Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Mayo de 2012 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Autor: Ingeniero Jose Roberto Duarte, Consultor SalvaNATURA [email protected] Revisado por: Arq. Alvaro Moises, Director Ejecutivo SalvaNATURA [email protected] Licenciada Marta Lilian Quezada, Directora de Ecosistemas SalvaNATURA [email protected] Ingeniero Carlos Escobar, Gerente Parque del Bicentenario [email protected] Diagramado por: Marta Lilian Quezada Fotografías de portada y contraportada: Jose Roberto Duarte. SalvaNATURA–Fundación Ecológica 33 Ave. Sur Nº 640, Colonia Flor Blanca San Salvador, El Salvador Tel. (503) 2202-1515 / Fax. (503) 2202-1500 www.salvanatura.org [email protected] i Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos INDICE DE CONTENIDO .................................................................................................................................................................... INDICE DE CONTENIDO .............................................................................................................................ii INDICE DE FIGURAS .................................................................................................................................. iv I. INTRODUCCION ................................................................................................................................ 0 1.1 Descripción Física y Ubicación Geográfica de la Zona de Estudio. ................................................. 1 1.2 Objetivos. ....................................................................................................................................... 5 II. METODO DE TRABAJO .......................................................................................................................... 6 2.1 Revisión y Recopilación de Información Existente. ........................................................................ 6 2.2 Trabajo de Campo. ......................................................................................................................... 7 2.3 Análisis, Interpretación y Obtención de Resultados. ..................................................................... 8 III. MARCO GEOLÓGICO.......................................................................................................................... 10 3.1 Geomorfología. ............................................................................................................................ 10 3.2 Geología Histórica. ....................................................................................................................... 11 3.3 Geología Local. ............................................................................................................................. 14 3.4 Estratigrafía. ................................................................................................................................. 17 3.4.1 Formación El Bálsamo. .............................................................................................................. 17 3.4.2 Formación Cuscatlán. ................................................................................................................ 18 3.4.2 Formación San Salvador. ........................................................................................................... 18 IV. CONTEXTO HIDROGEOLOGICO ......................................................................................................... 22 4.1 Generalidades. ............................................................................................................................. 22 4.2 Unidades Hidrogeológicas. ........................................................................................................... 22 4.3 Modelo Hidrogeológico Conceptual. ........................................................................................... 25 4.4 Límites del Acuífero Principal. ...................................................................................................... 26 4.5 Parámetros Hidráulicos de la Unidad Hdrogeológica. ................................................................. 27 4.6 Inventario y Características de Pozos........................................................................................... 28 4.6.1 Información Litológica de los Pozos. ......................................................................................... 29 4.7 Exploración de Aguas Subterráneas. ............................................................................................ 31 4.7.1 Comportamiento y Dirección del Sistema de Flujo del Agua Subterránea. .............................. 31 ii Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos 4.7.2 Posición del Nivel del Agua Subterránea. ................................................................................. 31 4.8 Caudales Subterráneos de Escurrimiento. ................................................................................... 32 V. BALANCE HIIDRICO Y CALCULO DE LA RECARGA POTENCIAL ............................................................ 33 5.1 Generalidades. ............................................................................................................................. 33 5.2 Desarrollo del Balance Hídrico. .................................................................................................... 34 5.3 Metodología Aplicada en el Balance Hídrico. .............................................................................. 37 5.4. Cálculo de la Recarga Hídrica Potencial. ..................................................................................... 48 VI. SISTEMA HIDROLOGICO E HIDRAULICO ............................................................................................ 52 6.1 Tiempo de Concentración ............................................................................................................ 52 6.2 Coeficiente de Escurrimiento. ...................................................................................................... 55 6.3 Determinación de la Intensidad de Lluvia. ................................................................................... 59 6.4 Cálculo del Área Hidráulica Requerida. ........................................................................................ 64 VII. MECANISMOS DE DETENCION HIDRAULICOS .................................................................................. 65 7.1 Dispositivos de Almacenamiento. ................................................................................................ 66 7.2 Ubicación de las Obras de Infiltración, Retención y Almacenamiento en el Proyecto. ............... 67 7.3 Memoria de Cálculo del Mecanismos de Almacenamiento y Regulación. .................................. 69 7.3.1 Diseño del Sistema de Almacenamiento. .................................................................................. 69 VIII. ANALISIS DE LA VULNEBILIDAD DEL ACUIFERO. ............................................................................. 73 8.1 Generalidades. ............................................................................................................................. 73 8.2 Concepto de Vulnerabilidad. ........................................................................................................ 73 8.3 Aplicación del Indice de Vulnerabilidad GOD............................................................................... 75 8.4 Procedimiento para el Mapeo de Vulnerabilidad. ....................................................................... 77 8.5 Mapeo de Vulnerabilidad en la Zona de Estudio y Areas Circundates. ....................................... 77 8.6 Riesgo de Contaminación. ............................................................................................................ 81 8.7 Mapeo de Carga Contaminante del Acuífero. .............................................................................. 83 8.8 Mapeo de Riesgo de Contaminación del Acuífero. ...................................................................... 87 IX. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. ........................................................................................... 89 9.1 Conclusiones................................................................................................................................. 89 9.2 Recomendaciones. ....................................................................................................................... 92 X. BIBLIOGRAFIA ..................................................................................................................................... 95 XI. ANEXOS ............................................................................................................................................. 98 iii Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos INDICE DE FIGURAS Figura 1. Identificación de la Zona de Estudio con sus Drenajes Naturales. ............................................ 1 Figura 2. Ubicación Geográfica y Física de la Zona de Estudio (Límites Departamentales). .................... 2 Figura 3. Ubicación Geográfica de la Zona de Estudio dentro de las Microcuencas en Análisis. ............ 5 Figura 4. Esquema del Volcán de San Salvador antes del Colapso del Cono Principal. ......................... 12 Figura 5. Ubicación de los Principales Constituyentes Geológicos de la Zona de la Cordillera El Bálsamo. ................................................................................................................................................. 14 Figura 6. Esquema de Disposición de los Materiales de las Formaciones San Salvador, Cuscatlán y Bálsamo (Lexa, J. et al, 2011). ................................................................................................................ 15 Figura 7. Geología Local de la Zona de Estudio y Areas Circundantes. .................................................. 16 Figura 8. Estratigrafía Característica de la Zona de Estudio (Fuente: Elaboración propia). ................... 21 Figura 9. Mapa Hidrogeológico de la Zona de Estudio y de Areas Circundantes de las Microcuencas en Análisis.................................................................................................................................................... 24 Figura 10. Perfil Geológico Longitudinal con Orientación Oeste-Este. .................................................. 26 Figura 11. Mapa de Zonificación del Balance Hídrico. ........................................................................... 36 Figura 12. Mapa de Fracción que Infiltra por Efecto de Pendiente (Kp) ................................................ 40 Figura 13. Mapa de Fracción que Infiltra por Efecto de Cobertura Vegetal (Kv).................................... 42 Figura 14. Mapa de Franción que Infiltra por Textura de Suelo (Kfc). .................................................... 45 Figura 15. Mapa de Coeficiente de Infiltración (C). ............................................................................... 46 Figura 16. Mapa de Recarga Hídrica Potencial....................................................................................... 50 Figura 17. Ubicación de Areas Estratégicas de la Recarga Hídrica Potencial. ........................................ 51 Figura 18. Identificación de las Zonas Altas de las Microcuencas en Análisis y Ubicación de Puntos de Control.................................................................................................................................................... 53 Figura 19. Mapa de Uso de Suelo de la Zona de Estudio y Microcuencas en Análisis. .......................... 57 Figura 20. Gráfica de Curvas Intensidad-Duración-Frecuencia Estación El Boquerón. .......................... 60 Figura 21. Caudales Generados en los Puntos de Control para Períodos de Retorno de 50 y 100 años. ................................................................................................................................................................ 63 Figura 22. Detalle Conceptual de Cisterna de Almacenamiento y Regulación. ..................................... 67 Figura 23. Ubicación de Mecanismo de Detención (Laguna de Retardación). ..................................... 68 Figura 24. Método GOD para la Evaluación de la Vulnerabilidad a la Contaminación de Acuíferos. .... 76 Figura 25. Generación del Mapa de Vulnerabilidad a la Contaminación de Acuíferos Utilizando el Método GOD. ......................................................................................................................................... 77 Figura 26. Mapa de Vulnerabilidad de la Zona de Estudio y Areas Circundantes de la Microcuencas en Análisis.................................................................................................................................................... 80 Figura 27. Esquema Conceptual para la Evaluación del Peligro (Riesgo) de los Recursos Hídricos Subterráneos. ......................................................................................................................................... 83 Figura 28. Mapa de Carga Contaminante de la Zona de Estudio y Areas Circundantes de las Microcuencas en Análisis. ...................................................................................................................... 86 Figura 29. Mapa de Riesgo a la Contaminación en la Zona de Estudio y Areas Circundantes de las Microcuencas en Análisis. ...................................................................................................................... 