oferta de agua subterrÁnea en acuÍfero priorizado del
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OFERTA DE AGUA SUBTERRÁNEA EN ACUÍFERO PRIORIZADO DEL VALLE DE CHIQUINQUIRÁ EN LA CUENCA ALTA DEL RÍO SUÁREZ
1. PRINCIPALES ACUÍFEROS
En la cuenca hidrológica del río Ubaté, se han identificado acuíferos, acuitardos, y acuifugas que son rocas que por sus características de porosidad y permeabilidad
tienen diferentes condiciones para almacenar y permitir el flujo de agua, cuyas definiciones se trascriben enseguida:
Acuífero. Son materiales permeables (suelos, sedimentos o rocas), que almacenan y
permite el flujo de agua.
Acuicierres. Son rocas de muy baja permeabilidad que almacenan agua pero no
permiten el flujo de ella. Acuitardos. El término Acuitardo se aplica para rocas que almacenan agua pero solo
permiten el movimiento de agua subterránea en cantidades muy pequeñas, consideradas despreciables. También se consideran materiales de baja a muy baja
permeabilidad. Acuifugas. Son rocas impermeables que no almacenan ni permiten el flujo de agua
subterránea. Para efectos prácticos, tanto los acuicierres como los acuitardos, también son
considerados como rocas impermeables.
En términos generales, cuando una secuencia geológica está integrada por intercalaciones de acuíferos y acuitardos, su caracterización se define con base en la de mayor espesor. Así por ejemplo, si la sumatoria de espesores es mayor de
acuitardos, se caracteriza como un acuitardo, así esté integrada por niveles delgados de acuíferos, y viceversa.
Con el fin de identificar la presencia de acuíferos y diferenciarlos de las rocas impermeables, se hace a continuación una caracterización de los principales depósitos,
y formaciones geológicas, que afloran en el área de estudio, desde el punto de vista de su capacidad para almacenar y permitir el flujo de agua. - Depósitos Aluviales recientes
Están constituidos por material no consolidado, arenoso y limoso con escasas barras de gravas; las areniscas son de varias granulometrías.
Se consideran como acuíferos de naturaleza muy local, de porosidad primaria, de
extensión lateral y de espesores muy limitados, y de poca o ninguna importancia hidrogeológica.
- Depósitos Lacustres
Están constituidos por arenas y arcillas y localmente lentes de gravas.
Se consideran como acuíferos de naturaleza muy local, de porosidad primaria, de extensión lateral y de espesores muy limitados, y de poca o ninguna importancia hidrogeológica.
- Depósitos coluviales
Se presentan dispersos en el área de estudio, cubriendo superficies pequeñas y grandes; donde se presentan bloques embebidos por una matriz arcillo-arenosa.
Se consideran como acuíferos de naturaleza muy local, de porosidad primaria, de
extensión lateral y de espesores muy limitados, y de poca o ninguna importancia hidrogeológica.
- Gravas de Carupa
Conformadas por un depósito de gravas y arenas. Se consideran como acuíferos de naturaleza local, de porosidad primaria, de extensión
lateral y de espesores limitados, y de mediana importancia hidrogeológica. - Formación Regadera
Está compuesta por areniscas cuarzosas, de grano medio a grueso, localmente
conglomeráticas, con intercalaciones de arcillolitas pardo claras.
Se ha caracterizado como un acuífero de porosidad primaria. - Formación Bogotá
Está constituida por arcillas abigarradas e intercalaciones lenticulares de areniscas
arcillosas, de grano fino a medio, amarillentas, friables, en estratos que oscilan entre 0,15 a 1 m de espesor.
En su conjunto, se ha caracterizado como un acuitardo. Los niveles de areniscas pueden constituir acuíferos de porosidad secundaría.
- Formación Cacho
Está constituida de arenisca cuarzosa, grano grueso a conglomerático, en estratos de
1, 50 a 3 m de espesor, e intercalaciones de arcillolitas rojizas, ferruginosas. Esta unidad constituye un acuífero de porosidad primaria y secundaria (porosidad
generada después de la existencia de la roca), en aquellas zonas en donde, por efecto de tectónismo, se encuentra fuertemente fracturada.
- Formación Guaduas
Compuesta por arcillas y arcillolitas; limolitas arenosas con lutitas, a las cuales le suprayacen lutitas, con intercalaciones de areniscas cuarzosas de grano fino, varios
mantos de carbón; arcillas con intercalaciones de limolitas; areniscas cuarzosas, grano fino a medio, arcillas con intercalaciones de areniscas cuarzosas, grano fino; arcillas abigarradas, con intercalaciones de areniscas arcillosas, de grano fino a medio.
Dado que la mayor parte del espesor es arcilloso, se ha caracterizado en su conjunto
como un acuitardo y a nivel regional, se comporta como tal, confinando los niveles superiores de areniscas del grupo Guadalupe.
Los niveles de areniscas, pueden constituir acuíferos de porosidad secundaría, de mediana a baja productividad y poca a mediana importancia hidrogeológica.
- Grupo Guadalupe
El Grupo Guadalupe definido al oriente de Bogotá está conformado por las formaciones Arenisca Dura, Plaeners, Labor y Tierna.
Formación Arenisca de Labor-Tierna
Está integrada por capas muy gruesas de areniscas que se intercalan con capas muy delgadas de arcillolitas.
Estos niveles de areniscas constituyen un acuífero de porosidad primaria y secundaria, de gran importancia hidrogeológica.
Formación Plaeners
Está integrada por arcillolitas, liditas, limolitas y en menor proporción por areniscas de grano muy fino.
Es considerado como un acuífero de porosidad secundaria de donde se extrae agua
con alto contenido de coloides.
Formación Arenisca Dura
Está compuesta principalmente por areniscas cuarzosas duras, de grano muy fino bien
cementadas con intercalaciones esporádicas de arcillolitas silíceas. Se considera un acuífero de porosidad secundaria, de mediana a gran importancia
hidrogeológica. - Formación Lidita Superior
Constituida por intercalaciones de arcillolitas silíceas, arcillolitas y chert; arcillolitas,
físiles dispuestos en bancos, e intercalaciones de chert, porcelanitas y areniscas de grano muy fino, en capas delgadas y medias.
