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IMPACTOS ENTRE AGUA SUBTERRÁNEA Y OTROS COMPONENTES DEL AMBIENTE EN MÉXICO

JJ Carrillo Rivera

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

IMPACTOS ENTRE AGUA SUBTERRÁNEA Y OTROS COMPONENTES DEL AMBIENTE EN MÉXICO

Contenido

1. Introducción (el agua, sistemas de flujo)

2. Impactos al agua subterránea por actividades en la parte externa del ambiente

3. Impactos al ambiente por actividades en el agua subterránea

4. Conclusiones

EXTRACCIÓN Y USO DEL AGUA EN MÉXICO

72 km3

SUPERFICIAL

SUBTERRÁNEA

ORIGEN DEL AGUA

75% URBANO (75 x 106

PERSONAS)

75% INDUSTRIAL

>33% AGRÍCOLA

25% URBANO

25% INDUSTRIAL

<67% AGRÍCOLA

44 km3 Superficial

28 km3 Subterránea

USO DEL AGUA

Y LOS ECOSISTEMAS ?

Agua dulce en el continente≈ 99.0% Agua subterránea

≈ 1 % Agua superficial

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

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

Distribución del agua en el mundo

< 0.1% Agua superficial (ríos, lagos, atmósfera, suelo, biósfera)

94 % agua del mar

2 % hielo y glaciales

≈ 4 % Agua subterránea

Funcionamiento del flujo subterráneo

AA’

Funcionamiento del flujo subterráneo

FLUJO LATERAL DE AGUA SUBTERRÁNEA

RECARGAEVAPOTRANPIRACIÓN

EXTRACCIÓN

ROCA BASEMENTO?

±

basamento

Flujo local

Flujo regional

Flujo intermedio

Teoría de los Sistemas de Flujo (Tóth, 1963, 1995)

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

i) Inducción de agua subterránea con calidad no deseable por inadecuada extracción

En el Centro de México en los últimos 20 años:

temperatura del agua de pozos aumentó más de 15oC

El contenido de F- y Na se ha incrementado a más de 5 (0.4) and 60 (15) mg/l, respectivamente

Carrillo-Rivera, Cardona y Edmunds, 2002

BAJA CALIFORNIA NTE.

DURANGO

ZACATECAS

AGUASCALENTES

GUANAJUATO

SONORACHIHUAHUACOAHUILA

NUEVO LEONSINALOA

SAN LUIS POTOSÍJALISCO

MICHOACANQUERETARO

MÉXICOHIDALGOPUEBLA

BAJA CALIFORNIA SURNAYARITCOLIMA

GUERREROMORELOSOAXACACHIAPAS

QUINTANA ROOYUCATAN

CAMPECHETABASCO

VERACRUZTAMAULIPAS

DISTRITO FEDERALTLAXCALA

PRESENCIA EN TODA LA ENTIDAD MIXTA AUSENCIA EN TODA LA

ENTIDAD

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

DISTRIBUCIÓN NATURAL DE FLUORURO EN AGUA DE CONSUMO HUMANO

AUSENCIA 47%

PRESENCIA MIXTA 37%

PRESENCIA EN TODA LA ENTIDAD 16%

DISTRIBUCIÓN NATURAL DE FLUORURO EN AGUA PARA CONSUMO HUMANO

FUENTE CENTRO NACIONAL DE VIGILANCIA EPIDEMIOLOGICA Y CONTROL DE ENFERMEDADES

En SLP Cd, 44% del agua suministrada tiene 3 – 4 mg/l

17% entre 1 – 2 mg/lLagos de Moreno, 1.66 – 5.88 mg/l Teocaltiche, 3.82 – 18.58 mg/l Encamación de Díaz, 2.58 – 4.40 mg/lTepatitlan de Morelos, 6.54, 13.47 mg/l

Valle de Guadiana (Durango) >12 mg/l

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

Hurtado el al., 2004

Alarcón–Herrera, 2001

Medellín et al 1990

Bonilla-Petriciolet, 2002

CONTROL NATURAL DEL

FLUORURO

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25

Litio (mg/l)

Fluo

ruro

(mg/

l)

Caso (a)

Caso (b)

Caso (c)

Caso (d)

Caso (e)RegionalIntermedioMezcla

20

25

30

35

40

45

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Fluoruro (m g/l)

Tem

pera

tura

(ºC

) T= 3.5622F +25.005Coeficiente de correlación= 0.799

Concentración m axim a perm isible para agua potable

RegionalInterm edioM ezcla

Carrillo-Rivera, Cardona y Edmunds, 2002


ii) Reducción de descarga al continente (y zonas costeras) reduciendo lagos, humedales, manantiales

Ejemplos de áreas afectadas • Lago de Cuitzeo• Lago de Patzcuaro• Xochimilco (manantiales y lago)• Humedales del Alto Lerma• Manantiales de Aguascalientes

