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Autor: GEÓLOGOS DEL MUNDO (GM) (*)

(*) Miguel Ángel Hernández: ejecución técnica, redacción y jefe de proyecto (GM). Laura Núñez Álvarez: ejecución técnica y redacción (GM). Luis Iván Girón: coordinación de contraparte Asociación Vivamos Mejor (AVM). Ricardo Gutiérrez López: coordinación en sede (GM).

Colaboración técnica: José Ismael Ordoñez (AVM) Berta Morales (GM) Josefina Muñoz (GM)

Publicación realizada por Geólogos del Mundo en colaboración con la Asociación Vivamos Mejor como uno de los resultados del proyecto Gestión Ambiental y de Riesgos en la Cuenca del Lago Atitlán, fase III (GARICLA III).

Esta publicación ha sido realizada con el apoyo financiero de la Agencia Española de Cooperación Internacional para el Desarrollo (AECID) con cargo al proyecto GARICLA III. Su contenido es responsabilidad exclusiva de Geólogos del Mundo y no refleja necesariamente la opinión de la AECID.

Geólogos del Mundo y Asociación Vivamos Mejor Calle de los Salpores 0-83 Z.3 Barrio Jucanyá, Panajachel, Sololá. Guatemala. Tel +502 77620159/60

Geólogos del Mundo. Delegación de Cataluña. C/ Peu de la Creu, 24. 08001 Barcelona. España. Tel+34 933 291 636 E-mail: [email protected]

Geólogos del Mundo. Sede central. C/ Raquel Meller 7 (Local). 28027 Madrid. España Tel+34 91 5532403 E-mail: [email protected]

Este libro se publica bajo licencia Creative Commons de tipo Reconocimiento No Comercial Sin Obra Derivada. Se permite su copia y distribución por cualquier medio siempre que se mantenga el reconocimiento del autor, no se haga uso comercial de la obra y no se realice ninguna modificación de ella. La licencia completa puede consultarse en: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/

Reconocimiento: GEÓLOGOS DEL MUNDO (2013). Estudio hidrogeológico y de recarga en la cuenca del lago de Atitlán (Guatemala). Con el apoyo financiero de la Agencia Española de Cooperación Internacional para el Desarrollo (AECID)

Estudio hidrogeológico y de recarga en la cuenca del lago de Atitlán (Guatemala) by Geólogos del Mundo

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Proyecto de cooperación al desarrollo Gestión Ambiental y de Riesgos en la Cuenca del Lago Atitlán

ESTUDIO HIDROGEOLÓGICO Y DE RECARGA EN LA CUENCA DEL LAGO DE ATITLÁN (GUATEMALA).

Proyecto de cooperación al desarrollo “Gestión Ambiental y de Riesgos en la Cuenca del Lago de Atitlán” (GARICLA III)

Geólogos del Mundo

Proyecto de cooperación al desarrollo Gestión Ambiental y de Riesgos en la Cuenca del Lago Atitlán

ESTUDIO HIDROGEOLÓGICO Y DE RECARGA EN LA CUENCA DEL LAGO DE ATITLÁN (GUATEMALA).

Proyecto de cooperación al desarrollo “Gestión Ambiental y de Riesgos en la Cuenca del Lago de Atitlán” (GARICLA III)

Geólogos del Mundo

Índice

1. Introducción ................................................................................................................................... 2

2. Antecedentes .................................................................................................................................. 2

3. Área de estudio ............................................................................................................................... 4

3.1. Marco Climático....................................................................................................................... 5

3.2. Marco Edafológico y usos del suelo......................................................................................... 5

3.3. Marco Orográfico..................................................................................................................... 6

3.4. Marco geológico ...................................................................................................................... 7

3.5. Marco estructural .................................................................................................................... 9

3.6. Marco hidrogeológico.............................................................................................................. 9

4. Mapa hidrogeológico..................................................................................................................... 10

4.1. Metodología .......................................................................................................................... 10

4.2. Inventario de puntos de agua............................................................................................... 12

4.3. Sondeos Eléctricos Verticales (SEV)...................................................................................... 13

4.4. Caracterización hidrogeológica............................................................................................. 15

4.5. Caracterización hidrogeoquímica.......................................................................................... 23

4.5.5. Unidades hidrogeoquímicas .......................................................................................... 26

4.5.6. Distribución hidroquímica ............................................................................................. 31

4.6. Zonas hidrogeológicas .......................................................................................................... 47

5. Mapa de Recarga Acuífera ............................................................................................................ 51

5.1. Recarga acuífera. Métodos para su determinación. Modelos Hidrológicos........................... 51

5.2. Metodología .......................................................................................................................... 52

5.3. Balance hídrico. Método Thornthwaite ................................................................................. 55

5.3.1. Precipitación.................................................................................................................. 55

5.3.2. Temperatura.................................................................................................................. 58

5.3.3. Reserva útil ................................................................................................................... 62

5.3.4. Evapotranspiración potencial........................................................................................ 63

5.3.5. Evapotranspiración real ................................................................................................ 64

5.3.6. Excedente...................................................................................................................... 65

5.4. Cálculo de infiltración ........................................................................................................... 66

6. Supuestos y limitaciones .............................................................................................................. 70

7. Conclusiones ................................................................................................................................. 71

8. Bibliografía.................................................................................................................................... 75

ANEXOS................................................................................................................................................. 77

1. Introducción El agua subterránea y sus interacciones con el medio físico y biológico son una de las disciplinas más desconocidas en gran parte del planeta. Su ubicación bajo el subsuelo y las grandes interdependencias que posee con el medio que le rodea, como las características geológicas y edáficas, la morfología del terreno, características estructurales, vegetación existente, uso de la tierra, así como las condiciones climatológicas de cada área, le confieren una dificultad intrínseca para ser estudiada y reconocida.

Sin embargo, el agua subterránea constituye un recurso esencial para los ecosistemas y los seres que habitan en ellos y es, por tanto, un recurso imprescindible para el suministro de agua de consumo humano en la mayor parte del planeta.

El presente informe complementa la información representada en los mapas hidrogeológicos y de recarga acuífera a escala 1:25.000 de la Cuenca del Lago Atitlán, elaborados por Geólogos del Mundo (GM) en colaboración con Asociación Vivamos Mejor (AVM), dentro del marco del proyecto Gestión Ambiental y de Riesgos en la Cuenca del Lago Atitlán (GARICLA), fase III, financiado por la Agencia Española de Cooperación Internacional para el Desarrollo (AECID).

Por un lado, el mapa hidrogeológico de la cuenca del Lago de Atitlán a escala 1:25.000 muestra una síntesis de las características hidrogeológicas de los materiales presentes en la cuenca y, por otro lado, el mapa de recarga acuífera identifica las zonas de mayor infiltración o recarga de los acuíferos existentes en la cuenca del lago Atitlán. Por lo tanto, la realización de estos mapas constituye un avance en el cocimiento del recurso hídrico subterráneo en la cuenca del lago de Atitlán.

De este modo, el proyecto GARICLA III fortalece el conocimiento técnico de las entidades locales, instituciones, mancomunidades y alcaldías, en el marco de la gestión hídrica subterránea. Este fortalecimiento se establece mediante las herramientas (mapas hidrogeológicos y de recarga) que permiten la elaboración de estudios técnicos que conformen instrumentos para su aplicación en las políticas de gestión de recurso hídrico subterráneo.

Dicho proyecto, desarrollado desde enero de 2012 hasta junio de 2013, presenta como productos 9 mapas tamaño A1, en formato papel y formato digital (shapes):

- Mapas Hidrogeológicos: o Mapa Hidrogeológico, escala 1:25.000. Hoja 1. Santa Lucía Utatlán. o Mapa Hidrogeológico, escala 1:25.000. Hoja 2. Sololá. o Mapa Hidrogeológico, escala 1:25.000. Hoja 3. Santiago Atitlán. o Mapa Hidrogeológico, escala 1:25.000. Hoja 4. San Lucas Tolimán.

- Mapas de Recarga Acuífera:

o Mapa Recarga Acuífera, escala 1:50,000 Cuenca del lago de Atitlán o Mapa Recarga Acuífera, escala 1:25.000. Hoja 1. Santa Lucía Utatlán. o Mapa Recarga Acuífera, escala 1:25.000. Hoja 2. Sololá. o Mapa Recarga Acuífera, escala 1:25.000. Hoja 3. Santiago Atitlán. o Mapa Recarga Acuífera, escala 1:25.000. Hoja 4. San Lucas Tolimán.

2. Antecedentes Es escasa la información relativa a las aguas subterráneas en la cuenca del lago de Atitlán. Así, existen pocos datos hidrogeológicos, incluyendo sondeos de perforación, ensayos de bombeo y monitoreo continúo de las aguas subterráneas y de precipitación.

Esta situación constituye un factor limitante, ya que sólo se dispone de escasos datos sobre algunos nacimientos y pozos en la cuenca. Únicamente se han realizado estudios hidrogeológicos puntuales en dos municipios (San Pedro la Laguna, 2011 y San Andrés Semetabaj, 2009). Desde un punto de vista

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regional, existen dos estudios relacionados con el agua subterránea que incluyen a la cuenca; uno, sobre el desarrollo de las aguas subterráneas en el altiplano central de la república de Guatemala realizado por JICA en 1995; y otro, un estudio de potencial de aguas subterráneas en toda república guatemalteca realizado por Cordillera S.A. con el financiamiento de USAID, durante 2008-2009.

El Estudio sobre el desarrollo de las aguas subterráneas en el altiplano central de la república de Guatemala realizado por JICA en 1995, aun cuando el marco geográfico se centra en todo el Altiplano central de Guatemala, sienta una de las principales bases para el presente estudio. Éste realiza una categorización de 96 municipios de acuerdo con la magnitud del déficit de suministro de agua, condiciones socioeconómicas y de las nuevas fuentes de agua, una planificación preliminar del desarrollo de las fuentes de agua, así como un estudio de factibilidad de los diez municipios prioritarios categorizados principalmente según el potencial del desarrollo de las aguas subterráneas, entre los que se encuentran algunos municipios de la cuenca del Lago de Atitlán, como Santa Lucía Utatlán y Sololá.

Los resultados del estudio hidrogeológico de JICA indican que las aguas superficiales, en el altiplano guatemalteco, no deberían ser destinadas para el consumo humano, ya que su calidad se encuentra en progresivo deterioro. Por lo tanto, el uso de las aguas superficiales deberá ser planteado únicamente después de tomar las contramedidas relacionadas con las aguas residuales y disposición de desechos, de tal manera que las aguas superficiales recuperen suficientemente la calidad necesaria para el consumo humano. De este modo, recomiendan que el desarrollo de las nuevas fuentes de agua para abastecimiento se enfoque en las aguas subterráneas.

En las conclusiones del estudio, se indica que la perforación en las rocas volcánicas terciaras debe centrarse en las áreas fracturadas, previos estudios hidrogeológicos de detalle.

Durante los años 2008 y 2009, se realizó, con el financiamiento de la agencia de los Estados Unidos para el Desarrollo Internacional (USAID), el Ministerio de Agricultura, Ganadería y Alimentación (MAGA), el Centro Universitario del Norte (CUNOR) de la Universidad San Carlos de Guatemala (USAC), con el apoyo de la Asociación para el Manejo Sostenible de los Recursos Kársticos y Espeleológicos (ASOKARST) y la empresa Cordillera SA, el estudio de Evaluación del potencial de aguas subterráneas de Guatemala con fines de apoyar el desarrollo básico en riego en comunidades de pequeños y medianos productores. De este estudio, se obtiene una evaluación indicativa, teórica y preliminar del potencial de aguas subterráneas para cada departamento.

En este estudio se generaron mapas de potencial de aguas subterráneas por departamentos donde se indica, en una clasificación de 1 a 5, el grado potencial de las aguas subterráneas, señalando de manera general, aquellas zonas con mayor potencial, que pueden ser indicativos y dar un idea de las características hidrogeológicas de los materiales presentes en la cuenca.

En el año 2009, se realizó el Estudio Hidrogeológico del municipio de San Andrés Semetabaj, Departamento de Sololá con el objetivo de realizar una investigación sobre el potencial hídrico superficial y subterráneo del municipio. El estudio fue realizado por IPREM Ingeniería y Proyectos Electromecánicos a requerimiento de la Organización No Gubernamental Solidaridad Internacional, con el financiamiento del Gobierno Vasco.

En el informe se evalúa la infraestructura básica y servicios de las comunidades, se recopila información sobre las fuentes de agua, se realiza un diagnóstico físico-biológico del municipio, una medición de caudales de las fuentes y de su calidad físico-química y bacteriológica, un balance hídrico de las subcuencas hidrológicas, un análisis geológico mediante 10 sondeos de prospección geofísica orientados a establecer la conformación litológica que determinen la presencia de niveles o estratos saturados; se determinan herramientas de planificación hidráulicas adecuadas que den solución a la problemática de la demanda de agua mediante un análisis de la distribución durante un periodo de 20 años, se analiza la situación de las aguas residuales y desechos sólidos y se presenta un análisis de cálculo de almacenamiento del acuífero principal, mapas de isopiezas y direcciones de flujo, etc.

De las conclusiones del estudio cabe citar la indicación de la necesidad de perforar, en la mayor parte del municipio, a profundidades mayores de 300 m para alumbrar caudales importantes.

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Durante el año 2011 Hidroconsult realizó un Estudio Hidrogeológico, a requerimiento de la Mancomunidad La Laguna, en la cabecera municipal de San Pedro La Laguna, con objeto de investigar las condiciones geológicas e hidrogeológicas del área para la selección de sitios adecuados de perforación de pozos mecánicos para la mejora del abastecimiento de agua potable en la zona.

En las conclusiones del estudio, en base a consideraciones hidrogeológicas del área y de la demanda de agua en la cabecera municipal de San Pedro La Laguna, se recomienda la perforación de un pozo en un área señalada, recomendando una profundidad de 400 pies.

3. Área de estudio La cuenca del lago de Atitlán se sitúa en el altiplano central de la República de Guatemala. El altiplano ocupa alrededor de la décima parte del país y se compone de grupos de cuencas montañosas con elevaciones que oscilan entre los 800 y los 4000 msnm. Está conformado por la cadena montañosa de la Sierra Madre, los Cuchumatanes y la cadena volcánica, que se extiende en dirección noroeste-sureste a lo largo de la margen sur del altiplano, donde se encuentra ubicada la cuenca del lago de Atitlán.

La cuenca del lago de Atitlán limita al norte con la cuenca del Río Motagua, al este con la Cuenca del Río Madre Vieja y al sur y oeste con la Cuenca del Río Nahualate.

Se trata de una cuenca montañosa (figura 1) de 541 km2 de área, con un relieve abrupto formado por el hundimiento de varias calderas volcánicas, que favorecieron la acumulación de grandes masas aguas, como el actual lago de Atitlán, lago de carácter endorreico que ocupa una extensión de 130 km2, con una profundidad media de 188 m y una profundidad máxima estimada de 324 m. En el área sur de la cuenca se localizan tres estratovolcanes andesíticos (Atitlán, Tolimán y San Pedro).

Por tanto, el rasgo predominante de la cuenca es su volcanismo, que a través de su historia ha generado varios edificios volcánicos y calderas. Estos eventos dictan su entorno geográfico actual y la configuración de las cuencas hidrográficas (Newhall, 1986).

En cuanto a sus características geográficas, cabe destacar que la altitud en la cuenca varía, desde los 1562 m a orillas del lago, hasta los 3535 m en la cima del volcán Atitlán. Así, el terreno es típicamente escarpado, con pendientes predominantes de más de 30º y con paredes, en algunos cañones fluviales, entre 200 y 500 m de altura (Geólogos del Mundo, 2012).

La cuenca presenta numerosos cursos fluviales, en su mayoría de muy corto recorrido y carácter estacional; a excepción de los ríos principales: Quiscab y San Francisco, situados en el área norte de la cuenca. La subcuenca del Río Quiscab posee una longitud de 22,25 km y cubre un área de 100 km2, mientras que la subcuenca del Río San Francisco alcanza 15,6 km de longitud con un área de 75 km2 (Plan Maestro de la RUMCLA, 2007), ambas cubren toda la zona norte de la cuenca. Todos los cursos fluviales desembocan sus aguas en el lago de Atitlán.

Figura 1. Modelo Digital del Terreno (MDT). Cuenca del lago de Atitlán (Fuente: MAGA. Edición propia).

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3.1. Marco Climático La región de la cuenca del lago de Atitlán presenta dos estaciones bien marcadas, una estación seca, entre los meses de noviembre y abril, con escasas precipitaciones y temperaturas elevadas; y, la estación húmeda, entre los meses de mayo y octubre, con precipitaciones abundantes y temperaturas más suaves.

La precipitación media anual en la cuenca varía entre los 1200 y los 1600 mm según puede inferirse del mapa de isoyetas de Guatemala (INSIVUMEH 2002) y de las series de precipitación registradas en las tres estaciones operativas actualmente en la cuenca del lago de Atitlán. Estas estaciones operativas, propiedad del INSIVUMEH, son el Tablón, localizada en el norte de la cuenca, en el municipio de Sololá; y dos estaciones ubicadas en el área sur de la cuenca, la estación de Santiago, ubicada en el municipio de Santiago Atitlán, y la estación de El Capitán, ubicada en el municipio de San Lucas Tolimán. Mientras que las dos primeras estaciones presentan registros medianamente extensos y de continuidad aceptable, la última estación tiene un registro más corto y discontinuo, lo que limita la inclusión de esta estación para la realización de estudios hidrológicos de diferente naturaleza.

Las precipitaciones en el área se caracterizan por ser, generalmente, de marcada intensidad, lo cual trasciende en la realización de estudios hidrológicos como estudios de avenida o estudios de recarga hídrica.

La temperatura media anual varía desde los 10°C en el extremo noroeste de Sololá hasta 25°C, en el lado sur del volcán Atitlán. En los conos volcánicos esta temperatura puede alcanzar niveles de 0°C. El mayor aporte de humedad proviene del océano Pacífico y de la transpiración de la vegetación en la costa sur del país. La gran barrera que representan los volcanes Atitlán, Tolimán y San Pedro provoca que en el centro del área la humedad sea relativamente baja, mientras que al sur de la cadena volcánica la humedad es muy alta (Plan Maestro de la RUMCLA, 2007).

3.2. Marco Edafológico y usos del suelo Por su naturaleza volcánica, los suelos predominantes de la cuenca del lago Atitlán (figura 2), son los andisoles, que cubren más del 70% del área de la cuenca. Los andisoles son suelos de color oscuro, porosos, que se desarrollan a partir de cenizas y otros materiales volcánicos ricos en elementos vítreos. Tienen altos contenidos enmateria orgánica, alta capacidad de retención de agua y alta capacidad de campo, por tanto son suelos favorables para la recarga acuífera.

Con cerca de un 20%, los inceptisoles siguen en extensión a los andisoles. Los inceptisoles son suelos jóvenes, poco desarrollados y con presencia de horizontes de diagnóstico poco evolucionados. Provienen de la meteorización de sedimentos aluviales, coluviales y coluvioaluviales de naturaleza volcánica y sedimentaria. Se desarrollan en zonas con pendientes abruptas donde la erosión del suelo continuamente elimina la parte superficial delterreno. Por tanto, son suelos con características poco acentuadas y con menor capacidad de infiltración, retención de agua, etc., que los andisoles, lo que se traduce en una menorcapacidad de recarga.

Figura 2. Mapa taxonómico de suelos. Cuenca del lago de Atitlán (Fuente: MAGA, Edición propia).

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Por último, con una extensión geográfica del 6%, aparecen los entisoles. Son suelos más jóvenes que los anteriores y menos desarrollados. Se trata de suelos desarrollados sobre material parental no consolidado que, en general, no presentan horizontes genéticos (excepto un horizonte A), ni de diagnóstico. Son típicos de laderas, donde la escorrentía no permite la evolución de los suelos en profundidad a causa de la erosión hídrica. Por tanto, presentan una baja capacidad de infiltración y retención de agua.

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3.3. Marco Orográfico Las características orográficas de la cuenca dlago de Atitlán están definidas por la geomorfología, que a su vez se encuentrcondicionada por la historia geológica, así copor otras características: climáticas, hidrológicas, estructurales, etc.

Los tres ciclos volcánicos acaecidos en la cuenchan originado una orografía muy diversa, que incluye conos volcánicos, depresiones cratériccoladas de lava, escarpes, superficies de acumulación de pómez, laderas de borde de la caldera, laderas de incisión fluvial, terrazabarras, depósitos de canal, abanicos aluviales, conos de deyección, abarrancamientos, piedemontes, glacis, etc.

Las pendientes de la cuenca varían de 0° a 65(figura 4). Por lo general, las pendientes son más pronunciadas en las laderas de la zona norte,

El área sin suelo representa el 3% de la cuenca y secorresponde, principalmente, con las laderas dealta pendiente y materiales piroclásticos pomácemuy deleznables (que sufren frecuentedeslizamientos), con la consecuente pérdida suelo.

Los usos del suelo dentro de la cuenca (figura 3), están condicionados por sus características biofísicy por condiciones socioeconómicas. La presidemográfica en ciertas áreas define su intensidad de uso y la distribución parcelaria de la tierra.

En la cuenca de Atitlán el lago ocupa casi un 23% del área total. La mayor se parte del suelo es bosq(27%) y las áreas ocupadas por vegetación arbustiva baja (matorral) abarcan un 6% del área de la cuenca, ambas caracterizadas por una buena capacidad de infiltración y retención de agua.

El tradicional cultivo de maíz ocupa un 15% y el decafé un 13%, por su parte, el cultivo de hortalizas abarca casi un 4%. El 20% son áreas con vegetación escasa mientras que el tejido urbano alcanza casi un8% del área total.

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Figura 4. Mapa pendientes de la cuenca del lago Atitlán obtenido del MDT (Fuente; MAGA) (Elaboración propia).

Figura 3. Mapa de usos del suelo. Cuenca del lago de Atitlán (Fuente: MAGA, Edición propia).

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Cordillera María Tecún (caldera Atitlán I), en las laderas de la caldera actual, en las laderas de incisión fluvial de la cuenca del río San Francisco y en la parte media y alta de los conos volcánicos actuales.

Destacan, en la zona central de la cuenca, zonas planas de grandes extensiones (superficies de acumulación de pómez), donde se favorece la retención del agua de lluvia y su infiltración.

3.4. Marco geológico La cuenca del lago de Atitlán se encuentra ubicada en la región fisiográfica de las Tierras Volcánicas del altiplano Guatemalteco. Su historia geológica se enmarca dentro de varios eventos volcánicos explosivos que originaron estructuras caldéricas y potentes paquetes de piroclastos.

Por lo tanto, dentro del marco geológico local, la región del lago de Atitlán se ha formado a partir de 3 ciclos volcánicos que comenzaron hace 14 m.a. y que conllevan las mismas fases; crecimiento de estratovolcanes, erupciones silíceas y formación de caldera (Newhall, 1986):

- Primer ciclo: Atitlán I (14-11 m.a.)

• Crecimiento de estratovolcanesandesíticos. El ciclo Atitlán I, como los siguientes, comienza con la erupción de magma básico e intermedio (asciendenprimero por su menor densidad), lo que origina los primeros estratovolcanes. Aunque los estratovolcanes del ciclo Atitlán I no están expuestos en la actualidad, suexistencia fue demostrada por la presencia de xenolitos en las tobas de flujos de cenizas silíceas (Newhall, 1986).

• Formación de un gran plutón silíceo. Al ir ascendiendo el magma básico (que forma los estratovolcanes anteriores), la cámara magmática se va enriqueciendo en magma ácido (de mayor densidad). Parte de este magma comienza a ascender, pero sin alcanzar la superficie, enfriándose lentamente, originando granitos y granodioritas (Tg), que afloran en la zona sur de la cuenca.

• Gran erupción de flujos y cenizas silíceos serie María Tecún. El gran plutón de magma ácido alcanza las condiciones de presión y temperaturas necesarias y produce una gran explosión de cenizas silíceas. Aquellas cenizas que se depositan cerca del área de emisión mantienen una alta temperatura durante su deposición, por lo que se funden conformando una toba muy consolidada, denominada Toba María Tecún (Tmt), que conforma la cordillera del mismo nombre, al norte de la cuenca actual.

• Colapso y formación de la caldera Atitlán I. Al vaciarse la cámara magmática, el techo colapsa, produciéndose un gran hundimiento que origina la caldera Atitlán I, ubicada al norte de la caldera actual.

• Relleno de la caldera Atitlán I. Comienzan un periodo de menor actividad volcánica, donde predominan los procesos de erosión y sedimentación que van rellenando la caldera, dando lugar a los Sedimentos de Relleno de Caldera I (Tfc1).

Figura 5. Mapa geológico. Cuenca del lago de Atitlán (Fuente: Geólogos del mundo, 2011).

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- Segundo ciclo: Atitlán II (10-8 m.a.)

• Crecimiento de estratovolcanes andesíticos. Como en el ciclo anterior, los magmas básicos e intermedios (menos densos) comienzan a ser expulsados primero, dando lugar a los estratovolcanes del ciclo Atitlán II. Estos estratovolcanes se evidencian en los cerros de lavas andesíticas, al este de la cuenca. Se encuentran, en su mayor parte, cubiertos por depósitos piroclásticos posteriores.

• Formación de plutón silíceo. Parte de éste será expulsado como cenizas silíceas y parte será enfriado en el interior dando lugar a granitos y granodioritas (Tg) que afloran al suroeste de la cuenca.

• Erupción de flujos y cenizas silíceas. Varias erupciones (cortas) silíceas dan lugar a las tobas de la serie San Jorge (Tsj), serie El Adelanto (Tat), serie Panajachel (Tpt), y las series de erupción de cenizas Catarata Inferior (Tc1) y Catarata Superior (Tc2).

• Colapso y formación de la caldera Atitlán II. Al vaciarse la cámara magmática, el techo de ésta colapsa, dando lugar a la caldera Atitlán II, ubicada entre la caldera III y la I. Posteriormente se producen inyecciones de estado tardío de diques anulares (Trd).

• Relleno de la caldera Atitlán II. Comienza un período de baja actividad volcánica, donde dominan procesos de erosión y sedimentación, rellenándose la caldera Atitlán II, dando lugar a los denominados Sedimentos de Relleno de Caldera II (Tcf2).

- Tercer ciclo: Atitlán III (1-0 m.a.)

• Crecimiento de estratovolcanes andesíticos. La erupción de magma básico e intermedio del tercer ciclo, origina los Volcanes Tecolote (en San José Chacayá), Volcán San Marcos (parte de lo que es el cerro San Marcos) y Volcán Paquisís (cerro Paquisís, en San Pedro La Laguna), formados por flujos de lavas, lodos y piroclastos andesíticos (Qta).

• Formación de un gran plutón silíceo. Se produce una acumulación de al menos 5-10 km3 de magma riolítico a una profundidad de alrededor de 10 km.

• Erupción W. Se trata de la erupción precursora de la gran erupción de Los Chocoyos; es, por tanto, una erupción mixta.

• Gran erupción de Los Chocoyos. Inicia hace 160.000 y termina hace 84.000 años. Expulsa una enorme cantidad de material piroclástico; cenizas, lapillis y bombas volcánicas pomáceas (Qpa1, Qpf3, Qps3, Qpa4) que alcanzan grandes distancias (se han encontrado cenizas de esta erupción desde California hasta Panamá) (Newhall, 1986).

• Colapso y formación de la actual caldera Atitlán III. Al vaciarse la cámara magmática, el techo de ésta colapsa, produciéndose un gran hundimiento que origina la caldera Atitlán III que conforma las paredes del actual lago de Atitlán.

• Relleno de la caldera Atitlán III. Se trata de la fase actual, donde dominan procesos de erosión y sedimentación en los principales ríos (Quiscab, San Francisco, etc), conformando depósitos aluviales (Qal) en los fondos de los valles y depósitos coluviales (Qcol) procedentes de la erosión de las laderas.

Figura 6a.Ilustración tercer ciclo (R. D. Chavajay).