Se ha caracterizado en conjunto como una acuitardo. Las capas de areniscas y porcelanitas, pueden constituir acuíferos de porosidad secundaria, en zonas fracturadas
y diaclasadas. - Grupo Chipaque
Conjunto Superior (Formación Conejo)
Este conjunto está constituido por lutitas con delgadas intercalaciones de limolitas
micáceas,y areniscas arcillosas, a veces cuarzosas, de grano fino a medio; lutitas con intercalaciones de areniscas arcillosas, de grano fino, y una alternancia de areniscas arcillosas, de grano fino a medio, arcillolitas y lutitas.
Se considera en conjunto un acuitardo, debido al predominio de rocas impermeables o
de muy baja permeabilidad. Los niveles de areniscas pueden constituir acuíferos de porosidad secundaria, en zonas fuertemente fracturadas y diaclasadas.
Conjunto Intermedio (Formación La Frontera)
Compuesta por limolitas silíceas e intercalaciones delgadas de shales negros; lutitas grises oscuras a negras, e intercalaciones de limolitas silíceas.
Se considera en conjunto como un acuitardo, debido al predominio de rocas
impermeables o de baja permeabilidad. Conjunto Inferior (Formación Simijaca)
Está formado por una sucesión de lutitas y limolitas grises oscuras, con intercalaciones
de areniscas cuarzosas, en parte arcillosas.
Se ha caracterizado en conjunto como un acuitardo. Los niveles de areniscas pueden
constituir acuíferos de porosidad secundaría en sectores altamente fracturados y diaclasados.
- Arenisca de Chiquinquirá
Está compuesta por areniscas cuarzosas, de grano fino, estratificadas en bancos hasta de 2 m de espesor, con delgadas intercalaciones de lutitas negras, micáceas; lutitas
grises oscuras a negras, micáceas, con pequeñas intercalaciones de areniscas; areniscas cuarzosas, de grano fino; lutitas grises oscuras, micáceas, con delgadas intercalaciones de areniscas cuarzosas, grano fino, y areniscas cuarzosas, grano fino.
Se ha caracterizado en conjunto como un acuífero de porosidad secundaria.
- Formación San Gil Simití
Constituida por una sucesión de lutitas y limolitas, con intercalaciones de areniscas.
Se ha caracterizado en conjunto como un acuitardo. - Formación Tablazo
Constituida por una serie de calizas y margas fosilíferas, macizas, con predominio de
calizas en la parte alta y margas en la parte baja. La Formación Tablazo, se ha caracterizado como un acuifuga. Las calizas pueden
constituir acuíferos de porosidad secundaria en zonas fracturadas y/o con procesos de disolución de las mismas por acción del agua.
A continuación se hace un resumen de la caracterización hidrogeológica realizada.
1.1 ACUÍFEROS
- Depósitos Aluviales recientes - Depósitos Lacustres - Depósitos Coluviales
- Gravas de Carupa - Formación Regadera
- Formación Cacho - Formación Labor – Tierna - Formación Plaeners
- Arenisca Dura - Arenisca de Chiquinquirá
1.2 ACUITARDOS
- Formación Bogotá
- Formación Guaduas
- Formación Lidita Superior - Conjunto Superior (Formación Conejo)
- Conjunto Intermedio (Formación La Frontera) - Conjunto Inferior (Formación Simijaca) - Formación San Gil Simití
1.3 ACUIFUGAS
- Formación Tablazo
2. PRINCIPALES SISTEMAS ACUÍFEROS
Con base en la caracterización hidrogeológica de las formaciones geológicas se identificaron los principales acuíferos presentes en la cuenca del río Ubaté Alto Suarez.
ACUÍFEROS DE POROSIDAD PRIMARIA
Conformados por las formaciones compuestas por rocas que poseen porosidad primaria, representadas por color azul, en diferentes tonalidades, dependiendo de su
importancia.
- Los Depósitos Aluviales recientes, Lacustres, Coluviales y las Gravas de Carupa : Forman acuíferos discontinuos de extensión muy local, generalmente libres.
Niveles de areniscas de la Formación Labor - Tierna y de la Formación Regadera: En algunos mapas se presentan como acuíferos de porosidad primaria y en otros como de
porosidad secundaria ya que pueden tener ambos tipos de porosidad.
ACUÍFEROS DE POROSIDAD SECUNDARIA
La porosidad de estos acuíferos fue desarrollada después de la formación de la roca, se da principalmente por fracturamiento.
Formación Cacho: Esta unidad constituye un acuífero de porosidad secundaria, en aquellas zonas en donde, por efecto de tectonismo, se encuentra fuertemente
fracturada. Forman acuíferos discontinuos de extensión local, confinada o libre, con moderados a delgados espesores saturados, transmisividad muy alta. Potencial de explotación medio a bajo.
Formación Plaeners: Es considerado como un acuífero de porosidad secundaria.
Formación Arenisca Dura: Forman acuíferos discontinuos de extensión subregional, confinados, con grandes o moderados espesores saturados, transmisividad media a
baja dependiendo del grado de fracturamiento y compactación. Se considera un
acuífero de porosidad secundaria.
Formación Arenisca Labor - Tierna: Constituyen un acuífero de porosidad primaria y secundaria. Éstas areniscas forman acuíferos de extensión regional, confinados o semiconfinados con grandes espesores saturados, transmisividad variable,
generalmente alta, dependiendo del grado de fracturamiento, cementación y compactación. Se considera el principal acuífero de la cordillera oriental.
Por razones cartográficas, en algunos mapas, se presenta conjuntamente con la
Arenisca Dura para integrarlo como un solo acuífero, conocido como el “complejo
acuífero del Guadalupe.” (Ingeominas, 2000).
Formación Arenisca de Chiquinquirá : Constituye un acuífero de porosidad secundaria (en donde se halle fracturado). Es de extensión subregional y de mediana a baja importancia hidrogeológica.
ACUITARDOS
Son rocas de muy baja permeabilidad que almacenan agua pero no permiten el flujo de ella en cantidades significativas. Se representan en colores amarillos a ocre.