88 iv Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos I. INTRODUCCION El presente informe de la Zona del Parque del Bicentenario Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos pretende dar a conocer los factores más importantes, en lo que respecta al análisis hidrogeológico, hidrológico y de vulnerabilidad. El primero incluye, la descripción de las distintas unidades hidrogeológicas identificadas con su correspondiente interrelación con las formaciones geológicas presentes, y la determinación de los valores de infiltración y recarga potencial en cada uno de los miembros geológicos identificados en dicha zona. El segundo, se incluye: el comportamiento del sistema hidrológico existente en dicha área de estudio, la cual se encuentra inmersa dentro de las microcuencas en análisis: Quebrada El Triunfo, Quebrada Las Lomitas y Quebrada El Suncita, todas ellas pertenecientes a la Subcuenca del Río Acelhuate, para lo cual que se hace necesario definir tanto los drenajes naturales internos como externos, y hacer la evaluación correspondiente de los flujos de entrada y salida de la escorrentía superficial, la cual es condicionada por los parámetros meteorológicos predominantes: cantidad de precipitación, intensidad, duración y frecuencia. Y para el tercero, se realiza un análisis de la vulnerabilidad intrínseca de los acuíferos identificados en la zona de estudio, incorporando además el análisis de carga contaminante y el riesgo a la contaminación. En este informe también se incorporan los criterios técnicos y analíticos determinados durante las visitas de campo realizadas a la zona de estudio, que sirvieron de base para la descripción de las condiciones geológicas, hidrogeológicas e hidrológicas, las cuales han sido correlacionadas con la información existente: geología, topografía, climatología, hidrogeología, hidrología, vulnerabilidad, etc. Es decir, se trata de exponer en primera instancia, el comportamiento de los sistemas de flujos subterráneas identificados en la zona,su ocurrencia, la determinación de los valores de infiltración y de la recarga hídrica potencial, a partir de la realización de un balance hídrico específico de suelos; en segunda instancia la determinación del comportamiento de los flujos superficiales que se generan en la zona, incorporando el análisis de mecanismos de detención para lograr un almacenamiento de agua que permita retener, por un tiempo específico, determinados volúmenes de agua en un área específica del parque; y en tercera instancia, realizar el análisis de vulnerabilidad, incorporando la determinación de las principales cargas contaminantes que pueden incidir en la zona de estudio, como producto de las actividades antropogénicas, para luego determinar el mapeo del riesgo a la contaminación, especialmente en los sistemas acuíferos que se identifiquen en la zona. Este documento está estructurado de manera que en la primera parte se introduzca a la descripción de la zona de estudio, la cual, contempla el establecimiento de su ubicación geográfica y algunas características físicas del lugar, posteriormente se presentan los objetivos de la investigación, conjuntamente con la metodología empleada, para posteriormente hacer la descripción geológica, luego la interpretación hidrogeológica en la que se detallan y describen las unidades almacenadoras de agua, los tipos de flujo existentes y su interrelación con las formaciones geológicas presentes, enseguida se analiza la determinación de los valores de infiltración y de la recarga potencial, para luego 0 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos continuar con el análisis del sistema hidrológico existente, después realizar el análisis de la vulnerabilidad intrínseca de los acuíferos identificados junto con su respectivo mapeo del riesgo a la contaminación, y para finalizar con las conclusiones y recomendaciones establecidas para el presente informe. 1.1 Descripción Física y Ubicación Geográfica de la Zona de Estudio. El area de estudio, entendida como la Zona del Parque del Bicentenario Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos, jurisdicción de los municipios de Antiguo Cuscatlán y San Salvador, Departamentos de La Libertad y San Salvador respectivamente. Se encuentra inmersa dentro de las microcuencas de las Quebradas El Triunfo, Las Lomitas y El Suncita, que luego, hacia el Este, se juntan para formar la Quebrada La Lechuza, todas ellas pertenecientes a la Subcuenca del Río Acelhuate (Figura 1). Figura 1. Identificación de la Zona de Estudio con sus Drenajes Naturales. 1 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos La zona de estudio abarca una extensión territorial de aproximadamente 0.89 km2 (128 mz)1 y se ubica según coordenadas geográficas entre los 285,300 a 286,450 m de latitud norte y entre los 472,200 a 472,750 m longitud oeste, con una elevación aproximada que varía de los 855 a 898 msnm. (Figura 2). La zona de estudio se encuentra limitada al Norte con la Colonia Maquilishuat y el Club Campestre Cuscatlán, al Este con la Avenida Jerusalén, al Oeste con la Finca El Espino (la cual es administrada por la Cooperativa ACRAELES de R.L.)2, y al Sur con el Boulevard Diego de Holguín. (Figura 2). Figura 2. Ubicación Geográfica y Física de la Zona de Estudio (Límites Departamentales). 1 Según Decreto Legislativo N° 433, en el que autoriza al Organo Ejecutivo a donar 89 hectáreas (128 manzanas) , a favor de los municipios de Antiguo Cuscatlán y San Salvador para el establecimiento del Parque Los Pericos. 2 ACRAELES de R.L. significa Asociación Cooperativa de la Reforma Agraria El Espino de R.L.. 2 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Las condiciones topográficas prevalecientes en la zona de estudio corresponden a una superficie plana, con una forma semi-rectangular con pendientes menores al 10%, por lo que puede clasificarse como una pendiente de media a baja (Figura 3). Sin embargo, las zonas altas de las microcuencas que incorporan al área de estudio, las pendientes pueden ser superiores al 20 %. Es por ello que se establece como condicionante para el sistema de drenaje natural existente, donde las quebradas de invierno, pueden generar y transportar caudales de moderados a intensos, dependiendo de la intensidad de las precipitaciones de la zona. No se aprecian en las zonas circundantes al área de estudio ni en las partes altas de las microcuencas de análisis, el afloramiento de manantiales importantes, por lo cual pueden ser condicionantes que limiten a que el sistema de flujo subterráneo imperante sea muy profundo. En lo que respecta al uso actual del suelo, tomando en cuenta a todas las microcuencas en las que se encuentra inmersa la zona de estudio, es una combinación entre zonas de tejido urbano discontinuo y precario, intercalados con terrenos que aún conservan la cobertura vegetal de las plantaciones de café, sin embargo también existes pequeñas zonas con cultivos de granos básicos. Además, la tendencia acelerada del surgimiento de nuevas áreas suburbanas, sin mayores restricciones puede propiciar el incremento de los caudales que transitan por los cauces principales del drenaje superficial. En lo que respecta a la climatología, el área de estudio se identifica como Sabana Tropical Caliente, según la clasificación de Kopper, presentando las siguientes características: precipitación pluvial promedio de 1,800 mm y teniendo una temperatura promedio que varía de 23 a27ºC, datos que son característicos por las condiciones topográficas que presenta la zona, cuya elevación se establece que varía de los 855 a 898 msnm en el área de estudio, y superando los 1,650 msnm en las partes altas de las microcuencas en análisis. 3 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos 4 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Figura 3. Ubicación Geográfica de la Zona de Estudio dentro de las Microcuencas en Análisis. 1.2 Objetivos El presente informe tiene como objetivo principal la elaboración del análisis hidrogeológico, hidrológico y de vulnerabilidad de la zona del Parque del Bicentenario Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos y de las microcuencas en la que se encuentra inmerso, para determinar el comportamiento del sistema de flujo subterráneo y superficial, además de determinar el conocimiento del riesgo de la contaminación del recurso hídrico. En lo que respecta a los objetivos específicos se pueden mencionar a los siguientes: a) Determinación y caracterización de las formaciones geológicas, junto con sus respectivos miembros que las componen y la correspondiente correlación con las unidades hidrogeológicas identificadas. b) Realización del modelo conceptual hidrogeológico de la zona de estudio con el propósito de identificar el comportamiento del sistema de flujo subterráneo y su interacción con el medio circundante. c) Determinación de los principales parámetros hidráulicos de la zona con el propósito de caracterizar las diferentes unidades hidrogeológicas presentes. d) Realización del balance hídrico específico de suelos de manera de identificar las entradas y salidas de agua al sistema establecido, e identificar los parámetros de infiltración y de recarga potencial. e) Análisis del sistema hidrológico superficial existente en el que se encuentra inmersa la zona de estudio. f) Análisis del comportamiento del flujo superficial para el cálculo de los caudales generados con las condiciones meteorológicas existentes y de eventos extremos. g) Evaluación de las capacidades hidráulicas de la secciones del sistema de drenaje superficial circundante a la zona de estudio. h) Identificación del impacto hidrológico como consecuencia de las actividades antropogénicas de la zona de estudio, y la determinación de los mecanismos de detención apropiados para el almacenamiento de los volúmenes de agua generados. i) Determinación de la vulnerabilidad intrínseca del sistema acuífero identificado en la zona de estudio, con su análisis correspondiente de carga contaminante y la determinación del riesgo a la contaminación antropogénica. 5 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos II. METODO DE TRABAJO En esta sección del presente informe se hace una descripción de la metodología empleada, específicamente en lo concerniente a la recopilación de la información disponible, las visitas de campo realizadas al área de estudio y la elaboración del informe que identifica el comportamiento de los sistemas de flujos subterráneos identificados. Para el desarrollo del presente informe se planteó el siguiente método de trabajo, el cual consistió en tres fases fundamentales que se detallan a continuación. 2.1 Revisión y Recopilación de Información Existente. Esta actividad conllevó la recopilación, selección y análisis de la información existente, la cual puede dividirse en diferentes categorías indispensables: geología, topografía, meteorología, hidrogeología, hidrología, hidráulica de pozos, etc. La recopilación de la información por las diferentes categorías se detalla a continuación: a) Geología y Topografía. La información geológica consistió, básicamente, en la recopilación de mapas geológicos de la zonas de estudio, a escala 1.100,000, y complementados con la información topográfica mediante la utilización de los cuadrantes cartográficos recientes a escala 1.25,000 y 1:50,000, proporcionados por el Instituto Geográfico Nacional “Ing. Pablo Arnoldo Guzmán” del Centro Nacional de Registros CNR. b) Meteorología. Se recopilaron datos pluviométricos y climatológicos de las estaciones circundantes a la zona de estudio. Los datos comprendieron las principales variables climatológicas como: precipitación y evapotranspiración potencial, etc. Con este tipo de información se pretende determinar los principales componentes para la determinación del balance hídrico específico y la obtención de la recarga hídrica potencial. c) Hidrogeología. La información hidrogeológica consistió en el inventario de fuentes de agua (manantiales y pozos) que pudiesen existir en la zona de estudio; además de la recopilación de informes técnicos de manera de contar con los datos básicos para la realización de la caracterización hidrogeológica, la cual ha tomado en cuenta los criterios técnicos con los que se realizó el Mapa Hidrogeológico de El Salvador (Escala 1:100,000) desarrollado por 6 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos el Proyecto FIAS3-ANDA-COSUDE4 (2008) y la simbología internacional hidrogeológica (IAH5, 1995). d) Hidrología. Este tipo de categoría de información consistió en la obtención de datos que determinen el comportamiento del sistema de drenaje superficial (escurrimiento) y su interacción con el medio físico, además de la relación existente con los flujos subterráneos presentes en la zona de estudio. Además de incluir la información existente sobre la red hídrica nacional: subcuencas, ríos, quebradas, manantiales, etc. 2.2 Trabajo de Campo. El trabajo de campo comprendió las actividades que se realizaron in-situ y los análisis necesarios para caracterizar y conocer el comportamiento hidrogeológico de las zonas de estudio. a) Inventario de Fuentes de Agua. Este aspecto consistió en la realización del inventario tanto de pozos excavados como perforados, que se localizaran en la zona de estudio y dentro de la microcuenca de interés. La información que se obtuviera serviría para la determinación del potencial hidrogeológico de la zona de estudio. b) Determinación de Parámetros Hidráulicos. La determinación de los parámetros hidráulicos de las unidades hidrogeológicas identificadas consistió en el análisis de su comportamiento, así como también en la posible identificación de barreras positivas (zonas de aporte de agua: ríos, lagos, etc.) o negativas (basamento o zonas impermeables). c) Pruebas de infiltración. La infiltración es el proceso durante el cual el agua de la superficie se mueve hacia el subsuelo. La velocidad de la infiltración depende del tipo, textura y del contenido de humedad del suelo. Por ejemplo, si el suelo se encuentra en condiciones secas antes de una precipitación, la velocidad de la infiltración será mucho mayor que la obtenida en condiciones saturadas. A medida que el suelo se satura más y más, la velocidad de infiltración disminuye hasta alcanzar un punto de equilibrio, cuyo valor se denomina Capacidad de Infiltración Saturada o Infiltración Básica, la cual es similar a la conductividad hidráulica (K). 3 FIAS: Fortalecimiento Institucional de ANDA para la Investigación de las Aguas Subterráneas. COSUDE: Agencia Suiza para la Cooperación y el Desarrollo. 5 IAH: Asociación Internacional de Hidrogeólogos. 4 7 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Las pruebas de infiltración, corresponden a los diferentes tipos de suelos identificados (según material geológico), el cual fue el principal criterio para la designar las áreas de investigación. Además se utilizó información existente de pruebas realizadas en tipos de suelo (material geológico) similares (Duarte, 1998), las cuales ayudaron a obtener una mayor distribución del análisis de las capacidades de infiltración planteadas. d) Medición de la capacidad de campo y punto de marchitez. La capacidad de campo se define como la máxima humedad que puede retener el suelo contra la fuerza de la gravedad sostenida por capilaridad; mientras que el punto de marchitez se define como límite inferior de la humedad, a partir de la cual el agua no puede ser extraída por las raíces de las plantas. Ambos contenidos de humedad se expresan en porcentaje (%) o en mm. Los dos contenidos de humedad se analizaron para cada uno de los sitios identificados según el tipo de material geológico predominante, para obtener las correlaciones correspondientes en cuanto a capacidad de campo y punto de marchitez. 