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- Cuarto ciclo: Atitlán IV (actualidad)

• Crecimiento de los modernos estratovolcanes. El Volcán San Pedro surgió hace más de 40.000 años, Volcán Atitlán entre 40.000 y 10.000 años atrás y el Volcán Tolimán hace menos de 10.000 años. Se tienen datos de erupciones recientes en 1469 e, intermitentementes, desde el año 1826 hasta 1856. Estos estratovolcanes se encuentran conformados por intercalaciones de flujos de lavas, lodos y piroclastos andesíticos cuaternarios (Qa). Estos volcanes se localizan al sur de los de la etapa 2, lo que refleja un movimiento relativo del foco volcánico hacia el sur o, lo que es igual, un movimiento de la placa hacia el norte.

3.5. Marco estructural Regionalmente, el plegamiento de las zonas volcánicas es secundario y se limita a la deformación local a través de las zonas de falla y algunos pliegues (Williams, 1960a). La tendencia es:

Tendencia N45-60W y N30-60E, tanto en dirección destral como sinestral.

Tendencia N-S, que provoca fracturas por tensión y grabens que controlan las lineaciones volcánicas y los cursos fluviales.

Tendencia E-W (al norte del área de estudio), que podría relacionarse con el movimiento relativo hacia el este de la placa del Caribe hacia la placa Norteamericana.

Localmente, el comportamiento estructural de la cuenca del lago de Atitlán se define por diversos procesos estructurales asociados a los tres ciclos de hundimiento de caldera, que determinan un sistema de anillos de fallas (figura 7).

Así, existe una alta influencia estructural asociada a la formación y hundimiento de las calderas, lo que genera litologías muy fracturadas y grandes fallas perpendiculares a estos anillos. De los tres ciclos, Atitlán I y III son los que están mejor definidos, mientras que el ciclo de Atitlán II se distingue por los anillos de fractura y anillos de diques.

3.6. Marco hidrogeológico En el estudio hidrogeológico del MAGA (1991) a nivel nacional se identifican, de manera general, cuatro regiones hidrogeológicas en la república de Guatemala:

i. Las llanuras aluviales de la costa del pacífico. ii. El altiplano volcánico. iii. Las tierras altas cristalinas. iv. La región sedimentaria septentrional.

Figura 6b. Ilustración cuarto ciclo (R. D. Chavajay).

Figura 7. Mapa estructural. Cuenca del lago de Atitlán (Fuente: Geólogos del mundo, 2011).

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Como se ha descrito anteriormente, la cuenca del lago de Atitlán se encuentra ubicada en la región II, en el altiplano volcánico. Este área se encuentra constituida por rocas volcánicas terciarias y cuaternarias, principalmente lavas, tobas y cenizas, las cuales descansan sobre un basamento levantado, formado por rocas carbonatadas e ígneas, en el que se originaron grandes depresiones tectónicas que fueron rellenados por depósitos piroclásticos (MAGA, 1991).

El mayor potencial de desarrollo de las aguas subterráneas en el altiplano Guatemalteco se encuentra en los acuíferos inferiores del volcánico terciario y en los acuíferos superiores del volcánico cuaternario (JICA, 1995).

El acuífero superior se compone, principalmente, de rocas volcánicas cuaternarias, tales como depósitos de pómez del pleistoceno (Qp) y flujos de lava del holoceno; y, a veces, por depósitos aluviales. El espesor del acuífero superior varía, desde varios metros en los bordes hasta 250 metros en el centro. El nivel freático de este acuífero muestra grandes variaciones estacionales, por tanto, se considera como un acuífero no confinado (JICA, 1995). Esta unidad presenta valores de transmisividad de 50 a 750 m²/d en el valle de Guatemala y entre 100 y 300 m²/d en el valle de Quetzaltenango. Los valores del coeficiente de almacenamiento varían entre 0.01 y 0.03.

Las aguas de manantiales y de los pozos poco profundos provienen de los acuíferos superiores en los depósitos pomáceos pleistocénicos (Qp) (JICA, 1995). El potencial de desarrollo de las aguas subterráneas en estos acuíferos es generalmente bajo, debido a potencias muy variables del estrato, frecuentes cambios laterales de litofacies y las variaciones estacionales del nivel freático.

El acuífero inferior se constituye básicamente por lutitas, tobas soldadas dacíticas y andesíticas y flujos de lavas basálticas andesíticas del terciario, localmente fracturados. Sin embargo este acuífero es poco conocido, y por ende, poco explotado (JICA, 1995). Esta unidad presenta, en el valle de Guatemala, valores de transmisividad entre 500 y 5000 m²/d, con caudales de 4 a 15 l/s, capacidades específicas de 0.4 a 1.8 l/s/m y niveles de bombeo de entre 30 y 90 m; mientras que en el valle de Ipala presenta caudales entre 12 y 30 l/s, capacidades específicas de alrededor de 1 l/s/m y niveles de bombeo de entre 35 y 90 m (MAGA, 1991).

El nivel freático en la mayoría del altiplano central es, en general, muy profundo debido a las características geológicas y topográficas (JICA, 1995).

4. Mapa hidrogeológico Los mapas hidrogeológicos en la cuenca del lago Atitlán se enmarcan en un contexto geológico volcánico y, en menor medida, en un contexto de cuenca sedimentaria.

Debido a la diversidad de tipos litológicos y génesis de las formaciones volcánicas y sedimentarias en la cuenca del lago de Atitlán, ésta presenta características hidrogeológicas muy variables. Los principales factores que van a determinar las características hidrogeológicas de la cuenca son el tipo de volcanismo, la distancia desde el centro de emisión, la tectónica, los efectos de la edad y la presencia de materiales no volcánicos interestratificados (Custodio, 1986).

4.1. Metodología La cartografía sistemática de los mapas hidrogeológicos de la Cuenca del Lago Atitlán a escala 1:25.000, precisa, como base fundamental, los mapas geológicos y geomorfológicos elaborados durante la primera fase del proyecto GARICLA. La aportación de dichos mapas es fundamental para la elaboración de un mapa hidrogeológico.

Así, el mapa geológico proporciona toda la base litológica y morfoestructural que condiciona las características hidrogeológicas y estructurales de las unidades presentes en la cuenca, mientras que el

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mapa geomorfológico suministra todo aquello relacionado con la morfología de superficie, que determina tanto la capacidad de infiltración como la descarga de los acuíferos.

Considerando que las formaciones rocosas de la zona son muy heterogéneas y combinan los dos grandes tipos de acuíferos, granulares y fisurales, la leyenda del mapa se ha desarrollado sobre la propuesta de Struckmeier y Margat (1995) en Hydrogeological Maps, a guide of a standard legend.

Para la elaboración del mapa hidrogeológico se ha seguido la siguiente metodología:

o Búsqueda y preparación de información previa: Información bibliográfica (estudios hidrogeológicos anteriores realizados en la cuenca) Mapa geológico (1:25.000) Mapa geomorfológico (1:25.000) Mapa topográfico Modelo digital del terreno Ortofotos a escala 1:10.000 Recopilación de información existente de puntos de agua.

o Inventario de puntos de agua: Coordinación con los técnicos municipales para el acompañamiento en campo a los puntos

de agua de cada municipio (16 municipios). Visita a los puntos de agua (nacimientos, galerías, pozos, etc). Elaboración de ficha de puntos de agua con las características básicas de cada punto,

según ficha elaborada para el inventariado. Ver formato de ficha en el anexo I. Digitalización de la información de las fichas de puntos de agua y elaboración de shapes

para manejo de dicha información en Sistemas de Información Geográfica.

o Caracterización hidrogeológica de los materiales: Localización del contexto geológico y morfoestructural de la cuenca. Análisis estructural: estudio de fallas (lineamientos), zonas de fractura, zonas de desgaste y

estructura de la cuenca. Definición de las características hidrogeológicas de las unidades litológicas en base a

características geológicas, observaciones en campo, ubicación y características de los puntos de agua, análisis estructural, etc.

Agrupación de litofacies geológicas en unidades con propiedades hidrogeológicas similares.

o Caracterización físico-química: Planificación de la campaña de muestreo de aguas subterráneas en función de los

siguientes criterios: número de muestras representativas en cada unidad hidrogeológica, distancia entre las muestras (otorgando separaciones mínimas entre ellas, mediante una distribución que cubran representativamente cada unidad), nacimientos más representativos o característicos en cada unidad, caudal (aforo), uso (se priorizan los nacimientos para abastecimiento), posibilidad y acceso para la toma de muestra, etc.

Coordinación con las municipalidades para el acompañamiento en campo. Medición de aquellos parámetros en campo (in-situ) que pueden sufrir variación desde la

toma de la muestra hasta su entrega en laboratorio: temperatura, pH, conductividad eléctrica y sólidos totales disueltos.

Toma de muestras. Las muestras se recolectaron en envases nuevos de polietileno, con tapa y contratapa. Durante la toma de la muestra se enjuaga el envase con agua del punto a muestrear (un mínimo de tres veces) y se procede al etiquetado (código de tres letras, correspondiente a las siglas del municipio de ubicación del punto de agua, seguido de tres números consecutivos, según el orden de recogida), con el fin de llevar un control sistemático del muestreo.

La muestra para metales se toma en un bote de 0.5 galones (1.89 l) al que se agregan de 20 a 30 gotas de ácido nítrico, hasta alcanzar un pH menor o igual a 2.

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La muestra para parámetros básicos (Cond, TDS, etc.) se tomó en un bote de 1 l, sin añadir ningún tipo de conservador ni filtrado.

Las muestras para no metales se recolecta en un bote de 0.5 l al que se añaden entre 10 y 20 gotas de ácido sulfúrico, hasta alcanzar un pH menor o igual a 2.

Al finalizar la recogida de cada muestra, se guarda en una hielera portátil a una temperatura menor a 4ºC, y posteriormente, en un frigorífico hasta su entrega en el laboratorio, antes de transcurridas 24 horas desde su toma.

Análisis de laboratorio. Las muestras seleccionadas fueron enviadas al laboratorio ECOQUIMSA en la Ciudad Guatemala. Los procedimientos de análisis de dicho laboratorio, cumplen con las normas del Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 21st Edition 2005 (APHA, AWWA, WEF), así como la ISO17025.

Se enviaron un total de 102 muestras para análisis. A todas estas muestras se les analizaron los siguientes parámetros físico-químicos, según

los siguientes métodos: Iones fundamentales: Sodio (Na+), Calcio (Ca2+), Magnesio (Mg2+), Potasio (K+) con

el método STM 3111 B; Cloruro (Cl-), Sulfato (SO42-), Spectroquant® Merck 14897;

Bicarbonato (CO3H), STM 2320 B; Nitrato (NO3-) con Spectroquant® Merck 14773.

Iones menores: Hierro (Fe2+), STM 3111 B; Aluminio (Al3+): Spectroquant® Merck 14825; Amonio (NH4+), Spectroquant® Merck 14752); Nitrito (NO2-), Spectroquant® Merck 14776; Fosfato (PO43-), Spectroquant® Merck 14848.

Elementos/compuestos traza: Azufre (Sulfatos), Spectroquant® Merck 14789; Silice (SiO2), Spectroquant® Merck 14794; Boro (B), Azometina H; Arsénico (As), STM 3114 A; Flúor (F), Spectroquant® Merck 14598.

• Tratamiento e interpretación de los resultados de los análisis físico-químicos (elaboración de diagramas de Piper (anexo III), diagramas de Stiff (figuras 11 y 12), shapes, etc.). Los resultados de los análisis realizados por GM se muestran en una tabla resumen del anexo II.

• Elaboración de mapas isoquímicos (figuras 13-34).

o Sondeos eléctricos verticales (SEV): • Análisis de información previa. • Selección de lugares de ubicación de SEV, según criterios litológicos (lugares de escasa

información hidrogeológica), utilidad de la información (previsión de construcción de pozos de agua), acceso y permisos.

• Realización de 2 SEV en los municipios de Santiago Atitlán y San Pedro la Laguna con el fin de ubicar el nivel freático en los lugares seleccionados y obtener información del subsuelo. Los resultados se encuentran en el Anexo IV (Estudio Geofísico – Sondeos Eléctricos Verticales, Santiago Atitlán y San Pedro La Laguna, Guatemala, Diciembre/2012), del presente informe.

• Para la realización de los SEV se contrató a la empresa “GEO Ciencia Aplicada”.

o Elaboración del mapa Hidrogeológico: • Análisis e interpretación de toda la información anterior. • Transferencia de datos a una base topográfica digital. Elaboración y dibujo del mapa

hidrogeológico provisional digital. • Digitalización y tratamiento informático definitivo (elaboración de shapes definitivos). • Edición de mapas. • Redacción de memoria explicativa.

4.2. Inventario de puntos de agua Durante el presente estudio se inventariaron un total de 872 puntos de agua, de los cuales 804 se encuentran dentro de la cuenca del lago de Atitlán y 68 se encuentran en las inmediaciones de ésta

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(figura 8). De los 872 puntos de agua, se levantaron un total de 677, mientras que 195 fueron inventariados a partir de la información facilitada por la Mancomunidad Manztzolojyá.

Durante las visitas a campo se efectuó un análisis sobre la situación de cada punto. Se elaboró una ficha con las características básicas: código, coordenadas, fecha de visita, caudal (aforo), parámetros físico-químicos básicos in situ (pH, conductividad, sólidos disueltos, temperatura), características constructivas y características geológicas del punto, uso del agua, propietario, abastecimiento, etc. El formato de ficha se adjunta en el anexo I del presente documento.

La información obtenida se digitalización y se elaboraron shapes, para manejo de dicha información en Sistemas de Información Geográfica (figura 8).

De los 872 puntos de agua inventariados, 732 corresponden a nacimientos (manantiales) y 139 a pozos, de los cuales 32 son pozos profundos (excavados mecánicamente) y 107 son perforados manualmente (pozos artesanales, de no más de 50 metros de profundidad) y una zona encharcada de carácter estacional. Destacar que únicamente se inventariaron algunos pozos superficiales, a modo representativo. Sin embargo, en la cuenca, una práctica muy habitual de abastecimiento unifamiliar es mediante la perforación de pozos superficiales, así que existen numerosos pozos de esta tipología.

Se aforaron un total de 510 nacimientos. Los caudales medidos fueron, en general, bajos. Más de un 20% caudales menores a 0.05 l/s, casi un 15% poseen caudales entre 0.05 y 0.1 l/s, más de un 38% posee caudales entre 0.1 y 0.5 l/s, menos de un 10% posee caudales entre 0.5 y 1 l/s, cerca de un 14% posee valores entre 1 y 5 l/s y únicamente un 2% posee valores entre 5 y 12 l/s.

El caudal medio es de 0.6 l/s y el caudal máximo medido dentro de la cuenca es de 11,61 l/s.

El bajo caudal en los nacimientos de la cuenca y su variabilidad estacional puede indicar que son de carácter superficial. Por tanto, la mayoría de los nacimientos de la cuenca proceden de acuíferos superficiales.

4.3. Sondeos Eléctricos Verticales (SEV) Los SEV corresponden a una serie de medidas realizadas alrededor de un punto, donde se aplica corriente eléctrica a cierta distancia para obtener lecturas de resistividad. Estas diferentes medidas permiten crear una curva que, después de interpretarse, permite identificar la presencia o no de agua subterránea, así como su profundidad. Por tanto, los SEV son utilizados para identificar cuerpos de interés hidrogeológico, espesores de unidades, geometría de cuerpos en el subsuelo, etc.

Durante la elaboración del mapa hidrogeológico en la cuenca del lago de Atitlán se identificaron áreas de interés para la realización de SEV, según criterios litológicos (lugares de escasa información hidrogeológica), utilidad de la información (previsión de construcción de pozos de agua), acceso y permisos.

Figura 8. Mapa inventario puntos de agua. Cuenca del lago de Atitlán.

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Se identificaron dos áreas en los municipios de Santiago Atitlán y San Pedro la Laguna y se realizaron dos SEV con el fin de ubicar el nivel freático en los lugares seleccionados y obtener información del subsuelo.

En conclusión, para el SEV levantado en Santiago Atitlán se identificaron tres contrastes resistivos:

2.- En la base de flujos de lava, quizás fracturados, cuyo nivel coincide con el nivel del lago de Atitlán (a 18-56) m de profundidad; dado que el SEV fue levantado a una elevación de 1588 msnm.

3.- A unos 176 m de profundidad; que podría asociarse a cuerpos de granito o graniodiorita fracturados (e.g. por eventos explosivos de la Caldera). Estos cuerpos pueden estar a su vez recargados por fluidos hidrotermales y/o de agua caliente. Esto último, sin embargo, solamente se puede corroborar por medio de la excavación directa de un pozo.

Según dicho estudio, se concluye que en la zona de Santiago (Panajab) existe un acuífero granular superficial, ubicado a unos 2 metros de profundidad, asociado a depósitos aluviales. Se trata de un acuífero de pequeña importancia, debido a sus fluctuaciones estacionales así como su bajo espesor (aproximadamente 6 m). Por debajo, existe un acuífero intermedio, ubicado a una profundidad de 56 m., con un espesor de casi 40 m., ubicado en los flujos de lavas fracturados, que coincide con el acuífero del lago de Atitlán. Por último, un acuífero fisural profundo (176 m.), posiblemente de carácter hidrotermal, asociado a fracturas en granitos y granodioritas. Estos tres niveles de acuíferos se encuentran separados por niveles impermeables.

En el SEV realizado en San Pedro La Laguna se identificaron tres estratos de contraste resistivo:

1.- En la base de los abanicos aluviales

Figura 9. Mapa de ubicación y modelo geoeléctrico y columna litológica inferida, resultante de la inversión de datos del SEV levantado en Santiago Atitlán

Figura 10. Mapa de ubicación y modelo geoeléctrico y columna litológica inferida, resultante de la inversión de datos del SEV levantado en San Pedro la Laguna

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1.- En la base de los depósitos de pómez, cuyos valores de resistividad son relativamente altos (~2000 Ω-m). Por ende, no alberga acuíferos; lo cual tiene sentido por la escasez de manantiales superficiales en el sur de la caldera.

2.- A la base de los flujos de lava, quizás en una condición fracturada, pero cuya recarga quizás sea la de un acuífero colgante (estacionario).

3.- Nuevamente, en un estrato por debajo de la unidad de flujos andesíticos escoriáceos, donde se interpreta la localización de granitos fracturados. Este último, se estima a una profundidad coincidente al nivel medio del Lago (a unos 280 m); lo cual es razonable y coincidiría con la hipótesis de acuíferos en cuerpos fracturados (lavas andesíticas).

Por tanto, en esta zona de San Pedro se podrían correlacionar dos acuíferos: un acuífero superficial estacionario, ubicado a 50 m. de profundidad y con un espesor de aproximadamente 20 m., localizado en los flujos de lavas fracturados; y un acuífero fisural profundo (280 m.), que puede estar asociado con el nivel freático del lago de Atitlán.

4.4. Caracterización hidrogeológica La caracterización hidrogeológica de los materiales en un área permite definir sus características y propiedades hidrogeológicas y, así, su capacidad para permitir la circulación del agua en su interior. Por tanto, la definición de estas características permite interpretar como será el comportamiento del flujo subterráneo en el subsuelo.

La cuenca de Atitlán se encuentra constituida por rocas volcánicas terciarias y cuaternarias, principalmente lavas, tobas y cenizas, así como rocas sedimentarias asociadas a procesos de relleno de calderas. Todas ellas descansan sobre un basamento levantado formado por rocas ígneas.

Estas litologías se han agrupado hidrogeológicamente en 12 unidades. Además, según su permeabilidad, se han diferenciado tres tipologías:

• Permeabilidad por fisuración: tobas terciarias dacíticas y riolíticas (Tmt y Tat) altamente consolidadas y fracturadas; flujos de lavas y lodos asociados a complejos estratovolcánicos terciarios y cuaternarios (Qa y Qta); y sedimentos de relleno de la primera caldera (Tcf1) formado por conglomerados y areniscas de consolidación media-alta ligeramente fracturados.

• Permeabilidad por porosidad granular: depósitos piroclásticos pomáceos cuaternarios (Qpa y Qpfs); y depósitos aluviales y coluviales cuaternarios (Qal y Qcol).

• Permeabilidad limitada o impermeables: sedimentos de relleno de caldera II (Tcf2) formados por areniscas y lutitas, muy consolidadas; tobas riolíticas terciarias (Trt) muy consolidadas; así como granitos y granodioritas (Tg).

A continuación se describen, por orden cronológico, las características hidrogeológicas de las unidades presentes en la cuenca:

o Terciario granítico (Tg)

Las rocas plutónicas terciarias, que forman el basamento cristalino de la cuenca del lago Atitlán, afloran de manera discontinua en la zona sur de la caldera Atitlán III. Aparecen principalmente desde el mirador Tepepul hasta la parte baja del monte Cabeza de burro en Santiago Atitlán, así como el paraje Nicajquim y Pachicoc en San Juan La Laguna, aflorando también en las laderas de San Pablo la Laguna, en la carretera desde San Pablo a Santa Clara (Núñez y Martínez, 2011).

Fotos 1 y 2. Muestra de mano y afloramiento de granitos al sur de la cuenca.

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Desde el punto de vista petrográfico, los afloramientos más comunes se corresponden con granitos y granodioritas, constituyendo la mitad de las rocas plutónicas del área (Newhall, 1986).

Se trata de una unidad muy consolidada, meteorizada en superficie, a favor de fracturas. La permeabilidad del granito fresco es nula, sin embargo, puede presentar, localmente, pequeños acuíferos de escasa relevancia localizados en las áreas de mayor meteorización y fracturación.

Los SEV realizados en Santiago Atitlán y San Pedro la laguna identifican un nivel resistivo entre 176 y 280 m respectivamente que puede estar asociado a cuerpos de granito o granodiorita fracturados (e.g. por eventos explosivos de la Caldera).

o Toba dacítica terciaria María Tecún (Tmt)

En toda la zona norte (formando la cordillera María Tecún) y en la zona centro-oriental de la cuenca aflora la denominada Toba María Tecún. Se trata de un grupo de cinco voluminosas niveles de tobas de cenizas volcánicas, de litología similar, que pueden llegar a alcanzar un espesor de más de 1000 m.

Se trata de una toba cristalina, de matriz afanítica altamente consolidada y muy afectada por procesos tectónicos reflejados en numerosas fallas condirecciones predominantes (N-S y NE-SO), originando fracturaciones de tipo romboida. Las fracturas suelen ser lisas, con separaciones menores a 10 cm, rellenas de arcillas o arenas (Núñez y Martínez, 2011). En ocasiones aparecen estructuras columnares que representan procesos de contracción-enfriamiento.

Se trata, por tanto, de una potente unidad (con espesores de más de 1 km), que posee una nula permeabilidad primaria, sin embargo, puede constituir un acuífero importante asociado a una permeabilidad secundaria por intensa fracturación.

Su capacidad acuífera se detecta en base a la presencia de numerosos manantiales asociados a ella, con gastos máximos de 2.8 l/s, de los que se abastecen las comunidades de la parte norte de la cuenca.

De los datos del pozo perforado por JICA (JICA, 1995) en Santa Lucía Utatlán, se puede interpretar que el acuífero está ubicado las dacitas autobrechadas y fracturadas María Tecún, a una profundidad entre 146 y 195 m. Dicho estudio atribuye una transmisividad para esta unidad de 375 m2/d y la clasifica como una unidad permeable, que da lugar a acuíferos de regulares a buenos (Navarro et al., 1993).

o Sedimentos terciarios de rellenos de caldera I (Tcf1)

En la cuenca del lago se pueden encontrar dos formaciones sedimentarias, asociadas a relleno de calderas anteriores en fases de no actividad volcánica, donde predominan los procesos erosivos-sedimentarios.

La primera formación sedimentaria se compone de unos 400 m de conglomerados de matriz arcillo-arenosa (ricos en clastos y gravas de la toba de María Tecún), con intercalaciones de areniscas procedentes de la erosión de la caldera Atitlán I y sedimentación de éstos en el fondo de la misma. En ocasiones, éstos se encuentran intercalados con capas de cenizas volcánicas consolidadas procedentes de erupciones intermitentes (Trt), ya explicadas posteriormente.

Fotos 3,4 y 5. Afloramientos y muestra de la Toba María Tecún.

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Estos sedimentos afloran en la zona noreste de la caldera actual y en la parte baja del valle del río San Francisco. Se pueden observar excelentes afloramientos a lo largo de la carretera del este y norte de Panajachel hacia San Andrés Semetabaj (Newhall, 1986).

Se trata de una unidad de

Por tanto, dada su heterogeneidad textural y errático depósito, esta unidasus características hidrogeológicas laterales y verticales considerables. Sin embargo, en general, se trata de una unidad con una permeabilidad baja (excepto en zonas alteradas y/o meteorizadas), que se encuentra afectada por fracturas, asociadas a procesos tectónicos de subsidencia de caldera, lo que le proporciona una permeabilidad por fisuración media-baja.

o Toba riolítica terciaria El Adelanto (Tat)

La toba El Adelanto aflora al NE de la cuenca, en las cercanías de la comunidad El Adelanto, en el municipio de Sololá y en las laderas de la cabecera del río Pacubaja (en la parte alta de la cuenca del río San Francisco).

Esta unidad se encuentra formada por cenizas y material piroclástico, producto de erupciones terciarias, que se depositaron calientes y se fundieron durante su enfriamiento, conformando una toba altamente consolidada.

Se trata de una toba riolítica bandeada, de textura fina y alta consolidación, con tonalidades de beige a gris claro y espesores medios de 150 m. Esta unidad se encuentra muy afectada por procesos estructurales que se traducen en abundantes plieques y fracturas.

La alta compactación que caracteriza dicha toba le confiere una muy baja permeabilidad primaria. Sin embargo, los abundantes pliegues y fracturas permiten la circulación del agua, lo que se traduce en una permeabilidad fisural muy alta, que da lugar a varios nacimientos en la parte alta de la cuenca y que abastecen a las comunidades de la zona, con caudales máximos de 1.5 l/s.

o Tobas riolíticas terciarias (Trt)

El ciclo Atitlán II comenzó antes de que se rellenara la caldera Atitlán I, por tanto varias tobas riolíticas que pertenecen a los estados tempranos del ciclo Atitlán II se encuentran interstificadas en los sedimentos de rellenos de caldera I. Éstas se han agrupado en una misma unidad denominada tobas riolíticas terciarias, ya que poseen características hidrogeológicas similares.

consolidación media-alta, con textura muy heterogénea, si bien predominan las gravas y conglomerados con una matriz areno-arcillosa. En la mayoría de los casos, presentan consolidación alta, mientras que en algunos lugares la matriz areno-arcillosa está menos consolidada.

d experimenta cambios en

Fotos 6,7 y 8. Afloramientos de Sedimentos de rellenos de caldera I.

Fotos 9 y 10. Afloramiento y muestra Toba El Adelanto.

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Como la unidad anterior, se trata de cenizas y productos piroclásticos que se depositaron calientes durante erupciones terciarias y se fundieron dando lugar a tobas muy consolidadas. Sin embargo, este grupo de tobas posee una disposición horizontal, que da lugar a escarpes típicos en la zona, con espesores máximos de 50 m, intercalados entre los depósitossedimentarios de relleno de caldera I y II.

Dentro de esta unidad se incluye: la Toba Panajachel (Tpt), Toba San Jorge (Tsjt), Toba Catarata Inferior (Tc1), Toba catarata superior (Tc2) y Toba San Pablo (Tspt) .