En la zona de estudio se identificaron los siguientes: Formación Bogotá, Formación
Guaduas, Formación Lidita Superior, Conjunto Superior (Formación Conejo), Conjunto Intermedio (Formación La Frontera), Conjunto Inferior (Formación Simijaca) y Formación San Gil Simití.
ACUIFUGAS
Son rocas impermeables que no almacenan ni permiten el flujo de agua subterránea. Se representan con colores rojizos. En el área de estudio solo se identificó la
Formación Tablazo.
SISTEMAS ACUÍFEROS
En algunos estudios hidrogeológicos realizados en la Sabana de Bogotá, los acuíferos identificados se han agrupado en sistemas acuíferos.
Existen tres complejos acuíferos bien diferenciados: el primero (más superficial)
corresponde a un acuífero compuesto por depósitos aluviales y fluviolacustres, de composición variable, desde gravas hasta arenas arcillosas.
El segundo corresponde a un sistema de acuíferos compuesto por sedimentitas granulares tipo areniscas cementadas, de grano fino fracturadas.
El tercero, más profundo, está compuesto por sedimentitas granulares tipo areniscas
de grano medio a grueso fracturadas. (CAR, 2006).
3.1 Sedimentos y rocas con flujo esencialmente intergranular Son sistemas acuíferos discontinuos de extensión regional y local, conformados por
sedimentos cuaternarios no consolidados de ambiente de la cuenca (fluvial y lacustre) de montaña, de ladera y rocas sedimentarias terciarias y cretácicas; son acuíferos de
productividad alta a baja. Dentro de este grupo, en la cuenca del río Ubaté Alto Suarez, se encuentran las siguientes unidades geológicas:
- Depósitos Aluviales recientes, Lacustres, Coluviales y las Gravas de Carupa , Niveles de areniscas de la Formación Labor - Tierna y de la Formación Regadera.
3.2 Rocas con flujo esencialmente a través de fracturas
Son sistemas acuíferos discontinuos de extensión regional y local, conformados por rocas cretácicas consolidadas. Acuíferos de media a baja productividad. Dentro de este
grupo se encuentran las siguientes unidades geológicas: - Formación Cacho
- Formación Plaeners - Arenisca Dura
- Arenisca de Chiquinquirá 3.3 Rocas con limitados recursos de aguas subterráneas
Son rocas sedimentarias terciarias y cretácicas consolidadas. Acuíferos con muy baja a
nula productividad. Dentro de este grupo se encuentran las siguientes unidades geológicas:
- Formación Bogotá - Formación Guaduas
- Formación Lidita Superior - Conjunto Superior (Formación Conejo) - Conjunto Intermedio (Formación La Frontera)
- Conjunto Inferior (Formación Simijaca) - Formación San Gil Simití
- Formación Tablazo
En el “Bloque Sabana de Bogotá y Anticlinorio de los Farallones” existen tres sistemas
acuíferos: (1) uno de porosidad primaria (2) otro de porosidad primaria y secundaria y (3) un tercero de porosidad secundaria. Los tres sistemas acuíferos mencionados, se
podrían tomar como unidades de análisis a nivel regional en todo el Bloque. Sin embargo las “unidades de análisis” de aguas subterráneas, se definieron teniendo
en cuenta la geología en general y particularmente el control estructural ejercido por la
presencia y continuidad de anticlinales, sinclinales y fallas regionales, que dan lugar a
las cuencas hidrogeológicas
Las unidades de análisis que la CAR ha seleccionado (de acuerdo con los criterios establecidos en la ERA), son las sub cuencas hidrogeológicas que corresponden al conjunto de materiales que funcionan hidrogeológicamente de un modo unitario y
pueden comprender diversos sistemas acuíferos, separados localmente por materiales impermeables, siempre que estén interconectados hidráulicamente a nivel regional.
3. IDENTIFICACIÓN Y DELIMITACIÓN DE LA SUB CUENCA HIDROGEOLÓGICA
La reconstrucción de la geometría del reservorio es el primero y tal vez el más importante pasó de toda investigación y evaluación hidrogeológica.
Desde el punto de vista estructural, en el departamento de Cundinamarca, se han identificado cuatro bloques tectónicos, claramente delimitados por fallas regionales, tal
como se puede ver en la (Figura 1).
Geológicamente, la cuenca del río Ubaté Alto Suarez, se halla dentro de lo que se ha denominado el “Bloque Sabana de Bogotá y Anticlinorio de Los Farallones” el cual se ha definido como una cuenca hidrogeológica en la cual se hallan un buen número de
subcuencas hidrogeológicas que están claramente delimitadas por la presencia de estructuras sinclinales y anticlinales y fallas geológicas.
Figura 1. Principales rasgos tectónicos del departamento de Cundinamarca (Tomado de
Ingeominas, 2002)
La mayoría de las subcuencas hidrogeológicas de la Sabana de Bogotá corresponden a
estructuras sinclinales.
En la Figura 2, se pueden observar las características estratigráficas y estructurales de la subcuenca, que son de interés hidrogeológico, así como los límites laterales de la misma.
Las dos flechas señalan los límites laterales de la sub cuenca, que hacia el sur continúa
con la sub cuenca del sinclinal Chicú-Río frío. Al oriente se halla la cuenca del sinclinal de Neusa. (Tomado del corte geológico A – A’. Geología de la plancha 190 – Chiquinquirá. Ingeominas, 2005).
Figura 2. Delimitación de la sub cuenca hidrogeológica del anticlinal de Río Ubaté Alto Suarez, la cual continúa hacia el sur como la sub cuenca del sinclinal Chicú-Río Frío.
5. OFERTA La oferta de aguas subterráneas está integrada por la suma de las reservas y la
recarga.
OFERTA = RESERVAS + RECARGA Las reservas están integradas por el volumen (V), de agua almacenado y que
puede ser extraído del acuífero, primero bajo condiciones de confinamiento (V1) y luego bajo condiciones de acuífero libre (V2), sumando finalmente los dos
volúmenes parciales, para obtener el volumen total (V.) Es importante tener en cuenta que, en términos generales, para acuíferos confinados el volumen V2 puede ser mayor que el volumen V1, en varios órdenes de magnitud.