2.3 Análisis, Interpretación y Obtención de Resultados. Esta fase consistió en el análisis e interpretación de los resultados obtenidos tanto en la etapa de la recopilación de la información existente como de la que se determinó en la etapa del trabajo de campo, de manera que pudo establecerse el modelo conceptual hidrogeológico que indicó el comportamiento y dirección del sistema de flujo subterráneo de la zona, además de realizar el correspondiente análisis de la recarga hídrica potencial de la zona, la determinación de la vulnerabilidad intrínseca de los acuíferos identificados, y el correspondiente análisis de carga contaminante y así obtener el riesgo a la contaminación a la que pueden estar sometidos los reservorios de agua identificados; es por ello, que dicha información se presentó a través de mapas temáticos: mapa hidrogeológico, mapa de recarga potencial, mapa de vulnerabilidad, mapa de carga contaminante y mapa de riesgo a la contaminación. En lo que respecta a la elaboración de los mapas hidrogeológicos y la descripción de los mecanismos de interpretación de los mismos, se realizaron las siguientes actividades: a) Elaboración del Mapa Hidrogeológico. Esta actividad consistió en el desarrollo del formato digital de los datos obtenidos tanto de la recopilación de información existente como de la obtenida en campo, referente a los comportamientos de los sistemas de flujo subterráneo en cada una de las zonas de estudio. 8 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos El software que se utilizó para la elaboración del mapa fue el ArcGIS 9.3, el cual es una plataforma estándar de un sistema de información geográfico, muy útil para el trabajo de coberturas georeferenciadas y tablas de información relacionadas. La simbología que se utilizó fue la establecida por la Leyenda Internacional para la Elaboración de Mapas Hidrogeológicos de la Asociación Internacional de Hidrogeólogos (IAH) Edición 1995, y el sistema de proyección de los mapas fue el Sistema de Proyección Cónica Conformal de Lambert, Datum Nad27, Elipsoide de Clarke 1866. Ambas particularidades son las que se utilizaron para el desarrollo del Mapa Hidrogeológico de El Salvador, Escala 1:100,000 como parte del Proyecto FIAS-ANDACOSUDE, 2008. Para la elaboración del Mapa Hidrogeológico de la zona de estudio, se realizaron los siguientes procesos: Recopilación de las capas digitales de información existente, tales como: geología, cuencas hidrográficas, topografía, red hídrica, etc. Edición de las capas de información recopiladas y adecuación del área de estudio. Analizar y editar tanto la información existente como la obtenida en campo, relacionada a los recursos hídricos de la zona de estudio establecida, para su respectiva incorporación en el Mapa Hidrogeológico. Integración de la información en la plataforma de un sistema de información geográfico de manera sistemática, ordenada y de fácil interpretación. Presentación digital e impresa del mapa hidrogeológico resultante. Las capas de información que comprende el Mapa Hidrogeológico de la zona de estudio, se enumeran a continuación: Unidades hidrogeológicas. Curvas de nivel. Red hídrica. Fallas geológicas. Manantiales. Pozos excavados. Pozos perforados. Límites de acuíferos. Niveles piezométricos de los acuíferos. Líneas de flujo subterráneo. Cabeceras Municipales. b) Elaboración del Mapa de Recarga Hídrica Potencial. Esta actividad consistió en el desarrollo del mapa de recarga hídrica potencial, con la base de la información suministrada en la realización del respectivo balance hídrico. En 9 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos dicho mapa se muestran cada una de las áreas que abarca a la zona de estudio, con su respectivo índice de recarga potencial. c) Elaboración del Mapa de Vulnerabilidad. La elaboración del mapa de vulnerabilidad consistió en la conjunción de toda la información hidrogeológico recopilada y obtenida, junto con la determinación del análisis de carga contaminante que puede existir en la zona, y utilizando el método de GOD establecido por el GW Mate del Banco Mundial, para el análisis de vulnerabilidad de acuíferos. d) Elaboración del Mapa de Riesgo de Contaminación. La elaboración del mapa de riesgo de contaminación consistió en la conjunción de toda la información de la vulnerabilidad intrínseca de los acuíferos identificados en la zona de estudio junto con la información de la carga contaminante existente en dicha área, para que junto con el análisis del método POSH, se pueda obtener la caracterización de la zona al riesgo de la contaminación. III. MARCO GEOLÓGICO En esta parte del estudio se pretende establecer la descripción correspondiente a las distintas formaciones geológicas que comprende la zona de estudio, haciendo referencia a la geomorfología y su respectiva geología local, la cual sirve para el establecimiento de su interrelación con las unidades hidrogeológicas que se identifican y que se expondrán en el apartado IV. 3.1 Geomorfología. Desde el punto de vista geomorfológico la zona de estudio ha estado determinada por una serie de eventos o fenómenos naturales como procesos tectónicos, fenómenos volcánicos y procesos erosivos fluviales, los cuales han influido en la disposición de los distintos estratos geológicos. Los dos primeros fenómenos han sucedido de forma alternada o simultánea, mientras que el último se ha dado en largos períodos de calma sobreviniendo a los dos primeros. El resultado de estos fenómenos ha conllevado a la formación de unidades geomorfológicas (Planicie Costera, Montaña Costera, Valle Central, Montaña Interior, Valle Interior y Montaña Norteña), de las cuales las que más están relacionada con la zona de estudio establecida: la que corresponde al Valle Central (Fosa Central) y Montaña Costera. Esta unidad geomorfológica contempla la ubicación de centros de actividad volcánica importantes como lo es el Complejo Volcánico de San Salvador (que incluye al Volcán de San Salvador (El Boquerón) y El Picacho). Esta unidad geomorfológica se extiende desde la zona alta y las faldas del sector sureste del Volcán 10 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos de San Salvador, hasta la zona de la planicie del Valle de la Ciudad de San Salvador, circundante al cauce principal del Río Acelhuate, es decir desde los 635 msnm hasta los 1,750 msnm aproximadamente. Sus características geológicas están constituidas por superficies erosionadas inclinadas, desarrolladas en rocas volcánicas terciarias y cuaternarias, depósitos fluviales, relativamente recientes y no consolidados, y unas cuantas erupciones volcánicas recientes. La unidad geomorfológica Valle Central (Fosa Central) contempla la ubicación de centros de actividad volcánica importantes como lo es el Complejo Volcánico de San Salvador (que incluye al Volcán de San Salvador (El Boquerón) y El Picacho). Esta unidad geomorfológica se extiende desde la zona alta y las faldas del sector sureste del Volcán de San Salvador, hasta la zona de la planicie del Valle de la Ciudad de San Salvador, circundante al cauce principal del Río Acelhuate, es decir desde los 635 msnm hasta los 1,750 msnm aproximadamente. Por otra parte, la unidad Montaña Costera por lo general es un bloque con una inclinación del 5% que empieza en el mar o debajo de la Planicie Costera, subiendo hacia el norte y alcanzado una altura de 1,200 m en la cumbre. El elemento estratigráfico de esta unidad son los aglomerados gruesos y densos de edad pliocénica, junto con capas delgadas de lava andesítica, estratos e intercalaciones de ignimbrita, formando una serie con un espesor de más de 1,500 m. Según Dürr (1960) se le conoce con el nombre de Estrato del Bálsamo. Barro rojo y productos piroclásticos volcánicos de edad pleistocénica cubren en bancos de 20 a 40 m de espesor esta formación pliocénica. Sus características geológicas están constituidas por superficies erosionadas inclinadas, desarrolladas en rocas volcánicas terciarias y cuaternarias, depósitos fluviales, relativamente recientes y no consolidados, y unas cuantas erupciones volcánicas recientes. 3.2 Geología Histórica. Un rasgo predominante e importante analizar, en la zona de estudio, es la Caldera de Ilopango, la cual es una depresión que mide actualmente 11 km en la dirección este-oeste y 8 km en la dirección norte-sur. Según Meyer-Abich (1956) la caldera es una depresión vulcano-tectónica, cuyo origen difiere de otras calderas como la de Coatepeque, localizada al oeste del territorio nacional, la cual fue formada por el colapso de un edificio volcánico. Por otra parte, Williams y Meyer-Abich (1953-1955) explican que el origen de la caldera se debe a un proceso de tres diferentes episodios de colapso, cada uno de los cuales se asocia a erupciones volcánicas violentas. El primero de ellos ocurre durante la formación de la unidad geológico-tectónica llamada Fosa Central, la cual corresponde con el final del período Plioceno y el principio del Pleistoceno. Es importante mencionar que en la Fosa Central se originan los cuatro principales grupos de estrato-volcanes del país: Santa Ana, San Salvador, San Vicente y San Miguel. La actividad de estos volcanes se caracterizó por la expulsión de lavas de carácter basalto- 11 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos andesíticas y de cenizas básicas. Sin embargo, la depresión de Ilopango tuvo características diferentes como eyecciones de magma enriquecido con sílice (dacítico), manifestándose en la superficie de diversas formas, tales como cenizas volcánicas y pómez, domos y cúpulas de lava, o simplemente fluyendo como corrientes de lava. Algunos de los domos tuvieron explosiones sucesivas, durante las cuales fueron lanzadas al aire cenizas y pómez en forma de nubes o avalanchas ardientes. En lo que respecta al Volcán de San Salvador, se puede establecer que constituye una zona importante de la zona de estudio. Antiguamente se le denominaba Quezaltepeque, y en la actualidad se le conoce como Boquerón, ubicándose a una distancia de 7 km al oeste de la ciudad de San Salvador. Geológicamente hablando, el Volcán de San Salvador es un sistema compuesto por los restos de erupciones múltiples. Originalmente, su tamaño era mucho más grande, pero una violenta explosión destruyó el cono del edificio volcánico, dejando un cráter de 1,600 m de diámetro, conocido como Boquerón (1890 msnm), una aguda y elevada cumbre en su parte más oriental, llamada Picacho, cuya altura sobre el nivel del mar es de 1,960 m y una tercera elevación menos predominante al noroeste del cráter llamada El Jabalí (Figura 4). Figura 4. Esquema del Volcán de San Salvador antes del Colapso del Cono Principal. 12 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos El Volcán de San Salvador ha tenido múltiples erupciones durante los últimos 72,000 años mediante escapes a través de su cráter central, así como también por las fisuras en sus flancos; muestra de ello son los conos de ceniza y cráteres de explosión ubicados en un radio de 10 km alrededor del volcán. Durante los últimos ochocientos años, las erupciones se han reducido casi exclusivamente a explosiones situadas unos cuantos kilómetros hacia el lado noroeste del volcán, las cuales han consistido en pequeñas explosiones y emplazamientos de flujos de lavas. Su última erupción tuvo lugar en 1917, cuando derramó un flujo de lava de 6.5 km de largo y vaporizó la laguna de agua que existía en su interior en el fondo del cráter. Esta última erupción destruyó casi por completo a la ciudad capital, y cubrió con lava una gran extensión de terreno en su parte norte, área denominada como El Playón. La hipótesis del colapso del antiguo edificio volcánico se sustenta en la discontinuidad geomorfológico que se observa desde la base interna del Picacho, aproximadamente sobre los 1,300 msnm, y que se extiende por el flanco norte hasta el Jabalí separando una parte inferior, con pendientes próximas a los 15º, d una parte superior con pendientes entre los 5 y los 7º . Por otro lado, en El Picacho se observan dos porciones de fractura anulares concéntricas que pueden ser debidas a un mecanismo de colapso según fallas anulares. De esta forma, El Picacho y el Jabalí constituirían los restos del antiguo volcán, con forma de cono. La depresión de Ilopango, a comparación con el Estrato-Volcán San Salvador tuvo características diferentes como eyecciones de magma enriquecido con sílice (dacítico), manifestándose en la superficie de diversas formas, tales como cenizas volcánicas y pómez, domos y cúpulas de lava, o simplemente fluyendo como corrientes de lava. Algunos de los domos tuvieron explosiones sucesivas, durante las cuales fueron lanzadas al aire cenizas y pómez en forma de nubes o avalanchas ardientes (Estrada, 1983). Posteriormente a este primer episodio surge el Cerro San Jacinto, perteneciente a la Cordillera del Bálsamo, formado principalmente de rocas efusivas básicas, las cuales corresponden al Terciario Superior (Plioceno). Seguido a este acontecimiento, la Caldera de Ilopango siguió rellenándose de los materiales lanzados por avalanchas ardientes (flujos de piroclastos), de los lahares y de los sedimentos fluviales y lacustres. Al completarse este relleno sucede el segundo colapso del edificio en forma de hundimiento (Estrada, 1983). El último colapso de la caldera (260 A.D.), el cual dio origen a la depresión actual del Lago de Ilopango, está asociado a una erupción volcánica, en la que fueron expulsadas cenizas finas de color claro, conocidas como “Tierra Blanca”. Estas fueron analizadas en repetidas ocasiones por Williams y Meyer-Abich (1953) y Meyer-Abich (1956), y descritas como un material blanco y pumítico, altamente vesiculado con fenocristales de hornblenda, plagioclasas, hiperstena y magnetita. 13 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos En lo que respecta a la Cordillera del Bálsamo, perteneciente a la Formación Bálsamo, la constituyen dos extensos estrato-volcanes basálticos-andesíticos: Panchimalco y Jayaque, pertenecientes al período terciario y calculándose su edad entre los 7.2-6.1 y 2.6-1.5 millones de años respectivamente. Se llegaron a constituir como la base para todo el material que iba siendo expulsando tanto por el Volcán de San Salvador como la Caldera de Ilopango (Lexa, J. et al, 2011) (Figura 5). Figura 5. Ubicación de los Principales Constituyentes Geológicos de la Zona de la Cordillera El Bálsamo. 3.3 Geología Local. La geología local puede establecerse como una secuencia de unidades terciarias y cuaternarias, netamente continentales y de origen volcánico con intercalaciones de sedimentos fluvio-lacustres. Las unidades terciarias comprenden a las Formaciones Bálsamo y las cuaternarias a las formaciones Cuscatlán y San Salvador. Las rocas que constituyen a la geología de la zona tienen su origen en los centros de erupción volcánica de la Caldera de Ilopango y el Complejo Volcánico de San Salvador, el cual se encuentra conformado por El Boquerón, El Picacho y El Jabalí, y asentados sobre materiales que corresponden a la Formación Bálsamo (Figura 6). 