Estas tobas litificadas varían desde consolidadas a altamente consolidas, por tanto, poseen una permeabilidad primaria nula, y aunque se puede encontrar una cierta permeabilidad secundaria asociada a fracturas, su ubicación estratigráfica horizontal impermeable, en general, impide el flujo vertical de agua.

o Sedimentos terciarios de rellenos de caldera II (Tcf2)

Esta unidad se encuentra conformada por areniscas y lutitas tableadas silíceas (pudiendo aparecer intercalaciones de conglomerados), que pueden encontrarse tanto estratificadas como consolidadas y en ocasiones fracturadas.

o de caldera I, lo que indica que existía un ambiente de menor energía durante la caldera II. Su tamaño granulométrico fino y su alta compactación le confieren a esta unidad una porosidad baja y, por tanto, una muy baja permeabilidad primaria (prácticamente impermeable). Sin embargo, en algunas áreas, su parte superior se encuentra menos compactada, presentando alteración y fracturación, lo que aumenta su permeabilidad en esta zona superficial. Así, en estos casos, pueden constituir acuíferos, susceptibles de ser explotados mediante pozos mecánicos (con trasmisividades de 28,55 m2/d).

De este modo, esta unidad, por debajo de su zona superior, actúa como barrera impermeable que genera numerosos nacimientos y saltos de agua (“cascada El Tzalá” o “La Catarata”).

Fotos 11. Toba Panajachel, 12. Toba San Jorge, 13. Afloramiento toba Panajachel y 14.Toba Catarata 1.

Esta unidad es de menor espesor y de grano más fino que los sedimentos de rellen

Fotos 15, 16, 17 y 18. Afloramientos de Sedimentos de relleno de caldera II.

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Fotos 19. Afloramiento, 20. Muestra de lavas andesíticas y 21. Flujos laháricos.

En definitiva, se trata de una formación con potencias de hasta 300 m., de muy baja permeabilidad, que actúa como base impermeable, dando lugar a acuíferos en la parte superior de la misma, donde se encuentra afectada por procesos de menor compactación, con presencia de fracturación y/o alteración.

o Cuaternario-Terciario andesítico (QTa)

Como en los ciclos anteriores, el ciclo Atitlán III, comenzó con la formación y desarrollo de tres edificios volcánicos que actualmente se encuentran parcialmente erosionados: Volcán de San Marcos, Volcán Tecolote y Volcán Paquisís. El primero se encontraba en lo que actualmente es el Cerro San Marcos; el segundo se encontraría en San José Chacayá, en el borde de la actual caldera; y el tercero se localizaba sobre el borde suroeste de la caldera, en lo que actualmente es el cerro Paquisís, en Santiago Atitlán.

Los restos de dichos edificios estratovolcánicos y sus coladas adyacentes conforman una potente unidad, de hasta 1 km de espesor, formada por gruesas pilas de lavas andesíticas discordantes intercaladas con flujos de lodos y piroclastos que conforman las paredes de la mitad occidental de la caldera actual.

En estos depósitos, la permeabilidad de las lavas depende de los procesos de solidificación de las mismas. En general, las lavas de estos complejos se enfriaron lentamente, dando lugar a procesos de desgasificación, lo que no favorece que las burbujas queden atrapadas, dando lugar a una textura masiva y, por tanto, muy baja permeabilidad. Del mismo modo, la permeabilidad varía significativamente dentro las coladas, de tal forma que la parte superior de las mismas, donde se concentra la mayor cantidad de gases, posee una textura vesicular, y, por tanto, más permeabilidad. Así, dentro de una misma colada, la zona superior e inferior posee una mayor permeabilidad que la zona central de la misma, la cual puede actuar como barrera, aislando ambas zonas.

su capa superior, en contacto con ella, y su capa inferior, en contacto con el terreno, ambos más fríos, provocan su solidificación formando costras, mientras que la lava en la zona intermedia continúa fluida. En su avance, la colada rompe esas costras superior e inferior, las arrastra y las mezcla, produciendo confusas masas de bloques con alta permeabilidad.

Además, en general, la permeabilidad de estos materiales, disminuye con el tiempo, debido a procesos de compactación y colmatación, que reducen significativamente el volumen de vacíos en la roca. Si transcurre suficiente tiempo entre la efusión de dos coladas superpuestas, la meteorización puede originar un suelo arcilloso sobre la colada inferior que la separa hidráulicamente de la superior (Navarro et al., 1993).

Por tanto, las coladas de lavas asociadas a antiguos complejos estratovolcánicos en la cuenca del lago de Atitlán (Qta) se encuentran afectadas por los procesos anteriormente descritos, apareciendo una

Del mismo modo, cuando la colada de lava avanza en contacto con la atmósfera,

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alternancia capas de mayor porosidad y permeabilidad intercaladas con capas de mayor consolidación, compactación, y, por tanto, menor permeabilidad.

Además, estos depósitos presentan generalmente una intensa fracturación por actividad tectónica secundaria, asociada a la subsidencia de la caldera, que produce en todo el conjunto un elevado grado de permeabilidad, permitiendo la circulación de agua subterránea a lo largo de dichas fracturas.

El resultado es que los macizos volcánicos actuales y antiguos se comportan como una masa rocosa permeable y anisótropa, que sigue razonablemente bien las leyes de la hidráulica subterránea clásica (esquema 1) (Navarro at al., 1993).

La geometría de los acuíferosasociados a complejos estrato-volcánicos en la cuenca del lago de Atitlán queda controlada por elgrado de fracturación de las lavas y ldepósitos laháricos consolidados, así como por los contrastes de permeabilidad por la alternancia de coladas de lava, de baja permeabilidad, y las intercalaciones de flujos de lodos, lahares y mantos de naturaleza piroclástica, de mayor permeabilidad.

De este modo, el agua subterránea de esta unidad circula a través de las capas más permeables (lahares o depósitos piroclásticos) y a través de fracturas (en las lavas), dando lugar al acuífero volcánico terciario-cuaternario, que genera abundantes nacimientos en las áreas de descarga, con una media de caudal de 0.45 l/s de los que se abastecen los municipios de la parte centro-occidental de la cuenca.

De los datos del pozo perforado por JICA en 1995 en Sololá, se puede interpretar que el acuífero está ubicado en lavas basálticas a andesíticas fracturadas y autobrechadas (Qta). Dicho estudio atribuye una transmisividad para esta unidad de 28.55 m2/d, que se clasifica como una unidad de permeabilidad media-alta que da lugar a acuíferos pobres (Navarro, 1993).

o Cuaternario piroclástico Los Chocoyos (Qpf3 y Qps3)

La mayor parte de la cuenca del lago de Atitlán se encuentra cubierta por depósitos piroclásticos pomáceos cuaternarios procedentes de la gran erupción de Los Chocoyos. Los detalles de estos depósitos y mapas de distribución han sido reportados por Koch and Mc Lean, 1975; Hahn et al. 1979; Rose et al. 1979, 1987; Newhall, 1980; y Núñez y Martínez, 2011.

Estos depósitos piroclásticos se enfriaron antes de depositarse y no llegan a enterrarse y consolidarse, dando lugar a grandes extensiones y espectaculares paredes de depósitos piroclásticos no consolidados.

La unidad Qpf3 es la mayor unidad pliniana conocida en Centroamérica. Se trata de una unidad conformada por flujos piroclásticos de caída formados por cenizas, lapilli, bombas pomáceas y fragmentos líticos (predominantemente andesitas, dioritas, granitos y granodioritas), no clasificados ni consolidados. Poseen un espesor medio de 20 m y máximo de 200 m, aunque la mayoría de las veces no supera los 100 m.

Por encima de éstos depósitos aparecen, en algunas áreas, espectaculares depósitos de oleadas piroclásticas de caída (Qps3), de estado tardío de la erupción de Los Chocoyos, que se pueden encontrar en la zona Norte del lago (cerca de Novillero), al noreste y norte de Godínez y en los barrancos cerca de Patzún. Se trata de capas de cenizas muy bien clasificadas. La mayoría de estos

Esquema 1. Corte esquemático del comportamiento hidrogeológico en un antiguo estratovolcán (al que le falta su mitad occidental).

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depósitos muestran capas de (“sand wave”) oleadas de arenas que tienen frecuentemente intercalaciones discontinuas de lapilli y cenizas horizontales.

El conjunto de ambos depósitos ignimbríticos cuaternarios forman una unidad de textura heterogénea, de muy baja consistencia y, por tanto, muy alta porosidad granular y permeabilidad, originando acuíferos libres granulares en un medio homogéneo e isótropo. Esta unidad se encuentra saturada en gran porcentaje hacia su base, dando lugar a acuíferos superficiales que generan nacimientos cuando esta unidad es cortada por quebradas o barrancos, con caudales medios de 0.2 l/s.

Se trata de unidad de mucha importancia, ya que puede funcionar como filtro natural para evitar el transporte de contaminantes hacia la zona saturada (BRGM-INSIVUMEH, 1997).

o Cuaternario piroclástico Post-Los Chocoyos (Qpa1 y Qpa4)

En el interior y alrededor de la caldera actual, se encuentran representadas varias capas de tephra formadas por depósitos pomáceos de al menos cinco erupciones silíceas posteriores a Los Chocoyos.

Se trata de depositos piroclásticos de cenizas silíceas (Qpa4), con espesores que no superan los 20 m. Poseen baja consolidación, aunque su textura fina y homogénea le confiere una cierta compactación.

Al norte y este del lago Atitlán (San Andrés Semetabaj, etc) aparecen grandes afloramientos de cenizas pomáceas con “lapilli acrecional” (Qpa1) (Foto 26). El “lapilli acrecional” son peloides con una estructura interna concéntrica formados por la acreción de ceniza fina alrededor de gotas de agua de condensación o de partículas sólidas, en el interior de columnas eruptivas ricas en vapor. La distribución de los afloramientos sugiere una vena N-NW del lago (Newhall, 1986).

Ambas unidades poseen tamaños granulométricos muy finos y homogéneos, por lo que poseen una alta porosidad. Sin embargo, la coherencia media en estos materiales, el pequeño tamaño de los poros y su desconexión entre ellos le confieren una baja permeabilidad.

Es, por tanto, un material de consolidación media, muy poroso y de permeabilidad baja, dando lugar a amplias extensiones con alta capacidad de recarga acuífera.

Su escasa potencia y baja permeabilidad favorece la acumulación de agua superficial, con un movimiento lento, originado acuíferos superficiales de pequeña importancia, que son explotados mediante pozos perforados manualmente, de bajo caudal, para abastecimiento unifamiliar.

Fotos 22. Afloramiento de flujo piroclástico de caída (Qpf3), 23. Detalle de flujo piroclástico (Qpf3), 24.Depósitos de oleadas (Qps3) de la erupción de Los Chocoyos.

Foto 25. Afloramiento depósitos Post-Los Chocoyos (Qpa4) y 26. Muestra de depósitos pomáceos con lapilli acrecional.

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o Cuaternario andesítico (Qa)

Como en los ciclos anteriores, el cuarto ciclo (actual) comienza con el crecimiento de estratovolcanes. El Volcán San Pedro, Atitlán y Tolimán son estratovolcanes jóvenes que han crecido a lo largo del filo de la caldera Atitlán III. Los estratovolcanes actuales, al igual que los anteriores, se encuentran formados por flujos de lavas (predominantemente andesíticas), lodos y piroclastos.

permeabilidad. Por su juventud, las litologías que conforman los actuales complejos estratovolcánicos de la cuenca del lago de Atitlán (Qa) se encuentran poco afectadas por procesos de compactación y colmatación, por lo que poseen una porosidad y permeabilidad muy alta, en comparación con las formaciones de los complejos estratovolcánicos terciarios descritos anteriormente (Qta).

Sin embargo, las lavas de los complejos estratovolcánicos actuales presentan una intensa fracturación, causada por condiciones de enfriamiento rápido de las lavas y por actividad tectónica secundaria, que producen en todo el conjunto un elevado grado de permeabilidad, favoreciendo la circulación del agua subterránea (esquema 2), no originando así nacimientos.

Por tanto, las características hidrogeológicas asociadas a los complejos estratovolcánicos actuales, queda controlada principalmente por el grado de fracturación que presentan las lavas, así como por la alta permeabilidad en los depósitos laháricos y piroclásticos intercalados.

De este modo, el agua subterránea en estos complejos estratovolcánicos circula rápidamente en dirección vertical a favor de las fracturas en las lavas y en las capas más permeables (lahares o depósitos piroclásticos), no encontrándose nacimientos en las laderas de los volcanes y recargando, de este modo, el acuífero profundo del lago de Atitlán.

o Cuaternario coluvial (Qcol)

Una vez formadas las anteriores calderas, los agentes climáticos comienzan a meteorizar y erosionar sus laderas acumulando depósitos en los pies de las mismas, conformando los denominados depósitos coluviales (foto 30).

Estos depósitos están formados por materiales con una textura areno-arcillosa, aunque también se pueden encontrar gravas y bloques, de variada composición, dependiendo de la litología de origen.

Las lavas de estos complejos poseen una textura masiva y por lo tanto una baja

Foto 27. Flujos de lodos y piroclastos, 28. Lavas y 29. Muestra de mano, todos asociados acomplejos estratovolcánicos cuaternarios.

Esquema 2. Corte esquemático del comportamiento hidrogeológico en un estratovolcán actual.

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Se trata, por tanto, de depósitos muy porosos y de baja permeabilidad con potencias variables (normalmente bajas). Cuando no quedan colgados y drenados, estos depósitos constituyen acuíferos superficiales en conexión con depósitos aluviales o sustratos permeables.

o Cuaternario aluvial (Qal)

Los cursos fluviales, tanto los estacionarios (que son la mayoría en la cuenca), como los permanentes (Quiscab, San Francisco yalgunos de sus afluentes), arrastran los materiales erosionados de las laderas, conformando los depósitos aluviales (Qal) cuaternarios de la cuenca del Lago de Atitlán.

Se trata de depósitos formados pormateriales de variada granulometría(bloques, gravas, arenas y arcillas) ycomposición que constituyen acuíferos por porosidad. Sin embargo, debido a su juventud y a las litologías de la zona, no poseen elevados espesores, por lo que poseen una baja trasmisividad (que puede aumentar en la desembocadura de los ríos Quiscab y San Francisco, al poseer mayores espesores). En este último, los depósitos aluviales alcanzan espesores aproximados de 30 m en la localidad de Panajachel.

4.5. Caracterización hidrogeoquímica La caracterización hidrogeoquímica de un área determina la relación entre el medio geológico y el agua que circula en su interior. Por tanto, el análisis físico-químico del agua subterránea permite definir el comportamiento del flujo en el subsuelo, su interacción con los elementos geológicos así como las áreas de recarga, descarga y tránsito de las mismas.

En este aspecto, hay que considerar que las condiciones químicas “naturales” pueden verse modificadas por las actividades antrópicas que se desarrollen en el área (agrícolas, industriales, servicios, etc).

Los principales factores que condicionan la composición del agua subterránea son: naturaleza y disposición espacial de los materiales con los que el agua entra en contacto, superficie y duración del contacto, temperatura, presión, presencia de gases, grado de saturación del agua en relación con las distintas substancias incorporables, etc (Porras et al., 1985).

Aunque la composición media del agua subterránea suele considerarse invariable en un acuífero o porción del mismo, no debe olvidarse que las interacciones agua-medio, que determinan dicha composición, son procesos dinámicos que se desarrollan a ritmo diverso, tanto en el espacio como en el tiempo. En consecuencia, la composición del agua subterránea debe contemplarse con la perspectiva de su posible variación espacio-temporal (Porras et al., 1985).

El agua de circulación regional presenta una mayor mineralización que una local, al irse saturando en los diferentes iones. Generalmente, se admite que las aguas de circulación regional tienden a evolucionar hacia la composición del agua de mar, siguiendo la secuencia iónica de Tchebotarev (x):

HCO3- HCO3

-+ SO42- S04

2- S042- + Cl- Cl-

Esta secuencia indica que las aguas con menor permanencia en el acuífero son, generalmente, bicarbonatadas y que, a mayor permanencia, se van hacienda aguas más salinas y, por tanto,

Foto 30. Depósitos aluviales sobre depósitos lacustres (en el río Quiscab).

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cloruradas. Hay que tener en cuenta que si en el agua de infiltración inicial no dominan los iones HCO3–

y Ca2+ la secuencia puede empezar en otro lugar, para terminar con la evolución normal.

En cuanto a los cationes, la secuencia no es tan clara y es mayor el número de excepciones, pero en general la secuencia es la siguiente:

Ca2+ Mg2+- Na2+

Se debe considerar que la secuencia de Tchebotarev (excesivamente simplista) puede verse afectada por numerosos factores, como fenómenos sucesivos de precipitación-disolución, efectos de intercambio iónico, disminución del potencial redox, reducción de sulfatos y por supuesto la influencia de la litología predominante.

La determinación de las propiedades físico-químicas del agua subterránea en la cuenca del lago de Atitlán, constituye una herramienta imprescindible para el estudio hidrogeológico de la misma. Esta caracterización proporciona información básica sobre las condiciones naturales por donde circula el agua subterránea, así como la relación entre ambos.

Por los altos costos que implica la realización de análisis hidrogeoquímicos, se seleccionó un número de nacimientos representativos en cada una de las litologías (en función de su extensión, área, etc). Se seleccionaron un total de 102 puntos de agua para analizar, de los cuales 70 pertenecen a muestras tomadas en manantiales, 23 tomadas en pozos (21 en pozos profundos y 2 en pozos superficiales) y 9 tomadas en el lago de Atitlán (de las cuales 3 pertenecen a manantiales termales dentro del lago y 7 a las aguas superficiales del lago, a 20 m de profundidad). En el anexo II se presenta un cuadro resumen de los resultados de los análisis obtenidos en el laboratorio. En el anexo III se muestra el diagrama de Piper y a continuación se muestra los diagramas de Stiff obtenidos en los resultados de los análisis.

Los diagramas de Stiff de la figura 11 muestran que la litología y sus características hidrogeológicas son uno de los principales condicionantes del proceso de incorporación de sales solubles en las aguas subterráneas en la cuenca del lago de Atitlán. De este modo, la textura y porosidad de la roca, el grado de fisuración, la estructura geológica regional, la presión, temperatura, secuencia en la que el agua atraviesa distintos materiales, tiempo de permanencia del agua en contacto la roca, transmisividad, etc, son los principales responsables de las características físico-químicas de las aguas subterráneas en la cuenca del lago de Atitlán.

Los tiempos de contacto con los materiales dentro de los acuíferos en la cuenca son muy variados (aunque en general bajos), y aumentan en función de la profundidad de los materiales. Por tanto, las aguas profundas suelen ser más salinas que las de los acuíferos superficiales (o locales) ya que tienen más posibilidades de disolver sales.

Como se observa en la figura 11, la mayor parte de las aguas procedentes de nacimientos y pozos son aguas bicarbonatadas, llegando como mucho a aparecer aguas sulfatadas y en algún caso excepcional (que se explicará más adelante), aguas cloruradas.

En general,las aguas de la cuenca son poco salinas. Esto indica que la mayoría de los nacimientos y pozos muestreados provienen de acuíferos fisurales, poco profundos y, por tanto, el tiempo de contacto entre la roca y el agua es bajo. De este modo se determina que la mayoría de las aguas del lago de Atitlán son de circulación local y tienen baja interacción con el terreno, manteniendo una configuración similar a la adquirida durante la infiltración.

No obstante, no todas las aguas de la cuenca son de circulación local; por ejemplo, las aguas de los pozos profundos poseen una mayor concentración en sales, lo que indica un mayor tiempo de recorrido subterráneo. Del mismo modo, las aguas procedentes de circulación termal profunda y las aguas del lago poseen las mayores concentraciones salinas.

Las aguas muestreadas en el lago de Atitlán son aguas con una alta concentración en sales. Además, en los diagramas de Stiff se observa una fuerte influencia termal en las aguas del lago, con diagramas similares. Del mismo modo, la estratificación de las aguas en éste, reduce la mezcla de las mismas;

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además, la alta evaporación en estas latitudes, favorece el aumento de la concentración de sales en las zonas superficiales de lago.

Destaca una muestra tomada al sur del lago, en el municipio de San Lucas Tolimán, en un nacimiento que se encuentra a una distancia de 6 km al sur-este de la cuenca (figura 11). Esta muestra posee características hidroquímicas similares a las aguas del lago, lo que podría indicar que esta es una zona de descarga de las aguas del lago.

Figura 11. Diagramas de Stiff en la cuenca del lago de Atitlán.

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4.5.5.Unidades hidrogeoquímicas

La gran variedad de componentes y características fisicoquímicas del agua subterránea de la cuenca de Atitlán exige su clasificación en grupos, para obtener una información breve y sencilla sobre la composición química y su comportamiento a lo largo de la cuenca.

En general, se observa que las diferentes unidades hidrogeológicas dan lugar a diferentes tipos de aguas. Éstas se pueden agrupar en 8 conjuntos de aguas (figura 12) que poseen características hidrogeoquímicas similares y que, por tanto, pueden ser asociadas a un mismo acuífero:

Figura 12. Distribución de diferentes grupos de agua a lo largo de la cuenca Atitlán.

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• Grupo 1: Aguas bicarbonatadas. Acuífero fisural Toba María Tecún (ATmt) • Grupo 2: Aguas sulfatadas-bicarbonatadas. Acuífero cuaternario piroclástico (AQpfs) • Grupo 3: Aguas bicarbonatadas-sulfatadas cálcicas. Acuífero fisural estratovolcánico

Cuaternario-Terciario andesítico (AQTa) • Grupo 4: Aguas bicarbonatadas-sulfatadas cálcico-magnésicas y cálcico-sódicas.

Acuífero superior Sedimentos de relleno II (ATcf2) • Grupo 5: Aguas bicarbonatadas-sulfatadas cálcico-sódico-magnésicas. Acuífero

cuaternario aluvial (AQal) • Grupo 6: Aguas bicarbonatadas-sulfatadas sódico-cálcicas. Acuífero Fisural Termal Lago

de Atitlán (ATLA) • Grupo 7: Aguas bicarbonatadas-sulfatadas sódico-magnésico-cálcicas. Acuífero Lago

de Atitlán (ALA) • Grupo 8: Aguas sulfatadas sódicas. Acuífero terciario granítico (ATg) • Muestras que no pertenecen a ningún grupo

A continuación se describe las características de estos grupos de aguas:

• Grupo 1: Aguas bicarbonatadas: Acuífero fisural Toba María Tecún (ATmt)

Se trata de aguas tipo bicarbonatadas (bicarbonatadas, bicarbonatadas cálcicas y bicarbonatadas-cloruradas) del norte de la cuenca, que son aguas provenientes de la Toba fisurada María Tecún (grupo azul de la figura 12).

Se localizan en la zona de recarga hídrica de la parte norte de la cuenca; son, por tanto, aguas procedentes de un acuífero local fisurado, con un corto recorrido subterráneo, por lo que han permanecido poco tiempo en contacto con la roca, resultando aguas con bajos contenidos en sales.

En este grupo se distinguen:

- Aguas bicarbonatadas que se observan en el esquema 3, procedentes de nacimientos en la toba fisurada María Tecún y que, por tanto, han tenido muy poco contacto con la roca en espacio y tiempo.

- Aguas bicarbonatadas cálcicas que son muestras procedentes de pozos profundos en la base de la cordillera María Tecún, con un mayor contenido en sulfatos y un menor contenido en bicarbonatos. Estas aguas proceden de la acumulación de las aguas anteriores infiltradas y acumuladas en profundidad (esquema 3), pero que al haber permanecido un mayor tiempo y recorrido en contacto con la roca se han ido cargando ligeramente en sales y evolucionando según la secuencia iónica natural.

- Aguas tipo bicarbonatadas-cloruradas, son aguas con un excepcional contenido en cloruros en relación al resto de muestras de la cuenca, lo que se puede explicar por un proceso de afección por abonos agrícolas. Así, los nacimientos de donde proceden estas muestras se encuentran en zonas con una actividad agrícola intensa, donde el uso de abonos provee de una fuente importante de sales solubles (cloruros). Por tanto, el agua que alcanza el nivel freático en estas zonas es el resultado de una concentración de agua de riego con abonos, más las sales que se añaden en los procesos del suelo. Además, en estas zonas, el nivel freático se encuentra alto y por tanto no existe un horizonte regulador, lo que unido a una alta evapotranspiración en la zona, favorece la acumulación de cloruros directamente en el acuífero.

• Grupo 2: Aguas sulfatadas-bicarbonatadas. Acuífero cuaternario piroclástico (AQpf3)

Se trata de las aguas tipo sulfatada-bicarbonatada (sulfatada-bicarbonatada, sulfatada-bicarbonatada cálcica, sulfatada-bicarbonatada cálcico-sódica) de la zona central de la cuenca, procedentes de los nacimientos que atraviesan depósitos pomáceos piroclásticos de los Chocoyos (grupo naranja de la figura 12).

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Son, por tanto, aguas de infiltración superficiales, con un corto recorrido subterráneo y con bajos contenidos en sales (esquema 3). Las rocas volcánicas pomáceas recientes que atraviesan aportan altos contenidos en sulfatos a estas aguas, convirtiendo las aguas de infiltración bicarbonatadas en aguas sulfatadas.

La diferencia entre los tres grupos es su pequeña variación en cuanto a su concentración en sales. A medida que las aguas alcanzan mayores profundidades, aumenta su tiempo de permanencia en contacto con los depósitos pomáceos y se incrementa su concentración en sales. Así, las aguas más superficiales son de tipo sulfatada-bicarbonatada con muy poca cantidad de sales en solución; pero al ir infiltrándose hacia zonas más profundas se cargan ligeramente en cationes, apareciendo aguas tipo sulfatada-bicarbonatada cálcicas y, si alcanzan una mayor profundidad, aumenta su contenido en sodio, encontrándose aguas sulfatada-bicarbonatada cálcico-sódicas.

• Grupo 3: Aguas bicarbonatadas-sulfatadas cálcicas. Acuífero fisural estratovolcánico Cuaternario-Terciario andesítico (AQTa)

Se trata de las aguas tipo bicarbonatada-sulfatada cálcica de la zona central de la cuenca, que atraviesan los flujos de lavas, lodos y piroclastos asociados a antiguos complejos estratovolcánicos (grupo naranja oscuro de la figura 12).

Las aguas que atraviesan los depósitos volcánicos terciarios-cuaternarios andesíticos sufren un mayor tiempo de transporte (en comparación con los grupos anteriores), ya que la fracturación intercalada entre capas aumenta su tiempo de recorrido (esquema 3). Por tanto, estas aguas han cambiado su composición por el contacto con las rocas andesíticas hacia un mayor contenido en bicarbonatos y calcio.

Del mismo modo, esta unidad posee una mayor alterabilidad de los minerales constituyentes. La mayor parte del sodio, calcio y magnesio contenido en las rocas andesíticas pasan al agua, mientras que el potasio es retenido y el hierro precipitado, dando bajas concentraciones en estos elementos. Las concentraciones relativamente altas de calcio pueden provenir del ataque de feldespatos y otros silicatos cálcicos. Las altas concentraciones de sulfatos pueden ser debidas a la oxidación de sulfatos metálicos existentes en estas litologías.

• Grupo 4: Aguas bicarbonatadas-sulfatadas cálcico-magnésicas y cálcico-sódicas. Acuífero fisural Sedimentos de relleno II (ATcf2)

Se trata de las aguas tipo bicarbonatada-sulfatada cálcico-magnésica y aguas sulfatadas cálcico-sódicas de la zona central de la cuenca, procedentes de las aguas que atraviesan las fisuras superficiales en los sedimentos de relleno de caldera II (grupo rojo de la figura 12).

Esquema 3. Corte esquemático de distribución de los diferentes grupos de aguas.

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Son, por tanto, aguas de circulación local, que atraviesan la parte superior (alternada y fracturada) de los sedimentos de rellenos de caldera II (esquema 3 y 4). Son unidades más alterables que las litologías anteriores, por lo que el lavado de estas rocas da lugar a aguas relativamente salinas.

Estos sedimentos lacustres proceden de un lago anterior y se encuentran cementados con materiales bastante solubles como el carbonato de calcio. Así, dan lugar, a aguas subterráneas más bicarbonatadas y con mayores concentraciones de calcio.