La recarga hace referencia al volumen anual de agua que se infiltra a partir de la
lluvia y de otros cuerpos de agua superficial y luego se percola hacia los acuíferos presentes en el área de estudio. En la mayoría de los casos el volumen infiltrado retorna a los cauces principales en forma de lo que en hidrología se denomina
“flujo base” que puede calcularse con base en el análisis de hidrogramas.
6. RESERVAS DE AGUA SUBTERRANEA Para poder evaluar las reservas de agua subterránea en términos de volumen
(m3), de cualquier cuenca hidrogeológica, se requieren conocer fundamentalmente dos cosas.
1-La estructura geológica- Es necesario identificar en primer término, la geometría de las formaciones geológicas, sus límites laterales y longitudinales (extensión en
m2) También es necesario establecer el espesor (m) de los acuíferos. El producto de los dos conduce finalmente al cálculo de volúmenes (m3).
2-Parámetros hidráulicos- Es necesario disponer de las llamadas constantes hidráulicas (o parámetros hidráulicos), de los acuíferos, particularmente el
coeficiente de almacenamiento (S), la porosidad efectiva, o el rendimiento específico (Re).
6.1 Parámetros hidráulicos
Para realizar la cuantificación de la oferta de aguas subterráneas se requiere
disponer de constantes propias de cada acuífero y de cada cuenca en particular, denominadas, características hidráulicas o parámetros hidráulicos a saber.
-Conductividad hidráulica (K)
-Transmisividad (T)
-Coeficiente de almacenamiento (S)
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-Porosidad efectiva, rendimiento específico (Re), etc.
Los parámetros hidráulicos se obtienen en campo mediante la ejecución de pruebas de bombeo de larga duración, en las cuales se mide el efecto, que
produce el bombeo de un pozo, en el abatimiento que debe ser medido en un pozo de observación (Walton, 1970). Los valores de K y T se pueden calcular en muchos casos a partir de datos obtenidos dentro del pozo de bombeo. Sin embargo, el coeficiente de
almacenamiento (S), se debe obtener en el campo, mediante la ejecución de
pruebas de bombeo de larga duración, tomando información de los niveles dinámicos en pozos de observación (Freeze, 1979).
En relación con las pruebas de bombeo es importante tener en cuenta que ellas
deben ser hechas e interpretadas por especialistas, dado que la interpretación en muchos casos no es única y la más cercana a la realidad depende de la experticia y experiencia del hidrogeólogo (Rodríguez C.0, 1984). De otra parte, los conceptos
básicos de la hidráulica de aguas subterráneas señalan que la costumbre de calcular el coeficiente de almacenamiento con datos tomados en el pozo de
bombeo, no es recomendable, dado que en muchos casos puede conducir a errores de dos o tres órdenes de magnitud. (Fetter, W.C.1994).
A manera de ejemplo, en la Tabla 1, se presentan algunos parámetros recopilados en la parte sur de la Sabana de Bogotá en diferentes estudios realizados para la CAR, cuyos datos reposan en los expedientes de concesiones.
Los valores de transmisividad, conductividad hidráulica y coeficientes de
almacenamiento que se presentan en la Tabla 1 (para varios niveles acuíferos), dan una idea de los parámetros hidráulicos de las formaciones Labor y Tierna que se hallan presentes en la parte nororiental de la cuenca baja del río Bogotá.
Tabla 1. Parámetros de importancia hidrogeológica recopilados de varios estudios
hechos por la CAR, para los acuíferos del Bloque “Sabana de Bogotá”.
PERIOD
O
UNIDA
D
ESPE
SOR (m)
LITOLOGÍA CARACTERÍS
TICAS HIDROGEOLÓ
GICAS
RESIST
IVIDAD
CU
AT
E
RN
AR
I
O
Depósitos
Coluviales (Qc)
Gravas, Guijarros y bloques alternándose el predominio de
la matriz limo-arenosa o del material más grueso (bloques).
Sin importancia hidrogeológica.
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Depósitos Fluviogla
ciares (Qflg)
Bloques y fragmentos incluidos dentro de una matriz limo-arenosa.
Sin importancia hidrogeológica.
Depósitos Aluviale
s (Qal) Depósit
os Abanicos
Aluviales (Qaa)
0-20 20-100
Sedimentos arenosos, limosos y gravas. Gravas, guijos y guijarros
embebidos en una matriz arenoarcillosa de los depósitos
Abanico-Aluvial.
De moderada importancia hidrogeológica.
De moderada importancia
hidrogeológica. T= 360 m²/día
10-500 10-1300
Depósitos de Terraza
Alta (Qta)
<200 Constituidos por gravas arenas y arcillas.
De moderada a gran importancia
hidrogeológica. T= 10 - 96
m²/día K= 0.38 - 5.65 m/día S= 2.8 x10-3 -
7x10-5 Q/s= 0.2 - 1.6 lps/m Q= 0.5 - 38 lps
<350
Formación
Tilatá (QTt)
100 Constituida por una secuencia fluviolacustre que incluye
cantos de areniscas y limolitas en una matriz arcillo-limosa interestratificada con areniscas
conglomerátias y arcillolitas grises con lignito.
De moderada importancia
hidrogeológica.
20-100
TE
RC
IAR
IO
Formación Btá, Conjunt
o super (Tebs)
y Formación
Usme (Tsu)
>1000
>400
Lutitas arcillosas y arenosas Lutitas arcillosas y arenosas
De poca importancia hidrogeológica.
De poca
importancia hidrogeológica
16
Formación Plaener
s (Kgpl)
80 Lodolitas silíceas, arcillolitas y areniscas de grano fino a muy fino.
De poca importancia hidrogeológica
Formaci
ón Arenisca de la
Regadera (Ter)
y Form. Btá Co Sup
(Tebi)
400-
600 620
Conjunto de areniscas de grano
medio feldespáticas y líticas de ésta formación. Alternancia de Areniscas de
grano fino a conglomeráticas interestratificadas con
arcillolitas.
De poca
importancia hidrogeológica
De poca importancia
hidrogeológica
50-100
Formac
ión Arenisca del
Cacho (Tpc)
120 Gruesos bancos de areniscas
de grano fino intercaladas con arcillolitas.