14 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Figura 6. Esquema de Disposición de los Materiales de las Formaciones San Salvador, Cuscatlán y Bálsamo (Lexa, J. et al, 2011). El área de estudio se encuentra caracterizada por la confluencia de diferentes sistemas de fallas y fracturas asociados a la tectónica regional, siendo el sistema predominante el O – E y NO - SE. Estas fallas se deben al movimiento entre las placas, cuyos movimientos controlan, en cierta medida, el drenaje y movimiento del flujo del agua subterránea de la zona, con dirección Oeste – Este y Noroeste – Sureste. Los materiales más antiguos que se encuentran en la zona de estudio consisten en una gruesa secuencia de capas consolidadas que han formado el basamento o Roca Madre, constituido principalmente por aglomerados con intercalaciones de flujos de lava, tobas líticas y aglomeráticas, provenientes de erupciones volcánicas antiguas. Por otra parte, entre los materiales cuaternarios se encuentran flujos y coladas de lavas de carácter andesítico y basáltico, además de escorias volcánicas que se encuentran sobrepuestas en depresiones del sistema de drenaje natural; también existe la secuencia de depósitos cuaternarios, los cuales están sobrepuestos a los anteriormente descritos, son en su mayoría materiales piroclásticos eyectados y sedimentos aluviales (de pie de monte), los cuales provienen de la parte alta de la cadena volcánica y que han sido transportados hacia la planicie por rápidas avenidas de ríos y flujos intermitentes de escorrentía superficial. La composición de este tipo de rocas son materiales piroclásticos heterogéneos de estructuras variables, interestratificados con capas de cenizas finas, lentes de polvo volcánico y pómez de color blancuzco conocidas como “Tierra Blanca”, las cuales cubren por lo general las crestas de la Cordillera del Bálsamo a lo largo de su extensión (Figura 7). 15 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Figura 7. Geología Local de la Zona de Estudio y Áreas Circundantes. 16 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos 3.4 Estratigrafía. Dürr (1960) y Dürr – Klinge (1960), introducen la clasificación estratigráfica de las distintas unidades volcánicas del terciario y cuaternario. Son ellos, los que denominan con el nombre de “estratos” a cada una de las unidades Bálsamo, Cuscatlán y San Salvador, las cuales posteriormente son elevadas al rango de “Formación” por Wiesemann (1975) y Wiesemann et al (1978). Específicamente, para la zona de estudio se establece que las características regionales muestran materiales volcánicos relacionados con las formaciones Bálsamo (Plioceno) y Cuscatlán (Pleistoceno) hacia el sur y este, y San Salvador (Holoceno) hacia el norte y al oeste. En la Figura 8, se presenta la columna estratigráfica de las formaciones geológicas presentes en la zona de estudio. La secuencia y descripción de cada una de ellas, de la más antigua a la más reciente, se presenta a continuación: a) Formación Bálsamo. b) Formación Cuscatlán. c) Formación San Salvador 3.4.1 Formación El Bálsamo. Esta formación, constituye el basamento profundo del área de estudio; aflora tanto en su parte sur como en su parte este, y está constituida en su mayor parte por una secuencia de rocas piroclásticas y epiclásticas, con intercalaciones de corrientes de lava andesítica. Los principales miembros geológicos presentes en la zona de estudio son los siguientes: b1 y b3. a) Miembro b1. Este miembro geológico lo constituyen epiclastitas volcánicas, piroclastitas e igmimbritas, localmente efusivas básicas-intermedias intercaladas, “facies claro” (con lapillo de pómez) y limo rojo, con alteración hidrotermal localmente. En la zona de estudio se presentan en la Cordillera El Bálsamo, caracterizado por tobas brechosas andesítica, tobas interestratificadas y pequeños flujos de lavas, siendo el espesor de unos 300 m. b) Miembro b3. Los materiales de esta unidad son rocas efusivas básicas-intermedias, con cierta alteración hidrotermal, silificación y limos rojos. En el sur y este de la zona de estudio, en el Cerro San Jacinto, se presenta como una acumulación de andesitas piroxénicas o dacitas básicas. 17 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos 3.4.2 Formación Cuscatlán. Esta formación corresponde al período Pleistoceno Inferior y está constituida por rocas volcánicas. Las primeras consisten en productos efusivos básicos, tales como corrientes de lavas, aglomerados y con ciertas intercalaciones de materiales piroclásticos: tobas fundidas, escorias y cenizas volcánicas. La presencia de rocas pertenecientes a esta formación, es limitada en el área metropolitana de San Salvador, sin embargo está establecido que esta formación se encuentra bajo la formación San Salvador. Las rocas de Lava del grupo El Carmen – Las Flores y además algunos de los domos del grupo San Jacinto, son contemporáneos de esta formación, a la cual pertenecen también los estratos de suelo color pardo – rojizo y café. EL miembro geológico predominante de esta formación y que se encuentra presente en la zona de estudio es el siguiente: c1. a) Miembro c1. Los materiales que comprenden a este miembro geológico son tobas fundidas del tipo riodacítico y dacítico, existiendo además tobas brechosas, sin textura regular, color gris rojizo y rosado opaco. En estas zonas los depósitos localizados son el resultado de varios eventos de tipo nubes o avalanchas ardientes. Se encuentran caracterizados por la abundancia de bombas de pómez y fragmentos angulares de lavas dacíticas vítreas y andesitas principalmente entre una masa fina de cenizas no estratificadas. El espesor de este tipo de depósitos es variable, pero no supera los 50 m. 3.4.2 Formación San Salvador. Geológicamente hablando, es la más reciente. Los materiales más jóvenes que presenta son sedimentos inestables, debido a su escasa consolidación. A esta formación pertenecen las cenizas volcánicas o tierra blanca, que según su granulometría fueron arrojadas por una serie de erupciones violentas de la caldera de Ilopango hace aproximadamente 2000 años; los mayores espesores de este material, se localizan dentro de los centros de efusión, disminuyendo a partir de estos; además presenta los depósitos aluviales y concentra la parte volcánica consistente en rocas efusivas básicas, andesitas y basaltos. Los estratos de pómez, pertenecen también a la formación San Salvador, presentan mayor estabilidad que las cenizas volcánicas, aunque esta característica difiere de un lugar a otro dependiendo de su grado de consolidación. La escoria negra que se encuentra en el sur suroeste de la ciudad del área de estudio, en las inmediaciones de Antiguo Cuscatlán, provienen del cráter de explosión de nominado “Plan de la Laguna”. 18 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos En las cercanías del Volcán de San Salvador, el basamento está compuesto por rocas efusivas que forman varias corrientes de lavas andesiticas y basálticas de grano fino a medio, laminares, escoriáceas, muy compactas en su parte superior y además poco alteradas por los efectos de meteorización. Los miembros geológicos predominantes de esta formación en la zona de estudio son los siguientes: s2, s3’a, s4, s5’b y s5’c. a) Miembro s2. Este miembro geológico lo constituyen una secuencia de rocas volcánicas básicaintermedias, piroclastitas subordinadas. Su principal punto de localización es el Volcán de San Salvador, es cual es considerado como un estrato volcán compuesto, distinguiéndose la presencia de andesitas piroxénicas de estructura laminar con plagioclasa. Por otra parte, también se incluyen dentro de este miembro las coladas de lava andesíticas y basálticas de grano de fino o medio provenientes del centro de erupción del Volcán de San Salvador. Se describe el Volcán de San Salvador, como un Estrato-Volcán Compuesto, donde se presentan dos coladas precisamente en San Salvador, las cuales son andesitas basálticas de grano fino o medio en forma de lajas, escoriáceo en la base y el techo. Además se divide la sección de lavas en El Boquerón, serie superior ricas en hierro y la serie inferior ricas en aluminio, separadas por una capa de ceniza de 100 m. b) Miembro s3’a. Está constituido principalmente por piroclastitas ácidas y epiclastitas volcánicas (Tobas color café) con ciertas intercalaciones de capas de escoria negra y capas de suelos desarrollados en diferentes horizontes. El espesor aproximado es de unos 25 m. c) Miembro s4. Este miembro consiste básicamente en una secuencia de piroclastitas ácidas y epiclastitas volcánicas subordinadas, localmente efusivas básicas. Es conocido comúnmente como “Tierra Blanca”, teniendo su origen por las constantes y violentas erupciones de la Caldera de Ilopango. Su espesor aproximado es de 50 m en las cercanías del lago y se reduce a unos 4 a5 m en la Ciudad de San Salvador. También se pueden apreciar fragmentos de pómez intercaladas con la matriz de ceniza volcánica. d) Miembro s5’b. Se describe como una acumulación de escorias, tobas de lapilli y cenizas. En los alrededores del Volcán de San Salvador forman un grupo de conos de escorias, ajustados a lo largo de la fracturas de rumbo NO – SE y O – E. La composición de las rocas de El Picacho, es andesítica, con granos de plagioclasa finos y gruesos. El cono de escorias de 19 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos El Boquerón contiene andesitas con cristales grandes de plagioclasa, olivino y piroxeno. e) Miembro s5’c. Este miembro lo constituyen una secuencia volcánica de ceniza y tobas de lapilli, que contienen en gran medida cristales menores de 0.5 mm de diámetro y el contenido de vidrio basáltico bajo, depositado por nube ardiente. El detalle de la estratigrafía de la zona de estudio se muestra en la Figura 8. 20 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos ESPESOR LITOLOGIA (m) 10 - 15 Miembro s2: flujos de lavas andesíticas y basálticas. 25 Miembro s3’a: piroclastitas ácidas “tobas color café”. 10 - 50 Miembro s4: Cenizas Volcánicas “Tierra Blanca”, Piroclastos. ¿-? Miembro s5’b: Escoria, tobas de lapilli y cenizas. Formación Cuaternario San Salvador Formación Cuscatlán + 50 Miembro c1: Piroclastos, principalmente tobas fundidas y brechosas. ¿-? Miembro b3: Andesitas piroxénicas o dacita básicas. Formación Terciario Bálsamo Miembro b1: Toba brechosa andesíticas. Pequeños flujos de lava. 200 -300 Figura 8. Estratigrafía Característica de la Zona de Estudio (Fuente: Elaboración propia). 21 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos IV. CONTEXTO HIDROGEOLOGICO En esta sección se contempla la descripción del contexto hidrogeológico de la zona de estudio y de su área circundante, además de identificar y describir las unidades hidrogeológicas presentes para establecer su correlación respectiva con las formaciones geológicas identificadas. Todo esto con el propósito de establecer el modelo conceptual del sistema de flujo subterráneo de la zona y su comportamiento con respecto a los flujos superficiales. 4.1 Generalidades. En el caso particular de la zona de estudio, las características hidrogeológicas están determinadas, en gran medida, por los fenómenos volcánicos y los procesos erosivos que han afectado a la zona, ya que existen áreas que han sido cubiertas, en gran medida por materiales lávicos (Flujos de lavas andesítica y basáltica) y piroclásticos (pómez, cenizas volcánicas, tobas, etc.), dando lugar a los acuíferos detectados en el Area Metropolitana de San Salvador y en sus áreas aledañas. El acuífero identificado en la zona de estudio es el Acuífero San Salvador, presentando las siguientes características hidrogeológicas: hacia el sur, se ve limitado en su crecimiento por rocas pliocénicas de la Cordillera El Bálsamo que se considera una barrera negativa por su reducida permeabilidad, lo que hace que la escorrentía superficial y el flujo subterráneo se orienten hacia el noreste. La presencia del estrato Volcán de San Salvador en el área de estudio constituye la principal zona de recarga de las formaciones acuíferas subterráneas del valle para lo cual su movimiento va desde las faldas del volcán de San Salvador en dirección Oeste – Este, Noroeste – Sureste. 4.2 Unidades Hidrogeológicas. La diferenciación de las unidades hidrogeológicas presentes en la zona de estudio estará influenciada por las características hidráulicas (conductividad hidráulica) de los diferentes materiales que constituyen cada una de las formaciones geológicas identificadas (Figura 9). Entre las principales unidades hidrogeológicas identificadas en la zona de estudio y en las áreas circundantes de las microcuencas en análisis, se establecen las siguientes: a) Unidad Acuífero Volcánico Fisurado de Gran Extensión y Posiblemente Alta Producción, b) Unidad Acuífero Granular (Poroso) de Gran Extensión y Medianamente Productivo, y c) Unidad Rocas No Acuíferas. Dichas unidades hidrogeológicas están definidas con base a la nomenclatura estandarizada de la Asociación Internacional de Hidrogeólogos (IAH), Edición 1995 y al Mapa Hidrogeológico de El Salvador (Escala 1:100,000) (FIAS-ANDACOSUDE, 2008). 22 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos a) Unidad Acuífero Volcánico Fisurado de Gran Extensión y Posiblemente Alta Producción. Esta unidad la constituyen, principalmente, rocas volcánicas de carácter andesítico y basáltico, con ciertas intercalaciones de materiales piroclásticos retrabajados. De igual manera, dentro de la zona de estudio, se concentra una gran abundancia de rocas andesíticas, las cuales están constituidas por derrames de composición intermedia formados por escorias que exhibir un alto grado de erosión. Entre las rocas volcánicas se pueden distinguir flujos y coladas de lavas que provienen de los centros de erupción volcánica de la zona, principalmente del Complejo Volcánico de San Salvador. Dichos materiales pueden presentar conductividades hidráulicas de medianas a altas, como consecuencia de su porosidad secundaria (fallamiento existente). El acuífero de esta unidad se considera del tipo libre dado que no se aprecia ningún tipo de material de características impermeables que lo sobreyace. La profundidad del nivel del agua se establece entre 80 a 160 m. b) Unidad Acuífero Granular (poroso) de Gran Extensión y Medianamente Productivo. Los materiales de esta unidad consisten principalmente en materiales piroclásitcos aglomerados y retrabajados, teniendo una distribución granulométrica que varía de fina a gruesa. Las conductividades hidráulicas pueden variar de medianas a bajas, como consecuencia al grado de cementación o compactación que pueden tener los granos de los materiales que la constituye. Esta unidad puede tener más de 50 m de espesor. c) Unidad Rocas No Acuíferas. Los materiales de esta unidad están compuestos por flujos macizos de lavas, intercalados con tobas aglomeradas y brechosas, además de lahares cementados, presentando conductividades hidráulicas muy bajas o casi nulas, debido a su baja porosidad o a su alto grado de compactación y cementación. Se considera que constituyen el basamento de las unidades acuíferas en las zonas donde se identifican. La profundidad a la que se encuentra esta unidad puede superar los 200 m. 23 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Figura 9. Mapa Hidrogeológico de la Zona de Estudio y de Areas Circundantes de las Microcuencas en Análisis. 