Las aguas bicarbonatadas-sulfatadas cálcico-magnésicas son las que atraviesan las fisuras más superficiales de estos sedimentos, por lo que la sucesión catiónica ha llegado a la fase magnésica. Si estas aguas alcanzan fracturas más profundas a través de estas litologías, su contenido en cationes avanza hasta la secuencia sódica, encontrándose aguas bicarbonatadas-sulfatadas cálcico-sódicas.

• Grupo 5: Aguas bicarbonatadas-sulfatadas cálcico-sódico-magnésicas. Acuífero

granular cuaternario aluvial (AQal)

Se trata de las aguas tipo bicarbonatada-sulfatada cálcico-sódico-magnésica procedentes del acuífero aluvial superficial de la zona de Panajachel (grupo granate de la figura 12).

Estas aguas contienen concentraciones relativamente altas en sales, ya que se trata de aguas que han sufrido un largo tiempo de recorrido en contacto con la roca. Son aguas similares a las del grupo anterior; sin embargo, el mayor recorrido de estas aguas ha conducido la sucesión catiónica natural hasta la fase magnésico-sódica (esquema 4).

• Grupo 6: Aguas bicarbonatadas-sulfatadas sódico-cálcicas. Acuífero Fisural Termal Lago de Atitlán (STLA)

Se trata de las aguas tipo bicarbonatada-sulfatada sódico-cálcica y bicarbonatada-sulfatada sódica, procedentes del acuífero fisural termal profundo (grupo magenta de la figura 12).

Se trata de aguas con altas temperaturas, procedentes de acuíferos termales profundos, asociados a la cámara magmática, que ascienden a la superficie a través de fracturas (esquema 3,4 y 5). Sus altas temperaturas producen una fuerte alteración y ataque de minerales que provocan una liberación de determinados elementos que se incorporan a su seno. Por tanto, estas aguas contienen las mayores concentraciones en la mayoría de los elementos analizados.

Esquema 4. Corte esquemático de distribución de los diferentes grupos de aguas.

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• Grupo 7: Aguas bicarbonatadas-sulfatadas sódico-magnésico-cálcicas. Acuífero Lago de Atitlán (ALA)

Se trata de las aguas tipo bicarbonatada-sulfatada sódico-magnésico-cálcica procedentes del lago de Atitlán (grupo fucsia de la figura 12).

Es donde descargan todas las aguas de la cuenca y se encuentran conectadas con el acuífero regional profundo, por lo que esta masa de agua posee una mezcla de todas las aguas anteriores. Al ser aguas con un largo recorrido presentan altos contenido en sales (esquema 3 y 5).

Destaca en las muestras del lago la baja concentración de calcio. Esto puede ser debido a que en el lago existe una precipitación de carbonato de calcio, que retira el Ca del agua.

• Grupo 8: Aguas sulfatadas sódicas. Acuífero superficial terciario granítico (ATg)

Se trata de las aguas tipo sulfatada sódica que atraviesan las formaciones graníticas (de la zona sur de la cuenca) a través de fisuras (grupo rosa de la figura 12 y esquema 5).

Estas aguas son muy poco salinas y en ellas predomina el catión sodio. En general, las aguas procedentes de ambientes graníticos tienen bajos contenidos en cloruros y sulfatos; sin embargo, las aguas procedentes de estos ambientes son aguas sulfatadas. El alto contenido en sulfatos de estas aguas se puede explicar por la oxidación de los cristales de pirita que contienen estas litologías.

Aunque suelen solubilizar cantidades importantes de potasio y hierro, el primero suele quedar retenido en las arcillas y el segundo suele precipitar como Fe(OH)3, dado que las concentraciones de estos elementos suelen ser bajos.

• Muestras que no se incluyen en ningún grupo:

Existe un cierto número de muestras (4) que no se corresponden ni se asemejan a ninguno de los diferentes grupos de aguas observados en la cuenca. A continuación se explica el comportamiento anómalo de este tipo de aguas:

o Muestras de agua bicarbonatada-sulfatada magnésica (SAP021). Se trata de una muestra tomada en la parte alta en Chuiquistel. Se puede interpretar como una zona que posee un acuífero superficial desconectado de todo lo demás, en la parte alta del cerro.

o Muestras de agua bicarbonatada-sulfatada cálcico-magnésico-sódica (SPE001). Se trata de una muestra de un pozo en San pedro, cercano a la orilla del lago, pero difiere ligeramente de las muestras obtenidas en el lago. Esto podría deberse a que el pozo se encuentra en un beneficio de café, donde las aguas mieles que se infiltran al acuífero pueden modificar las concentraciones de éste.

Esquema 5. Corte esquemático de la distribución de los diferentes grupos de aguas.

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o Muestras de agua clorurada-sulfatada cálcico-magnésica (SJC013). Al igual que las muestras (SOL159-079) son muestras con un excepcional contenido en cloruros, que puede ser debido a su ubicación superficial (nivel freático alto), y en áreas agrícolas que aportan abundantes cloruros por fertilizantes, etc.

o Muestras de agua bicarbonatada-sulfatada-clorurada sódico-cálcica (PAN004). Se trata de un pozo mecánico (profundo) ubicado en el casco urbano de Panajachel. Esta muestra anómala se puede explicar por una infiltración en el pozo, desde el acuífero superior, originando una mezcla de aguas que da lugar a una muestra anómala.

4.5.6.Distribución hidroquímica

La distribución de los diferentes elementos químicos en la cuenca del lago de Atitlán es muy variable espacialmente. Las diferentes unidades hidrogeológicas, su estructura, distribución y textura, condicionan la existencia y liberación de determinados elementos en las aguas subterráneas.

En la siguiente tabla y gráficas se representan los valores medios de concentraciones para cada elemento analizado en las aguas subterráneas, en las aguas del lago y la suma de ambas. En ellas se observa que los valores medios de las aguas del lago son los más altos en flúor, cloro, calcio, magnesio, potasio, pH, conductividad eléctrica, temperatura, total de sólidos disueltos, bicarbonatos y sulfatos, en comparación con las aguas de los pozos y nacimientos. Este comportamiento no se refleja en el caso del hierro, nitratos y sílice, que tienen concentraciones menores en las aguas del lago.

VALORES MEDIOS

PARÁMETROS FÍSICO-QUÍMICOS Aguas Aguas del lago Aguas cuenca Atitlán

subterráneas Atitlán (subterráneas + lago)

Potencial de Hidrógeno (in situ) 6.83 8.49 6.93

Conductividad eléctrica (in-situ) (µS/cm) 186.21 458.33 202.38

Sólidos Disueltos Totales (in-situ) (mg/l) 116.48 228.83 123.15

Temperatura (in-situ) (°C) 18.66 21.50 18.83

Aluminio (mg/l) 0.04 0.03 0.04

Amonio (mg/l) 0.04 0.03 0.04

Arsénico (mg/l) 0.01 0.02 0.01

Bicarbonatos (mg/l) 117.51 234.50 124.46

Boro (mg/l) 0.10 0.11 0.10

Cloruros (mg/l) 6.95 20.83 7.77

Calcio (mg/l) 14.34 22.12 14.80

Flúor (mg/l) 0.22 0.49 0.23

Fosfatos (mg/l) 0.29 0.24 0.29

Hierro (mg/l) 0.37 0.04 0.35

Magnesio (mg/l) 5.04 19.69 5.91

Nitratos (mg/l) 8.23 2.63 7.90

Nitritos (mg/l) 0.08 0.07 0.08

Silicio (mg/l) 34.07 12.80 32.80

Sodio (mg/l) 14.49 41.61 16.10

Sulfatos (mg/l) 51.66 106.17 54.90

Potasio (mg/l) 3.16 5.63 3.31

Tabla 1. Valores medios de concentraciones en los elementos analizados, en las muestras de aguas subterráneas, del lago de Atitlán y ambas sumadas.

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A continuación se expone la distribución de cada elemento en los nacimientos analizados, a lo largo de la cuenca:

• Bicarbonatos (HCO3-)

Los principales mecanismos que dan lugar a la formación de iones bicarbonatos son ladisolución de calizas y dolomías y, aunque con velocidades menores, la hidrólisis de silicatos. Los valores normales en las aguas de lluvia se encuentran entre 1-10 mg/l, en aguas subterráneas entre 50 y 400, pudiendo llegar hasta 800 mg/l (Porras M.J. et al., 1985).

En la figura 13 se muestra que las mayores concentraciones de bicarbonatos en nacimientos de la cuenca se encuentran en la zona norte (toba fracturada María Tecún), lo que puede ser debido a que son aguas de infiltración poco profundas. Además, esta toba dacítica posee un alto contenido en silicatos que mediante su hidrólisis liberan carbonatos. Seguido de éstas, las concentraciones de la zona nororiental poseen concentraciones relativamente altas, cuya razón puede estar en que estos nacimientos atraviesan litología de sedimentos de relleno de caldera anteriores que poseen cementos carbonatados.

Grafica 1. Valores med s muestras de aguas subterráneas

ios de concentraciones en los elementos analizados, en la, del lago de Atitlán y ambas sumadas.

Figura 13. Mapa isoquímico del ión bicarbonato en los nacimientos de la cuenca.

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En el histograma de frecuencia (grafica 2) de todas las muestras de la cuenca (nacimientos, pozos superficiales, pozos profundos, manantiales termales y muestras superficiales del lago) más de un 50% de las muestras poseen concentraciones menores de 100 mg/l. Se trata, por tanto, de aguas poco carbonatadas, a excepción de algunas zonas: la concentración de HCO3

- alcanza sus máximos (200-350 mg/l) en las muestras obtenidas en nacimientos de la zona norte, en los pozos y nacimientos asociados al acuífero termal (250 - 275 mg/l), así como en las muestras de las aguas del lago.

• Cloruros (Cl-):

Si se exceptúan las evaporitas y rocas de origen marino, las rocas, por lo común, presentan escasa proporción de cloruros. Sin embargo, dada la su elevada solubilidad, éstos pasan rápidamente a la fase acuosa pudiendo alcanzar concentraciones muy altas. El agua de lluvia puede ser una fuente importante de ion Cl-, especialmente en zonas próximas a la costa. La concentración de Cl-

en el agua de lluvia disminuye rápidamente tierra adentro. Los valores normales de Cl- en el agua de lluvia son <2 mg/l, en aguas dulces entre 10 y 250 mg/l y en aguas subterráneas entre 10 y 20 mg/l (<30 mg/l), mientras que el agua de mar contiene alrededor de 20.000 mg/l (Porras et al., 1985).

litologías piroclásticas pomáceas, por lo que son aguas de circulación rápida y superficial y pasan poco tiempo en contacto con la roca, teniendo menos tiempo para enriquecerse en iones (como el cloruro).

Grafica 2. Frecuencia de concentración del ión bicarbonato en la cuenca.

El rango de concenaguas subterráneas de la cuenca del lago de Atitlán es bajo (gráfica 3). Se mantiene por debajo de 20 mg/l, encontrándose los valores más frecuentes menores a 5 mg/l (más del 60%).

Las muestras con mayores concentraciones de cloruros son las asociadas a actividad termal, ya que el electrolito dominante en aguas termales es el cloruro de sodio (Brian K); las asociadas al abanico aluvial de Panajachel y dos muestras de la zona norte de la cuenca. Estas últimas pueden estar asociadas a contaminación por actividades agrícolas.

Ninguna de las muestras supera los límites permisibles para aguas de consumo humano COGUANOR NTG29001, que fija el límite de cloruros en 250 mg/l.

En las muestras de nacimientos representadas en la figura 14 se observa que las aguas con menores concentraciones de cloruros se encuentran en la zona central, donde aparecen

tración de cloruros en las

Grafica 3. Frecuencia de concentración del ión cloruro en la cuenca.

Figura 14. Mapa isoquímico del ión cloruro en los nacimientos de la cuenca.

33

34

• Sulfatos (SO2-)

El ión sulfato en las aguas subterráneas procede, en la mayoría de los casos, de la disolución de yeso, anhidrita y otros tipos de sulfatos. Aunque los sulfatos también pueden proceder de la oxidación de sulfuros, que se encuentran ampliamente distribuidos en rocas ígneas y sedimentarias, así como de la descomposición de substanciasorgánicas, etc. En aguas dulces, la concentración normal de SO2

- puede variar entre 2 y 150 mg/l. En aguas salinas asociadas al Ca2+, puede llegar a 5.000 mg/l (Porras et al., 1985).

Los procesos esel agua s biológicos y, en consecuencia número y tipo de organism

El ión amonio ólo como trazas en aguas subter cuando el medio es fuertement producto final de la reducción de sus s nitrogenadas que naturalmente se . Su detección en cantidad sign omo indicación de contaminació ).

En la figura 16 cuenca, poseen bajas concentracione concentraciones menores a 0.1 mg/l). Las aguas que poseen mayores concentraciones de amonio se encuentran en la desembocadura del río San Francisco (Panajachel), lo que puede ser indicativo de contaminación en la zona.

s de la cuenca, más del 80% de las

En las aguamuestras poseen concentraciones menores de 80 mg/l (grafica 4). Las muestras con valores más altos son las procedentes del acuífero termal, que aporta grandes cantidades de sulfatos a las aguas del lago.

La mayor concentración de sulfatos en los nacimientos de la cuenca (figura 15) se encuentra en las cercanías a la cabecera de Santa Lucía Utatlán, lo que puede deberse a la influencia de los vertidos antrópicos en dicha cabecera. Sin embargo, ninguna supera los límites permisibles por la norma COGUANOR NTG29001, que fija el límite de sulfatos en 250 mg/l.

• Amonio (NH4+), Nitritos (NO2-) y Nitratos (NO3-)

Los compuestos nitrogenados en las rocas se presentan como elementos minoritarios, en forma de NO3, que es la forma más usual y estable en que el nitrógeno se presenta en las aguas subterráneas (Porras et al., 1985).

nitrogenadas en

Grafica 4. Frecuencia de concentración del ión sulfato en la cuenca.

Figura 15. Mapa isoquímico del ión sulfato en los nacimientos de la cuenca.

de oxidación-reducción de las especiestán influenciados por fenómeno

, los productos finales dependerán delos que intervengan en ellos.

(NH4+) aparece, generalmente, s

ráneas, aumentando su concentracióne reductor. Este compuesto es el

tancias orgánicas o inorgánica incorporan al agua subterránea

ificativa en el agua se considera cn reciente probable (Porras et al., 1985

se muestra que las aguas de las de amonio (más del 95% poseen

Grafica 5. Frecuencia de concentración del ión amonio en la cuenca.

34

Figura 17. Mapa isoquímico del ión nitrito en los

El ión nitrito (NO2-) puede estar presente en las aguas, bien como

consecuencia de la oxidación del NH3 o como resultado de la reducción microbiana de los nitratos. Su presencia en el agua ha de considerarse como un indicio de una posible contaminación reciente (dada su inestabilidad) (Porras et al., 1985).

En los nacimientos de la cuenca del lago de Atitlán (figura 17) y en todas la muestras analizadas (grafica 6), las concentraciones de nitritos son bajas (más del 90% de las muestras poseen concentraciones menores a 0.12 mg/l) y se encuentran siempre por debajo de los límites que permite la norma COGUANOR NTG29001 de 3mg/l.

El ión nitrato (NO3-) puede estar presente en las aguas subterráneas,

bien como resultado de la disolución de rocas que los contengan (lo que ocurre raramente), o bien por la orgánica. Su concentración en aguas varía ampliamente, aunque no suele sobson indicadores de contaminación, concentraciones. Esta contaminación s actividades urbanas, industriales y gana con carácter no puntual, con las pr inadecuados con compuestos nitrogenad

Figura 16. Mapa isoquímico del ión amonio en los nacimientos de la cuenca. nacimientos de la cuenca.

Grafica 6. Frecuencia de concentración del ión nitrito en la cuenca.

oxidación bacteriana de materia subterráneas no contaminadas repasar los 10 mg/l. A menudo

alcanzando entonces elevadas está relacionada con laderas y, muy frecuentemente y

ácticas de abonados intensivosos (Porras et al., 1985).

Grafica 7. Frecuencia de concentración del ión nitrato en la cuenca.

3535

Figura 17. Mapa isoquímico del ión nitrito en los

El ión nitrito (NO2-) puede estar presente en las aguas, bien como

consecuencia de la oxidación del NH3 o como resultado de la reducción microbiana de los nitratos. Su presencia en el agua ha de considerarse como un indicio de una posible contaminación reciente (dada su inestabilidad) (Porras et al., 1985).

En los nacimientos de la cuenca del lago de Atitlán (figura 17) y en todas la muestras analizadas (grafica 6), las concentraciones de nitritos son bajas (más del 90% de las muestras poseen concentraciones menores a 0.12 mg/l) y se encuentran siempre por debajo de los límites que permite la norma COGUANOR NTG29001 de 3mg/l.

El ión nitrato (NO3-) puede estar presente en las aguas subterráneas,

bien como resultado de la disolución de rocas que los contengan (lo que ocurre raramente), o bien por la orgánica. Su concentración en aguas varía ampliamente, aunque no suele sobson indicadores de contaminación, concentraciones. Esta contaminación s actividades urbanas, industriales y gana con carácter no puntual, con las pr inadecuados con compuestos nitrogenad

Figura 16. Mapa isoquímico del ión amonio en los nacimientos de la cuenca. nacimientos de la cuenca.

Grafica 6. Frecuencia de concentración del ión nitrito en la cuenca.

oxidación bacteriana de materia subterráneas no contaminadas repasar los 10 mg/l. A menudo

alcanzando entonces elevadas está relacionada con laderas y, muy frecuentemente y

ácticas de abonados intensivosos (Porras et al., 1985).

Grafica 7. Frecuencia de concentración del ión nitrato en la cuenca.

35 36

La concentración de nitratos en las aguas muestreadas en la cuenca del lago (grafica 7) es relativamente baja, ya que más del 80% poseen concentraciones por debajo de 10 mg/l y más de un 99% se encuentran por debajo de 50 mg/l.

De los nacimientos de la cuenca (figura 18), únicamente en una muestra se ha encontrado valores por encima de 50 mg/l (límite permisible por la norma COGUANOR NTG29001). Se trata de un nacimiento de Sololá (cercano a San José Chacayá), en una zona de intensa agricultura.

Figura 18. Mapa isoquímico del ión nitrato en los nacimientos de la cuenca.

• Calcio (Ca2+)

El calcio suele ser el catión principal en la mayoría de las aguas naturales debido a su amplia difusión en rocas ígneas, sedimentarlas y metamórficas. En rocas ígneas aparece como constituyente esencial en silicatos (piroxenos, anfíboles), feldespatos (plagioclasas), etc. En rocas sedimentarias aparece fundamentalmente en forma de carbonatos o de sulfatos. Suele aparecer en forma iónica (Ca2+), aunque en presencia de altas concentraciones de HCO3

- puede formar CaHCO3

+ y, del mismo modo, precipita fácilmente como CaCO3, lo que ocurre en las aguas del lago.

La concentración de Ca2+ varía ampliamente en las aguas subterráneas. Concentraciones entre 10 y 250 mg/l son frecuentes en aguas dulces, mientras que en aguas de terrenos yesíferos pueden llegar a 600 mg/l y en salmueras de CaCl, hasta 50.000 mg/l (Porras et al., 1985).

En la cuenca del lago de Atitlán, el calcio procede de la alteración de silicatos contenidos en las rocas andesíticas volcánicas (feldespatos, anfíboles, piroxenos, etc).

Figura 19. Mapa isoquímico del ión calcio en los nacimientos de la cuenca.

36

37

Las aguas de los nacimientos con mayores concentraciones de calcio (zona centro-oriental) se encuentran relacionadas con los sedimentos de relleno de calderas anteriores (figura 19), compuestos por cementos calcáreos, que liberan iones Ca2+ cuando las aguas los atraviesan, aumentando las concentraciones en estas zonas.

En la gráfica 8 se observa que las aguas de la cuenca poseen valores relativamente bajos de Ca. Así, más del 75% de las muestras poseen concentraciones menores a 20 mg/l.

Todas las muestras analizadas en la cuenca del lago se encuentran por debajo del límite máximo permitido por la norma COGUANOR NTG29001, de 250 mg/l.

• Magnesio (Mg2+)

El comportamiento del ión magnesio es similar al del calcio, pero éste es menos abundante, más soluble y más difícil de precipitar (MgCO3 no precipita directamente). En las aguas subterráneas procede de la disolución de rocas carbonatadas (dolomías y calizas magnesianas), evaporitas y de la alteración de silicatos ferromagnesianos (Porras et al., 1985).

En aguas dulces, el contenido en ión Mg2+ no suele sobrepasar 40 mg/l. En terrenos calcáreos pueden rebasarse a veces 100 mg/l y en terrenos evaporíticos pueden alcanzarse valores de 1000 mg/l (Porras et al., 1985). La norma COGUANOR NTG29001 establece como límite máximo permisible 100 mg/l.

n la cuenca del lago de Atitlán (gráfica 9) el magnesio se encuentra en bajos contenidos (más el 80% poseen concentraciones menores a 10 g/l). Son las muestras del lago y las muestras

ermales las que presentan mayores oncentraciones. En estas muestras el magnesio

proviene de la alteración de minerales volcánicos rromagnesianos como el olivino, biotita, iperstena, augita, horblenda, etc, contenidos en s rocas andesíticas. Esta alteración ocurre en ayor medida en las aguas asociadas a

ermalismo (que por su temperatura favorecen la lteración de estos minerales) que descargan en

el lago, aumentando la concentración en éste.

En los nacimientos de la cuenca (figura 20) se observa un aumento en la concentración de magnesio en determinadas zonas. La causa podría ser que estos nacimientos atraviesan sedimentos de relleno de caldera II que poseen precipitados de magnesio en el cemento de los mismos.

Grafica 8. Frecuencia de concentración del ión calcio en la cuenca.

Grafica 9. Frecuencia de concentración del ión magnesio en la cuenca.

Figura 20. Mapa isoquímico del ión magnesio en los nacimientos de la cuenca.

E

dmtc

fehlamta

37

38

• Sodio (Na2+)

El sodio es el principal componente en las rocas ígneas. Como sucede con el calcio y el magnesio, es liberado en la meteorización de silicatos. Las sales de Na2+ son altamente solubles y tienden a permanecer en solución, ya que no se producen entre ellas reacciones de precipitación, como ocurre con el Ca2+.

La presencia de sodio en cantidades elevadas es muy perjudicial para la agricultura, ya que tiende a impermeabilizar los suelos.

La concentración de Na+ en aguas naturales es muy variable, pudiendo alcanzar hasta 120.000 mg/l en zonas evaporíticas. Sin embargo, raramente sobrepasa 100 o 150 mg/l en aguas dulces.

En las aguaconcentraciones de sodio son relativamente bajas (más del 80% de las muestras poseen concentraciones menores de 26%). Las muestras con mayores cantidades de sodio se encuentran asociadas al acuífero termal, ya que en fluidos hidrotermales el electrolito dominante es típicamente el cloruro de sodio (Brian K. Townley); dando concentraciones mayores de 100 mg/l en muestras asociadas a estos fluidos.

En los nacimientos muestreados en la cuenca (figura 21), el sodio sigue un patrón muy similar al del magnesio. Se observa que, en general, las mayores concentraciones se encuentran en la zona centro-oriental de la cuenca. Esto se puede xplicar, al igual que el magnesio, por qué estos acimientos atraviesan litologías de sedimentos e relleno de caldera II, que poseen precipitados e sodio contenidos en su cemento y que liberan

al paso de las aguas subterráneas.

Del mismo modo, se observa en la muestra con altas concentraciones en la zona centro-ccidental que está asociada a sedimentos de elleno de caldera II.

• Aluminio (Al3+)

Se trata de un elemento muy abundante en las romóvil. Difícilmente se encuentra en solución, ya quretenido fácilmente por arcillas. A pH entre 5 –normales de Al se encuentran por debajo de 1 mg/ácido el Al se libera, pudiendo encontrar valores de h(en forma de Al3+).

En las muestras de la cuenca, la mayoría de las concAl se encuentran por debajo de 0.04 mg/l. Únicamente una muestrde un pozo en San Andrés supera 0.1 mg

Grafica 10. Frecuencia de concentración del ión sodio en la cuenca.

s de la cuenca (gráfica 10) las

Figura 21. Mapa isoquímico del ión sodio en los nacimientos de la cuenca.

endd

or

Grafica 11. Fconcentración del la cuenca.

cas, pero poco e suele quedar 9, los valores l, aunque a pH asta 1000 mg/l

entraciones de a

/l (COGUANOR NTG29001).

recuencia de ión aluminio en

38

En las muestras analizadas de los nacimientos de la cuenca del lago (figura 22), se observa que la mayoría de los nacimientos contienen concentraciones de aluminio por debajo de 0.05 mg/l.

Del mismo modo, se observa que todos los nacimientos de la cuenca se encuentran por debajo (o en el límite) permitido por la norma, como es el caso del municipio de Panajachel, donde varios nacimientos se encuentran en el límite de la norma, con valores de 0.1 mg/l.

Procede de la meteorizació

Figura 22. Mapa isoquímico del ión aluminio en los nacimientos de la cuenca. Grafica 11.

concentracióen la cuenca.

Frecuencia de n del ión potasio

39

• Potasio (K+)

n de feldespatos. El potasio tiende a ser fijado irreversiblemente en procesos de formación de arcillas y de adsorción en las superficies de minerales con alta capacidad de intercambio iónico; por ello, su concentración en aguas subterráneas es generalmente mucho menor que la del Na+. En aguas subterráneas el contenido en potasio no suele sobrepasar 10 mg/l, aunque en casos excepcionales puede alcanzarse 100.000 mg/l (salmueras). Cantidades de potasio por encima de 10 mg/l puede, en ocasiones, ser indicio de contaminación por vertidos de aguas residuales (Porras et al., 1985).

En las muestras de la cuenca (grafica 11), las concentraciones de potasio, en general, no superan los 10 mg/l, salvo tres muestras que superan este dato (en el municipio de Panajachel). La muestra de mayor concentración se encuentra en un nacimiento en el caserío Xecotoj, las otras muestras se encuentran en pozos; uno asociado a actividad termal y la otra, a un pozo superficial en Panajachel. Excepto la muestra termal, éstas se pueden relacionar con indicios de contaminación por vertidos residuales.

Figura 23. Mapa isoquímico del ión Potasio en los nacimientos de la cuenca.

39

40

• Sílice (SiO2)

El origen fundamental de la sílice en el agua subterránea debe buscarse, en general, en los procesos de hidrólisis de feldespatos ysilicatos. El cuarzo o la sílice amorfa, por su baja solubilidad fuertemente dependiente de la temperatura y el pH, no son fuentes significativas del Si02 del agua subterránea.

Por lo general, la concentración de sílice en aguas subterráneas no sobrepasa 3-8 mg/l (solubilidad del cuarzo a 25°C), pero enocasiones puede aproximarse a 100 mg/l. El valor medio, sin embargo, oscila entre 17 y 25 mg/l.

El valor medio en la cuenca del lago oscila alrededor de 30 mg/l. Se trata de un valor más alto de lo normal, explicable al tratarse de una cuenca volcánica, donde existe una altacantidad de silicatos.

En las muestras de nacimientos (figura 24) destacan los valores de la zona centro-occidental, con valores entre 60 y 80 mg/l.

• Flúor (F-)

Parece estar relacionado con la alteración derocas plutónicas. Raramente sobrepasa 2 mg/l.

En aguas para consumo humano valores superiores a 1 mg/l pueden ser nocivos,mientras que si no está presente o suconcentración es ínfima pueden originar caries (Porras et al., 1985).

Las aguas procedentes de nacimientos (figura 25) poseen, en general, bajas concentraciones de flúor, a excepción de algunas muestras con valores mayores de 0.5 mg/l.

En la cuenca (grafica 12) dos muestras poseen concentraciones superiores a 1 mg/l. Se trata de un pozotermal (estadio) en Panajachel(1.98 mg/l) yun manantialtermal del lago (2.28 mg/l).

Grafico 12. Frecuencia de concentración del ión flúor en la cuenca.

Figura 24. Mapa isoquímico del ión Sílice en los nacimientos de la cuenca.

