCALENTES GUANAJUATO SONORA CHIHUAHUA COAHUILA NUEVO LEON SINALOA

SAN LUIS POTOSÍ

JALISCO MICHOACAN QUERETARO MÉXICO HIDALGO PUEBLA

BAJA CALIFORNIA SUR NAYARIT COLIMA GUERRERO MORELOS OAXACA CHIAPAS QUINTANA ROO YUCATAN CAMPECHE TABASCO VERACRUZ TAMAULIPAS DISTRITO FEDERAL TLAXCALA PRESENCIA EN TODA

LA ENTIDAD MIXTA AUSENCIA EN TODA LA ENTIDAD

Secretaría de Salud (2004), Centro Nacional de Vigilancia Epidemiológica y Control de Enfermedades.

DISTRIBUCIÓN NATURAL DE FLUORURO EN AGUA DE CONSUMO HUMANO

AUSENCIA 47%

PRESENCIA MIXTA 37%

PRESENCIA EN TODA LA ENTIDAD 16%

DISTRIBUCIÓN NATURAL DE FLUORURO

EN AGUA PARA CONSUMO HUMANO

FUENTE CENTRO NACIONAL DE VIGILANCIA EPIDEMIOLOGICA Y CONTROL DE ENFERMEDADES En SLP Cd, 44% del agua suministrada tiene 3 – 4 mg/l 17% entre 1 – 2 mg/l Lagos de Moreno, 1.66 – 5.88 mg/l Teocaltiche, 3.82 – 18.58 mg/l Encamación de Díaz, 2.58 – 4.40 mg/l Tepatitlan de Morelos, 6.54, 13.47 mg/l

Valle de Guadiana (Durango) >12 mg/l

En Aguascalientes (estado) 44% del agua suministrada tiene >1.5 mg/l

Hurtado el al., 2004 Alarcón–Herrera, 2001

Medellín et al 1990

CONTROL

NATURAL DEL

FLUORURO

C oncentración m axim a perm isible para agua potable

R egional Interm edio M ezcla

A) Impactos al AS por actividades en la parte externa del ambiente

ii)

Reducción de descarga al continente (y zonas costeras)

reduciendo lagos, humedales, manantiales

Ejemplos de áreas afectadas

• Lago de Cuitzeo

• Lago de Patzcuaro

• Xochimilco (manantiales y lago)

• Humedales del Alto Lerma

Litoral continental y perímetro de islas: 9,903 km

Laguna costera

Intrusión de agua de mar

A) Impactos al AS por actividades en la parte externa del ambiente

ii)

Reducción de descarga a zonas costeras afectando

ecosistemas marinos y potencial intrusión de agua salada

A) impactos al AS por actividades en la parte externa del ambiente

B) Impactos al ambiente por actividades en el agua subterránea

i)

Incremento en la erosión resultado de la desaparición de

cubierta vegetal debido a la reducción del nivel freático

Xoxtla, Puebla,

México

B) Impactos al ambiente por actividades en el agua subterránea

ii

) Ascenso del nivel freático debido a importación de agua

El Valle del Mezquital

recibe de Ciudad de

México 40 m

_{/s de agua}

residual sin tratamiento

Profundidad al nivel freático

era de 70 m en los 1940´s,

B) Impactos al ambiente por actividades en el agua subterránea

iii

) el descenso de carga hidráulica por extracción ineficiente

requiere de mayor gasto de energía para bombear (se extrae

agua con calidad no deseable para salud y agricultura)

B) Impactos al ambiente por actividades en el agua subterránea

iv

) Hundimiento del suelo por extracción ineficiente de agua

subterránea

Sitios principales

con subsidencia

en México

Subsidencia por extracción de agua subterránea en zonas de descarga

Efecto Velocidad Número Extracción

Localidad Adicional de subsidencia de pozos (m3/s)

(cm/año)

Aguascalientes, Ags. movimiento de falla geológica 6 n.d. 0.24

Celaya, Gto. crecimiento de falla geológica, fracturas 15 n.d. n.d.