24 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos 4.3 Modelo Hidrogeológico Conceptual. La mayor parte de los materiales presentes en la zona de estudio y áreas circundantes de las microcuencas en análisis, corresponden a una secuencia de flujos de lavas de carácter andesítico y basáltico, con intercalaciones de materiales piroclásticos retrabajados y compactos. El modelo hidrogeológico conceptual establece la presencia de un sistema acuífero, profundo y del tipo fisurado de gran extensión que sobreyace a una Unidad No Acuífera determinada por un basamento de carácter impermeable. También, es importante destacar que en ciertas zonas, dicho sistema acuífero, se intercala con los materiales piroclásticos que conforman a la Unidad Hidrogeológico del tipo granular o porosa. El carácter fisurado de la primera unidad acuífera está condicionado por los flujos de lavas existentes, acompañadas por el mecanismo de fracturación por los procesos tectónicos de la zona. El sistema de flujo de aguas subterráneas de la zona tiene orientaciones Oeste – Este y Noroeste – Sureste, coincidiendo con el sistema de fallas geológicas presentes en la zona, lo cual establece que dicho fracturamiento, a través de la porosidad secundaria, constituye un factor importante para la recarga del acuífero. Sin embargo, por el grado de fisuramiento que se tenga a lo largo y ancho de la unidad acuífera de la zona de estudio, puede hacerse la consideración de un acuífero poroso equivalente. La principal zona de recarga del acuífero presente en el área de estudio, se localiza específicamente en lo que corresponde a las estructuras volcánicas: Volcán de San Salvador y Picacho. El volcán se San Salvador constituye la principal zona de recarga cuyas aguas escurren en dirección oeste – este, noroeste - sureste, surgiendo parte de esta descarga en el margen izquierda del Río Acelhuate. Un mejor detalle, de las condiciones del flujo subterráneo pueden presentarse mediante el perfil geológico (oeste – este) que se detalla en la Figura 10. En el cual se detalla la presencia del acuífero fisurado, establecido sobre los flujos de lava andesítica y basáltica, que luego se interconectan con los materiales piroclásticos en el centro del valle, donde la posición del nivel del agua, prácticamente se interrelaciona con dichos materiales piroclásticos. Este perfil ha sido elaborado con base a información contenido en documentos técnicos y trabajos de investigación desarrollados en los últimos 30 años entre los que se detallan los siguientes: Coto Salamanca et al, 1984, Arévalo et al 2005, FIAS-ANDA-COSUDE, 2008, Duarte S., 1998, Duarte, S., 2009, Duarte, S. 2011. En este perfil se detalla que el flujo subterráneo que captan los pozos construidos cercanos a la zona del proyecto (Ejemplo: Pozo de la Comunidad San Pedro) son del sistema profundo, por lo que su rendimiento no podrá verse afecta por la incidencia de la construcción del presente proyecto. 25 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos E O Figura 10. Perfil Geológico Longitudinal con Orientación Oeste-Este. (Fuente: Elaboración Propia com base a Informes y Documentos Técnicos de la Zona de Estudio, 2008, 2009, 2011). La Unidad Hidrogeológica determinada como Rocas No Acuíferas, consiste en materiales localizados en la Cordillera del Bálsamo hacia el límite sur de San Salvador, encontrados también en la parte intermedia cercana a los Cerros de Mariona. Está formada por tobas aglomeradas y brechosas, lahares cementados y flujos macizos de lavas con conductividades hidráulicas muy bajas o casi nulas, debido a su baja porosidad o a su alto grado de compactación y cementación. La profundidad a la que se encuentra esta unidad es desconocida; ya que, se ha logrado identificar su presencia en perforaciones realizadas a distancias de aproximadamente 100 m. Se consideran barreras negativas por presentar permeabilidad baja, aunque a lo largo de líneas de falla pueden presentar permeabilidad secundaria por fracturas. Para el presente caso, se considera el basamento del acuífero que existe por encima de ella. 4.4 Límites del Acuífero Principal. El acuífero fisurado identificado se extiende más de lo que constituye el área de estudio, sobrepasando los límites de las microcuencas en análisis. Los límites establecidos para este acuífero son los siguientes: a) Al norte continua extendiéndose el acuífero hasta entrar en contacto con el Acuífero Nejapa – Aguilares. 26 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos b) Al este con las faldas del Cerro San Jacinto, constituyéndose el parte de aguas de la Subcuenca del Río Guluchapa. Además con el cauce del Río Acelhuate, donde los materiales constituyentes sedimentarios y lávicos entran en contacto con los materiales impermeables de la Formación Bálsamo para establecer sus zonas de descargas a través de flujo base. c) Al sur, con la Cordillera El Bálsamo, cuyos materiales constituyen el basamento del acuífero. d) Al oeste, con el Complejo Volcánico de San Salvador, colindando con el parte de aguas de la Subcuenca del Río Sucio. 4.5 Parámetros Hidráulicos de laUnidad Hdrogeológica. El objetivo principal de establecer los parámetros hidráulicos es definir, y en algunos casos predecir, el funcionamiento y la respuesta del o los acuíferos ante determinadas acciones externas, como por ejemplo las extracciones de agua por bombeo. El parámetro hidráulico definido para el acuífero de la zona de estudio, con base a la información recopilada de documentos técnicos e inventarios de pozos (Ver Cuadro de Información de Pozos, Sección 4.6), es únicamente la transmisividad, ya que el coeficiente de almacenamiento no pudo ser obtenido cuando se realizan las mediciones de las pruebas de bombeo (desarrolladas hasta el momento) dado que la mayoría de pruebas de bombeo analizadas, los abatimientos fueron obtenidos dentro del mismo pozo de bombeo, por lo que su determinación cuando se realiza de esta manera resultan inconsistentes. La transmisividad determina la capacidad que tiene el acuífero de transmitir el agua almacenada, mientras que el coeficiente de almacenamiento define el tipo de acuífero y su estado de confinamiento. La transmisividad (T), en términos técnicos, se define como el caudal o flujo de agua subterránea que pasa a través de una sección vertical del acuífero, de ancho unitario y de altura igual al espesor saturado del manto, bajo un gradiente hidráulico igual a la unidad. Sus dimensiones son las de una velocidad por una longitud (T = [L]2 * [T]-1), por lo que puede expresarse en m2/día o cm2/día (Custodio y LLamas, 1976). Los valores de transmisividad obtenidos de los informes técnicos analizados, en los pozos cercanos a la zona de estudio, partieron de pruebas de bombeo a caudal constante utilizando generalmente el método de Jacob (1946). En este método los datos tiempoabatimiento se presentan en un gráfico semilogarítmico y el cálculo de la transmisividad se realiza por medio de la siguiente ecuación: T 2.3Q 4s (ec. 4.1) 27 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Donde: T: Transmisividad [m2/día] Q: Caudal de bombeo [m3/día] π: Constante “pi” s:: Diferencia de abatimiento para un ciclo logarítmico de tiempo. Los valores de transmisividad, con base a la información de los pozos cercanos a la zona de estudio y áreas circundantes de las microcuencas en análisis, se puede establecer en un rango entre 1,000 a 3.000 m2/día, valores característicos para ambientes volcánicos fisurados de mediano espesor saturado, como los localizados dentro del acuífero metropolitano. Su espesor saturado puede variar entre 100 - 150 m, y con un coeficiente de almacenamiento de 0.01, lo cual hace considerar al acuífero del tipo libre o freático, dado que no se aprecia ningún material que sobreyase al acuífero principal que pueda dar cierto carácter de semi o confinamiento completo. 4.6 Inventario y Características de Pozos. En el Cuadro 1 se presenta el inventario realizado de los pozos perforados que se encuentran en las áreas circundantes a la zona de estudio. En dicho cuadro se expone una serie de información relevante como lo es: código, nombre, municipio, coordenadas, elevación, nivel estático, caudal de explotación, transmisividad, etc.. Para el establecimiento de código del pozo perforado, se ha utilizado la nomenclatura determinada para el Proyecto de Mapeo Hidrogeológico FIAS-ANDA-COSUDE, la cual consiste en lo siguiente: a) los primeros tres caracteres representan la abreviatura nombre del cuadrante topográfico escala 1:25,000, b) el siguiente carácter indica la región hidrográfica en la que se encuentra el pozo o manantial, c) el tercer carácter representa si es pozo perforado (P), excavado (E) o manantial (M), y d) el último carácter indica el número correlativo de dicha fuente (pozo o manantial). Por ejemplo: NSS – A – P – 1 NSS: Nueva San Salvador 28 A: Región Hidrográfica “A” P: Pozo Perforado. 1: Número correlativo. Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Los códigos utilizados en el presente informe son los siguientes: NSS: Nueva San Salvador. SSA: San Salvador. Cabe mencionar que este inventario recopila información de pozos tanto inmediatos a la zona de estudio, como de otros que se encuentran en zonas aledañas pero que captan el mismo sistema acuífero en mención. Cuadro 1. Inventario de Pozos Perforados. Fuente: FIAS-ANDA-COSUDE, 2008. Código FIAS Nombre NSS-A-P-5 PP-007/NS NSS-A-P-6 PP-008/NS NSS-A-P-7 PP-009/NS NSS-A-P-8 PP-010/NS NSS-A-P-9 PP-011/NS NSS-A-P-11 NSS-A-P-12 NSS-A-P-13 NSS-A-P-15 SSA-A-P-44 PP-191/SS SSA-A-P-116 PP-197/SS SSA-A-P-120 SSA-A-P-124 SSA-A-P-136 SSA-A-P-137 SSA-A-P-138 SSA-A-P-142 Propietario ANDA ANDA ANDA MAG Club Campestre Cusc. MIREX Departamento La Libertad La Libertad La Libertad La Libertad San Salvador La Libertad San Salvador San Salvador San Salvador San Salvador La Libertad San Salvador San Salvador San Salvador San Salvador San Salvador La Libertad Municipio Ant. Cuscatlán Ant. Cuscatlán Ant. Cuscatlán Ant. Cuscatlán San Salvador Santa Tecla San Salvador San Salvador San Salvador San Salvador Ant. Cuscatlán San Salvador San Salvador San Salvador San Salvador San Salvador Ant. Cuscatlán Norte (m) 284300 284275 284250 284625 286675 285710 286530 286530 286680 284850 284120 284580 285630 285250 285930 286630 284203 Oeste (m) 472450 472550 472775 472800 472475 471164 472906 472275 472475 474025 473800 473800 473799 473400 473600 473825 472990 Prof. (m) 106.70 115.82 121.92 185.32 188.98 Elevación Niv. Estático Niv. Estatico (msnm) (m) (msnm) 834.00 78.50 755.50 832.00 99.46 732.54 831.00 101.61 729.39 836.00 864.50 158.19 706.31 923.00 184.47 738.53 860.00 170.58 689.42 894.00 193.06 700.94 893.00 186.19 706.81 800.00 813.00 101.88 711.12 797.00 74.80 722.20 821.00 142.85 678.15 831.00 149.74 681.26 835.00 139.55 695.45 798.00 828.00 75.50 752.50 De la información del cuadro anterior, se puede establecer que las producciones de los pozos más cercanos a la zona de estudio oscilan entre los 15 y 75 l/s, y que el nivel del agua reportado varía entre los 78 y 100 m de profundidad. Todo esto es consistente con la determinación de la existencia de un sistema acuífero del tipo fisurado (en flujos de lava y con intercalaciones de materiales piroclásticos) el cual se localiza desde las faldas del Volcán de San Salvador y se extiende hacia el resto del Valle Central, donde se puede obtener mayores capacidades de tránsito de aguas subterráneas, ya que se puedecaptar un mayor canal de flujo. 4.6.1 Información Litológica de los Pozos. Esta información es necesaria para conocer y determinar las características hidráulicas del tipo de material acuífero que captan cada una de las secciones de rejillas colocadas en los pozos. En los Cuadros 2 y 3, se presentan las descripciones delos perfiles estratigráficos correspondiente a dos pozos, propiedad de ANDA, localizados en la Planta de Bombeo El Espino (NSS-A-P-5 y NSS-A-P-6), los cuales se localizanen los puntos de 29 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Q (l/s) 15.50 40.39 74.56 T (m2/día) 201.00 2998.00 contacto de las Unidades Hidrogeológicas Acuífero Fisurado de Gran Extensión y Acuífero Granular Poroso de Gran Extensión, y cuya litología no tendrá diferencias significativas con el resto de los pozos que se encuentra sobre dichas unidad o los que se encuentren cercanos a la zona de estudio, y a su vez determinará información importante de los materiales constituyentes de este sistema acuífero. Cuadro 2. Descripción Litológica del Pozo NSS-A-P-6 (PB-Espino I) Profundidad (m) Espesor (m) 0 – 4.0 4.0 4.0 – 32.0 28.0 32.0 – 36.0 4.0 36.0 – 44.0 8.0 44.0 – 66.0 22.0 66.0 – 74.0 8.0 74.0 – 105.0 31.0 105.0 – 120.0 15.0 120.0 – 150.0 30.0 Litología Descripción Toba aglomerada, estructura semicompacta y textura arenosa. Piroclásticos retrabajados, estructura suelta y textura clástica. Sedimento aluvial (eluvial), estructura masuda y textura arcillosa. Sedimento aluvional, estructura suelta y textura clástica. Piroclásticos, estructura suelta y textura clástica. Sedimento aluvional, estructura suelta y textura suelta. Lava, estructura compacta y textura afanítica. NE: 99.46 m. Piroclásticos, estructura suelta y textura clástica. Lava, estructura laminar y textura afanítica. Fuente: ANDA, 2004. Informe de Evaluación de las Zonas de Protección, Planta de Bombeo El Espino, Antiguo Cuscatlán, La Libertad. Cuadro 3. Descripción Litológica del Pozo NSS-A-P-5 (PB-Espino III) Profundidad (m) Espesor (m) 0 – 6.0 6.0 6.0 – 21.0 15.0 21.0 – 27.0 6.0 27.0 – 34.0 7.0 34.0 – 140.0 106.0 30 Litología Descripción Sedimento Aluvial Eluvial, estructura masuda y textura arcillosa. Lava, estructura compacta y textura porfirítica. Piroclástivos, estructura suelta y textura clástica. Toba lítica, estructura semicompacta y textura arenosa. Lava, estructura compacta y textura afanítica. NE: 78.50 m. Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Fuente: ANDA, 2004. Informe de Evaluación de las Zonas de Protección, Planta de Bombeo El Espino, Antiguo Cuscatlán, La Libertad Si se observa las descripciones anteriores y se correlacionan con las unidades hidrogeológicas identificadas, se puede concluir que los materiales que captan agua son una secuencia entre flujos lávicos y materiales piroclastos, cuya granulometría y la disposición de los granos permiten que sus conductividades hidráulicas varíen de mediana a alta, posibilitando la adecuada transmisión del agua por sus poros. 