De poca
importancia hidrogeológica
Formación Guadu
as (Tkgu)
88 Areniscas de grano fino a medio interestratificadas con arcillolitas y mantos de carbón
De poca importancia hidrogeológica
<20
CR
ET
ÁC
ICO
.
Formac
ión Labor y
Tierna (kgLt)
220 Areniscas de grano fino a
medio en la base y gruesa a conglomerática en el tope
estratificado con arcillolitas y limolitas silíceas.
De moderada a
gran importancia
hidrogeológica. T=66-81m²/día K= 0.92-4.4
m/día Q/s= 0.3-1.03 lps/m
Q=1.3 a 14.5 lps
100-300
Formac
ión Arenisc
a Dura (Kgd)
450 Sucesión de areniscas
interestratificado con limolitas silíceas y arcillolitas.
De moderada
importancia hidrogeológica.
500
Formac
ión Chipaq
ue Ksc)
300-
900
Lutitas arcillosas con
intercalaciones de limolitas a areniscas de grano muy fino.
Sin importancia
hidrogeológica.
17
CORPORACI
ÓN
AUTÓNOMA REGIONAL
DE CUNDINAMA
RCA
SUBDIRE
CCIÓN
CIENTÍFICA
División de
Investigac
ión
DETERMINACIÓN
DE LA CALIDAD
DEL AGUA
SUBTER
RÁNEA EN LA
SABANA DE
BOGOTÁ
UNIDADE
S
GEOLÓGICAS Y
CARACTERÍSTICAS HIDROGE
OLÓGICAS
SUBCUENCA TUNJUELI
TO.
FUENTE: ESTUDIO
INGEOMINAS-
CAR.
Cuadro
5.
Los parámetros hidráulicos reportados (incluyendo los del coefieciente de
almacenamiento –S-), fueron calculados a partir de pruebas de bombeo con información de niveles dinámicos medidos dentro del pozo de bombeo y por lo tanto pueden tener un alto grado de incertidumbre. Adicionalmente, es importante
anotar que para estudios de naturaleza local, es necesario realizar pruebas de bombeo que permitan determinar los parámetros requeridos, con suficiente grado
de confiabilidad. Igualmente para los pocos niveles acuíferos presentes en la parte baja del río
Bogotá, no hay suficientes datos disponibles, de pruebas de bombeo que permitan obtener todos los parámetros hidráulicos requeridos, con buen grado de
confiabilidad. Como se ha mencionado las pruebas de bombeo realizadas, señalan que la casi totalidad de éstas, fueron realizadas obteniendo información dentro del mismo pozo de bombeo, por lo cual la confiabilidad de los resultados no
es muy buena, particularmente con respecto al coeficiente de almacenamiento.
Algunas de las pruebas de bombeo evaluadas, no cumple con la aplicación de los conceptos básicos de la hidráulica de aguas subterráneas, en cuanto a la planeación, ejecución e interpretación, por lo cual la información disponible hay
que tomarla con cierto grado de reserva respecto a su confiabilidad y grado de precisión, particularmente cuando los resultados se vayan a aplicar al cálculo de la
oferta hídrica subterránea (Krusseman, 1970). De otra parte, para el cálculo de reservas permanentes se requieren coeficientes
de almacenamiento de los acuíferos (a ser evaluados), tanto bajo condiciones de confinamiento como de acuífero libre, que permitan la obtención del parámetro
equivalente a la porosidad efectiva. Cuando dicho parámetro no está disponible se acude al concepto de rendimiento específico (Meinzer, O., 1932).
Con el fin de evitar errores de conceptualización que se han presentado en varios estudios realizados en el pasado, resulta pertinente aclarar que cuando se utilizan
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los valores de coeficientes de almacenamiento obtenidos bajo condiciones de confinamiento, el cálculo que se obtenga no será el de las Reservas totales, sino el de las reservas elásticas, las cuales generalmente son dos o tres órdenes de
magnitud inferior. De acuerdo con la teoría de la hidráulica de aguas subterráneas, los valores de S
estimados con base en información de niveles dinámicos medidos dentro del pozo de bombeo, no son representativos, ya que pueden conducir a errores hasta de
dos o tres órdenes de magnitud.
Igualmente para los pocos niveles acuíferos. El volumen de agua almacenado también se puede calcular como el producto del volumen de roca por el rendimiento específico de la roca. Estos valores han sido
previamente determinados mediante numerosos ensayos y diversos autores
plantean unos rangos para cada tipo de roca, como los que se presenta en el Estudio Nacional del Agua 2010 y que se transcriben más adelante en la Tabla 2.
6.2 Rendimiento específico
La cantidad total de agua almacenada en un acuífero saturado puede evaluarse
determinando su extensión lateral, espesor y porosidad. Sin embargo, no toda el agua almacenada puede ser extraída de la roca, ya que parte de ella es retenida por fuerzas eléctricas, moleculares, de adhesión y de cohesión (Rodríguez, 1984).
Los términos rendimiento específicos y retención especifica se vienen aplicando desde 1923 para evaluar los recursos de agua subterránea almacenados en el
subsuelo (Meinzer, 1923). El volumen de agua que puede ser drenada en forma libre de una roca completamente saturada, se conoce como rendimiento específico (Re.) Se
expresa en términos de porcentaje con respecto al volumen total de roca y es
cuantitativamente igual a lo que se ha definido como porosidad efectiva y que equivale al valor del coeficiente de almacenamiento determinado bajo condiciones de acuífero libre (Ibíd).
De otra parte, el volumen de agua retenida por la roca se denomina retención
específica y se expresa también en términos de porcentaje con respecto al
volumen total de roca. La retención especifica más el rendimiento especifico es igual a la porosidad total. (Fetter, 1994).
El rendimiento específico de un acuífero es un término que ha sido aceptado y
aplicado por la comunidad científica internacional y se puede determinar aplicando métodos de laboratorio de campo (Meinzer, 1932), mediante análisis del registro de niveles estáticos históricos, o bien con el uso de trazadores ambientales o
artificiales (Rodríguez, 1971). Un gran volumen de estudios realizados y publicados en la literatura especializada (Todd, 1959; Fetter, 1994) ha permitido
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elaborar tablas, en las que se presentan valores típicos de materiales, como los compilados en la Tabla 2.