Figura 25. Mapa isoquímico del ión flúor en los nacimientos de la cuenca.

40

41

• Boro (B)

A pesar de ser un constituyente minoritario en la mayoría de las aguas, es esencial, enpequeñas cantidades, para el crecimiento de las plantas. En concentraciones excesivas es perjudicial, tanto en los suelos como en las aguas de riego (Porras et al., 1985).

Sus fuentes pueden ser la alteración de rocas ígneas, por gases volcánicos, agua marina, terrenos evaporíticos y detergentes.

Los manantiales termales pueden llegar a alcanzar concentraciones de boro del orden de 10 a 100 mg/l (Porras et al., 1985). Sin embargo, este comportamiento no se observa en la cuenca del lago de Atitlán.

Así, únicamente aparecen 2 muestras convalores por encima del límite permisible COGUANOR NGO29001 de 0.3 mg/l, no estando asociados a termalismo (figura 26 y grafica 13).

• Fosfatos (PO43-)

Las principales fuentes de fosfatos se asocian a rocas ígneas o sedimentarias marinas, fertilizantes fosfatados, aguas residuales de origen urbano (detergentes) o ganadero, etc (Porras et al., 1985).

Como se observa en la figura 27, en los nacimientos de la cuenca las mayores concentraciones de fosfatos se concentran en la mitad oriental (cuenca del río San Francisco). Esto puede estar relacionado con una fuente de origen antrópico (actividad agrícola, etc).

Figura 26. Mapa isoquímico del ión boro en los nacimientos de la cuenca.

Figura 27. Mapa isoquímico del ión fosfato en los nacimientos de la cuenca.

Grafica 13. Frecuencconcentración del ióen la cuenca.

ia de n nitrito

41

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• Boro (B)

A pesar de ser un constituyente minoritario en la mayoría de las aguas, es esencial, enpequeñas cantidades, para el crecimiento de las plantas. En concentraciones excesivas es perjudicial, tanto en los suelos como en las aguas de riego (Porras et al., 1985).

Sus fuentes pueden ser la alteración de rocas ígneas, por gases volcánicos, agua marina, terrenos evaporíticos y detergentes.

Los manantiales termales pueden llegar a alcanzar concentraciones de boro del orden de 10 a 100 mg/l (Porras et al., 1985). Sin embargo, este comportamiento no se observa en la cuenca del lago de Atitlán.

Así, únicamente aparecen 2 muestras convalores por encima del límite permisible COGUANOR NGO29001 de 0.3 mg/l, no estando asociados a termalismo (figura 26 y grafica 13).

• Fosfatos (PO43-)

Las principales fuentes de fosfatos se asocian a rocas ígneas o sedimentarias marinas, fertilizantes fosfatados, aguas residuales de origen urbano (detergentes) o ganadero, etc (Porras et al., 1985).

Como se observa en la figura 27, en los nacimientos de la cuenca las mayores concentraciones de fosfatos se concentran en la mitad oriental (cuenca del río San Francisco). Esto puede estar relacionado con una fuente de origen antrópico (actividad agrícola, etc).

Figura 26. Mapa isoquímico del ión boro en los nacimientos de la cuenca.

Figura 27. Mapa isoquímico del ión fosfato en los nacimientos de la cuenca.

Grafica 13. Frecuencconcentración del ióen la cuenca.

ia de n nitrito

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as de la cuenca (grafica 14), poseen . Las dos muestras con mayores

tran en dos pozos que se ubican debajo del chel.

• Hierro (Fe)

Es un elemento esencial para el de animales y plantas. Procmeteórica de óxidos de hierro sulfuros de hierro (pirita)piroxenos, anfíboles y granates. Su depende a menudo del cootros elementos (carbonatos,sulfatos, etc) y del pH (Por

Valores de concentraciómg/l pueden ser comunes, aunqupH entre 6 y 8 pueden concentraciones de hasta 50 mg/l. Cuando los bicarbonatos se encuentran por debmg/l, lo más normal es que seconcentraciones inferiores a 0.1al., 1985).

En las muestras de los nacimientos representadas en la figura 28 se observa que la mayoría de las muestras poseen concentraciones menores a 0.3, exceptuando dos muestras ubicadas cerca de los núcleos urbanos de Sololá y Santa Lucía Utatlán.

En las muestras analizadas en la cuenca del lago de Atitlán (gráfica 15), más del 98% de las muestras se encuentran por debajo de 2 mg/l. Una muestra posee un valor anormalmente alto (22.8 mg/l), lo que podría deberse a una contaminación de la muestra durante la toma o por oxidación en la pared del pozo.

• Arsénico (As)

El arsénico en las aguas subterráneas puede provenir tanto de procesos naturales (meteorización, actividad biológica, actividad termal), como de procesos antropogénicos (minería, combustibles fósiles, pesticidas, herbicidas, desecantes, aditivos de piensos, etc).

Se trata de un elemento extremadamente tóxico por bioacumulación. Exposiciones prolongadas a este elemento pueden ser nocivas para la salud humana: diversos tipos de cáncer, patologías cardiovasculares, diabetes, anemia, y alteraciones en las funciones reproductoras, inmunológicas, neurológicas y del desarrollo (J. Lillo, 2008).

Más del 90% de las muestrvalores por debajo de 0.7 mg/lconcentraciones se encuennúcleo urbano de Sololá y Panaja

metabolismo ede de la alteración

(magnetita), , micas (biotita),

solubilidad ntenido del agua en

bicarbonatos, ras et al., 1985).

n de hierro entre 1 y 10 e aguas con

presentar

ajo de 61 encuentre en

mg/l (Porras et

Grafica 14x. Frecuencia de concentración del ión fosfatos en la cuenca.

Figura 28. Mapa isoquímico del ión nacimientos de la cuenca.

hierro en los

Grafica 15. Frecuencia de concentración del ión hierro en la cuenca.

42

43

La toxicidad de un compuesto con arsénico para los humanos depende en gran medida de su forma química, diferenciándose dos grupos de compuestos: los inorgánicos y los orgánicos (Aragonés et al., 2001). Los inorgánicos son los más tóxicos y aparecen sobre todo en aguas, donde se encuentran principalmente en forma pentavalente As (V) o forma trivalente As (III). En general, la forma pentavalente del arsénico tiende a predominar en las aguas superficiales (más oxigenadas), frente a la forma trivalente. Sin embargo, en las aguas subterráneas no siempre predomina la forma trivalente, pudiéndose encontrar ambos estados de oxidación (Lillo, 2008).

Las concentraciones de arsénico de origen natural se encuentran controladas por tres factores: la fuente de origen, procesos de movilización/retención en la interacción entre la fase sólida y la fase líquida y el transporte de arsénico como especie acuosa (Lillo, 2008).

La presencia de arsénico asociado a fluidos termales se conoce desde mediados del siglo XIX. Además de arsénico, otros elementos se encuentran comúnmente asociados a actividad termal como el boro (B), mercurio (Hg), antimonio (Sb), selenio (Se), talio (Tl), litio (Li), flúor (F) y sulfuro de hidrógeno (H2S) (Webster y Nordstrom, 2003). En los años 60 se realizaron varios experimentos de lixiviación de As, mediante fluidos de altas temperaturas, en rocas andesíticas,encontrándose valores de 1,3 mg/l (Webster y Nordstrom, 2003).

En la cuenca (grafica 16), más del 75% de las muestras poseen valores por debamáximo permisible por norma COGUANOR NTG29001); sin embargo, más de un 20% de las muestras superan dicho límite. Las mayores concentraciones de As aparecen en la zona centro-oriental de la cuenca, en los municipios de Panajachel, San Andrés Semetabaj, Santa Catarina Palopó y San Antonio Palopó. Las muestras con mayores concentraciones (0.05 – 0.13 mg/l) son las muestras asociadas a actividad hidrotermal (pozos y nacimientos termales), aunque también aparecen nacimientos no asociados a actividad termal, que poseen altas concentraciones de As (0.01 – 0.04 mg/l).

jo de 0.01 mg/l (límite

Grafica 16. Frecuencia de concentración de arsénico en la cuenca.

La figura 29 muestra las concentraciones de As en los nacimientos de la cuenca. Se observa que los nacimientos con altos contenidos en As se encuentran en la zona centro-oriental, donde aparecen depósitos piroclásticos de caída con lapilli acrecional.

El lapilli acrecional son peloides (concéntricos) que se forman por acreción de ceniza alrededor de gotas de agua de condensación, en el interior de columnas eruptivas ricas en vapor. Estas gotas de aguas (sobre las que se adhirieron las cenizas) contenían arsénico, que quedó retenido en dichos depósitos y actualmente se está liberando en las aguas subterráneas.

Por lo tanto, el arsénico en solución acuosa en la cuenca del lago de Atitlán procede del lavado de depósitos piroclásticos (asociados a antiguas erupciones freatomagmáticas) o de rocas afectadas por alteración hidrotermal actual.

Figura 29. Mapa isoquímico del ión arsénico en los nacimientos de la cuenca.

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44

• Temperatura En los acuíferos existe una "zona neutra" de temperatura constante, por encima de la cual la influencia térmica es más significativa (variaciones diarias o estacionales de la temperatura ambiente). Por debajo de esta zona, el factor preponderante es el "gradiente geotérmico" o variación de la temperatura con la profundidad, que en áreas continentales, se considera normal cuando es de 3°C/100 m (Porras et al., 1985).

La figura 30 y gráfica 17 representan la temperatura de todas las muestras tomadas en la cuenca (nacimientos, nacimientos termales, pozos y manantiales termales sublacustres). Los valores más comunes se encuentran entre 10 y 20 °C. Las muestras con temperaturas más bajas son las de la parte centro y norte, ya que son aguas más superficiales y más influenciadas por la temperatura ambiente, más fría en esta zona; así como las aguas de los pozos profundos, donde la influencia térmica solar es menos significativa. Las mayores temperaturas se observan en los puntos asociados a actividad termal.

Únicamente dos muestras (en rojo) sobrepasan los valores de temperatura de la norma COGUANOR NTG29001: un pozo de abastecimiento de Panajachel y un manantial termal dentro del lago.

En la figura 31 se representa únicamente los valores de temperatur a un patrón similar, donde las muestras de mayor temperatura se ,

Figura 30. Mapa de isotemperatura en todas las muestras tomadas en la cuenca.

Figura 31. Mapa de isotemperatura en nacimientos de la cuenca.

as de los nacimientos, esta muestr encuentran en la zona centro-oriental

Grafica 17. Frecuencia de grados de temperatura en la cuenca.

44

45

observándose la fuerte interacción de la temperatura asociada a actividad termal en las aguas de nacimientos.

Como se ha visto anteriormente, la temperatura es un parámetro muy importante en lo que se refiere al control químico de las aguas subterráneas de la cuenca, ya que influye de manera muy significativa en la solubilidad de determinadas sales y elementos.

• Conductividad eléctrica (CE)

Como consecuencia de su contenido iónico, el agua se hace conductora de la electricidad. A medida que la concentración iónica aumenta, aumenta también, hasta cierto límite, laconductividad o capacidad de un agua para conducir la corriente eléctrica (Porras et al., 1985).

Por tanto, la conductividad eléctrica puede ser indicadora de tiempo de permanencia de las aguas en contacto con la roca, y serdiferenciadora de acuíferos superficiales o profundos. De este modo, bajas conductividades eléctricas indican baja concentración iónica y, por lo tanto, acuíferos superficiales que han tenido poco tiempo de contacto con la roca.

La variación de temperatura modificnotablemente la conductividad. Los valores de conductividad de las aguas subterráneas naturales varían considerablemente. Valores normales en aguas dulces oscilan entre 100 y 2000 µS/cm, en salmueras pueden alcanzarse valores de 100.000 µS/cm (Porras M.J. et al., 1985). En la cuenca del lago, los mayores valores de conductividad eléctrica se encuentran en las muestras asociadas a actividad termal.

La figura 32 representa las variaciones de conductividad eléctrica en los nacimientos de la cuenca. Se observa que las CE de la zona norte, noreste y centro-oeste son muy bajas (<100 µS/cm). Esto indica que estas aguas poseen muy bajas concentraciones iónicas y, por lo tanto, los nacimientos en estas zonas, provienen de aguas superficiales que han tenido poco tiempo de contacto con la roca. Estas zonas coinciden con litologías fracturadas, que poseen permeabilidades muy altas y por lo tanto un flujo rápido de las aguas subterráneas a través de éstas. Las muestras con mayor conductividad, son las muestras asociadas a nacimientos y/ termales.

• pH

El pH indica la acidez del agua, encontrando en aguas neutras valores de pH = 7, en aguas ácidas pH < 7 y en aguas básicas pH > 7.

El pH aumenta con el aumento de temperatura hasta en un 8% y es fácilmente alterable, por lo que su determinación debe hacerse en el momento de la toma de muestra y referirse a la temperatura de medida in situ (Porras et al., 1985).

a

Figura 32. Mapa isoconductividad eléctrica en los nacimientos de la cuenca.

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El pH juega un papel importante en muchos procesos químicos y biológicos de las aguas subterráneas (equilibrio carbonatado, procesos redox, etc.). Los valores típicos de pH de las aguas subterráneas se mantienen entre 6.5 y 8 (Hem, 1985). Los límites permisibles por la norma COGUANOR NTG29001 se encuentran fijados entre 6.5 y 8.5.

En la cuenca del lago de Atitlán la mayoría de las aguas poseen concentraciones de pH entre 6.5 y 7.5, exceptuando las aguas del lago, que poseen valores entre 8 y 8.5.

En las aguas de los nacimientos (figura 33) se observan varias muestras (representadas en rojo y naranja) que poseen valores menores a 6.5.

• Total de sólidos disueltos (TDS)

El total de sólidos disueltos mide el peso de todas las substancias disueltas en el agua, sean o no volátiles (Porras et al., 1985).

Diversos factores (tipo de ión, grado de disociación, movilidad iónica, etc.) determinan que no exista una relación estrecha entre conductividad y TSD (Porras et al., 1985).

La norma COGUANOR NTG29001 limita los TDS para agua de consumo a valores menores de 1000 mg/l. En la cuenca del lago de Atitlán (gráfica 18), los valores de TDS, en más de un 80% las muestras, poseen valores por debajo de 100 mg/l y ninguno supera los 1000 mg/l.

Los valores más altos (figura 34) se encuentran en un nacimiento de Santa Catarina Palopó y uno en San Lucas Tolimán con concentraciones de 937 mg/l y 848 mg/l, respectivamente.

Figura 33. Mapa de isolíneas de pH en los nacimientos de la cuenca.

Grafica 18. Frecuencia de vade TDS en la cuenca.

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Figura 34. Mapa isolíneas de TDS en los nacimientos de la cuenca.

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4.6. Zonas hidrogeológicas Como se puede concluir de apartados anteriores, la heterogeneidad hidrogeológica en la cuenca del lago de Atitlán es muy alta, por lo que no es correcto establecer una serie de parámetros extrapolables a lo largo de toda la cuenca.

Por tanto, para entender mejor el comportamiento de las aguas subterráneas se ha dividido la cuenca en varias zonas con características hidrogeológicas e hidroquímicas similares. A continuación se realiza una síntesis e interpretación de la información obtenida y recopilada en aquellas zonas en las cuales se tiene información suficiente:

o Zona Sololá

La zona Sololá comprende la parte sur del municipio de Sololá (desde la cabecera municipal hasta El Tablón y desde Concepción hasta San José Chacayá). Dicho acuífero se encuentra ubicado sobre rocas volcánicas terciarias-cuaternarias (Qta) y sedimentarias (Tcf2-Tcf1) terciarias, cubiertas discordantemente por depósitos piroclásticos pomáceos del pleistoceno (Qpa4 y Qpf3).

Según los datos analizados y el estudio realizado por JICA en 1995, en esta zona distinguen dos acuíferos separados por una zona impermeable. Las unidades más productivas en esta zona se encuentran en el acuífero inferior.

Acuífero superior. Se encuentra ubicado en la base de los depósitos piroclásticos pomáceos. En el pozo perforado durante el estudio se obtuvieron caudales de más de 45 l/s (3888m3/d).

Acuífero inferior. Se encuentra ubicado en lavas andesíticas fracturadas y autobrechadas (Qta) y areniscas tobáceas granuladas (Tcf2). Las características del acuífero inferior en esta zona son:

Espesor estimado del acuífero: 48 m Descarga: 2125 m3/d Profundidad del agua (nivel estático): 71,63 m Abatimiento: 54,86 m a una tasa de bombeo de 1476 l/min (24,59 l/s) Capacidad específica: 38,7 m3/d/m Transmisividad: 28,55 m2/d

o Zona Santa Lucía Utatlán

La zona Santa Lucía Utatlán se encuentra en el área sur del municipio (alrededores de la cabecera municipal), sobre una meseta dentro de la cuenca intermontañosa del río Quiscab. En la zona afloran rocas volcánicas terciarias (Qta) cubiertas discordantemente por depósitos pomáceos del pleistoceno (Qpa4 y Qpf3). En esta zona se distinguen dos acuíferos:

Acuífero superior. Se encuentra ubicado en la base de los depósitos piroclásticos pomáceos. Posee sólo unos cuantos metros de espesor, pero dan lugar a numerosos manantiales.

Acuífero inferior. Se encuentra ubicado por debajo de la unidad anterior, en dacitas autobrechadas y fracturadas (Tmt), a una profundidad entre 146 y 195 m. Las características de este acuífero son las siguientes:

Descarga: 883 m3/d Nivel estático del agua: 131, 54 m Abatimiento: 9,13 m a una tasa de bombeo de 613 L/min Capacidad específica: 96,7 m3/d/m Transmisividad: 375 m2/d

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4.6. Zonas hidrogeológicas Como se puede concluir de apartados anteriores, la heterogeneidad hidrogeológica en la cuenca del lago de Atitlán es muy alta, por lo que no es correcto establecer una serie de parámetros extrapolables a lo largo de toda la cuenca.

Por tanto, para entender mejor el comportamiento de las aguas subterráneas se ha dividido la cuenca en varias zonas con características hidrogeológicas e hidroquímicas similares. A continuación se realiza una síntesis e interpretación de la información obtenida y recopilada en aquellas zonas en las cuales se tiene información suficiente:

o Zona Sololá

La zona Sololá comprende la parte sur del municipio de Sololá (desde la cabecera municipal hasta El Tablón y desde Concepción hasta San José Chacayá). Dicho acuífero se encuentra ubicado sobre rocas volcánicas terciarias-cuaternarias (Qta) y sedimentarias (Tcf2-Tcf1) terciarias, cubiertas discordantemente por depósitos piroclásticos pomáceos del pleistoceno (Qpa4 y Qpf3).

Según los datos analizados y el estudio realizado por JICA en 1995, en esta zona distinguen dos acuíferos separados por una zona impermeable. Las unidades más productivas en esta zona se encuentran en el acuífero inferior.

Acuífero superior. Se encuentra ubicado en la base de los depósitos piroclásticos pomáceos. En el pozo perforado durante el estudio se obtuvieron caudales de más de 45 l/s (3888m3/d).

Acuífero inferior. Se encuentra ubicado en lavas andesíticas fracturadas y autobrechadas (Qta) y areniscas tobáceas granuladas (Tcf2). Las características del acuífero inferior en esta zona son:

Espesor estimado del acuífero: 48 m Descarga: 2125 m3/d Profundidad del agua (nivel estático): 71,63 m Abatimiento: 54,86 m a una tasa de bombeo de 1476 l/min (24,59 l/s) Capacidad específica: 38,7 m3/d/m Transmisividad: 28,55 m2/d

o Zona Santa Lucía Utatlán

La zona Santa Lucía Utatlán se encuentra en el área sur del municipio (alrededores de la cabecera municipal), sobre una meseta dentro de la cuenca intermontañosa del río Quiscab. En la zona afloran rocas volcánicas terciarias (Qta) cubiertas discordantemente por depósitos pomáceos del pleistoceno (Qpa4 y Qpf3). En esta zona se distinguen dos acuíferos:

Acuífero superior. Se encuentra ubicado en la base de los depósitos piroclásticos pomáceos. Posee sólo unos cuantos metros de espesor, pero dan lugar a numerosos manantiales.

Acuífero inferior. Se encuentra ubicado por debajo de la unidad anterior, en dacitas autobrechadas y fracturadas (Tmt), a una profundidad entre 146 y 195 m. Las características de este acuífero son las siguientes:

Descarga: 883 m3/d Nivel estático del agua: 131, 54 m Abatimiento: 9,13 m a una tasa de bombeo de 613 L/min Capacidad específica: 96,7 m3/d/m Transmisividad: 375 m2/d

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o Zona San Juan La Laguna

La zona de San Juan La Laguna muestra una secuencia de basamento de rocas intrusivas de tipo granito y granodiorítico (Tg), que se encuentran subyaciendo a una secuencia de capas de depósitos laháricos y flujos de lava andesíticas (QTa), asociados a edificios antiguos volcánicos, que pueden llegar a alcanzar más de 300 m de espesor y que conforman las paredes de la caldera actual (al oeste de la cabecera municipal, conformando la famosa montaña denominada “perfil maya”). Por encima de los materiales anteriormente citados aparecen capas de depósitos pomáceos o tefras, originadas por oleadas de piroclastos o flujos de caída que pueden llegar a alcanzar varios metros de espesor. La zona de la cabecera municipal se encuentra conformada por depósitos aluviales y coluviales procedentes del río y de las laderas que la rodean.

En la zona de San Juan se pueden diferenciar dos acuíferos principales:

Acuífero superior colgado asociado a las coladas de lavas y depósitos laháricos (Qta) terciarios-cuaternarios fracturados, ubicados en las paredes de la caldera actual. Este acuífero drena en mayor medida hacia la cuenca del Nahualate y, en menor medida, hacia la cuenca de Atitlán. Se trata de un acuífero local colgado, que en la parte que drena hacia la cuenca origina varios nacimientos (al disminuir permeabilidad de las fracturas) de los que se abastece la cabecera municipal de San Juan La Laguna.

Acuífero inferior ubicado en los depósitos aluviales y coluviales (en contacto con el granítico terciario (Tg)), relacionado con el nivel freático del lago de Atitlán.

o Zona de San Pedro La Laguna

El área de San Pedro se conforma, en la superficie, por depósitos piroclásticos de alta permeabilidad, denominados tefras, que van haciéndose más delgados hacia la orilla del lago, hasta desaparecer por erosión (Qpa4). Subyaciendo a éstos, se encuentran rocas volcánicas terciarias formadas por depósitos laháricos de alta permeabilidad, intercalados con coladas de lava fracturadas (QTa). Ambos depósitos permiten que las aguas de lluvia se infiltren con gran facilidad hacia la capa freática, favoreciendo la circulación y almacenamiento de las aguas subterráneas en profundidad. Se considera que debajo de los materiales laháricos se encuentran los materiales intrusivos constituidos por las granodioritas (Tg).

En la zona de San Pedro se pueden encontrar dos acuíferos principales:

Acuífero superior colgado. Se ubica en la parte superior de los flujos de lava y depósitos laháricos cuaternarios (Qa), procedentes del volcán San Pedro.

Acuífero profundo. Se ubica por debajo de los flujos andesíticos (Qa), en la unidad de granitos fracturados (Tg). Éste se encuentra conectado con el lago de Atitlán. De este modo, los depósitos laháricos (Qa), que presentan una alta permeabilidad, permiten que el agua percole hasta el contacto con las rocas intrusivas graníticas. Según los datos de Hidroconsult, este acuífero puede alcanzar un espesor aproximado de 60 m debajo del contacto con los depósitos laháricos, favoreciendo la circulación y almacenamiento del agua subterránea para su explotación.

o Zona Santiago Atitlán

La zona que se estudió en Santiago Atitlán fue la zona de Panabaj. En esta zona afloran depósitos aluviales, procedentes de los flujos y lodos de derrubios que descienden de las laderas de los volcanes, por debajo de los cuales aparecen flujos de lavas, lodos y depósitos laháricos terciarios asociados al volcán Tolimán y Atitlán.

En esta zona se realizó un SEV en el que se identificaron tres contrastes resistivos que se interpretan como tres acuíferos:

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Acuífero superficial. En la base de los abanicos aluviales (Qal).

Acuífero intermedio. En la base de los flujos de lava fracturadas y depósitos laháricos (Qa) procedentes de los volcanes Atitlán y Tolimán, asociado con el nivel del Lago de Atitlán.

Acuífero profundo. Se encuentra asociado a cuerpos graníticos y graniodioríticos fracturados. Estos cuerpos pueden estar a su vez recargados por fluidos hidrotermales y/o de agua caliente.

o Zona San Andrés Semetabaj

El área de San Andrés Semetabaj se ubica desde el parte aguas, entre la cuenca del lago de Atitlán y la cuenca del río Madre Vieja, hasta la zona de la cabecera municipal.

A partir de la información recopilada del Estudio Hidrogeológico realizado por IPREM en 2010 y el trabajo de campo realizado durante el presente estudio, se observa que los manantiales son relativamente escasos y de bajo caudal, indicando que la mayor parte del agua subterránea se infiltra hasta niveles de mediana profundidad drenando hacia zonas topográficamente más bajas; una parte hacia el lago de Atitlán y otra hacia la cuenca del río Madre Vieja. El orden de aporte de los manantiales varía desde 0,1 l/s hasta 6,86 l/s, con una media de 2 l/s.

Por tanto, se interpreta que en esta zona se encuentran dos acuíferos hidrogeológicamente distintos, separadas por el trazado de una falla regional en dirección NNW-SSE (anillo de caldera Atitlán II) y que divide los niveles piezométricos de la zona, encontrándose niveles más profundos en la zona oeste y sur del municipio (bloque hundido), con respecto al bloque noreste (zona occidental). Esta falla fue confirmada por la presencia de zonas importantes de humedad a lo largo de su traza. Esta zona puede ser, en el futuro, una zona importante de aporte de agua para futuras perforaciones, previo a estudios en detalle (IPREM, 2010).

A continuación se describen las dos áreas, dentro de la zona de San Andrés.

Área occidental: se encuentra al oeste de la falla regional (anillo de caldera), en la zona baja donde se ubica la cabecera municipal y alrededores. En este área se puede interpretar la presencia de un acuífero a una profundidad variable (entre 50 hasta 300 m), que se encuentra contenido en el techo de arenas volcánicas finas a limos que se corresponden con sedimentos de relleno de la caldera II (Tcf2), los cuáles poseen permeabilidad baja por fracturación (más pronunciada en la parte superior de los mismos). Las direcciones de flujo en esta zona, según los datos de los SEV y los datos de nivel estático del agua en algunos pozos, indican que drena en forma concéntrica hacia la zona occidental.

Área oriental. Se encuentra ubicada al este del anillo de caldera II, en la parte alta del municipio (donde se ubican Las Canoas). La interpretación de los SEV del IPREM separan dos unidades con diferentes susceptibilidades eléctricas: un acuífero superficial alrededor de los 6 m de espesor y otro acuífero profundo, alrededor de los 40-50 m, con un espesor de unos 250 m, conformado por arenas volcánicas finas a limos que se corresponden con sedimentos de relleno de la caldera II (Tcf2), de carácter homogéneo y espesor de varios cientos de metros. Este paquete homogéneo, en algunas zonas, especialmente en el área de Godinez, Las Canoas, Los Robles y Caliaj presenta en la parte media superior lentes de depósitos lacustres de grano fino que funcionan como horizontes impermeables que permiten el afloramiento de manantiales y pueden funcionar como sello de la unidad inferior (IPREM, 2010). Las direcciones de flujo en este acuífero, según los datos de los SEV y datos de nivel estático del agua en algunos pozos, indican una dirección SE.

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Acuífero superficial. En la base de los abanicos aluviales (Qal).

Acuífero intermedio. En la base de los flujos de lava fracturadas y depósitos laháricos (Qa) procedentes de los volcanes Atitlán y Tolimán, asociado con el nivel del Lago de Atitlán.