4.7 Exploración de Aguas Subterráneas. El entendimiento del comportamiento del sistema de flujo del agua subterránea del área de estudio, resulta de mucho interés especialmente porque esclarece las distintas interrelaciones existentes entre las unidades geológicas e hidrogeológicas, además de entender el mecanismo de transporte que puede tener el agua a lo largo del sistema. Por lo general, no todas las formaciones geológicas poseen la misma facilidad para transmitir y almacenar agua, por lo que la identificación hecha de las características hidráulicas de los materiales por donde puede fluir el agua da resultados para el entendimiento del sistema de flujo de la zona. 4.7.1 Comportamiento y Dirección del Sistema de Flujo del Agua Subterránea. El comportamiento del flujo subterráneo del acuífero fisurado que se localiza a través de los flujos de lavas de carácter andesítico y basáltico con ciertas intercalaciones de materiales piroclásticos, tienen su recarga en las faldas del extremo sur y este del Complejo Volcánico San Salvador, teniendo dirección NO – SE y O - E, en donde la fracturación y el carácter escoriáceo de las lavas del Complejo Volcánico de San Salvador, hacen posible que aproximadamente un máximo de 15 % de las precipitaciones pluviales que caen sobre la zona se infiltren. La descarga del flujo subterráneo se produce hacia cursos superficiales localizados al final de las microcuenca de análisis cuando se intercepta el nivel de saturación con el nivel topográfico. Este proceso se da por toda la planicie hacia el valle central debido a la reducción de la sección que transmite el agua, y que es provocada por la posición de la roca basal (basamento). 4.7.2 Posición del Nivel del Agua Subterránea. Como consecuencia de la existencia del sistema acuífero fisurado; se puede identificar que el nivel del agua subterránea está dado por la presencia de pozos perforados construidos en la zona y que refleja una posición promedio, en la actualidad, entre los 80 y 160 metros de profundidad. Con la información proporcionada del inventario de pozos y 31 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos la caracterización hidrogeológica realizada para el presente estudio, se pudo construir la superficie piezométrica del acuífero fisurado que se encuentra dentro del área de estudio, el cual se presenta en la Figura 9 (Mapa Hidrogeológico de la Zona de Estudio). 4.8 Caudales Subterráneos de Escurrimiento. Para tener un conocimiento del caudal del flujo subterráneo del acuífero fisurado que pasa por la zona de estudio, se pueden hacer consideraciones, aún cuando no se tenga la totalidad de las superficies piezométricas por la falta de perforaciones hechas que capten todos los flujos existentes. Entre las consideraciones para el cálculo del caudal subterráneo se pueden mencionar que es posible deducir por la geología, la configuración topográfica y el drenaje superficial, que la dirección de flujo del agua subterránea en el área es de noroeste – sureste y oeste – este, desde las faldas sureste del Complejo Volcánico de San Salvador hacia la planicie buscando el cauce del Río Acelhuate, que el gradiente hidráulico bajo el cual se mueve el agua subterránea es de 0.016 y tomando en cuenta la transmisividad obtenida de la información de pozos existentes, donde para el flujo fisurado se puede establecer del orden de 500 a 2,000 m2/día, es decir con un valor promedio de 1,250 m2/día. Además de tomar un ancho de sección de flujo de aproximadamente 1.0 km, que es el ancho que abarca la zona de estudio. Utilizando la ecuación de TiL, para el cálculo de caudales subterráneos, para ambos tipos de flujo se tiene lo siguiente (Cuadro 4): Q TiL (ec. 4.2) Donde: Q: caudal de agua subterránea (m3/día) T: Transmisividad (m2/día) L: Ancho de la sección del canal de flujo (m) i: Gradiente hidráulico (adimensional) Cuadro 3. Cálculo del Caudal Subterráneo Tipo de Flujo Acuífero Fisurado T (m2/día) i 1,250 0.01 L (m) 1,000 Q (m3/día) 12,500 Del anterior resultado puede observarse que el caudal subterráneo del acuífero fisurado es de 12,500 m3/día, es decir 144.68 l/s. Este flujo subterráneo es capaz de abastecer las 6 El gradiente hidráulico de 0.01 se ha tomado con base a la información proporcionada por la superficie piezométrica establecida en el Mapa Hidrogeológico de la Zona de Estudio. 32 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos demandas de los pozos que se encuentran dentro de este canal de flujo y que se encuentran cercanos a la zona del proyecto. Un caso en particular, los pozos localizados en la Planta de Bombeo El Espino (ANDA), localizado a una distancia aproximada de 200 a 300 m hacia el Sur de la zona de estudio, en donde por sus condiciones físicas e hidrogeológicas no se verán afectados sus rendimientos, siempre y cuando se conserven sus condiciones de cobertura y protección de la biodiversidad tanto en dicha área del Parque del Bicentenario, como del resto de la Finca del Espino que se encuentra hacia el costado norte y oeste. V. BALANCE POTENCIAL HIIDRICO Y CALCULO DE LA RECARGA La finalidad de la determinación del balance hídrico es la de establecer y analizar las entradas, salidas y cambios de humedad del suelo dentro de un área determinada (Rodríguez, 1997). La recarga del acuífero es una de las salidas de humedad del suelo que se analiza por medio del balance hídrico, el cual involucra para su determinación los componentes básicos del ciclo hidrológico (precipitación, evapotranspiración e infiltración), además de los principales grados de humedad del suelo (capacidad de campo, y punto de marchitez) y de la profundidad de raíces de las plantas, considerada como la profundidad donde suceden los cambios de humedad. En este apartado se presenta la determinación de la recarga hídrica potencial de la zona de estudio y las áreas circundantes de las microcuencas en análisis, para lo cual fue necesario la realización de balances hídricos específicos de suelo, los cuales determinan la recarga hídrica potencial para cada miembro geológico predominante. 5.1 Generalidades. Desde el momento en que las precipitaciones tocan el suelo, comienza a funcionar una serie de factores que afectan el comportamiento del agua en el subsuelo. Si no existe intervención humana, el agua puede infiltrarse y posteriormente percolar, escurrir sobre la superficie o evaporarse, de acuerdo con las características del medio natural. En las áreas naturales, sin intervención que aún existen en el área de estudio y las áreas circundantes, la mayor parte del agua o se infiltra en el suelo para luego conformar la recarga acuífera o es absorbida por la vegetación, que más tarde regresa a la atmósfera mediante la transpiración. Cuando en la superficie del suelo existe la intervención de la actividad antrópica (humana), los procesos dinámicos del ciclo hidrológico resultan afectados. Por ejemplo, las urbanizaciones afectan la dinámica hídrica de una manera más drástica. Primeramente, una considerable porción de suelo está cubierta por una superficie relativamente impermeable de varios tipos de materiales y pavimentos. En estos casos, la infiltración es casi nula y la evaporación se ve reducida considerablemente, ya que la mayor parte del agua proveniente de la precipitación se pierde como escorrentía, 33 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos generando en pocos minutos, grandes avenidas que difícilmente los cauces naturales podrán absorber, dando como resultado las inundaciones en las zonas urbanas. La cobertura boscosa controla el flujo del agua que desciende desde la cabecera de las cuencas hasta los valles, lugares donde se localizan los centros urbanos. Su destrucción modifica los balances hidrológicos y produce cambios en los regímenes hídricos aguas abajo, particularmente en los casos en que se desvían volúmenes significativos a otras cuencas. Por ejemplo, si se extrae agua de un acuífero, se modifican los volúmenes de carga y descarga desde y hacia los cauces con el que dicho acuífero tiene algún tipo de conexión hidráulica. Todos los elementos del sistema hidrológico se encuentran íntimamente relacionados, de manera que los efectos de cualquier acción pueden resultar mucho más complejos de lo que aparentan a primera vista. Es por ello que resulta importante la determinación del balance hídrico para establecer y analizar las entradas, salidas y cambios de humedad del suelo dentro de un área determinada. La recarga del acuífero es una de las salidas de humedad del suelo que se analiza por medio del balance hídrico, el cual involucra para su determinación los componentes básicos del ciclo hidrológico (precipitación, evapotranspiración e infiltración), además de los principales grados de humedad del suelo (capacidad de campo, y punto de marchitez) y de la profundidad de raíces de las plantas, considerada como la profundidad donde suceden los cambios de humedad. 5.2 Desarrollo del Balance Hídrico. El área de estudio como las zonas circundantes de las microcuencas en análisis ha sido simplificada dividiéndose en zonas, siete en particular (Figura 11), de manera de calcular la recarga hídrica potencial que aportan c. En cada una de ellas se calculó la recarga mediante la determinación del balance hídrico. Para su división se consideró el tipo de material geológico predominante, las características de textura del suelo, y sobre todo su disposición en la zona de estudio. Sus características principales han sido las siguientes: a) Zona I, el material geológico predominante son lavas de origen cuaternario de media a alta permeabilidad. Los suelos son de tipo arenoso y de textura media y gruesa. Coeficiente de infiltración igual a 1. b) Zona II, constituida por cenizas volcánicas o “Tierra Blanca” y los suelos son de tipo limo arenoso, los cuales tienen textura media. Coeficiente de infiltración de 0.34. c) Zona III, el material geológico que comprende son lavas de origen terciario de muy baja permeabilidad. Los suelos son de tipo limo arcilloso y de textura fina. Coeficiente de infiltración de 0.44. d) Zona IV, constituida por cenizas volcánicas y materiales piroclásticos, donde los suelos son de tipo limo arenoso, con textura media. Coeficiente de infiltración 0.89. 34 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos e) Zona V, constituida por cenizas volcánicas y escorias, donde los suelos son de tipo limo arenoso, con textura media. Coeficiente de infiltración 0.86. f) Zona VI, el material geológico que comprende son lavas de origen terciario de muy baja permeabilidad. Los suelos son de tipo limo arcilloso y de textura fina. Coeficiente de infiltración 0.44. g) Zona VII, constituida por depósitos aluviales (arenas, gravas y cantos rodados), con suelos del tipo franco arenosos, con texturas media. Coeficiente de infiltración 0.98. 35 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos VII I Zona I Zona II Zona III Zona IV Zona V Zona VI Zona VII Figura 11. Mapa de Zonificación del Balance Hídrico. 36 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos La precipitación efectiva se considera como la porción de la precipitación pluvial que logra infiltrarse en el suelo y que se encuentra disponible para ser utilizada por las raíces de las plantas o para recargar al acuífero. Existen varios factores que intervienen en la determinación de la precipitación efectiva, entre los que se mencionan a los siguientes: intensidad de la precipitación, la velocidad de intensidad de infiltración en el suelo, la cobertura vegetal y la topografía. A partir de estos factores existen diversos métodos, basados en fórmulas, para calcular la precipitación efectiva. 5.3 Metodología Aplicada en el Balance Hídrico. En el presente estudio se utilizó la fórmula de correlación estadística desarrollada por Gunther Shosinsky y Marcelino Losilla (1999), la cual considera a la velocidad de infiltración del suelo (capacidad de infiltración) como el factor principal que condiciona la cantidad de precipitación pluvial que puede infiltrarse; ya que depende básicamente de las características físicas del suelo, como lo son la textura, estructura, compactación y contenido de humedad. La cantidad de precipitación que infiltra en el subsuelo, está condicionada por el factor de coeficiente de infiltración, y la cual está sujeto a las condiciones de pendiente del terreno (kp), vegetación existente (kv), y tipo de suelo (kfc). Las fórmulas utilizadas son las siguientes: K fc 0.267 ln( f c ) 0.000154 f c 0.723 (ec. 5.1) C K p KV K fc (ec. 5.2) I 0.88 * C * P (ec. 5.3) Donde: I: Infiltración mensual (mm/mes). C: Coeficiente de infiltración. P: Precipitación (mm/mes). K p : Fracción que infiltra por efecto de la pendiente del terreno. (Valores propuestos en la metodología). K V : Fracción que infiltra por efecto de la cobertura vegetal. (Valores propuestos en la metodología de acuerdo al tipo de uso del suelo). K fc : Fracción que infiltra por efecto de la textura del suelo. (Calculado a partir de la capacidad de infiltración básica del suelo). 37 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos f c : Infiltración básica del suelo (mm/día). Se determinan los coeficientes de infiltración a partir de la sumatoria de cada uno de los parámetros asignados. Los valores de precipitación mensual son evaluados de acuerdo a la ec. 5.3, donde se determina la cantidad de precipitación mensual que infiltra (Pi). Los valores de humedad inicial en el suelo (Hsi), se determina considerando que el suelo se encuentra a capacidad de campo (CC), en la zona radicular (PR) de la vegetación existente, y la densidad del suelo (DS) a partir de la siguiente ecuación: Hsi CC * PR * DS (ec. 5.4) 100 El resultado obtenido a partir de la ec. 5.4, es utilizado únicamente en el mes con que se inicia el balance hídrico, en el caso analizado se ha iniciado con el mes de octubre, para tener la certeza que el suelo esté en el punto de capacidad de campo, considerando que las precipitaciones de los meses previos han provisto de suficiente humedad al suelo, para que se encuentre en dicha condición. En los meses siguientes, la humedad inicial corresponde a la húmeda final del mes anterior al que se va a analizar. La determinación de la humedad final del suelo se calcula considerando los factores C1(ec. 5.5) y C2(ec. 5.6), los cuales se refieren al coeficiente antes de que ocurra la evapotranspiración real (ETR) y después de que ocurre la evapotranspiración real (ETR), respectivamente. * C1 Hsi PM Pi (ec. 5.5) CC PM donde: PM: Punto de Marchitez. * Si C1>1, entonces C1= 1. C2 38 Hsi PM Pi ETP * C1 (ec. 5.6) CC PM Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos La humedad disponible está condicionada por la humedad inicial del suelo más la precipitación que infiltra menos el punto de marchitez permanente (ec. 5.7). HD Hsi PM Pi (ec. 5.7) La evapotranspiración real que ocurre durante el proceso se calcula a partir de los índices C1 y C2. C C2 ETR 1 ETP (ec. 5.8) 2 Cálculo de humedad final: Hsf Hsi Pi ETR (ec.5.9) Si la humedad final es mayor que la capacidad de campo, el valor que se le asigna es el de capacidad de campo, debido a que el suelo no puede retener mayor humedad, que la correspondiente a dicho punto. Por lo que la recarga potencial a los acuíferos se da cuando la humedad final es mayor a la capacidad de campo, y se calcula de acuerdo a la siguiente ecuación: Rp Hsi Hsf Pi ETR (ec. 5.10) La determinación de cada uno de los factores involucrados en el cálculo de la infiltración se realizó considerando: El mapa de pendientes de la cuenca: a partir de las curvas de nivel a cada 10 m se generó el modelo de elevación digital del terreno a partir del cual se obtuvo el mapa de pendientes y se clasificó de acuerdo a los rangos propuestos por la metodología antes mencionada (Figura 12 ) y (Cuadro 4): Cuadro 4. Determinación de Kp según el Rango de la Pendiente. 