A partir de estos valores, se ha realizado la evaluación de recursos hídricos del subsuelo en muchas cuencas del mundo, desde 1948 (Poland, et. ál., 1949).
Una de las primeras evaluaciones cuantitativas de las reservas regionales de agua subterránea en la Sabana de Bogotá y en Colombia, se hizo en 1978 aplicando un
modelo determinístico simplificado, de la Sabana de Bogotá (Rodríguez, 1979.a), utilizando el concepto de rendimiento específico.
Tabla 2. Valores de rendimiento específico para diferentes materiales de la corteza terrestre
Cuando se apliquen valores de rendimiento especifico obtenidos de la Tabla 2, en estudios a nivel de cuencas o subcuencas, es importante tener en cuenta que ello
debe hacerse bajo criterios hidrogeológicos claramente establecidos, de acuerdo con la información que se tenga de cada una de ellas en particular, ya que los
valores representativos de una cuenca pueden no serlo para otra.
6.3 Cálculo de reservas
El cálculo de las reservas de agua subterránea se hizo para la subcuenca hidrogeológica identificadas en la ERA como correspondiente a la cuenca del río
Ubaté Alto Suarez dentro de la jurisdicción de la CAR, la cual tiene un área de 496 km2.
20
Ante la ausencia de los coeficientes de almacenamiento requeridos, las reservas se calcularon, utilizando el concepto de rendimiento específico, definido en
concordancia con la metodología aplicada por el IDEAM, en el ENA - 2010.
-Espesores
Para los niveles acuíferos considerados, se tomaron los espesores promedios obtenidos de los estudios geológicos, o bien inferidos a partir de los cortes
geológicos.
-Rendimiento específico El rendimiento específico promedio de las areniscas Tierna y de Labor pueden ser
del orden 5%; y los rendimientos de la arenisca dura pueden ser del orden de 1%. Para efectos de cálculo en orden de magnitud se ha tomado un promedio de 3%.
En la Tabla 3, se presentan el cálculo de las reservas de agua subterránea para la sub cuenca hidrogeológica del Río Ubaté Alto Suarez (en el área de jurisdicción de
la CAR), especificando las áreas, espesores promedios y capacidades específicas asignadas a los principales acuíferos, de acuerdo con el tipo de roca.
Para calcular el volumen de roca se tuvo en cuenta la geometría del acuífero de cada cuenca hidrogeológica: ancho, longitud y espesor, todos en valores promedio
expresados en metros. El resultado se multiplicó por el rendimiento específico asignado según los materiales que componen cada formación geológica. El Grupo Guadalupe y las areniscas de la formación Cacho.
El valor calculado corresponde a las “reservas permanentes” (Rp), que otros
autores denominan “reservas estáticas” para referirse al volumen de agua
subterránea que se encuentra almacenado a una profundidad tal que no interactúa con las aguas superficiales, es decir que no tiene interconexión hidráulica con el
drenaje superficial.
Las reservas de agua subterránea calculadas para el sistema de acuíferos cuaternarios es muy pequeña comparada con la de los sistemas acuíferos de las formaciones.
En el futuro, cuando se disponga de mayor y más detallada información, y de
valores más precisos, los resultados del cálculo de reservas, será susceptible de revisión. Es de esperarse sin embargo, que el cálculo de las reservas se vaya incrementando ya que los parámetros utilizados se consideran bajos y por lo tanto
los valores calculados pueden estar subestimados.
El valor así calculado es representativo en orden de magnitud. Con cualquier otro cálculo que se realice, bien sea incrementando los valores de rendimiento específico o del espesor efectivo de los acuíferos, el resultado final seguirá siendo
del mismo en orden de magnitud. Lo mismo ocurrirá en caso de que los
21
parámetros involucrados en cálculos posteriores sean menores en algún porcentaje.
6.4 Reservas aprovechables
De las reservas calculadas, la autoridad ambiental (CAR), deberá definir en su
momento, cuáles y qué volumen de ellas se podrán extraer. Ello dependerá de la demanda, teniendo en cuenta diferentes aspectos socio
económicos (relacionados con las prioridades establecidas para diferentes usos del agua), de los costos de oportunidad, situaciones de emergencia, y los
relacionados con el cambio climático, y adicionalmente de otras consideraciones técnicas (v.gr. profundidad de perforación de los pozos, disponibilidad de equipos y de tecnología).
En la Tabla 3, se presenta el cálculo de reservas para los niveles acuíferos
presentes en el sinclinal de Guachetá (en donde se hallan las areniscas Labor y Tierna), en el sinclinal de Aposentos (en donde se hallan las areniscas Labor – tierna y Dura), y los sinclinales de Ráquira y Aposentos-Chiquinquirá (en donde se
hallan las areniscas de Chiquinquirá), en ambos casos, dentro de los límites del departamento de Cundinamarca.
En la Plancha geológica 190 (de Chiquinquirá) la formación arenisca Dura no figura como tal, sino como formación Lidita Superior, caracterizada como un
acuitardo, por lo cual su extensión (dentro de la cuenca bajo evaluación), es menor que la de la formación Labor y Tierna.
Tabla 3. Cuenca del rio Ubaté Alto Suarez reservas de agua subterránea
Área Km2 Espesores
m
Volumen roca m3 x
106 Re Reservas
m3 x 106
Fm. Labor y
Tierna (K2t) 479 245 117355 0.05 5867.75
Fm. Arenisca
Dura (K2d)
286 449 128414 0.01 1284.14
Fm. Areniscas
de
Chiquinquirá (K1K2chi)
1125 337 379125 0.01 3791.25
TOTAL =
10943.14
TOTAL = 10943. (m3 x 106 )
Para efectos comparativos, se puede observar que las reservas de agua
subterránea de la cuenca del río Ubaté Alto Suarez (10.943.14 m3 x 106)
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representan el 14. % de las reservas existentes en la cuenca alta del río Bogotá (73306 m3x106).
7. INFILTRACION Y RECARGA
En el documento de delineamientos metodológicos del IDEAM (2013), se mencionan varios métodos que se pueden utilizar para el cálculo de infiltración dependiendo del tipo y naturaleza de la información disponible.