Acuífero profundo. Se encuentra asociado a cuerpos graníticos y graniodioríticos fracturados. Estos cuerpos pueden estar a su vez recargados por fluidos hidrotermales y/o de agua caliente.

o Zona San Andrés Semetabaj

El área de San Andrés Semetabaj se ubica desde el parte aguas, entre la cuenca del lago de Atitlán y la cuenca del río Madre Vieja, hasta la zona de la cabecera municipal.

A partir de la información recopilada del Estudio Hidrogeológico realizado por IPREM en 2010 y el trabajo de campo realizado durante el presente estudio, se observa que los manantiales son relativamente escasos y de bajo caudal, indicando que la mayor parte del agua subterránea se infiltra hasta niveles de mediana profundidad drenando hacia zonas topográficamente más bajas; una parte hacia el lago de Atitlán y otra hacia la cuenca del río Madre Vieja. El orden de aporte de los manantiales varía desde 0,1 l/s hasta 6,86 l/s, con una media de 2 l/s.

Por tanto, se interpreta que en esta zona se encuentran dos acuíferos hidrogeológicamente distintos, separadas por el trazado de una falla regional en dirección NNW-SSE (anillo de caldera Atitlán II) y que divide los niveles piezométricos de la zona, encontrándose niveles más profundos en la zona oeste y sur del municipio (bloque hundido), con respecto al bloque noreste (zona occidental). Esta falla fue confirmada por la presencia de zonas importantes de humedad a lo largo de su traza. Esta zona puede ser, en el futuro, una zona importante de aporte de agua para futuras perforaciones, previo a estudios en detalle (IPREM, 2010).

A continuación se describen las dos áreas, dentro de la zona de San Andrés.

Área occidental: se encuentra al oeste de la falla regional (anillo de caldera), en la zona baja donde se ubica la cabecera municipal y alrededores. En este área se puede interpretar la presencia de un acuífero a una profundidad variable (entre 50 hasta 300 m), que se encuentra contenido en el techo de arenas volcánicas finas a limos que se corresponden con sedimentos de relleno de la caldera II (Tcf2), los cuáles poseen permeabilidad baja por fracturación (más pronunciada en la parte superior de los mismos). Las direcciones de flujo en esta zona, según los datos de los SEV y los datos de nivel estático del agua en algunos pozos, indican que drena en forma concéntrica hacia la zona occidental.

Área oriental. Se encuentra ubicada al este del anillo de caldera II, en la parte alta del municipio (donde se ubican Las Canoas). La interpretación de los SEV del IPREM separan dos unidades con diferentes susceptibilidades eléctricas: un acuífero superficial alrededor de los 6 m de espesor y otro acuífero profundo, alrededor de los 40-50 m, con un espesor de unos 250 m, conformado por arenas volcánicas finas a limos que se corresponden con sedimentos de relleno de la caldera II (Tcf2), de carácter homogéneo y espesor de varios cientos de metros. Este paquete homogéneo, en algunas zonas, especialmente en el área de Godinez, Las Canoas, Los Robles y Caliaj presenta en la parte media superior lentes de depósitos lacustres de grano fino que funcionan como horizontes impermeables que permiten el afloramiento de manantiales y pueden funcionar como sello de la unidad inferior (IPREM, 2010). Las direcciones de flujo en este acuífero, según los datos de los SEV y datos de nivel estático del agua en algunos pozos, indican una dirección SE.

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En ambas áreas, los depósitos de piroclastos que conforman la parte más superficial (Qpa1) presentan una porosidad alta, aunque una baja permeabilidad. Debido a su carácter superficial, baja permeabilidad y espesor limitado, las aguas de infiltración originan un acuífero de baja importancia, que es aprovechado mediante pozos superficiales unifamiliares de escaso caudal.

A una profundidad media de unos 250 m afloran lavas dacíticas y andesíticas que podrían estar parcialmente fracturadas y constituir un acuífero profundo. Éste, en la zona sur del acuífero, puede estar sometido a procesos de hidrotermalismo (IPREM, 2010). De este acuífero no existe suficiente información que permita establecer con certeza su espesor.

o Zona Panajachel

La zona de Panajachel se encuentra ubicada a lo largo de una falla, con dirección N-S, sobre depósitos de arenas, gravas limos y arcillas (Qal), que conforman el abanico aluvial del río San Francisco. Por debajo de estos aparecen depósitos de relleno de la primera caldera formados por conglomerados cementados en una matriz arcillo-arenosa (Tcf1).

En base a los estudios de campo, datos en los pozos existentes y análisis de aguas, se reconocen tres unidades acuíferas en la zona de Panajachel:

Acuífero libre superficial (a una profundidad entre 5-15 m), asociado a los depósitos aluviales del río San Francisco. Dicho acuífero posee una alta porosidad y permeabilidad, pero tiene una alta influencia por las variaciones estacionales.

Acuífero intermedio, ubicado en las fracturas de los sedimentos de relleno de la primera caldera (Tcf1). Esta unidad se encuentra asociada al lago de Atitlán. Esta unidad es explotada por algunos pozos en Panajachel, donde se han encontrado trasmisividades aproximadas entre 6,8 y 19,8 m2/d.

Acuífero termal profundo, asociado a grandes fallas, que transportan los fluidos magmáticos hasta la superficie.

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5. Mapa de Recarga Acuífera

5.1. Recarga acuífera. Métodos para su determinación. Modelos Hidrológicos. La recarga acuífera es el proceso de incorporación del agua a un acuífero a partir de diversas fuentes, como la precipitación, las aguas superficiales o por transferencias de otro acuífero o de un acuitardo. Los métodos para estimarla son de variada naturaleza entre los que se destacan los balances hidrológicos, el seguimiento de trazadores ambientales ó artificiales (químicos e isotópicos), las mediciones directas en piezómetros, la cuantificación del flujo subterráneo y las fórmulas empíricas, entre los más comunes. Los resultados son inseguros debido a la incertidumbre de las componentes consideradas en las ecuaciones, la naturaleza empírica o semiempírica de las fórmulas utilizadas, la simplificación de las variables y de los procesos y errores en las mediciones de calibración (Carrica y Lexow 2004).

En el presente estudio, se considera únicamente como fuente de recarga acuífera la precipitación y, para su estimación, se emplea un balance hidrológico por medio de un modelo de tipo conceptual1 distribuido2.

Un modelo conceptual, para la recarga acuífera, trata de simular el comportamiento hidrológico de una cuenca estableciendo ecuaciones de balance hídrico y de transferencia entre diversos compartimentos, cuya mayor o menor complejidad dependerá de la escala temporal empleada en las simulaciones y del número de fenómenos y factores incluidos en el modelo.

A mediados de los años 50 se confeccionó el primero de los modelos hidrológicos de tipo conceptual, el modelo Thornthwaite, que reproduce el ciclo hidrológico de forma muy simplificada. Usa solo tres parámetros, ya que utiliza pocas ecuaciones de transferencia y de balance del agua (figura 35). En las dos décadas siguientes se realizaron numerosas variaciones sobre el mismo modificando las relaciones, incluyendo nuevos mecanismos, etc. Algunos ejemplos son los modelos de Stanford, Témez, etc.

Para cumplir con el objetivo planteado en este estudio, que no es otro que realizar una estimación cuantitativa del proceso de recarga natural en la cuenca del lago Atitlán y, atendiendo a la limitada e incluso nula existencia de información de carácter hidrometeorológica e hidrogeológica, se ha aplicado el modelo hidrológico de Thornthwaite.

El modelo de Thornthwaite resulta especialmente adecuado para simular con una periodicidad mensual. Su desarrollo conceptual es similar al de los modelos que le sucedieron en el tiempo, lo que ha hecho que se haya convertido en punto de referencia. En este modelo se considera el almacenamiento en el suelo similar al de un embalse, que tan sólo deja escapar agua cuando se encuentra totalmente saturado de humedad. Su escurrimiento, llamado “excedente”, se reparte entre agua que discurre superficialmente y agua que recarga el acuífero. La aportación de origen subterráneo la simplifica considerándola proporcional a la escorrentía, en un factor que depende de las características del suelo y del acuífero (Cruces, J. 2001).

Atendiendo al análisis espacial de datos y parámetros, el modelo empleado es del tipo distribuido. El modelo distribuido, en contra del agregado, que considera un valor medio en toda el área de estudio generalizando el comportamiento del sistema, tiene en cuenta la variabilidad espacial de los datos y los

1 Conjunto de ideas, leyes y relaciones que permiten la representación de un fenómeno físico y es usualmente la base de cualquier tipo de modelo. 2 Modelo que considera la variabilidad espacial de los datos y de los parámetros del sistema.

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parámetros del sistema. Así, el modelo distribuido considera la variabilidad espacial de procesos como la precipitación, la evaporación, la infiltración, características fisiográficas de la cuenca, etc.

Dado que la cuenca del lago Atitlán presenta una alta variabilidad espacial, tanto en sus características fisiográficas como en sus procesos físicos, el modelo distribuido es el más indicado para su estudio.

La posibilidad de utilizar el modelo hidrológico distribuido se ve favorecida por el alto conocimiento actual del medio físico de la cuenca (geología, usos del suelo, taxonomía del suelo, topografía) y por la disponibilidad de herramientas informáticas potentes, como los Sistemas de Información Geográfica, para el correspondiente análisis espacial.

5.2. Metodología La metodología abordada para la estimación de la recarga acuífera incluye un método hidrológico para el cálculo del balance hídrico y la estimación de la lluvia útil, y, otro método, para la estimación de la infiltración, o sea, el porcentaje de lluvia que se incorpora a los acuíferos. De esta forma, el estudio ha conjugado dos métodos, el método de Thornthwaite, empleado para el cálculo del balance hídrico; y la metodología de Schosinsky y Losilla (2000) para la determinación de un coeficiente infiltración, modificada por FORGAES (MARN 2006. El Salvador).

Al aplicar un modelo distribuido se considera la variabilidad espacial de los datos y parámetros incluidos en ambos métodos. Con tal fin, la cuenca del lago Atitlán se ha discretizado en celdas de 20x20 metros, representando cada celda una unidad hidrológica de cálculo. Así, sobre cada una de estas celdas, que contiene información de variables hidrometeorológicas y físicas del terreno, se ha realizado un balance hídrico y una estimación de su coeficiente de infiltración. Como ya se mencionó, el análisis espacial se ha realizado por medio de herramientas SIG.

El balance hídrico es la expresión, en forma de ecuación de continuidad, que se refiere al equilibrio de una unidad hidrológica entre las entradas de agua, las salidas y la variación del almacenamiento.

I = E + O + ΔS

Figura 35. Diagrama de flujo del modelo distribuido. Modelo Thornthwaite.

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donde:

I = Entrada de agua a la zona de almacenamiento.

E = Evapotranspiración.

O = Salida de agua de la zona de almacenamiento. Estas salidas vienen representadas por leyes de descarga que son función del estado y características de las zonas de almacenamiento consideradas.

ΔS = Variación en la zona de almacenamiento considerada (zona superior o inferior del suelo y acuífero).

El balance hídrico debe estar referido a un área geográfica, en nuestro caso la cuenca del lago Atitlán, y a un período de tiempo, usualmente un año hidrológico. En el caso de Guatemala, éste inicia en el mes de mayo (inicio de la época de lluvias) y finaliza en el mes de abril (final de la época seca).

El balance hídrico de Thornthwaite presenta como parámetros la precipitación y la evapotranspiración potencial, y trabaja con un solo nivel de reservorio, ubicado como almacenamiento de agua en el perfil del suelo.

Para la obtención de los parámetros de precipitación y evapotranspiración se recurre usualmente a los registros de series de precipitación y temperatura de las estaciones meteorológicas. Sin embargo, la cantidad de registros en la cuenca del lago de Atitlán es limitado, reduciéndose a tres estaciones3 (todas actuales) con registros históricos, en al menos dos de ellas, de cierta extensión y continuidad. Por otro lado, la variabilidad fisiográfica de la cuenca dificulta cualquier proceso de completado de datos de lluvia entre estaciones locales. Esta escasez de estaciones meteorológicas y de registros históricos de precipitación y temperatura impide la obtención de mapas distribuidos de precipitaciones y de ETP a partir de la información registrada en las estaciones.

Como consecuencia de esta escasez, se ha introducido un conjunto de estaciones ficticias con objeto de disponer de una red de estaciones en el área de estudio que permita la generación de dichos mapas. La generación de las series meteorológicas en las estaciones ficticias ha seguido dos líneas de trabajo diferentes, en función de si se trata de valores de precipitación o temperatura.

En ambos casos, se requiere obtener, como primer paso, los valores de precipitación media anual, Pe, como de temperatura, Te, de las diferentes estaciones.

El procedimiento para la obtención de las precipitaciones medias anuales de las estaciones ficticias tiene como base el mapa de isoyetas a nivel nacional elaborado por el INSIVUMEH (año 2002). Este mapa de isoyetas, no obstante, fue modificado en función de las precipitaciones medias anuales calculadas para las tres estaciones actuales en la cuenca. Sobre las isolíneas de precipitación de este mapa de isoyetas modificado se ubicaron las estaciones ficticias generadas.

Los mapas de isoyetas para cada mes fueron obtenidos a partir del mapa de isoyetas de precipitación media, afectándolo por un factor mensual, resultado del promedio de las relaciones entre la precipitación media mensual considerada y la precipitación media anual para cada una de las tres estaciones actuales. Finalmente, mediante un proceso de interpolación por el inverso de la distancia de los valores de precipitaciones medias mensuales de las estaciones se obtienen los mapas mensuales de precipitación. Este proceso, que se repite en otros mapas, se apoya en el uso de herramientas geoestadísticas incluidas en software GIS.

3 La cuenca del lago Atitlán presenta actualmente operativas tres estaciones: Santiago Atitlán, El Tablón (Sololá) y El Capitán (San Lucas Tolimán), de las cuales las dos primeras tienen registros de cierta extensión y continuidad.

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El procedimiento para la obtención de las temperaturas medias anuales, Te, de las estaciones ficticias requiere establecer un gradiente térmico regional mediante la representación de las temperaturas medias anuales (de estaciones reales) frente a la altitud de la estación.

Obtenida la altitud de cada estación ficticia a partir del MDT, se puede aplicar el gradiente térmico para calcular la temperatura media anual de estación. A partir de aquí, el procedimiento es análogo al seguido para la precipitación, es decir, se afecta el valor de temperatura media anual de cada estación ficticia con un factor mensual para obtener la temperatura mensual en cada estación.

Con la temperatura mensual de cada estación y, junto con el número de horas de sol correspondiente al área de estudio, se procede al cálculo de la ETP mensual en cada estación ficticia mediante el método Thornthwaite. Una vez calculada la ETP, se procede a crear los mapas mensuales de ETP mediante interpolación por el inverso de la distancia.

Una vez estimados, a nivel mensual, los mapas de precipitaciones medias y de ETP media se da paso a la estimación del balance hídrico en la cuenca por el método tradicional de Thornthwaite. Este balance se calcula mes a mes durante el año hidrológico considerado.

El funcionamiento del balance inicia con el análisis de la relación entre la precipitación (P) y ETP. Si las entradas son mayores a las salidas (P > ETP), el sobrante de agua engrosa el almacenamiento del suelo (variación de almacenamiento positiva) y la evapotranspiración potencial se convierte en la evapotranspiración real (ETR) Si al contrario, las entradas son menores a las salidas (P < ETP) entonces el modelo toma agua del almacenamiento del suelo, presentándose dos alternativas.

Este almacenamiento, a efectos del balance hídrico, tiene dos valores límites, 0 y un valor máximo conocido como reserva útil (RU), que es función de las características físicas del suelo y de la profundidad radicular de la vegetación. Así, la reserva útil viene determinada por la capacidad del suelo para retener agua hasta la profundidad alcanzada por las raíces de las plantas. La RU fue calculada a partir de los datos expuestos en el Estudio Semidetallado de los Suelos del Departamento de Sololá, Guatemala, MAGA 2013.

Según los límites definidos, cuando P < ETP, si la reserva de agua en el suelo es suficiente, el déficit de la precipitación es satisfecho por la reserva y entonces ETR = ETP. Si la reserva es insuficiente, la ETR queda ligada a la P y a la reserva existente hasta su agotamiento, momento en que aparece el déficit, ETR = ETP – déficit.

Por último, cuando se alcanza la capacidad máxima el sobrante se transforma en excedente (Exc) y se convierte en escorrentía superficial y subterránea. Este excedente también es conocido como lluvia útil (LLU).

Este balance hídrico se aplica en cada una de las celdas de 20x20 metros en que se ha discretizado la cuenca de lago Atitlán. Así, en cada fase de cálculo del balance hídrico se obtiene un mapa distribuido de la variable analizada. A efectos prácticos, el balance se ha calculado entre los meses de mayo y octubre, ya que en el resto de meses la ETP >> P y hay un déficit de agua en el suelo y, por tanto, no se produce excedente.

Una vez obtenido el mapa de LLU mensual el siguiente paso es estimar el coeficiente de infiltración, que determinará qué porcentaje del agua excedentaria termina recargando los acuíferos, mientras que el resto se convierte en escorrentía superficial.

Para el cálculo del coeficiente de infiltración (Ci) se ha utilizado la expresión de Schosinsky y Losilla (2000), que aplican en su metodología para el cálculo de la recarga acuífera. Esta expresión tiene la siguiente forma:

Ci = Kp + Kv + Kfc donde:

Kp : componente por efecto de la pendiente Kv : componente por efecto de la cobertura vegetal Kfc : componente por efecto de la textura del suelo

5454

55

No obstante, para la estimación del Ci se han aplicado algunas modificaciones introducidas en el proyecto FORGAES (MARN 2006. El Salvador). Estas modificaciones simplifican el cálculo del factor Kfc y afectan también a las tablas para la asignación de valores de cada uno de los factores incluidos en el cálculo.

5.3. Balance hídrico. Método Thornthwaite

5.3.1.Precipitación

Un balance hídrico requiere disponer de una serie de estaciones meteorológicas ubicadas en el área de estudio o en sus proximidades, con un registro, idealmente, lo más extenso y completo posible. A partir del registro de datos pluviométricos se realiza el correspondiente análisis para determinar la fiabilidad de los datos y proceder, en su caso, al completado de datos faltantes. Finalmente, se estima la precipitación media mensual o diaria, según el nivel de detalle del estudio, de la unidad de área del estudio.

En la cuenca del lago Atitlán, el registro de estaciones, bien actuales o históricas, es insuficiente para proceder con dicho análisis. Solo dos estaciones, operativas ambas actualmente, presentan un registro medianamente extenso y completo, mientras que los registros del resto son cortos y muy incompletos.

Con esta condicionante, el estudio de precipitaciones en la cuenca de lago Atitlán ha tenido como base el mapa de isoyetas de precipitación media anual de Guatemala (INSIVUMEH, 2002).

Figura 36. Mapa de isoyetas de Guatemala y de la cuenca del lago Atitlán. Fuente: INSIVUMEH 2002. Edición propia.

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No obstante, para la estimación del Ci se han aplicado algunas modificaciones introducidas en el proyecto FORGAES (MARN 2006. El Salvador). Estas modificaciones simplifican el cálculo del factor Kfc y afectan también a las tablas para la asignación de valores de cada uno de los factores incluidos en el cálculo.

5.3. Balance hídrico. Método Thornthwaite

5.3.1.Precipitación

Un balance hídrico requiere disponer de una serie de estaciones meteorológicas ubicadas en el área de estudio o en sus proximidades, con un registro, idealmente, lo más extenso y completo posible. A partir del registro de datos pluviométricos se realiza el correspondiente análisis para determinar la fiabilidad de los datos y proceder, en su caso, al completado de datos faltantes. Finalmente, se estima la precipitación media mensual o diaria, según el nivel de detalle del estudio, de la unidad de área del estudio.

En la cuenca del lago Atitlán, el registro de estaciones, bien actuales o históricas, es insuficiente para proceder con dicho análisis. Solo dos estaciones, operativas ambas actualmente, presentan un registro medianamente extenso y completo, mientras que los registros del resto son cortos y muy incompletos.

Con esta condicionante, el estudio de precipitaciones en la cuenca de lago Atitlán ha tenido como base el mapa de isoyetas de precipitación media anual de Guatemala (INSIVUMEH, 2002).

Figura 36. Mapa de isoyetas de Guatemala y de la cuenca del lago Atitlán. Fuente: INSIVUMEH 2002. Edición propia.

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El mapa de isoyetas extraído para la cuenca del lago Atitlán fue “actualizado” considerando las precipitaciones medias anuales calculadas en las tres estaciones actuales localizadas en la cuenca: Santiago (Santiago Atitlán) El Tablón (Sololá) y El Capitán (San Lucas Tolimán), modificando las curvas en función de los datos puntuales de precipitación registrados en estas estaciones.

A partir de este mapa de isoyetas se ubicaron las estaciones ficticias sobre las isolíneas de precipitación.

A partir de este mapa de isoyetas modificado de precipitación media anual en la cuenca, se generan cada uno de los mapas de precipitación media para cada mes que se precisan para el cálculo del balance hídrico.

1400

1200

16001800

1500

1200

1400

1800

12381196

1456

1400

1200

1600

1800

1000

200030004000

4500

1500

10001200

1600

1400

2000

12381196

1456

Figura 37. Isoyetas en cuenca del lago de Atitlán. Fuente: INSIVUMEH, 2002. Edición

Figura 38. Isoyetas modificadas en base a valores de precipitación media en estaciones actuales. Elaboración propia. propia

Figura 39. Ubicación de estaciones ficticias en la cuenca del lago de Atitlán. Elaboración propia

56

57

Para ello, se procedió con el cálculo de un factor mensual de precipitación (Pki) a partir de la relación entre la precipitación media de cada mes y la precipitación media anual de cada una de las tres estaciones de la cuenca.

PRECIPITACIONES MEDIAS MENSUALES Y ANUAL DE LA ESTACIÓN EL TABLÓN (SOLOLÁ)

Meses may jun jul ago sep oct nov dic ene feb mar abr ANUAL

MEDIA 172.7 302.1 187.8 204.3 298.7 173.2 41.7 10.9 3.2 4.3 19.9 37.2 1456.0

Factor P mensual (Pk1) 0.119 0.208 0.129 0.140 0.205 0.119 0.029 0.007 0.002 0.003 0.014 0.026 1.00

PRECIPITACIONES MEDIAS MENSUALES Y ANUAL DE LA ESTACIÓN EL CAPITAN (SAN LUCAS TOLIMÁN)


MEDIA 139.2 250.3 152.5 156.8 234.3 149.7 32.0 7.2 1.9 8.7 24.6 39.2 1196.5


PRECIPITACIONES MEDIAS MENSUALES Y ANUAL DE LA ESTACIÓN SANTIAGO (SANTIAGO ATITLÁN)


MEDIA 157.5 255.7 138.2 149.0 235.7 145.9 38.4 10.3 3.8 13.3 29.4 61.0 1238.2


FACTOR DE PRECIPITACIÓN MENSUAL CUENCA DEL LAGO ATITLÁN

Meses may jun jul ago sep oct nov dic ene feb mar abr Factor P mensual cuenca (Pk) 0.121 0.208 0.123 0.131 0.197 0.121 0.029 0.007 0.002 0.007 0.019 0.036 1.00

De la media de los tres factores se obtiene un factor de precipitación mensual para la cuenca (Pk). Con este factor se calcula el valor de precipitación media mensual para cada estación ficticia generada. Se considera así, que la distribución espacial de las isoyetas permanece invariable para cada mes, variando únicamente su magnitud.

Una vez obtenidas las series de precipitación en las estaciones ficticias, se generan los mapas de precipitación media mensual(mapas raster de precipitación) por medio de un proceso de interpolación por el inverso de la distancia.

Figura 40. Mapa raster de precipitación media mes de junio.

Tabla 2. Cálculo del factor de precipitación mensual en la cuenca del lago Atitlán. Elaboración propia

Cuenca del lago de Atitlán Elaboración propia.

57

58

5.3.2.Temperatura

La serie termométrica de las estaciones ficticias fue construida a partir de la ecuación que define el gradiente térmico regional. Para obtener esta ecuación, se representan las temperaturas medias anuales de estaciones reales frente a la altitud de cada estación, en un sistema de coordenadas cartesiano. Se consideraron las temperaturas medias de 22 estaciones meteorológicas ubicadas en diferentes departamentos próximos a Sololá.

Figura 41. Estaciones meteorológicas seleccionadas para la determinación del gradiente térmico. Elaboración propia.

58

59

A continuación se presentan las estaciones seleccionadas para el cálculo del gradiente térmico.

Cuenca Número Estación Departamento Lon. (º) Lat. (º) Altitud Tª media (msnm) anual (ºC)

202061 111 San Martín Jilotepeque Chimaltenango -90.7886 14.7786 1800 17.9

202090 123 Santa Cruz Balanya Chimaltenango -90.9153 14.6867 2080 16.4

112027 157 Sabana

Grande Escuintla -90.83 14.3675 730 24.4

113081 160 El Chupadero Escuintla -90.7925 14.2686 270 26.5

110041 198 Camantulul Escuintla -91.0508 14.325 280 25

107041 206 Tiquisate Escuintla -91.3725 14.2861 70 28

113002 208 Insivumeh Guatemala -90.5328 14.5864 1502 19

202063 263 San Pedro Ayampuc Guatemala -90.4547 14.7764 1200 22.1

302015 296 San Pedro Necta Huehuetenango -91.7633 15.4953 1700 19.6

302016 310 Todos Santos Huehuetenango -91.6036 15.5047 2460 13.5

105012 450 Labor Ovalle Quetzaltenango -91.5139 14.87 2380 13.5

306003 466 Nebaj Quiche -91.1422 15.3981 1906 16.6

307023 468 Sacapulas Quiche -91.0861 15.2883 1180 23

307024 474 Chixoy Quiche -90.6606 15.3561 680 24.7

202018 479 Chiguila Quiche -91.1075 14.9528 2025 15.5

104038 490 Retalhuelu Aeropuerto Retalhuleu -91.6958 14.5219 205 27

104040 496 El Asintal Retalhuleu -91.7244 14.5883 355 26.3

105007 513 Los Brillantes Retalhuleu -91.6181 14.5583 345 27.3

103039 534 San Marcos San Marcos -91.8094 14.9542 2420 13.5

102016 538 Catarina San Marcos -92.0772

14.8556

233 26.2

108013 648 Santiago Atitlán Sololá -91.2314 14.6317 1580 19

106013 652 Chojoja Suchitepéquez -91.4928 14.5453 430 25.8

Tabla 3. Datos de estaciones meteorológicas seleccionadas para el cálculo del gradiente térmico. Elaboración propia

59

60

La ecuación obtenida viene dada por la siguiente expresión:

y = -163.82 x + 4679.8

A continuación, a partir del MDT, se asigna la altitud de cada estación ficticia, momento en que se calcula la temperatura media anual de cada estación mediante la expresión del gradiente térmico.

A partir de aquí, el procedimiento para obtener las temperaturas medias mensuales es análogo al seguido para la precipitación; es decir, se calculan los factores de temperatura mensuales (Tki) a partir de las tres estaciones actuales de la cuenca.

GRADIENTE TÉRMICO y = -163.82x + 4679.8R2 = 0.9772

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 5 10 15 20 25 30

Temperatura anual media (ºC)

Alti

tud

(msn

m)

Figura 42. Gradiente térmico regional. Elaboración propia.