0.02% - 0.3% 0.3% - 1.0% 1% - 2% 2% - 7% Mayor de 7% 0.3 0.2 0.15 0.1 0.06 Fuente: Schosinsky, 1999. 39 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Figura 12. Mapa de Fracción que Infiltra por Efecto de Pendiente (Kp) 40 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos El mapa de índices de cobertura vegetal (Figura 13) fue generado a partir del mapa de uso de suelo elaborado por el proyecto SHERPA. Los índices asignados se detallan a continuación (Cuadro 5): Cuadro 5. Índice Kv Asociado a Usos de Suelo. Indice Kv asociado a los usos de suelo presentes en la zona de estudio Uso de suelo Kv Escombreras ,Vertederos y Rellenos Sanitarios 0.100 Aeropuertos 0.090 Bosques 0.200 Café 0.190 Caña de Azucar 0.100 Cultivos Anuales Asociados con Cultivos 0.150 Granos Basicos 0.100 Instalaciones Deportivas y Recreativas 0.100 Lagos,lagunas y lagunetas 0.000 Mosaico de Cultivos y Pastos 0.100 Otros Cultivos Irrigados 0.100 Pastos Cultivados 0.100 Pastos Naturales 0.100 Plantaciones de Bosques Monoespecifico 0.200 Playas,dunas y arenales 0.070 Praderas Pantanosas 0.050 Ríos 0.000 Roqueda,lavas 0.090 Tejido Urbano Continuo 0.053 Tejido Urbano Discontinuo 0.100 Tejido Urbano Precario 0.090 Tejido Urbano Progresivo 0.100 Terrenos Principalmente Agricola, pero con importante 0.150 espacio de vegetación natural Vegetación Arbustiva Bajas 0.200 Vegetación Esclerofila o Espinoza 0.090 Vegetación herbacea natural 0.100 Zonas Comerciales o Industriales 0.090 Zonas de Extracción Minera 0.090 Zonas en Construcción 0.090 Zonas Quemadas 0.100 Zonas Verdes Urbanas 0.210 Fuente: Junker, 2005. Schosinsky, 1999. 41 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Figura 13. Mapa de Fracción que Infiltra por Efecto de Cobertura Vegetal (Kv). 42 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Para el caso de las zonas urbanas, el valor de Kv, viene dado por los siguientes criterios: Considerando: % área urbana destinada a calles 20 % área urbana correspondiente a construcciones 80 Áreas verdes: 5% en calles 30% en construcciones. Área con vegetación en zona urbana: (0.20*0.05) + (0.80*0.3) = 0.25 área urbana corresponde a área con vegetación. Se asignó un índice kv de 0.21 a las áreas urbanas con vegetación. Obteniéndose un valor de Kv ponderado de 0.053 para toda el área urbana. K vponderado k v ( vegetación) * %area _ con _ vegetación k v ( construcciones) * %area _ construida %area _ total KVponderado O.21 * 0.25 0 * 0.75 0.053 1 El mapa de índice Kfc, fue determinado a partir de la zonificación realizada considerando la capacidad de infiltración de los materiales presentes en la cuenca (Figura 14). La zonificación con base a los índices Kfc, se realizó considerando los diferentes miembros geológicos que afloran en la zona de estudio (Cuadro 6). En las áreas urbanas se consideró que las zonas no impermeabilizadas corresponden a un 25% de área total, por lo que se obtuvo un índice kfc ponderado de cada zona, el cual dependió del tipo de suelo predominante en cada una de ellas. 43 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Cuadro 6. Índice fc según Material Geológico. Parámetros por textura del suelo Miembro fc (mm/día) Kfc b1 45.00 0.2864 b3 45.00 0.2864 c1 280.00 0.7384 c2 45.00 0.2864 c3 45.00 0.2864 Qf 280.00 0.7384 s1 280.00 0.7384 s2 1440.00 0.9970 s3'a 180.00 0.6358 s4 280.00 0.7384 Fuente: Duarte, 1998. Una vez obtenido el valor de Kfc se determinó el coeficiente de infiltración “C” para cada una de las zonas establecidas para la realización del balance hídrico. La obtención de coeficiente de infiltración se obtuvo mediante la aplicación de la expresión (ec. 5.2), donde se considera que es la suma de los coeficientes Kp, Kv y Kfc. Los resultados de este análisis se muestran en la Figura 15. A partir de los mapas de los índices K p , K v , y K fc , se obtuvo el mapa de coeficientes de infiltración: 44 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Figura 14. Mapa de Franción que Infiltra por Textura de Suelo (Kfc). 45 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos 0.06 – 0.50 0.51 – 0.70 0.71 – 0.95 0.96 – 0.98 0.99 – 1.00 Figura 15. Mapa de Coeficiente de Infiltración (C). 46 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos La determinación de la cantidad de agua que infiltra en una zona determinada depende principalmente del coeficiente de infiltración “C”, y se encuentra directamente relacionado con la precipitación que tiene lugar en el sitio. Para la realización del balance hídrico de suelos se utilizaron los promedios de cuatro precipitaciones que se encuentran dentro de la zona de estudio, con un período de registros de 10 años, en las estaciones L 18 (Boquerón), L 08 (Santa Tecla), y S10 (Aeropuerto Ilopango) (Cuadro 7): Cuadro 7. Datos de Precipitación de las Estaciones Pluviométricas L18, L08 y S10. ESTACION L 18 L 08 S 10 ENE 5 6 4 FEB 3 1 1 MAR 14 12 8 ABR 45 35 30 PRECIPITACION EN MM MAY JUN JUL AGO 178 374 399 383 173 318 352 342 142 284 308 321 SEP 431 361 338 OCT 244 199 201 NOV 42 56 46 DIC ANUAL 17 2135 9 1864 10 1693 Fuente: SNET, 2011 Las estaciones utilizadas se seleccionaron por su representatividad de las condiciones predominantes para la zona de estudio y las áreas circundantes de las microcuencas en análisis. Los datos de la Estación L 18, se utilizaron en la zonas que tienen elevaciones cercanas a los 1800 msnm, los de la Estación L 08 para las zonas cercanas a los 900 msnm y los de la Estación S10 para las áreas cercanas a los 600 msnm. Como se mostró anteriormente, la metodología empleada para el cálculo del balance hídrico de suelos, considera los siguientes factores: Evapotranspiración: se define como la pérdida de humedad de una superficie por evaporación directa junto con la pérdida de agua por transpiración de la vegetación. Para el cálculo de la recarga del acuífero proveniente de la precipitación, se consideró la evapotranspiración potencial promedio de 10 años de las estaciones L 18 (Boquerón), L 08 (Santa Tecla) y S 10 (Aeropuerto Ilopango). Estas estaciones fueron consideradas, ya que dentro de la zona de estudio, son las que reportan datos de evapotranspiración potencial. Los registros de dichas estaciones se presenten en el Cuadro 8: Cuadro 8. Datos de Evapotranspiración Potencial de las Estaciones Climatológicas L 18, L 08 y S 10 ESTACION L 18 L 08 S 10 ENE 87 118 133 FEB 92 120 135 MAR 114 146 167 ABR 114 144 165 MAY 111 140 158 JUN 96 129 141 JUL 109 143 152 AGO 108 140 148 SEP 93 123 129 OCT 93 121 133 NOV 81 114 123 DIC 81 112 124 Fuentes: SNET, 2011 47 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos ANUAL 1179 1550 1708 Al igual que en el caso de las precipitaciones, se han seleccionado las estaciones L 18, L 08 y S 10, como representativas de las condiciones del área de estudio y de las áreas circundantes de las microcuencas en análisis, debido a su ubicación geográfica y a la elevación a la que se encuentran. Contenido de humedad del suelo: este aspecto considera el agua retenida en el suelo. Teniendo en cuenta dos puntos característicos para cada tipo de suelo: la capacidad de campo, y el punto de marchitez; los cuales representan la máxima humedad retenida por el suelo sometido a la fuerza de gravedad, y el mínimo contenido de humedad que el suelo puede tener, el cual representan el agua que no puede ser extraída del suelo por las plantas, respectivamente. La zona de estudio fue zonificada considerando los siguientes aspectos: - Coeficiente de infiltración: en este parámetro se consideran los factores Kv, Kp, y Kfc. El cual es utilizado para el cálculo de la precipitación que infiltra en el suelo. Precipitación promedio en la zona: considerando la distribución de la precipitación medida por las estaciones que se encuentran en la cuenca en estudio se seleccionaron dos estaciones ya que son representativas de las condiciones predominantes en zona de estudio. Tipo de suelo: Este factor se consideró nuevamente, debido a que en el cálculo de la recarga al acuífero se consideran los parámetros de densidad aparente, capacidad de campo, y punto de marchitez, propios para cada material. El método aplicado evalúa por separado la precipitación que infiltra (C) y el agua retenida en el suelo por lo que fue necesario considerarlo en los criterios de zonificación. 5.4. Cálculo de la Recarga Hídrica Potencial. Una vez obtenidos los valores de precipitación efectiva, evapotranspiración potencial y los contenidos de humedad (capacidad de campo y punto de marchitez), se procedió al cálculo de la recarga del acuífero, la cual es producida por infiltración directa de la precipitación. El balance hídrico utilizado se basa en el método de Penman y Grindley, considerando una variación lineal de la evapotranspiración potencial con respecto a la evapotranspiración real. Esta relación establece que a medida que el contenido de humedad del suelo se aproxima a su punto de marchitez, se incrementa, para las plantas, la dificultad de obtener agua del suelo a través de las raíces, por lo que las plantas cierran sus estomas con el fin de guardar humedad, es decir que existe menos evapotranspiración. 48 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos El área de estudio y las áreas circundantes de las microcuencas en análisis fueron clasificadas en 7 zonas, considerando los aspectos descritos anteriormente. El detalle de los datos característicos para cada de las zonas se presenta en el Cuadro 9: Cuadro 9. Datos Característicos de Recarga Hídrica Potencial en lasZonas Identificadas. Estación Estación Zona Tipo de suelo C Precipitación ETP Recarga (mm/año) 1.0 1 L18 s2 L18 1077.90 0.34 2 S10 s4, s5’b, s5’c S10 58.78 0.44 3 L08 b1 L08 16.63 0.89 4 S10 c1 S10 330.46 0.86 5 L08 s3’a L08 294.58 0.44 6 S10 b1,b2, b3 S10 0.00 0.98 7 S10 Q’f S10 474.29 La recarga hídricaocurre principalmente durante los meses de julio a octubre. La distribución de la recarga mensualmente se encuentra detallada en los balances hídricos de suelo de cada una de las zonas identificadas que se presentan en la sección de Anexos. El mapa de recarga hídrica potencial resultante de todo el análisis anterior se muestra en la Figura 16. Sin embargo, al realizar un análisis detallado de la cantidad de recarga hídrica potencial que aportan dos zonas estratégicas, como lo son: a) el área que abarca el Parque del Bicentenario Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos, y b) el área que comprende la parte Norte y Este de las microcuencas en análisis y que se encuentra por arriba de la zona de estudio (Parque del Bicentenario), se puede conocer la importancia de su conservación y protección para garantizar los flujos subterráneos que posteriormente (parte baja de las microcuencas en análisis) son utilizados para el aprovechamiento y abastecimiento de agua del Área Metropolitana de San Salvador. Los datos que reflejan el anterior análisis se presentan en el Cuadro 10 y cuyo detalle de ubicación de las áreas estratégicas se determina en la Figura 17. 49 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Figura 16. Mapa de Recarga Hídrica Potencial. 50 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Zona Alta de las Microcuencas de Analisis Area Parque del Bicentenario Figura 17. Ubicación de Áreas Estratégicas de la Recarga Hídrica Potencial. Cuadro10. Determinación de la Recarga Hídrica Potencial por Zona de Análisis. Zona de Análisis Parque del Bicentenario Zona Alta de las Microcuencas (Arriba del Parque) Miembro Geológico s2 s4 s2 s3a s4 s5b s5c Area (m2) 182,746.75 746,750.96 8215,494.50 68,251.41 5489,593.16 1344,659.23 151,271.16 Recarga (mm/año) 1,077.90 58.78 1,077.90 294.58 58.78 58.78 58.78 Recarga Total (m3/año) 196,982.72 43,894.02 8855,481.52 20,105.50 322,678.29 8,891.72 79,039.07 TOTAL (m3/año) 240,876.74 9286,196.10 De acuerdo a los resultados anteriores, se determina que el área que comprende el Parque del Bicentenario Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos aporta una recarga anual de 240,876.74 m3/año, mientras que el área de la Zona Alta de las Microcuencas en análisis (por arriba del Parque del Bicentenario) su recarga hídrica potencial es de 91286,196.10 m3/año, haciendo un total entre ambas áreas estratégicas de 91527,072.84 m3/año, lo cual representa un caudal de 302.1 l/s. 51 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos VI. SISTEMA HIDROLOGICO E HIDRAULICO El estudio de la hidrología superficial tiene como finalidad la determinación del comportamiento de las aguas que escurren sobre la superficie del terreno, sea que esta provenga de la precipitación pluvial o del afloramiento de aguas subterráneas. Para el presente caso de las Microcuencas en análisis y de la Zona de Estudio del Parque del Bicentenario Area Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos, comprende una serie de aspectos relevantes y necesarios para la descripción física de la zona, como lo son: su geomorfología, geometría, distribución del drenaje natural, análisis de la precipitación, escorrentía superficial e infiltración. A pesar que la zona del Parque del Bicentenario no constituye una cuenca o subcuenca específica, si se encuentra dentro de una, la cual está sujeta a un sistema de generación de caudales producidos por escurrimiento directo que afectan o pueden afectar a gran parte del área analizada. Por lo tanto, se tomarán algunos criterios técnicos para el cálculo de los parámetros hidráulicos de la zona, siendo éstos: el área analizada, la longitud del cauce más largo y la elevación media, lo cual lleva a la determinación del tiempo de concentración “Tc”. 6.1 Tiempo de Concentración Se define como el tiempo que transcurre entre el inicio de la lluvia y el establecimiento del caudal de equilibrio, equivalente al tiempo que tarda el agua en pasar del punto más alejado hasta la salida de la zona establecida. Para el presente caso se tomará la delimitación de la superficie de recogimiento de las zonas altas de las microcuencas en análisis en la que se encuentra inmersa la zona de estudio para la determinación de los parámetros: área, longitud de cauce y elevación media. Es importante tener en cuenta que serán puntos de control las entradas y salidas de la Zona del Parque Bicentenario (Figura 18). 52 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos 5 3 1 4 Microcuenca Punto de Control 1 2 Figura 18. Identificación de las Zonas Altas de las Microcuencas en Análisis y Ubicación de Puntos de Control. 