La forma más representativa y confiable de calcular la infiltración hacia los
acuíferos a escala de cuenca, es la que se hace mediante los balances hídricos de la cuenca hidrológica, o por sectores, adecuadamente seleccionados con criterio hidrológico e hidrogeológico.
ENTRADAS = SALIDAS ± A
Cuando se procesa información hidroclimatológica de un periodo de tiempo
suficientemente largo el valor A (cambio en almacenamiento), tiende a cero y
por lo tanto.
PRECIPITACIÓN = EVAPOTRANSPIRACIÓN + ESCORRENTÍA + INFILTRACIÓN
de donde,
I = P - ETP – Q
7.1. RECARGA TOTAL
Con el fin de tener valores de la Recarga (antes de disponer del último balance
hídrico representativo de la cuenca del Rio Ubaté Alto Suarez), se utilizaron los datos existentes en la CAR al 2011, presentados en el “Atlas Ambiental CAR 50 años” (CAR 2012).
RECARGA = 211 millones de m3 anuales
Si del área se bombean 100 lit/seg se extraerían 3,15 M m3/año. Las reservas
alcanzarían entonces para 3477 años
Para el sinclinal de aposentos y solo el 60% de las reservas, estas alcanzarían
para 700 años. 8. INDICADORES
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8.1 ÍNDICE DE EXTRACCIÓN DEL AGUA SUBTERRÁNEA (IEAS)
Los índices de aguas subterráneas para la sub cuenca hidrogeológica del río
Ubaté-Alto Suárez, se calcularon con los datos presentados por la CAR en el año 2012. (CAR, 2012), en donde se presenta una recarga de 211 millones de m3 por
año y una demanda del orden de 1.0 por año. A continuación se calcula el índice de extracción del agua subterránea.
𝐼𝐸𝐴𝑆 =𝐸𝑥𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝐴.𝑆
𝑅𝑒𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 x 100
IEAS =1.0 𝑀 𝑚3 /𝑎
211 M 𝑚3 /𝑎 x 100 𝐼𝐸𝐴𝑆 = 0.5 %
Tabla 4. Rangos y categorías del índice de extracción aguas subterráneas (IEAS).
RANGO IEAS (%)
CATEGORÍA SIGNIFICADO
>50 Muy Alto La presión de la demanda es muy alta con respecto a
la recarga
20.01 - 50 Alto
La presión de la demanda
es alta con respecto a la recarga
10.1- 20 Moderado La presión de la demanda es moderada con respecto
a la recarga
1 - 10 Bajo La presión de la demanda es baja con respecto a la
recarga
≤ 1 Muy Bajo
La presión de la demanda
no es significativa con respecto a la recarga
De acuerdo con la Tabla 4, el IEAS es de 0.5 %, por lo cual entra en la categoría de muy bajo.
Tal como se mencionó anteriormente, los valores de Infiltración y Recarga, deben ser revisados y recalculados teniendo en cuenta que según el balance hídrico la
infiltración recarga reportada parece tener un valor muy alto.
8.2.ÍNDICE DE RESERVAS TEMPORALMENTE APROVECHABLE (IRTA)
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La evaluación de la cantidad de agua subterránea disponible para la explotación de un acuífero es uno de los problemas que mayor polémica suscita a la hora de
operacionalizar instrumentos técnicos y jurídicos (IDEAM, 2010).
Sin embargo, es claro que la oferta de aguas subterráneas está relacionada con los recursos y reservas, en el enfoque de la escuela europea, y con el caudal seguro (safe yield), cuando se enfoca desde la escuela norteamericana.
En la ERA, se busca una aproximación conceptual y una forma práctica de
cuantificar esta cantidad de agua disponible para efectos del cálculo de reservas de agua subterránea en el país (Ibíd).
En muchos casos en donde los índices de aguas subterráneas están relacionados con la recarga, su aplicación resulta impracticable. Ello ocurre particularmente en
cuencas en donde la recarga es cero o tiende a cero, y las reservas permanentes (Rp), se desprecian y no se toman en cuenta, a pesar de ser de gran magnitud.
Para casos en donde las reservas permanentes son de gran magnitud, pero la recarga es nula o tiende acero (como la sabana de Bogotá), y con el fin de tener en cuenta las reservas permanentes, se propone el “volumen temporalmente aprovechable” (Vta), como un parámetro que facilite y permita la aplicación de
instrumentos técnicos y jurídicos relacionados con el aprovechamiento de aguas
subterráneas, particularmente bajo situaciones críticas de disponibilidad de agua. Con base en el Vta, se podría generar un índice, el cual se podría establecer tal
como se indica a continuación.
a) Una vez calculadas las “reservas permanentes” (ver numeral 7.2.4), se fija un porcentaje (v.gr. 10%) para representar el volumen de agua que podría aprovecharse sin causar un daño al acuífero (es decir, sin que implique una
amenaza de agotamiento de los recursos de agua subterránea (a corto o mediano plazo). De esta manera se puede calcular y establecer el volumen temporalmente aprovechable (Vta).
Para efectos de control y monitoreo del recurso hídrico subterráneo, se fija un periodo razonable de tiempo t (v.gr. 10 años), durante el cual se podría extraer el
volumen calculado anteriormente. El Vta también se pueden expresar entonces en
términos de caudal (m3 / año, o bien en lit / seg). Con los datos anteriores, se calcula el caudal (Q = V / t) que se puede extraer (en
m3 / año), en la sub cuenca hidrogeológica, durante el periodo seleccionado (v.gr. 10 años para el ejemplo dado).
Finalmente la relación de la demanda anual (Da) con respecto al volumen de Vta (anual), conduce al índice de reservas temporalmente aprovechable (IRTA), para
el periodo de tiempo establecido de 10 años.
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IRTA = Da / Vta
El procedimiento propuesto para calcular el Índice de volumen temporalmente aprovechable, tiene las siguientes características:
Es ajustable a cada cuenca en particular, dependiendo de la magnitud de las reservas, de la demanda y de las variables socio económicas del área evaluada,
en el período de tiempo considerado.