TEMPERATURAS MEDIAS MENSUALES Y ANUAL DE LA ESTACIÓN EL TABLÓN (SOLOLÁ)


MEDIA 15.4 15.2 15.4 15.4 14.8 14.7 14.1 12.7 13.0 13.5 14.1 15.3 14.6

Factor Tª mensual 1.057 1.044 1.056 1.058 1.017 1.011 0.970 0.874 0.892 0.926 0.969 1.048 (Tk1)

TEMPERATURAS MEDIAS MENSUALES Y ANUAL DE LA ESTACIÓN EL CAPITAN (SAN LUCAS TOLIMÁN)


MEDIA 19.4 19.2 19.6 20.3 18.7 18.3 18.4 17.8 17.8 17.9 18.3 19.6 18.7


TEMPERATURAS MEDIAS MENSUALES Y ANUAL DE LA ESTACIÓN SANTIAGO (SANTIAGO ATITLÁN)


MEDIA 19.7 19.5 19.9 19.4 18.8 18.5 18.2 17.3 17.8 18.1 18.9 19.5 19.0


Meses may jun jul ago sep oct nov dic ene feb mar abr - Factor Tª mensual cuenca (Tk) 1.046 1.035 1.053 1.056 1.003 0.990 0.972 0.913 0.928 0.946 0.982 1.042

Tabla 4. Cálculo del factor de temperatura mensual en la cuenca del lago Atitlán. Elaboración propia

60

61

De la media de los 3 factores de las estaciones se obtiene un factor de temperatura mensual para la cuenca (Tk). Con este factor se calcula el valor de temperatura media mensual de cada estación ficticia.

Id Nombre X Altitud Y Pe (mm) Te (ºC) (msnm) 0 - 417945.9 1647681.8 3301 1000 8.4 1 - 415160.9 1645039.6 2949 1200 10.6 2 - 420516.7 1643754.2 3127 1200 9.5 3 - 424729.9 1645039.6 2623 1200 12.6 4 - 421516.4 1629829.2 2007 1200 16.3 5 - 428443.2 1628686.7 1525 1200 19.3 6 - 433013.5 1624901.9 1537 1200 19.2 7 - 435012.9 1620831.6 1856 1200 17.2 8 - 425729.6 1621045.8 1660 1200 18.4 9 - 420588.1 1619760.4 1554 1200 19.1 10 - 417517.4 1623330.9 1671 1200 18.4 11 - 417660.3 1627686.9 1546 1200 19.1 12 - 429300.1 1643897.1 2559 1400 12.9 13 - 427729.1 1641112.1 2400 1400 13.9 14 - 423444.5 1639469.6 2508 1400 13.3 15 - 422587.6 1634828.0 2346 1400 14.2 16 - 427372.0 1632257.2 2042 1400 16.1 17 - 433513.3 1629115.1 2115 1400 15.7 18 - 436584.0 1626187.3 2039 1400 16.1 19 - 435727.0 1616189.9 1517 1400 19.3 20 - 430228.5 1615690.0 1643 1400 18.5 21 - 426086.7 1617403.9 2966 1400 10.5 22 - 422444.7 1615475.8 1831 1400 17.4 23 - 416160.6 1618974.9 2139 1400 15.5 24 - 412804.4 1623402.3 2037 1400 16.1 25 - 413732.7 1630186.3 2286 1400 14.6 26 - 416589.1 1634399.5 2461 1400 13.5 27 - 415160.9 1638898.3 2804 1400 11.4 28 - 412804.4 1640540.8 2479 1400 13.4 29 - 418302.9 1620760.1 2578 1400 12.8 30 - 416803.3 1620831.6 2686 1400 12.2 31 - 436584.0 1640469.4 2526 1500 13.1 32 - 432799.2 1638755.5 2257 1500 14.8 33 - 431799.5 1634613.7 1800 1500 17.6 34 - 435869.9 1633614.0 2168 1500 15.3 35 - 412732.9 1634185.3 2470 1600 13.5 36 - 412090.3 1619903.2 2178 1600 15.3 37 - 418160.1 1615832.8 1809 1600 17.5 38 - 422087.7 1612476.6 1764 1600 17.8 39 - 429800.0 1612619.4 1594 1600 18.8 40 - 433656.1 1615261.6 1303 1600 20.6 41 - 415375.1 1616189.9 1856 1800 17.1 42 - 419874.0 1613190.7 1376 1800 20.2 43 - 426158.1 1614047.6 2707 1800 12.0 44 - 424087.2 1612262.3 2492 1800 13.4 45 - 427943.3 1612262.3 2351 1800 14.2 46 - 424658.5 1625259.0 1510 1800 19.3 47 El Tablón 426586.5 1635470.7 2336 1456 14.3 48 El Capitán 431014.0 1619331.9 1567 1238 19.0 49 Santiago 421230.8 1618118.0 1582 1196 18.9

Tabla 5. Valores de altitud, precipitación media anual, Pe, y temperatura media anual, Te, de las estaciones ficticias y reales

61

62

5.3.3.Reserva útil

Finalizada la construcción de las series de datos meteorológicos de las estaciones ficticias, para el cálculo del balance hídrico por el método de Thornthwaite se precisa conocer la reserva útil.

La reserva útil, RU e está contenido entre los estados correspon permanente, PM, y que puede ser utilizado por las

Para poder convertir la hu ampo a milímetros, se pasa de porcentaje de suelos, a porcentaje por volumen multiplicando por

La expresión para el c

, es el volumen de agua por unidad de superficie de suelo qudientes a capacidad de campo, CC, y punto de marchitez

plantas.

medad del suelo, punto de marchitez y capacidad de c peso, tal como aparecen en las tablas de laboratorio de

la densidad aparente.

álculo de la RU es la siguiente:

RU = 10*.Pr*.*100

)( DaPMPCC

reserva útil del suelo (mm) capacidad de campo (% por peso de suelo seco) punto de marchitez permanente (% por peso de suelo sedensidad aparente (g/cm3)

profundidad raíces (cm)

define como el grado de a que ha perdido

ífica, expresada como % de grado de humedad

elo que las raíces de las s de extraer.

donde:

RU: CC: PMP: co) Da: Pr

La CC se humedad de una muestrel agua gravpeso. El PM es elcontenido en el suplantas no son capace

Estos parámetros físicos del suelo se extrajeron del “Estudio Semidetallado de los Suelos del Departamento de Sololá, Guatemala”, MAGA 2013, donde se realizaron análisis de las diferentes tipologías de suelos identificados en el departamento de Sololá.

Usualmente, la RU es estimada a través de valores bibliográficos, a partir de la textura considerada en el suelo y de la profundidad radicular considerada según el tipo de vegetación. En nuestro caso, se puede decir que esta componente del estudio alcanza un alto nivel de detalle.

Definida la RU en cada tipo de suelo reflejado en el mapa taxonómico de la cuenca del lago Atitlán, se convierte el mapa a formato raster. La RU en la cuenca varía entre 0 (cuando estrictamente no hay desarrollo de suelos) y los 308 mm.

MAPA DE RESERVA ÚTIL DEL SUELO CUENCA LAGO DE ATITLÁN

LAGO DE ATITLÁN

San Andrés Semetabaj

SantiagoAtitlán

San Juan La Laguna

Santa Cruz La Laguna

Santa Lucía Utatlán

San Pedro La Laguna

Sololá

San Jorge La Laguna

San JoséChacayá

SantaClara LaLaguna

San Lucas Tolimán

San Antonio Palopó

Santa Catarina PalopóSan Marcos La Laguna

Panajachel

¯

0 3,000 6,000 9,000 12,000Meters

LEYENDA

Fuente: Geólogos del Mundo

Edición: Geólogos del Mundo

MAPAMAPARESERVA ÚTILRESERVA ÚTIL

DEL SUELODEL SUELO

CUENCA DE ATITLÁNCUENCA DE ATI TLÁN

UBICACIÓN ÁREA DE ESTUDIO CUENCA ATITLÁN

RU (mm)

0 - 50

50 - 100

100 - 150

150 - 200

200 - 250

250 - 308

Figura 43. Mapa raster de Reserva Útil (RU) del suelo. Cuenca del lago de Atitlán Elaboración propia

62

63

5.3.4.Evapotranspiración potencial

La evapotranspiración es el resultado del proceso por el cual el agua cambia de estado líquido a gaseoso y, directamente o a través de las plantas, vuelve a la atmósfera en forma de vapor. En consecuencia resulta ser la suma de dos fenómenos: evaporación y transpiración (Custodio y Llamas, 1983). Como es difícil medir ambos procesos por separado, y además en la mayor parte de los casos lo que interesa es la cantidad de agua que se pierde a la atmósfera, se calculan conjuntamente bajo el concepto de evapotranspiración. Existen numerosas fórmulas, teóricas o semiempíricas, y procedimientos de cálculo para estimar la evapotranspiración considerando parámetros climatológicos, agrícolas e hidrológicos.

El procedimiento seguido para estimar la evapotranspiración potencial ha consistido en aplicar el método de Thornthwaite. Este método es uno de los más empleados en hidrogeología debido a que solo requiere en su cálculo de datos climatológicos usualmente disponibles como la temperatura y el número de horas de sol, además de que pueden obtenerse indirectamente (existen tablas que proporcionan el número de horas de sol por mes en función de la latitud considerada).

La fórmula de Thornthwaite se expresa de la siguiente forma:

ETP = 16

Latº Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic N

14.5º 11.2 11.6 11.9 12.3 12.6 12.8 12.8 12.5 12.1 11.7 11.3 11.2

Tabla 6. Número de horas de sol máximas (h/día) para el hemisferio Norte (calculadas para el día 15 de cada mes)

1103012

1a

a

ITNl

donde:

ETP = evapotranspiración potencial (mm)

l1 = número de horas reales de sol al día (h)

N = número de días al mes,

Ta = temperatura del aire media mensual (ºC)

A = 6.75 x 10-7 I3 – 7.71 x 10-5 I2 + 1.79 x 10-2 I + 0.49

donde: I = para los 12 meses

donde

12

1i

i = 514.1

5

aT

63

64

A partir de la temperatura media mensual y del número de horas de sol correspondiente (según tabla 6) se obtiene la ETP mensual en cada estación. Por último, mediante un proceso de interpolación espacial por el inverso de la distancia se han obtenido los diferentes mapas de ETP mensuales de la cuenca.

5.3.5.Evapotranspiración real

La evapotranspiración real (ETR) se calcula, como se explicó en el apartado de metodología, a partir de la pluviometría, la ETP y la RU.

Cabe destacar que durante la época lluviosa, desde el mes de mayo al mes de octubre, la precipitación es superior a la ETP; así, el agua demandada por ésta es satisfecha (sin requerir agua del almacenamiento del suelo) y la ETR adquiere el valor de la ETP.

ETR = ETP (de mayo a octubre)

En cambio, durante el resto de noviembre a abril (época seca) las precipitaciones, considerando un año medio hidrológico, son escasas y la ETP >> ETR. Recordar que no se considera en el cálculo otros aportes de agua al sistema que no sean de la precipitación, como podría ser agua de regadíos.

LAGO DE ATITLÁN


SantiagoAtitlán

San Juan La Laguna



San Pedro La Laguna

Sololá

San Jorge La Laguna

San JoséChacayá

SantaClara LaLaguna

San Lucas Tolimán

San Antonio Palopó


Panajachel

¯

MAPA DE ETP MEDIA MES DE JUNIO

0 3,000 6,000 9,000 12,000Meters

LEYENDA



MAPAMAPAETP ETP

MES JUNIOMES JUNIO

CUENCA DE ATITLÁNCUENCA DE ATITLÁN


CUENCA LAGO DE ATITLÁN

ETP junio (mm)

High : 83

Low : 51

Figura 44. Mapa raster de ETP del mes de junio. Cuenca del lago de Atitlán Elaboración propia

64

65

5.3.6.Excedente

El resultado final de la aplicación del ba excedente o también conocida como lluviaestimación del excedente es la siguiente:

Ex

donde:

Exc = Excedente (mm) P = Precipitación (mm) ΔR = Incremento de la reserva de agu

ión

a acuífera.

Así, en la práctica, del desarrollo del modelo hidrológico se obtienen seis mapas de excedente de lluvia, correspondientes a los meses comprendidos entre mayo y octubre.

Finalmente, sumando los excedentes del año hidrológico (meses de mayo a octubre) se obtiene un mapa raster de excedente anual.

La segunda fase del proceso metodológico para la estimación de la recarga acuífera debe determinar la fracción del excedente que se convierte en escorrentía superficial y la fracción que se infiltra a los acuíferos para convertirse en escorrentía subterránea.

lance hidrológico de Thornthwaite es la estimación del útil. De manera simplificada, la expresión seguida para la

c = P – ETR - ΔR

a en el suelo (mm)

Mediante la aplicación de la herramienta de álgebra de mapas de los Sistemas de Información Geográfica se ha desarrollado, paso por paso (según se ha explicado en los apartados anteriores), la expresanterior en intervalos mensuales.

Del balance hidrológico efectuado se desprende, como se puede intuir, queúnicamente en los meses de la época lluviosa (de mayo a octubre) se produce un excedente de lluvia, siendo, por tanto, los meses que contribuyen a la recarg

Figura 45. Mapa raster de Excedente anual. Cuenca del lago de Atitlán Elaboración propia


SantiagoAtitlán

San Juan La Laguna

San Pablo La Laguna



San Pedro La Laguna

Sololá

San Jorge La Laguna

San JoséChacayá

SantaMaría

Visitación

San Lucas Tolimán

San Antonio Palopó


Nahualá

Panajachel

LAGO DE ATITLÁN

¯

MAPA DE EXCEDENTE ANUAL CUENCA LAGO DE ATITLÁN

LEYENDAExcedente anual (mm)

High : 1260.27

Low : 300.85


MAPAMAPAEXCEDENTEEXCEDENTE

ANUALANUAL




0 3,400 6,800 10,200 13,600Meters

65

66

5.4. Cálculo de infiltración Existen numerosos métodos, todos de naturaleza empírica, para estimar un coeficiente de infiltración, o bien un coeficiente de escorrentía, que determine la fracción del excedente de agua (una vez cubierta la RU del suelo) que se infiltra a los acuíferos traduciéndose en escorrentía subterránea o bien que se transforma en escorrentía superficial.

Para la determinación de los coeficientes de infiltración (Ci) en la cuenca se ha empleado la expresión y las tablas que Schosinsky y Losilla (2000) presentan en su metodología para la estimación de la recarga hídrica, modificada por FORGAES (MARN 2006. El Salvador). La metodología de Schosinsky y Losilla (2000) fue desarrollada en Costa Rica y es ampliamente utilizada en Centroamérica. Por su parte, las modificaciones realizadas por FORGAES (MARN 2006, El Salvador) simplifican la determinación del factor Kfc, al estar tabulado en una tabla; además, establece un mayor número de categorías en cada una de las tablas de valores de los factores que determinan la infiltración.

Según esta expresión, el coeficiente de infiltración en un determinado terreno es función de la pendiente, cobertura vegetal y textura del suelo. La expresión considerada es la siguiente:

Ci = Kp + Kv + Kfc

donde:

Kp : factor por efecto de la pendiente Kv : factor por efecto de la cobertura vegetal Kfc : factor por efecto de la textura del suelo

- Factor pendiente (Kp)

Para la determinación del factor Kp se generó un mapa de pendientes a partir del MDT y se reclasificó el mapa de pendientes según los rangos establecidos en la tabla 7.

A continuación se designó el valor correspondiente de kp y finalmente se convirtió el mapa a formato raster.


SantiagoAtitlán

San Juan La Laguna



San Pedro La Laguna

Sololá

San Jorge La Laguna

San JoséChacayá

SantaClara LaLaguna

San Lucas Tolimán

San Antonio Palopó


Panajachel

LAGO DE ATITLÁN

¯

MAPA DE FACTOR PENDIENTE (Kp)

0 3,000 6,000 9,000 12,000Meters

LEYENDA



MAPAMAPADE FACTOR DE FACTOR

PENDIENTE (Kp)PENDIENTE (Kp)




kp0.40

0.15

0.10

0.07

0.05

0.01

Figura 46. Mapa raster factor Kp. Cuenca del lago de Atitlán Elaboración propia

Pendiente Kp 0 -1% 0.40

1 – 15% 0.15 15 – 30% 0.10 30 – 50% 0.07 50 – 70% 0.05

>70% 0.01

Tabla 7. Factor kp. (FORGAES, MARN 2006, El Salvador)

66

67

- Factor cobertura vegetal (Kv)

El factor por cobertura vegetal se determina a partir del mapa de usos del suelo del departamento de Sololá. Existe una pequeña área de la cuenca que no queda incluida en el departamento de Sololá. En estos casos, el mapa de usos del suelo de la cuenca del lago Atitlán fue completado a partir de los usos del suelo de las áreas vecinas y de las ortofotos

Para generar el mapa del factor Kv se asigna el correspondiente coeficiente (tabla 8) a cada una de las coberturas vegetales identificadas en el mapa de usos del suelo de la cuenca del lago Atitlán. Una vez asignado el valor de Kv se procede con la conversión del mapa a formato raster.

- Factor tipo de suelo (Kfc)

En este factor se consideran dos variables como son la textura del suelo y la geología, las cuales determinan significativamente la capacidad de infiltración de un determinado terreno. La textura se determina para los primeros 30 cm de profundidad, al ser este espesor el que tiene una mayor incidencia en la capacidad de infiltración durante la lluvia.

Las cartografías empleadas para la obtención del mapa de Kfc fueron el mapa taxonómico del departamento de Sololá y el mapa geológico de la cuenca del lago Atitlán. A partir del mapa taxonómico del departamento de Sololá se obtuvó el mapa taxonómico de la cuenca del lago Atitlán, completando las áreas no incluidas de la cuenca en el departamento de Sololá considerando los tipos de suelos de las áreas vecinas y la propia geología.

Figura 47. Mapa raster factor Kv. Cuenca del lago de Atitlán Elaboración propia


SantiagoAtitlán

San Juan La Laguna



San Pedro La Laguna

Sololá

San Jorge La Laguna

San JoséChacayá

SantaClara LaLaguna

San Lucas Tolimán

San Antonio Palopó


Panajachel

LAGO DE ATITLÁN

¯

MAPA DE FACTOR DE VEGETACIÓN (KV)

0 3,000 6,000 9,000 12,000Meters

LEYENDA



MAPAMAPADE FACTOR DE FACTOR

DE VEGETACIÓN (KV)DE VEGETACIÓN (KV)




Kv

0.20

0.19

0.18

0.15

0.10

Por cobertura vegetal Kv Pasto natural, zonas urbanas 0.10 discontinuas, caña, grano básico, etc. Coníferas, palmeras, zona urbana 0.15 verde, etc. Vegetación arbustiva, platanales, etc. 0.18 Bosque de café 0.19 Bosques, lava reciente, etc. 0.20 Tabla 8. Factor Kv. (FORGAES, MARN 2006, El

Salvador)

67

68

A partir de la unión de los dos mapas citados, se asignan los correspondientes valores de kfc (tabla 9), para finalmente, convertir el mapa a formato raster.

Una vez generados los mapas de factores Kp, Kv y Kfc se procede con su suma para obtener el mapa del coeficiente de infiltración (Ci) en la cuenca.

Obtenido el mapa Ci, basta multiplicarlo con el mapa de excedente anual (suma de todos los mapas de meses con excedente, o sea de mayo a octubre) para obtener como resultado el mapa de recarga acuífera de la cuenca del lago Atitlán.

Por tipo suelo/geología Kfc Suelos arcillosos. Latosoles de altura, zonas urbanas, suelos o rocas compactas e impermeables.

0.10

Suelos de combinación de limo y arcilla. Litosoles y Regosoles de valle.

0.15

Suelos arenosos, recientes, suelos de cauces de ríos, suelos no muy compactos, zonas con muchas fallas.

0.20

Tabla 9. Factor Kfc. (FORGAES, MARN 2006, El Salvador)

Figura 48. Mapa raster factor Kfc. Cuenca del lago de Atitlán Elaboración propia

Figura 49. Mpropia

apa raster Ci. Cuenca del lago de Atitlán Elaboración


SantiagoAtitlán

San Juan La Laguna



San Pedro La Laguna

Sololá

San Jorge La Laguna

San JoséChacayá

SantaClara LaLaguna

San Lucas Tolimán

San Antonio Palopó


Panajachel

LAGO DE ATITLÁN

¯

MAPA DE FACTOR SUELO/GEOLOGIA (Kfc) CUENCA LAGO DE ATITLÁN

0 3,000 6,000 9,000 12,000Meters

LEYENDA



MAPAMAPADE FACTORDE FACTOR

SUELO/GEOLOGÍA (Kfc)SUELO/GEOLOGÍA (Kfc)



Kfc

0.10

0.15

0.20


SantiagoAtitlán

aguna


ucía Utatlán

o La Laguna

Sololá

San Jorge La Laguna

San JoséChacayá

San Lucas Tolimán

San Antonio Palopó

Santa Catarina Palopóarcos La Laguna

Panajachel

LAGO DE ATITLÁNSan Juan La L

Santa L

San Pedr

SantaMaría

Visitación

San M

Nahualá

¯

IENTE DE INFILTRACIÓN (Ci)MAPA DE COEFIC CUENCA LAGO DE ATITLÁN

0 3,400 6,800 10,200 13,600Meters

LEYENDA



MAPAMAPADE COEFICIENTEDE COEFICIENTE

INFILTRACIÓNINFILTRACIÓN



Ci0.2 - 0.3

0.3 - 0.4

0.4 - 0.5

0.5 - 0.6

0.6 - 0.8

68

69


SantiagoAtitlán

San Juan La Laguna

San Pablo La Laguna



San Pedro La Laguna

Sololá

San Jorge La Laguna

San JoséChacayá

SantaMaría

Visitación

San Lucas Tolimán

San Antonio Palopó


Panajachel

LAGO DE ATITLÁN

Nahualá

¯

MAPA DE RECARGA ACUÍFERA

0 3,400 6,800 10,200 13,600Meters


LEYENDA



MAPAMAPADE RECARGA DE RECARGA

ACUÍFERAACUÍFERA



RECARGA (mm)

<150

150-200

200-250

250-300

300-350

350-400

>400

Figura 50. Mapa raster recarga acuífera. Cuenca del lago de Atitlán Elaboración propia.

69

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De la tabla de atributos asociada al mapa raster de recarga se puede calcular, aproximadamente, el valor de la recarga anual media en la cuenca del lago de Atitlán.

Rango P(mm) P media (l/m2) Nº celdas Área (m2)/celda Area (m2) Hm3/año <150 125 19284 400 7713600 0.96

150-200 175 116181 400 46472400 8.13 200-250 225 240121 400 96048400 21.61 250-300 275 307763 400 123105200 33.85 300-350 325 235735 400 94294000 30.65 350-400 375 98546 400 39418400 14.78

>400 600 37935 400 15174000 9.10 422 km2 119

6. Supuestos y limitaciones Se ha aplicado el método de Thornthwaite bajo las siguientes consideraciones:

- El período considerado es el año hidrológico, en este caso de mayo a abril. - La temperatura y la precipitación se aplican como valores medio mensuales. - La reserva útil del suelo, al comienzo del año hidrológico, es 0 y las variaciones de dicha

reserva se deben exclusivamente al resultado del balance.

P – ETR = +- RU

Al utilizar los valores medios mensuales, las precipitaciones acaecidas en los días de lluvia a lo largo del mes quedan difuminadas dentro de dicho valor medio y sometidas, en el cálculo, a la evapotranspiración, que tiene un carácter continuo durante todo el mes, lo que se traduce en una sobreestimación de la evapotranspiración.

Además, el método no considera algunos fenómenos o particularidades que pueden tener cierta incidencia en la recarga:

- El régimen pluviométrico en Guatemala se caracteriza por lluvias de cierta intensidad en espacios de tiempos cortos. Sin embargo, el método de Thornthwaite no considera en el cálculo del balance la intensidad de la lluvia, la cual influye notablemente en el proceso de infiltración.

- Es frecuente que las precipitaciones se presenten en horas de la tarde o la noche, cuando las temperaturas son más bajas que la media diaria o incluso se aproximen a la mínima diaria. En este sentido, el efecto de la temperatura y de la evapotranspiración es menor al considerado en el balance hídrico y, por tanto, hay una sobreestimación de la evapotranspiración.

- Durante la época de canícula los cultivos suelen recibir agua de riego para satisfacer sus necesidades hídricas. En esta situación, las lluvias coincidentes con riegos pueden encontrar suelos cercanos a su máximo almacenamiento, lo que permitiría una mayor infiltración del agua de lluvia a la considerada en el balance.

- El método utilizado no considera en su cálculo la fracción de agua de lluvia interceptada por la cobertura vegetal. No obstante, esta fracción de lluvia interceptada no suele ser significativa. Además, en balances anuales, con intervalos de cálculo mensuales, puede despreciarse.

- En una cuenca hidrológica, además de la recarga por infiltración de la precipitación, pueden existir otras recargas: laterales de acuíferos colindantes, por retorno de agua de riego, etc.

Tabla 10. Cálculo de la recarga total anual (Elaboración propia)

70

7. Conclusiones Los mapas hidrogeológicos de la cuenca del Lago de Atitlán, a escala 1:25.000, representan una síntesis de las características hidrogeológicas de los materiales presentes en la cuenca. El presente informe complementa y describe de una manera más detallada la representación hidrogeológica en estos mapas.

La información previa relativa a las aguas subterráneas en la cuenca del lago de Atitlán es escasa, y por lo tanto, existen pocos datos hidrogeológicos, incluyendo estudios, sondeos de perforación, ensayos de bombeo y monitoreo de las aguas subterráneas y de precipitación, que aporten datos y favorezcan el conocimiento hidrogeológico en la cuenca.

En base a la información obtenida durante el proyecto (inventario de puntos de agua, SEV, análisis físico-químicos, etc), se concluye que la heterogeneidad hidrogeológica en la cuenca del lago de Atitlán es muy alta, alcanzando una secuencia de acuíferos multicapas, en ocasiones conectados y en otras totalmente aislados y colgados.

Se han agrupado las distintas unidades litológicas en función de sus características hidrogeológicas, obteniéndose un total de 12 unidades, agrupadas según su grado y tipo de permeabilidad:

• Cuaternario Aluvial (Qal): permeabilidad granular muy alta. • Cuaternario Coluvial (Qcol): permeabilidad granular alta. • Cuaternario Piroclástico Post-Los Chocoyos (Qpa): permeabilidad granular baja. • Cuaternario Piroclástico Los Chocoyos (Qpfs): permeabilidad granular alta. • Cuaternario Andesítico (Qa): permeabilidad fisural muy alta. • Cuaternario-Terciario Andesítico (QTa): permeabilidad fisural alta. • Sedimentos terciarios de relleno de caldera II (Tcf2): permeabilidad limitada. • Tobas riolíticas terciarias (Trt): permeabilidad limitada. • Toba riolítica terciaria El Adelanto (Tat): permeabilidad fisural muy alta. • Sedimentos terciarios de relleno de caldera I (Tcf1): permeabilidad fisural media-baja. • Toba dacítica terciaria María Tecún (Tmt): permeabilidad fisural alta. • Terciario granítico (Tg): permeabilidad limitada.

A pesar de esta alta variabilidad hidrogeológica, se puede establecer una división general en tres acuíferos principales, generalmente extrapolables a lo largo de la cuenca: un acuífero superior ubicado en depósitos piroclásticos cuaternarios (Qpfs); un acuífero intermedio (frecuentemente colgado) ubicado en materiales volcánicos (Trt, QTa y Qa,) y/o sedimentarios (Tcf2) terciarios y/o cuaternarios; y un acuífero profundo, ubicado en materiales sedimentarios (Tcf1) y/o volcánicos terciarios fracturados (Tmt y Tg), conectado con el lago de Atitlán.

Cabe destacar que no en todas las áreas de la cuenca aparecen estos tres acuíferos, ya que dependiendo de la zona, puede no aparecer alguno de los acuíferos superior o intermedio, o aparecer además un pequeño acuífero muy superficial, asociado a depósitos aluviales-coluviales o piroclásticos (Qpa, Qal y Qcol) o bien, aparecer un acuífero fisural termal, asociado a grandes fallas, que transportan fluidos hidrotermales hasta la superficie (éste se manifiesta mayormente en la zona centro y suroriental de la cuenca).