Cerro Prieto, B.C. crecimiento de falla geológica, fracturas 8 127 3.2

Chalco, E.M. crecimiento de falla geológica, fracturas 20 14 3.00

León, Gto. consolidación 7 n.d. 0.18

México City crecimiento de falla geológica, fracturas 13.00 6000* 55.5

Morelia, Mich. crecimiento de falla geológica, fracturas 5 n.d. n.d.

Toluca, E.M. fracturas n.d. n.d. 12.1

Salamanca, Gto. fracturas en rocas volcánicas 6 1600 n.d.

Queretaro, Qto. crecimiento de falla geológica, fracturas n.d. n.d. n.d.

Velocidad de subsidencia = f (Extracción)

0 20 40 60

0 5 10 15 20 25

Velocidad de subsidencia, cm /año

E xt rac ci ó n , m3 /s

5) Migración de agua de una unidad geológica

(Sierra de la _Cruces)

(Sierra Rio Frío)

Consolidación – es el proceso de compactación de un volumen de suelo debido al cambio en el esfuerzo efectivo que se manifiesta como

pérdida del agua de saturación

Consolidación es causada por:

1) Reducción de presión de poro debida a extracción local Esfuerzo total = Esfuerzo efectivo + Presión del fluido

(Freeze & Cherry, 1979)

2) Reemplazo de agua fría por caliente Presión del fluido = f(Temperatura) 3) Construcción de infraestructura

sobre el suelo

4) Cambio en dirección del flujo de agua subterránea (efecto de flujo regional)

¿Es posible controlar la

subsidencia?

El caso de Xochimilco

Nivel freático a 70m de profundidad

k,n 1ek,n 2eQ=k*i*A k < kn < n12e1e2k,n 3eControl del hundimiento20001900

1.0E-201.0E-181.0E-161.0E-141.0E-121.0E-101.0E-081.0E-061.0E-041.0E-021.0E+00020406080100

Saturacióndelsuelo(%)

Conductividadhidraulica(cms-1)

arenaarcilla

k,n 1ek,n 2eQ=k*i*A k < kn < n12e1e2k,n 3eControl del hundimiento20001900

1.0E-201.0E-181.0E-161.0E-141.0E-121.0E-101.0E-081.0E-061.0E-041.0E-021.0E+00020406080100

Saturacióndelsuelo(%)

Conductividadhidraulica(cms-1)

arenaarcilla

k,n 1ek,n 2eQ=k*i*A k < kn < n12e1e2k,n 3eControl del hundimiento20001900

1.0E-201.0E-181.0E-161.0E-141.0E-121.0E-101.0E-081.0E-061.0E-041.0E-021.0E+00020406080100 Saturacióndelsuelo(%) Conductividadhidraulica(cms-1) arenaarcilla

K

, n

, i

K

, n

, i

K

K

, n

, i

Q = K*i*A

K

< K

n

< n

Q = K

*i*A

K

Dependiente de

la saturation

Periodo Velocidad

de

subsidencia

1980’s

–0.49 a –0.25 m/año

1990’s

–0.28 a –0.22 m/año

2000

–0.18 y 0.02 m/año

Grado de Saturación del material

Velocidad de subsidencia es ahora reducida en Xochimilco

debido a las condiciones presentes de no-saturación

B) Impactos al ambiente por actividades en el agua subterránea

v

) Desaparición de ecosistemas por extracción excesiva

Xochimilco, Zumpango,

Apan, Tecocomulco,

A MANERA DE CONCLUSIONES

Al igual que con el agua superficial, es factible definir y controlar impactos ambientales si se definen las condiciones de control del flujo subterráneo

La consolidación, es más activa en zonas de descarga y no guarda

relación con el caudal de extracción, en condiciones como en ciudad de México, el abatimiento es positivo para su control.

Es apremiante aplicar el control de los flujos subterráneos a la calidad del agua en términos de su funcionamiento en tiempo y espacio

El agua se mueve en tres dimensiones lo que obliga a entender su funcionamiento dentro de las escalas local a regional

Es necesario entender al agua subterránea, como parte

fundamental del ambiente para evaluar satisfactoriamente la

problemática ambiental y definir soluciones integralmente viables GENERAL