Litoral continental y perímetro de islas: 9,903 km

Laguna costera

Intrusión de agua de mar


ii) Reducción de descarga a zonas costeras afectando ecosistemas marinos y potencial intrusión de agua salada

Superficie de plataforma continental: 431,051 km2

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

iii) contaminación por agua negra y residuos sólidos

B) Impactos al ambiente por actividades en el agua subterránea

i) Incremento en la erosión resultado de la desaparición de cubierta vegetal debido a la reducción del nivel freático

Xoxtla, Puebla, México


ii) Ascenso del nivel freático debido a importación de agua

El Valle del Mezquitalrecibe de Ciudad de

México 40 m3/s de aguaresidual sin tratamiento

Profundidad al nivel freáticoera de 70 m en los 1940´s, hoy está arriba del suelo


iii) el descenso de carga hidráulica por extracción ineficienterequiere de mayor gasto de energía para bombear (se extraeagua con calidad no deseable para salud y agricultura)


iv) Hundimiento del suelo por extracción ineficiente de agua subterránea

Sitios principalescon subsidencia

en México

Subsidencia por extracción de agua subterránea en zonas de descargaEfecto Velocidad Número Extracción

Localidad Adicional de subsidencia de pozos (m3/s)(cm/año)

Aguascalientes, Ags. movimiento de falla geológica 6 n.d. 0.24Celaya, Gto. crecimiento de falla geológica, fracturas 15 n.d. n.d.

Cerro Prieto, B.C. crecimiento de falla geológica, fracturas 8 127 3.2Chalco, E.M. crecimiento de falla geológica, fracturas 20 14 3.00León, Gto. consolidación 7 n.d. 0.18

México City crecimiento de falla geológica, fracturas 13.00 6000* 55.5Morelia, Mich. crecimiento de falla geológica, fracturas 5 n.d. n.d.Toluca, E.M. fracturas n.d. n.d. 12.1

Salamanca, Gto. fracturas en rocas volcánicas 6 1600 n.d.Queretaro, Qto. crecimiento de falla geológica, fracturas n.d. n.d. n.d.

Velocidad de subsidencia = f (Extracción)

0204060

0 5 10 15 20 25

Velocidad de subsidencia, cm/año

Extr

acci

ón,

m3/

s

5) Migración de agua de una unidad geológica

(Sierra de la Cruces) (Sierra Rio Frío)

Consolidación – es el proceso de compactación de un volumen de suelo debidoal cambio en el esfuerzo efectivo que se manifiesta comopérdida del agua de saturación

Consolidación es causada por:

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

(Freeze & Cherry, 1979)

2) Reemplazo de agua fría por calientePresión del fluido = f(Temperatura)

3) Construcción de infraestructurasobre el suelo

4) Cambio en dirección del flujo de aguasubterránea (efecto de flujo regional)

¿Es posible controlar la subsidencia?

El caso de Xochimilco

Nivel freático a 70m de profundidad

k,n 1ek,n 2eQ=k *i*A k < kn < n1 2e1 e2

k,n 3e

C ontro l del hund imien to

2000

1900

1.0E-201.0E-181.0E-161.0E-141.0E-121.0E-101.0E-081.0E-06

1.0E-041.0E-021.0E+00

0 20 40 60 80 100S aturaciónde lsuelo(%)Conductividadhidraulica(cms-1)

ar enaar cilla


k,n 3e


2000

1900

1.0E-201.0E-181.0E-161.0E-141.0E-121.0E-101.0E-081.0E-06

1.0E-041.0E-021.0E+00


ar enaar cilla


k,n 3e


2000

1900

1.0E-201.0E-181.0E-161.0E-141.0E-121.0E-101.0E-081.0E-06

1.0E-041.0E-021.0E+00


ar enaar cilla

K1, ne1, i1

K2, ne2, i2

KnsK3, ne3, i3

Q = K*i*AK1 < K2ne1 < ne2

Q = Kns*i*AKns Dependiente de

la saturation

¿Es posible controlar la subsidencia?

Periodo Velocidad de subsidencia 1980’s –0.49 a –0.25 m/año 1990’s –0.28 a –0.22 m/año 2000 –0.18 y 0.02 m/año

Grado de Saturación del material

Velocidad de subsidencia esahora reducida en Xochimilco

debido a las condicionespresentes de no-saturación


v) Desaparición de ecosistemas por extracción excesiva

Xochimilco, Zumpango, Apan, Tecocomulco, Almoloya, entre otros

A MANERA DE CONCLUSIONES

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

La consolidación, es más activa en zonas de descarga y no guarda relación con el caudal de extracción, en condiciones como en ciudad de México, el abatimiento es positivo para su control.

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

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

Es necesario entender al agua subterránea, como parte fundamental del ambiente para evaluar satisfactoriamente la problemática ambiental y definir soluciones integralmente viables

GENERAL

PARTICULAR

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