Los acuíferos superiores son, en general, de media-alta productividad, aunque pueden aparecer potencias variables, frecuentes cambios laterales de facies y variaciones estacionales del nivel freático, que reducen la productividad de éstos. El acuífero intermedio es (cuando no se encuentra colgado) un potente acuífero productivo. El acuífero profundo (menos conocido y explotado) posee, en general, un alto potencial, con altos valores de permeabilidad por fracturación, trasmisividad y menor estacionalidad, pero en ocasiones se encuentra demasiado profundo para su explotación. Los acuíferos más superficiales (aluviales o piroclásticos) que pueden aparecer en determinadas zonas, son, en general, poco productivos, debido a su escaso espesor y su alta variación estacional. Por último, el acuífero fisural termal es el acuífero más productivo de todos, con altos valores de caudales de

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producción, pero alta concentración de sales y elementos disueltos que limitan su utilización para el consumo.

Desde el punto de vista hidroquímico se analizaron un total de 102 puntos de agua (nacimientos, pozos superficiales y profundos, aguas superficiales del lago de Atitlán, nacimientos termales sublacustres y aéreos), realizándose análisis con 21 parámetros físico-químicos (anexo II). Los resultados muestran que la secuencia iónica de las aguas subterráneas no avanza más allá del ión sulfato y, en general, poseen bajas concentraciones iónicas. Por lo que se concluye que la mayoría de las aguas que dan lugar a nacimientos en la cuenca del lago proceden de acuíferos locales (superficiales e intermedios).

Se observa un patrón de evolución de las aguas a lo largo de un sistema de flujo concéntrico, desde las partes altas de la cuenca hasta la parte central, donde se encuentran las mayores concentraciones iónicas. Del mismo modo, se observa un patrón de flujo subterráneo profundo desde el lago de Atitlán hacia el sur de la cuenca (boca costa).

Los datos de temperatura y concentraciones iónicas, muestran una fuerte influencia de actividad termal en la zona centro-oriental de la cuenca. En la mayoría de los elementos analizados, las mayores concentraciones iónicas se encuentran en las muestras asociadas a actividad termal, ya que las altas temperaturas y el largo recorrido de estas aguas disuelven y arrastran mayores cantidades de elementos. Además, se observa una fuerte influencia de actividad hidrotermal en el lago, que determina la química de sus aguas.

Los diagramas de Stiff muestran una diferenciación de acuíferos a lo largo de la cuenca. Éstas se pueden agrupar en 8 conjuntos de aguas (figura 11) que poseen características hidrogeoquímicas similares y que por lo tanto pueden ser asociadas a un mismo acuífero:

• Grupo 1: Aguas bicarbonatadas. Acuífero fisural Toba María Tecún (ATmt) • Grupo 2: Aguas sulfatadas-bicarbonatadas. Acuífero cuaternario piroclástico (AQpfs) • Grupo 3: Aguas bicarbonatadas-sulfatadas cálcicas. Acuífero fisural estratovolcánico

Cuaternario-Terciario andesítico (AQTa) • Grupo 4: Aguas bicarbonatadas-sulfatadas cálcico-magnésicas y cálcico-sódicas.

Acuífero superior Sedimentos de relleno II (ATcf2) • Grupo 5: Aguas bicarbonatadas-sulfatadas cálcico-sódico-magnésicas. Acuífero

cuaternario aluvial (AQal) • Grupo 6: Aguas bicarbonatadas-sulfatadas sódico-cálcicas. Acuífero Fisural Termal Lago

de Atitlán (ATLA) • Grupo 7: Aguas bicarbonatadas-sulfatadas sódico-magnésico-cálcicas. Acuífero Lago

de Atitlán (ALA) • Grupo 8: Aguas sulfatadas sódicas. Acuífero terciario granítico (ATg) • Muestras que no pertenecen a ningún grupo.

Cabe destacar las altas concentraciones de algunos elementos analizados en determinadas zonas de la cuenca, como es el caso del arsénico, que se encuentra por encima del límite máximo permitido (0.1 mg/l) según la norma COGUANOR NTG29001. Estas altas concentraciones de arsénico se encuentran en algunos nacimientos y pozos profundos de los municipios de Panajachel, San Andrés Semetabaj, Santa Catarina Palopó y San Antonio Palopó, lo que se relaciona con una fuerte influencia hidrotermal (actual y anterior) en la zona.

Las concentraciones de cloruros en los puntos analizados de la cuenca no son significativas. Las mayores concentraciones se encuentran en la zona de actividad termal, en el abanico aluvial de Panajachel y dos muestras en la zona norte (La Cuchilla y Chaquiyá). Estos últimos se pueden relacionar con una fuerte influencia de actividades agrícolas (pesticidas y fertilizantes), aunque ninguna de las muestras analizadas en la cuenca supera los límites permisibles de la norma COGUANOR NTG29001, que fija el límite de cloruros en 250 mg/l.

7272

La mayor concentración de sulfatos en los nacimientos de la cuenca se encuentra en las cercanías de la cabecera municipal de Santa Lucía Utatlán, lo que puede ser debido a la influencia de vertidos antrópicos en dicha cabecera. Sin embargo ninguna de las muestras analizadas en la cuenca supera los límites permisibles por la norma COGUANOR NTG29001, que fija el límite de sulfatos en 250 mg/l.

Los fosfatos se concentran en la mitad oriental (cuenca del río San Francisco), esto puede estar relacionado con una fuente de origen antrópico (actividad agrícola, etc). Las dos muestras con mayores concentraciones de fosfatos se encuentran en dos pozos que se ubican debajo del núcleo urbano de Sololá y Panajachel.

Por último, destacar que en algunas zonas puntuales se han encontrado niveles altos de nitratos (mayores a 10 mg/l) como es el caso de los municipios de Sololá (El Tablón), Concepción, San Pedro la Laguna, así como la parte alta de San Juan; y mayores a 50 mg/l (límite máximo permitido por la norma COGUANOR NTG29001) en una muestra de Sololá (cercana a San José Chacayá).

Aunque los datos de la mayoría de los elementos no son alarmantes (a excepción del caso de arsénico y flúor de origen natural en la zona centro-oriental), se recomienda imprescindible la puesta en práctica de medidas preventivas, enfocadas a la reducción y manejo efectivo de aguas residuales y fertilizantes químicos, que palien la situación y eviten un aumento de las concentraciones de algunos elementos nocivos en las aguas subterráneas, hasta límites razonables compatibles con el desarrollo agrícola del país.

El modelo empleado para la estimación de la recarga acuífera aplica el balance hídrico de Thornthwaite, mes a mes, durante un año hidrológico en cada una de las celdas en las que se ha discretizado la cuenca del lago de Atitlán.

Durante el desarrollo del balance hidríco, se han empleado métodos indirectos en el cálculo de la precipitación, temperatura y ETP que restan confiabilidad en el mapa de recarga obtenido.

En cambio, el cálculo de la reserva útil del suelo, como del coeficiente de infiltración, según Schosinsky y Losilla (2000), modificado por FORGAES (MARN 2006. El Salvador), ha contado como base el “Estudio Semidetallado de los Suelos del Departamento de Sololá, Guatemala”, MAGA 2013, lo que ha resultado en un alto grado de aproximación en esta componente del estudio. Así, se ha dispuesto de un número representativo de análisis in situ y de laboratorio, de los diferentes tipos de suelos de la cuenca, que establecen sus características: densidad aparente, espesor del suelo, textura, capacidad de campo, y punto de marchitez permanente, todas ellas utilizadas durante el estudio.

Se puede concluir que aplicando la metodología desarrollada en este estudio, la recarga en la cuenca del lago Atitlán varía entre los 88 y los 796 mm en un año hidrológico (figura 50). Del mismo modo, se estima que la recarga total en la cuenca del lago Atitlán es de 119 hm3/año (tabla 10).

Las áreas donde se produce una mayor recarga son las localizadas en las regiones de El Tablón, Xibalbay, Argueta, María del Carmen y El Sucún y Santa Lucía, en la zona norte de la cuenca; mientras que en la zona sur, las principales áreas de recarga se sitúan en la parte media y alta de los edificios volcánicos.

Este mapa de recarga acuífera comprende tanto la recarga superficial como la recarga profunda, producto del balance hídrico de suelos efectuado durante la aplicación del modelo empleado. La superposición del mapa de recarga con el mapa hidrogeológico permitirá definir en que áreas de la cuenca la recarga alimenta acuíferos profundos (donde existen formaciones geológicas permeables debajo del suelo) y en que áreas la recarga se limita, en gran medida, a la capa suelo y a la zona de alteración cuando subyace una formación geológica de carácter impermeable; limitándose la circulación del agua, en estos casos, a un flujo subterráneo, principalmente, subsuperficial.

No solo el conocimiento de las características y la dinámica de los acuíferos constituyen una información vital en la planificación hidráulica, sino también su potencialidad.

La determinación de la recarga acuífera de un municipio o una región constituye una información fundamental en la ordenación del territorio y en la planificación municipal. Así, el agua que recarga los

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acuíferos es posteriormente captada, en mayor o menor medida, por medio de perforaciones o por nacimientos de agua. Ante la posibilidad de presiones futuras cada vez más intensas, bien para satisfacer la demanda de abastecimiento para consumo o por actividad agrícola, se hace necesario conocer el potencial de las aguas subterráneas para ser explotadas, de forma racional, mediante pozos, en aquellas áreas donde no exista otra alternativa viable de abastecimiento.

El presente estudio de recarga debe ser tratado como una evaluación preliminar de la recarga acuífera en la cuenca y no como una herramienta definitiva para la planificación territorial. No obstante, hasta la realización de nuevos estudios que profundicen en la recarga, puede tener un valor orientativo de las principales áreas de recarga acuífera en la cuenca, las cuales deben ser protegidas frente a actividades antrópicas agrícolas, urbanísticas, industriales, etc.; con objeto de evitar la deforestación, la erosión de suelos y la compactación; sobre todo en zonas de recarga con pendientes muy elevadas (áreas críticas de recarga) que favorecen la escorrentía superficial.

La línea de investigación a seguir para profundizar en el conocimiento de la recarga en la cuenca, pasa ineludiblemente por la ampliación de la red de estaciones meteorológicas de la cuenca y el fortalecimiento en la recogida de datos, de tal forma que permita determinar, con mayor precisión, la distribución espacial de la precipitación y la temperatura diaria en la cuenca en vistas a su empleo en estudios de balance hídrico de mayor detalle, tanto espacial como temporal.

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7676

77

A N E X O S

78

CODIGOTécnico 1: Teléfono XTécnico 2: Teléfono YAcompañante: Teléfono ZHora/Fecha: N° de visita Precisión (m±)

Sist. CoordMuni/Com abastece: pHAldea: Conduct (µS/cm)Paraje: TSD (mg/l)

Sal (mg/l)T ºC

Propiedad: g Comunal g Privado Nombre propietario: Tlf:Acceso: g Vehiculo g Vehículo 4x4Uso: g Consumo g Aseo g Ganado g Riego g NingunoProtección: g Tapado g Abierto g Vallado g Sin vallar g Con plataforma g Sin plataformaAnálisis : g Fisico-Quím g Bacteriológico Color: Olor:Estado: g Abandonado g En uso g En obras g Sin usoTipo de Bomba: g Manual g Eléctrica sumergible g Eléctrica sup. g Sin bomba

Tipo: g Litológico g Fisural Tipo: g Perforado manual g ExcavadoRégimen: g Estacional g Permanente Profundidad (m): g BibliográficaCaudal (l/s): Q extracción(l/s):Obra de captación: g Si g No Año Construcción:Tipo de Obra: g GI g BD g CS Constructor: Tlf:Litología:

Existe informe perforación: g Si Contacto:

Observaciones:

Tiempo (s) Caudal (l/s)

FICHA DE INVENTARIO DE PUNTOS DE AGUA

COORDENADAS

Municipio ubicación:

Nombre captación:Cuenca Hidrografíca/Subcuenca:

CARACTERÍSTICAS GENERALES

g A pie (< 30 min) g A pie (> 30 min)g Otro:

g Gravedad

ESPECIFICACIONES DEL PUNTO DE AGUAg MANANTIAL g POZO

g OralDiámetro (m):

Litología superficial:g No

Prof. Nivel Estático (m):

Croquis de localización y/o fotosVolumen (l)

Caudal Medio (l/s)

Nombre y firma del evaluador: Nombre y firma autoridad local:

DATOS AFORO

ANEXO I: Formato ficha inventario punto de agua

ANEXO II: Tabla resumen resultados análisis físico-químicos

CÓDI

GO

GM

FECH

A X

GTM

Y

GTM

Z

pH

(in-

situ)

CE (i

n-sit

u)

µS/c

m

TDS

(in-

situ)

m

g/l

T (in-

situ)

°C

Al+

mg/

l As

2+

mg/

l B2+

m

g/l

Ca2+

m

g/l

Fe2+

m

g/l

K2+

mg/

) M

g2+(

mg/

l N

a2+

mg/

l N

H4+

mg/

l Si

2+

mg/

l Cl

- m

g/l

F-

mg/

l HC

O3-

mg/

l N

O2-

mg/

l N

O3-

m

g/l

PO4-3

m

g/l

SO4-2

m

g/l

CCP0

09

21-1

1-12

43

2427

16

3729

0 21

78

7.2

79.9

47

.6

17.5

<0

.02

<0.0

03

0.21

6 6.

23

0.03

9 1.

53

3.14

7.

57

<0.0

1 34

.54

<2.5

<0

.1

50.4

0.

092

2.66

0.

37

60

CCP0

13

29-1

1-12

43

0018

16

3487

8 20

96

6.74

13

1.9

65.6

18

.5

<0.0

2 <0

.003

0.

195

9.83

0.

039

2.33

4.

39

7.47

<0

.01

40.7

6 <2

.5

<0.1

67

.2

0.05

9 16

.64

0.43

61

CCP0

14

29-1

1-12

43

1162

16

3389

4 20

08

6.91

13

1.6

66

19.5

<0

.02

<0.0

03

0.1

9.21

0.

039

2.71

4.

25

9.33

0.

04

46.1

8 <2

.5

<0.1

58

.8

0.04

9 11

.38

0.52

58

CCP0

21

21-1

1-12

43

4314

16

3733

3 24

97

7.7

63.9

40

.6

14.5

<0

.02

0.00

46

0.07

9 8.

33

0.24

6 1.

65

2.2

4.54

0.

03

18.7

9 <2

.5

<0.1

46

.2

0.10

2 3.

19

0.21

60

CCP0

27

21-1

1-12

43

1653

16

3802

8 24

36

6.01

78

.2

39.1

14

.4

<0.0

2 <0

.003

0.

029

11.1

7 0.

069

1.48

1.

97

4.91

<0

.01

25.4

8 <2

.5

<0.1

46

.2

0.12

5 14

.08

0.31

51

CCP0

28

21-1

1-12

43

1701

16

3760

3 23

14

6.09

10

6.5

53.5

15

.7

<0.0

2 <0

.003

0.

079

8.3

0.03

9 2.

21

3.27

6.

52

<0.0

1 38

.5

<2.5

<0

.1

33.6

0.

089

10.9

8 0.

37

49

LAA0

04

06-1

2-12

41

9234

16

2584

5 15

65

8.6

464

232

21.7

<0

.02

0.01

2 0.

081

21.2

6 0.

039

5.45

19

.97

42.6

8 0.

04

11.0

8 20

.6

0.18

23

5.2

0.07

9 4.

43

0.15

96

LAC0

07

06-1

2-12

43

1912

16

2424

6 15

65

8.43

44

7 22

5 21

.8

<0.0

2 0.

021

0.06

7 22

.16

0.03

9 6.

01

19.9

7 41

.65

<0.0

1 11

.97

21.9

0.

66

210

0.06

6 1.

86

0.31

96

LAD0

08

06-1

2-12

43

1388

16

1967

9 15

65

8.48

45

1 22

3 21

.1

<0.0

2 0.

017

0.08

1 21

.48

0.03

9 5.

67

19.7

2 41

.23

0.01

12

.25

20.7

0.

61

247.

8 0.

069

1.86

0.

34

92

LAG0

03

06-1

2-12

42

6298

16

2547

6 15

65

8.55

45

9 23

0 21

.2

<0.0

2 0.

016

0.14

6 22

.01

0.03

9 5.

64

19.5

2 41

.49

0.06

11

.5

20.5

0.

34

239.

4 0.

062

3.32

0.

12

135

LAP0

02

06-1

2-12

42

8175

16

3018

1 15

65

8.5

474

237

22.4

0.

08

0.01

6 0.

168

21.5

7 0.

039

5.67

19

.21

41.4

4 0.

06

12.2

20

.8

0.55

23

9.4

0.06

9 2.

12

0.12

10

8

LAS0

09

06-1

2-12

42

3704

16

2199

8 15

65

8.39

45

5 22

6 20

.8

<0.0

2 0.

017

0.08

8 24

.24

0.03

9 5.

35

19.7

7 41

.14

0.01

17

.81

20.5

0.

6 23

5.2

0.06

6 2.

21

0.37

11

0

LAT0

01

06-1

2-12

42

8537

16

3062

5 15

65

7.88

64

1 32

2 31

.4

<0.0

2 0.

035

0.16

1 29

.67

0.16

6 6.

14

17.0

2 58

.79

0.03

19

.63

24

0.87

25

2 0.

066

2.04

0.

18

111

LAT0

05

06-1

2-12

42

2100

16

2933

7 15

65

7.04

69

1 34

5 27

.5

<0.0

2 0.

062

0.02

9 35

.78

0.13

7 7.

56

17.5

2 74

.52

<0.0

1 18

.56

28.2

0.

67

273

0.07

9 3.

63

0.21

78

LAT0

06

06-1

2-12

43

2038

16

2679

4 15

65

8.02

70

6 35

3 53

.4

<0.0

2 0.

095

0.05

2 20

.46

0.03

9 3.

9 8.

39

111

<0.0

1 23

.51

31.6

2.

28

260.

4 0.

062

0.08

9 0.

37

145

PAN

001

23-1

0-12

43

1012

16

3144

6 16

46

7.78

44

0 22

6 24

0.

1 0.

006

0.07

13

.17

22.2

8 1.

91

1.84

80

.19

0.46

31

.32

4.2

0.35

32

3.4

0.10

8 0.

089

0.4

55

PAN

004

23-1

0-12

43

0212

16

3053

8 16

09

7.58

13

3.1

71.8

21

0.

1 <0

.003

0.

029

8.74

1.

13

4.94

1.

57

11.5

6 0.

36

1.45

15

.2

<0.1

63

0.

115

3.32

0.

09

47

PAN

005

23-1

0-12

42

9762

16

3019

2 15

95

7.65

11

01

405

41.7

0.

1 0.

13

0.06

1 15

.01

0.17

10

.2

1.87

12

6.4

0.22

30

.01

32.6

1.

98

281.

4 0.

082

1.51

0.

49

102

PAN

010

23-1

0-12

42

8952

16

2970

0 15

77

6.94

75

9 30

5 30

.6

0.1

0.03

0.

051

47.3

5 0.

49

11.6

12

.84

60.2

3 0.

18

46.7

4 38

.9

0.76

23

9.4

0.09

2 1.

77

1.01

10

7

PAN

011

05-1

2-12

42

9086

16

2994

1 15

84

6.05

59

6 29

7 24

.3

<0.0

2 0.

0075

0.

081

58.7

0.

316

9.38

16

.81

37.9

6 0.

03

31.1

8 25

.2

<0.1

22

2.6

0.06

9 5.

4 0.

43

39

PAN

016

05-1

2-12

43

0293

16

3073

2 16

20

6.1

300

150

22.2

<0

.02

0.00

72

0.09

6 37

.87

0.03

9 4.

44

7.5

14.8

2 0.

04

28.6

5 8.

3 0.

43

147

0.06

2 3.

32

0.86

40

PAN

029

23-1

0-12

43

3543

16

3333

4 20

35

6.6

126.

4 76

4 17

.9

0.1

0.00

6 0.

061

12.3

9 0.

049

1.66

5.

05

9.28

0.

06

37.9

1 4

0.19

96

.6

0.08

2 1.

37

0.61

56

PAN

030

23-1

0-12

43

3974

16

3431

1 20

15

7.7

92

53.6

17

.1

0.1

0.00

46

0.07

9 6.

62

0.04

9 0.

97

3.54

11

.48

0.06

39

.83

<2.5

0.

16

63

0.12

5 2.

97

0.49

42

PAN

036

23-1

0-12

43

2997

16

3418

4 18

11

7.47

19

0.7

95.3

26

.6

0.06

0.

03

0.02

9 12

.28

0.04

9 3.

12

2.15

16

.92

0.14

32

.39

6.2

<0.1

12

1.8

0.08

2 2.

57

0.21

48

PAN

041

23-1

0-12

43

2312

16

3158

9 18

77

7.06

19

9 99

22

.2

0.1

0.01

4 0.

029

20.2

4 0.

049

3.65

5.

79

8.75

0.

06

42.0

2 2.

6 <0

.1

105

0.09

2 1.

64

0.64

43

PAN

046

23-1

0-12

43

1771

16

3158

6 18

70

6.63

37

5 18

7 21

0.

1 0.

011

0.02

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.1

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41

.6

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<0

.1

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6 0.

102

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64

81

PAN

062

13-4

24-4

42

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16

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5 17

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6.75

25

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<0

.02

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75

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8 14

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42

0.37

81

79

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GO

GM

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GTM

Y

GTM

Z

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(in-

situ)

CE (i

n-sit

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m

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(in-

situ)

m

g/l

T (in-

situ)

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mg/

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m

g/l

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m

g/l

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m

g/l

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mg/

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l N

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mg/

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2+

mg/

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- m

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mg/

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mg/

l N

O3-

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m

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m

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34

34

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SCP0

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25-1

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53

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SCP0

21

25-1

0-12

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4001

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<0.0

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SCR0

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19-1

1-12

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30-1

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31

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GM

FECH

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GTM

Y

GTM

Z

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(in-

situ)

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n-sit

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m

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(in-

situ)

m

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situ)

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m

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31

39

SLU

013

08-1

1-12

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37

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.8

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13

.8

<0.0

2 <0

.003

0.

111

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<0

.04

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82

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0.

03

28.7

<2

.5

<0.1

75

.6

0.06

6 5.

84

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75

SLU

020

08-1

1-12

41

5456

16

3281

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41

19

.8

<0.0

2 <0

.003

0.

204

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<0

.04

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2.

99

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0.

03

27.9

<2

.5

<0.1

50

.4

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6 9.

56

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39

SLU

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15-1

1-12

41

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<0

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<0

.03

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<0

.04

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2 <0

.1

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12

24

SLU

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1-12

41

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19

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22

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31

SLU

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1-12

41

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<0.0

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1 <0

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15

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31

146

SLU

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1-12

41

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.1

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39

.5

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<0

.1

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72

SLU

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1-12

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24

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.003

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<0

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32

<0.0

1 33

.7

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31

80

SLU

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1-12

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24

SMA0

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1-12

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SMA0

10

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1-12

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.8

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03

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.5

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SOL0

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27-1

1-12

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.2

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2.94

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15

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SOL0

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05-1

2-12

42

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.2

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SOL0

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SOL0

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15-1

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SOL0

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SOL0

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SOL0

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SOL0

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SOL0

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SOL0

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SOL0

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SOL0

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52

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24

81

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Y

GTM

Z

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(in-

situ)

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u)

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(in-

situ)

m

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T (in-

situ)

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g/l

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m

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) M

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mg/

l N

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2+

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- m

g/l

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mg/

l N

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m

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21

252

0.11

8 4.

87

0.18

24

SOL1

55

14-1

1-12

42

4051

16

4218

5 29

60

7.6

53

26

13.1

0.

09

<0.0

03

0.2

4.44

<0

.04

0.47

0.

699

4.46

0.

05

16.9

2 <2

.5

0.19

29

8.2

0.08

2 3.

72

0.15

24

SOL1

59

15-1

1-12

43

0780

16

4100

3 25

75

6.42

14

9.6

75.1

16

.6

<0.0

2 <0

.003

0.

1 10

.22

0.14

6 3.

86

4.4

7.21

<0

.01

1.59

39

0.

2 18

9 0.

066

24.6

6 0.

12

25

SOL1

60

21-1

1-12

43

1150

16

4115

1 26

04

5.95

26

13

8.

5 <0

.02

<0.0

03

0.15

3 2.

04

0.14

1.

13

0.89

9 3.

38

0.05

14

.63

<2.5

<0

.1

33.6

0.

118

4.43

0.

06

46

SOL1

61

29-1

1-12

42

7216

16

3259

2 20

95

6.26

32

3 16

1 18

.6

<0.0

2 <0

.003

<0

.03

26.0

9 <0

.04

3.79

2.

59

27.7

4 0.

04

43.3

3 <2

.5

<0.1

54

.6

0.04

9 5.

4 1.

07

46

SOL1

62

05-1

2-12

42

9915

16

3887

8 23

49

6.63

14

1.5

70.8

16

.7

<0.0

2 <0

.003

0.

045

10.9

6 <0

.04

2.78

3.

79

8.8

<0.0

1 36

.65

<2.5

<0

.1

54.6

0.

066

5.09

0.

25

41

SOL1

64

05-1

2-12

42

9803

16

4105

8 26

74

6.5

59.7

29

.8

13.8

<0

.02

<0.0

03

0.16

1 5.

72

<0.0

4 1.

19

1.03

5.

05

0.04

20

.75

<2.5

<0

.1

37.8

0.

079

3.19

0.

37

46

SPA0

02

06-1

1-12

41

4494

16

3011

4 15

16

6.94

10

5 63

.7

16.7

<0

.02

<0.0

03

0.11

7 14

.82

0.06

4 3.

26

4.66

6.

29

0.05

60

.4

<2.5

0.

38

92.4

0.

099

3.6

0.15

29

SPA0

18

06-1

1-12

41

6590

16

2902

3 18

21

6.68

16

7.9

92.3

20

<0

.02

<0.0

03

0.10

5 18

.08

<0.0

5 2.

38

7.64

9.

88

<0.0

1 73

.8

6.8

0.41

13

8.6

0.10

2 7.

13

0.18

46

SPE0

01

06-1

1-12

41

6279

16

2481

9 15

57

7.47

41

1 20

5 20

.6

<0.0

2 <0

.003

0.

117

36.6

8 <0

.04

4.53

15

.41

25.7

2 0.

03

64.4

12

.8

<0.1

18

0.6

0.10

5 34

.62

0.17

60

SPE0

05

06-1

1-12

41

2787

16

2005

6 23

01

7.3

100.

5 49

.8

14

<0.0

2 <0

.003

0.

155

12.0

9 <0

.04

3.44

3.

3 5.

18

0.03

60

.2

9 <0

.1

67.2

0.

135

5.8

0.28

47

82

ANEXO III: Diagrama de Piper

SAS001 SAS046 SAS045 SAP021 SAP042 SCP021 SCP005 SCP002 SMA010 SMA006 SPA002 SPA018 SJU026 SPE001 SPE005

SLU001 SLU002 SLU008 SLU031 SLU003 SLU013 SLU053 SLU020 SLT002 SLT003 SLT004 SAT006 SAT008 SAT012 SAT005

PAN001 PAN004 PAN005 PAN010 PAN029 SAS016 PAN46 PAN041 PAN030 PAN036 CCP013 CCP014 SOL014 SOL114 SOL116

SOL147 SOL161 SCR011 SCR028 SCR013 SCR002 SJC058 SJC070 SLU043 SJC063 SJC045 SOL079 SOL004 SOL005 SOL159

SOL055 SLU026 SLU027 SLU058 SOL002 SOL008 SOL017 SOL018 SOL032 SOL036 SOL041 SOL080 SOL108 SOL110 SOL113

SOL119 SOL130 SOL153 SOL155 SOL160 SJC013 CCP009 CCP021 CCP027 CCP028 SAS002 PAN016 PAN011 SOL067 SOL162

SOL003 SOL164 LAT001 LAP002 PAN062 LAG003 LAA004 LAT005 LAT006 LAC007

DIAGRAMA DE PIPER

100

100

100 100

100 100

0 0

0 0 0 0

0 0

SO4 + Cl Ca + Mg

Mg SO4

Cl Ca

Na + K CO3 + HCO3

CATIONES ANIONES

TITOL (data)

83

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