El índice se puede revaluar periódicamente, de acuerdo con el comportamiento debidamente monitoreado de las reservas, los recursos y la demanda. El monitoreo de las reservas se puede hacer mediante registro (mensual) de los
niveles dinámicos realizado en pozos de monitoreo representativos del acuífero en consideración.
8.3. IRTA PARA LA SUB CUENCA DEL RÍO UBATÉ ALTO SUAREZ
A manera de ejemplo se presenta el cálculo del IRTA para la cuenca hidrogeológica del Río Ubaté.
Rp = reservas permanentes = TOTAL = 10943.14 m3 x 106
Asumiendo que en algún momento (en un futuro no muy lejano), las condiciones
socio económicas o de desabastecimiento del área conducen a la necesidad de aprovechar el 10 % de las reservas permanentes (Rp), durante un período de 10
años, se tendrá que:
Las reservas temporalmente aprovechables (Rta), son el 10% de las Rp
Rta = 1094 (millones de m3)
Dichas reservas se podrían extraer (debidamente monitoreadas), durante un período de 10 años, lo cual permite calcular que el volumen que se puede extraer temporalmente por año (Vta) es de:
Vta = 109 millones de m3
La demanda para la cuenca es del orden de 1.0 m3 x 106 (CAR, 2012) Demanda = 1.0 millones de m3 por año que corresponde para la cuenca en
estudio con la extracción de agua subterránea. IRTA = Demanda anual / Vta
IRTA = 1.0 (millones de m3) / 109 (millones de m3)
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IRTA = 0.009 IRTA = 0.9 %
Tabla 5. Rangos y categorías del índice de reservas temporalmente aprovechables IRTA
RANGO DE
VALORES IRTA (%)
CATEGORÍA SIGNIFICADO
>50 Muy alto
El uso de las reservas de agua subterránea amenaza
con su agotamiento a mediano o largo plazo.
20 - 50 Alto
La presión de la demanda
es muy alta con respecto a las reservas temporalmente
disponibles.
5 - 20 Moderado Las reservas disponibles para cubrir la demanda en
periodos críticos son bajas.
1 - 5 Bajo
Existen reservas disponibles aunque limitadas para cubrir la
demanda, en periodos críticos
≤ 1 Muy bajo
Existen reservas
disponibles para cubrir la demanda, durante periodos críticos.
De acuerdo con la Tabla 5, el IRTA para la sub cuenca hidrogeológica del Río Ubaté Alto Suarez (en el área de jurisdicción de la CAR), se puede categorizar
como muy bajo.
9. ACUIFEROS CUENCA ORIENTAL ADYACENTE
Tal como se señala en la sección geológica de la figura 3, al oriente del municipio
de Saboyá, en los municipios de Sutamarchan y Tinjacá (jurisdicción de CORPOBOYACÁ), existe una formación geológica (la formación Tablazo), que posee niveles de areniscas, las cuales pueden constituir acuíferos. Dichas
areniscas deben ser investigadas y evaluadas mediante estudios geofísicos y perforaciones que permitan establecer caudales de producción y calidad del agua
subterránea.
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Ello indica que los aparentes conflictos relacionados con el agua subterránea entre los municipios de Saboyá (jurisdicción CAR), y Tinjacá y Sutamarchán (jurisdicción CORPOBOYACÁ), no deberían presentarse ya que en estos últimos existen
formaciones que pueden albergar recursos de agua subterránea, que una vez confirmados y evaluados, podrían resolver problemas de abastecimiento.
Figura 3. Sección geológica en el valle del río Sutamarchán. Nótese la presencia
de la formación Tablazo (Klt), que contiene niveles de areniscas que deben ser investigados y evaluados como posibles acuíferos.
10. POLÍTICA NACIONAL DE GESTIÓN INTEGRAL DEL RECURSO HÍDRICO
El Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible expidió, en marzo del 2010, la
“Política Nacional para la Gestión Integral del Recurso Hídrico” (PNGIRH), con múltiples objetivos, tales como el de “consolidar y fortalecer la gobernabilidad para una gestión integral del recurso”.
El MADS se ha propuesto Implementar estrategias a través de diferentes
acciones todos como las de los PMAA. Como resultado de dicha política, se ha comenzado a aplicar el concepto sistémico de “gestión integral del agua”, con base en la oferta y demanda de agua, reflejada en los indicadores determinados
para las diferentes subzonas (IDEAM, 2014). Para ello se ha tenido en cuenta la importancia de las aguas subterráneas, como posible medida de adaptación para suplir demandas en épocas críticas, en
regiones que son afectadas de manera importante por efectos de fenómenos extremos o variabilidad climática.
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Se aspira a que los buenos propósitos del Estado Colombiano, puedan superar todos los escollos que tradicionalmente se han presentado para su aplicación, la mayoría de los cuales son de naturaleza muy diferente a la técnica.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
En el municipio de Chiquinquirá (jurisdicción CAR), recursos de agua subterránea en la formación Areniscas de Chiquinquirá, que deben ser confirmados y
evaluados cuantitativamente, mediante la perforación de pozos de orden de 1500m de profundidad.
Para el área de influencia se calculó una recarga de 211 millones de m3 anuales.
Con base en los recursos de agua subterránea (reservas más recarga), estas cifras se puede estimar que, si del área se bombean 100 lit/seg se extraerían 3,15 M m3/año. Las reservas alcanzarían entonces para 3477 años.
Para el sinclinal de Aposentos y solo el 60% de las reservas, estas alcanzarían para 700 años.
Al tener en cuenta los indicadores determinados por la CAR en la ERA, se puede
observar los siguientes. El IEAS es de 0.5 %, por lo cual entra en la categoría de muy bajo. Ello indica que la presión de la demanda no es significativa con respecto a la recarga.
El IRTA para la sub cuenca hidrogeológica del Río Ubaté Alto Suarez (en el área
de jurisdicción de la CAR), se puede categorizar como muy bajo lo cual señala que existen reservas disponibles para cubrir la demanda, durante periodos críticos.
En los municipios de Sutarmachán y Tinjacá, existe posibles acuíferos que no han
sido mencionados (varios niveles de areniscas de la formación Tablazo (K1t), que ameritan ser investigadas y evaluadas, mediante pozos exploratorios, que permitan obtener información sobre caudales de producción y calidad del agua
subterránea.