53 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Microcuenca N° 1 (Porción A) Quebrada Las Lomitas Área Total de la Microcuenca (A) (km2): 2.27 Longitud del Cauce (Lc) (km): 2.0 Pendiente del Cauce (S) (%): 4.7 Elevación Máxima (Hmax) (msnm): 1000 Elevación Mínima (Hmin) (msnm): 864 Elevación Media (Hmed) (msnm): 932 Microcuenca N° 2 (Porción “A + B”) Quebrada El Suncita Área Total de la Microcuenca (A) (km2): 3.44 Longitud del Cauce (Lc) (km): 3.0 Pendiente del Cauce (S) (%): 3.1 Elevación Máxima (Hmax) (msnm): 1000 Elevación Mínima (Hmin) (msnm): 846 Elevación Media (Hmed) (msnm): 923 Microcuenca N° 3 (Porción “C”) Quebrada El Triunfo Área Total de la Microcuenca (A) (km2): 1.98 Longitud del Cauce (Lc) (km): 4.0 Pendiente del Cauce (S) (%): 3.1 Elevación Máxima (Hmax) (msnm): 1630 Elevación Mínima (Hmin) (msnm): 874 Elevación Media (Hmed) (msnm): 1252 Microcuenca N° 4 (Porción “C + D”) Quebrada El Triunfo Área Total de la Microcuenca (A) (km2): 2.47 Longitud del Cauce (Lc) (km): 4.5 Pendiente del Cauce (S) (%): 2.8 Elevación Máxima (Hmax) (msnm): 1630 Elevación Mínima (Hmin) (msnm): 855 Elevación Media (Hmed) (msnm): 1243 Microcuenca N° 5 (Porción“E”) Quebrada Trepadera Área Total de la Microcuenca (A) (km2): 2.87 Longitud del Cauce (Lc) (km): 4.5 Pendiente del Cauce (S) (%): 2.8 Elevación Máxima (Hmax) (msnm): 1630 Elevación Mínima (Hmin) (msnm): 871 Elevación Media (Hmed) (msnm): 1251 El tiempo de concentración puede venir establecido por la siguiente expresión que es aplicable al país para cuencas pequeñas: 54 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Tc = 0.0195 * Lc^0.77 * S^0.385 (ec. 6.1) La determinación del tiempo de concentración de las microcuencas se presenta en el Cuadro 11. Cuadro 11. Determinación de Tc de las Microcuencas en Analisis de la Zona de Estudio (Utilizando Ec. 6.1) Microcuenca Lc S Tc (km) (%) (min) 1 (Porc. "A") 2.0 4.7 12.32 2 (Porc."A+B") 3.0 3.1 14.34 3 (Porc. "C") 4.0 3.1 17.90 4 (Porc. "C+D") 4.7 2.8 19.49 5 (Porc. "E") 4.5 2.8 18.84 6.2 Coeficiente de Escurrimiento. El coeficiente de escurrimiento “C” representa la fracción de la lluvia que escurre de forma directa sobre una zona específica. Este valor depende de una serie de factores como lo son: la cobertura vegetal, el tipo de suelo (impermeable, semipermeable y permeable) y la pendiente del terreno (alta, media, suave, etc.). El valor del coeficiente de escurrimiento no es una constante, pero para su aplicación en la fórmula racional, que determina el caudal de equilibrio en una zona específica, se considera como constante a través del tiempo y para todo tipo de lluvia. Por lo tanto, haciendo uso de tablas específicas (Cuadro 12), se establece un valor de coeficiente de escurrimiento para cada uno de los sectores que constituyen al área de estudio, además de tomar en cuenta el tipo de suelo y la pendiente predominante. Es importante mencionar que para el presente análisis se está tomando en cuenta el uso actual del suelo tanto de la zona de estudio como de las zonas altas de las microcuencas en análisis, con sus respectivos desarrollos hasta el momento como parte de las incidencias que tienen aguas abajo (Figura 19). 55 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Cuadro 2. Tabla de Coeficientes de Escurrimiento según Tipo de Area Drenada. Fuente: Aparicio, F. J. ,1996. Fundamentos de Hidrología de Superficie. 56 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Figura 19. Mapa de Uso de Suelo de la Zona de Estudio y Microcuencas en Análisis. 57 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Para las zonas altas de las microcuencas en análisis, existen zonas urbanas, sub-urbanas y rurales (con cobertura vegetal), donde los suelos predominantes son arenosos y limosos. Las zonas sub-urbanas presentan pendientes que pueden oscilar entre un 2 a 7 %, mientras que las zonas rurales con cobertura vegetal (cafetales, granos básicos, etc.), localizadas en la microcuenca pueden variar en un rango de 2 a 5 % de pendiente. La determinación del coeficiente de escurrimiento ponderado se presenta en el Cuadro 12. Cuadro 12. Determinación del Coeficiente de Escorrentía Ponderado para las Microcuencas en Análisis en la que se Ubica la Zona del Proyecto. Microcuenca Descripción del Uso del Suelo Area C A*C Cp (km2) N° 1 Café Porción "A" SUBTOTAL 2.270 2.270 0.15 0.341 0.341 0.150 3.361 0.072 0.004 3.437 0.15 0.20 0.40 0.504 0.014 0.002 0.520 0.151 N° 3 Café Porción "C" Tejido Urbano Precario Tejido Urbano Discontinuo Bosque Siempre Verdes Mosaico de Cultivos, Pastos y Vegetación Pastos Naturales SUBTOTAL 1.700 0.029 0.081 0.097 0.000 0.073 1.980 0.15 0.20 0.20 0.10 0.10 0.10 0.255 0.006 0.016 0.010 0.000 0.007 0.294 0.148 N° 4 Café Porción "C+D" Tejido Urbano Precario Tejido Urbano Discontinuo Bosque Siempre Verdes Mosaico de Cultivos, Pastos y Vegetación Pastos Naturales SUBTOTAL 2.194 0.029 0.081 0.097 0.000 0.073 2.474 0.15 0.20 0.20 0.10 0.10 0.10 0.329 0.006 0.016 0.010 0.000 0.007 0.368 0.149 1.471 0.203 0.086 0.579 0.041 0.001 0.432 0.060 2.873 0.15 0.40 0.20 0.20 0.10 0.10 0.10 0.30 0.221 0.081 0.017 0.116 0.004 0.000 0.043 0.018 0.500 0.174 N° 2 Café Porción "A+B" Tejido Urbano Discontinuo Tejido Urbano Continuo SUBTOTAL N° 5 Porción "E" 58 Café Tejido Urbano Continuo Tejido Urbano Precario Tejido Urbano Discontinuo Bosque Siempre Verdes Mosaico de Cultivos, Pastos y Vegetación Pastos Naturales Instalaciones Deportivas y Recreativas SUBTOTAL Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos 6.3 Determinación de la Intensidad de Lluvia. La determinación de la relación existente entre lluvia y escurrimiento, comúnmente resulta de gran interés, para el diseño de obras de infraestructura de paso, hidráulicas, etc, o para la prevención de futuras inundaciones. Para el presente informe es necesario tomar en cuenta el registro de la precipitación y la curva de intensidad-duración-frecuencia obtenida de la estación que puede tener influencia directa en el área del proyecto, siendo ella:la Estación El Boquerón, la cual se encuentra aproximadamente entre 3 a5 km de dicha zona. Es necesario recalcar que los datos de la Estación Boquerón provienen de un período de 24 años, para lo cual se presenta su respectiva curva de IDF (Intensidad-Duración-Frecuencia). Además el valor de intensidad utilizado para un período de retorno de 50 y 100 años, es comparado con los datos de intensidad reportados para los fenómenos AGATHA, IDA, STAN y Depresión 12 E, de manera que el resultado cubra dichos eventos. Los datos de precipitación acumulada mensual se presentan en el Cuadro 13, y en la Figura 20 se muestra la gráfica de las curvas de intensidad-duración-frecuencia, para diferentes períodos de retorno de la estación meteorológica en mención. Cuadro 13. Valores de Precipitación Acumulada Mensual en mm de la Estación El Boquerón (Promedio de 24 años) Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sept Oct 4.5 1.9 13.5 39.0 155.8 327.1 316.0 367.5 377.5 223.2 Nov Dic Acum Anual 36.5 16.5 1839.0 Pp Los principales parámetros que intervienen en el proceso de conversión de lluvia a escurrimiento son las siguientes: Área de la cuenca Altura total de precipitación Características generales o promedio de la cuenca (forma, pendiente, vegetación) Distribución de la lluvia en el tiempo Distribución en el espacio de la lluvia y de las características de la cuenca. Debido a que la cantidad y calidad de la información disponible varían grandemente de un lugar a otro, y que no siempre se requiere la misma precisión de resultados, existen métodos que analizan la relación precipitación-escurrimiento. Para el presente caso se utilizará el Método Racional para la estimación de los caudales máximos probables, establecidos a partir de los intensidades de lluvia para el período de retorno de 50 y 100 años, y con una duración de 12.32, 14.24, 17.90, 19.49 y 18.84 minutos para una de las microcuencas de las porciones A, B, C, D y E respectivamente, si se toma en cuenta que el tiempo de concentración es igual a la duración (Tc = D). 59 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos La idea fundamental del método es relacionar el máximo caudal con el área de la microcuenca. Por otra parte, se tomará en consideración un factor de distribución debido a que la Estación El Boquerón no está dentro de las microcuencas analizadas y que no se conoce una distribución espacial de la intensidad de lluvia. Este factor de distribución depende de la distancia, entre el punto de control (Estación) y el sitio de interés (zona de estudio), el cual debe de estar entre 3 a5 km, para lo cual se asigna el factor de 0.70. Figura 20. Gráfica de Curvas Intensidad-Duración-Frecuencia Estación El Boquerón. 60 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos La expresión del Método Racional aplicable para el presente caso y que relaciona a ambos parámetros es la siguiente: Q = (16.66* C*i*Ac) * F Donde: Q: caudal máximo posible. C: coeficiente de escurrimiento. I: intensidad de lluvia. Ac: Área de la cuenca. F: Factor de distribución. Una vez que se tiene el valor de intensidad promedio para el período de retorno de 50 años y extrapolando para el período de 100 años, se procede a calcular para cada una de las microcuencas en análisis el valor del máximo caudal posible, cuyos valores se presentan en el Cuadro 14. Cuadro14. Caudal Máximo Posible (Tiempo de Retorno 50 y 100 años). Sector de Drenaje Microcuenca Punto de Control Microcuenca N° 1 (Porción "A") Microcuenca N° 2 (Porción "A+B") Microcuenca N° 3 (Porción "C") Microcuenca N° 4 (Porción "C+D") Microcuenca N° 5 (Porción "E") 1 2 3 4 5 Area 2 (km ) 2.270 3.437 1.980 2.474 2.873 I(50 años) Q(50 años) I(100 años) Q(100 años) (mm/min) 3 (mm/min) (m3/s) 4.10 3.60 3.30 3.00 3.40 (m /s) 16.281 21.838 11.314 12.879 19.835 4.50 4.00 3.60 3.40 3.50 De la información del cuadro anterior, se establece que la totalidad del caudal generado dentro de la Microcuenca N° 1 en la Porción “A” es de 16.28 y 17.87 m3/s, para períodos de retorno de 50 y 100 años respectivamente, los cuales se incrementan a 21.84 y 24.26 m3/s, para los mismos períodos de retorno, cuando se analiza el punto de control N° 2, el cual incorpora las porciones “A y B” que delimitan a la Microcuenca N° 2. Por otra parte, el caudal que se genera dentro de la Microcuenca N° 3 en la Porción “C” es de 11.31 y 12.34 m3/s, para períodos de retorno de 50 y 100 años respectivamente, los cuales se verán incrementados a 12.88 y 14.60 m3/s, para iguales períodos de retorno, cuando se 61 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos 17.869 24.264 12.343 14.597 20.419 analiza el punto de control N° 4, el cual incorpora las porciones “C y D” que delimitan a la Microcuenca N° 4. Para el caso de la Microcuenca N° 5 Porción “E”, los caudales que se generan para períodos de retorno de 50 y 100 años son de 19.84 y 20.42 m3/s respectivamente. Un representación espacial de esta información se presenta en la Figura 21. Además se tomó en cuenta de que la intensidad escogida siempre supere a la observada durante los eventos extremos AGATHA, IDA, STAN y Depresión 12E. Las intensidades de lluvias reportadas en la Estación Boquerón para el evento IDA no superan a las determinadas para el cálculo del máximo caudal posible, según se muestra en el Cuadro 15. También se presente a manera de comparación el acumulado de lluvia reportado para un período de 24 horas en todos los eventos extremos sucedidos hasta la fecha (Cuadro 16), de donde se determina que las intensidades escogidas para dichos períodos de retorno siempre han sido mayores que las reportadas para dichos fenómenos. Cuadro 15. Intensidades de Lluvia para Evento IDA en Estación Boquerón MAX. 10' 20' 30' 40' 50' 60' 90' 120' 150' 180' 240' 360' mm intens. (mm/hr) 10.8 17.8 24.8 30.8 37.8 42.4 59.4 79.4 90.4 96.2 109.8 131.4 64.8 53.4 49.6 46.2 45.36 42.4 39.6 39.7 36.2 32.1 27.4 21.9 Cuadro 16. Lluvia Máxima Acumulada Total y para 24 horas en Eventos Extremos 62 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Punto de Control 5 Q50 años:19.84 m3/s Q100 años:20.42 m3/s Punto de Control 3 Q50 años:11.31 m3/s Q100 años:12.34 m3/s Punto de Control 1 Q50 años:16.28 m3/s Q100 años:17.87 m3/s Punto de Control 4 Q50 años:12.88 m3/s Q100 años:14.60 m3/s Microcuenca Punto de Control Punto de Control X Q50 años:xx.xx m3/s Q100 años:xx.xx m3/s Punto de Control 2 Q50 años:21.84 m3/s Q100 años:24.26 m3/s Figura 21. Caudales Generados en los Puntos de Control para Períodos de Retorno de 50 y 100 años. 63 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos 6.4 Cálculo del Área Hidráulica Requerida. Para conocer el área hidráulica natural requerida para la evacuación del caudal generado en cada uno de los puntos de control de las microcuencas analizadas (Ver Figura 21), es preciso utilizar correlaciones empíricas que establecen el comportamiento de los flujos turbulentos a través de canales. Es por ello que se utilizará la ecuación de “Manning”, la cual relaciona la velocidad de flujo, el área hidráulica por donde se conduce, la pendiente y un factor de rugosidad dependiente del material de que sea hecho el canal. En este caso, se evaluarán las secciones con el caudal del período de retorno de 100 años, estableciéndose que para el tramo del sector de drenaje de las microcuencas en análisis se evaluará bajo la condición de canaletas sobre terreno natural en una sección trapezoidal. La expresión utilizada es la siguiente: Q = (Rh2/3 * S1/2 * A) / n Donde: Q: Caudal Rh: Radio Hidráulico S: Pendiente del cauce A: Área n: factor de rugosidad Para una sección rectangular óptima, que será la que se propone para ambos sectores, se tiene lo siguiente en cuanto a área requerida: A = 1.622 * [(Q * n) / (S1/2)]3/4 Al sustituir los datos para cada uno de los sectores de descarga de la zona del proyecto, se obtiene el área requerida y el área existente, la cual se presenta en el Cuadro 17: Cuadro 17. Comparación de Áreas Requeridas y Existentes en los Puntos de Control. Sector de Drenaje Microcuenca Microcuenca N° 1 (Porción "A") Microcuenca N° 2 (Porción "A+B") Microcuenca N° 3 (Porción "C") Microcuenca N° 4 (Porción "C+D") Microcuenca N° 5 (Porción "E") 64 Punto de Q 100 años Control (m3/s) 1 2 3 4 5 17.869 24.264 12.343 14.597 20.419 n 0.022 0.022 0.022 0.022 0.022 S 0.010 0.010 0.010 0.010 0.010 Area Req. Tirante Area Exist. (m2) (m) (m2) 4.528 5.696 3.431 3.891 5.005 1.617 1.814 1.408 1.499 1.700 2.812 76.969 4.875 65.973 65.973 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Del Cuadro 17 se determina lo siguiente: que en los puntos de control N° 2, 3, 4 y 5 el área hidráulica existente es mayor que la requerida para evacuar satisfactoriamente el caudal generado para un período de retorno de 100 años (Aexist> Areq); sin embargo en el punto de control N° 1 el área hidráulica existente en menor que la requerida por lo que será necesario ampliarla y lograrla encausar en el sistema de drenaje de la Quebrada El Suncita para evitar que la escorrentía ocupe las calles internas del parque como medio de conducción y evacuación. Por otra parte, en los puntos de control N° 2, 4 y 5 existen obras de paso que han garantizado mucho más el área necesaria para la evacuación de los flujos superficiales generados, las cuales deberán seguir teniendo el mantenimiento de limpieza respectivo para asegurar su correcto funcionamiento. También, es necesario que en los tramos comprendido entre los puntos de control N° 1 a N° 2 y de N° 3 a N° 4forjar de manera permanente las áreas hidráulicas existentes para poder encausar perfectamente los caudales que se generan fuera del Área del Parque Bicentenario (Quebrada Las Lomitas y El Triunfo) para posteriormente conducirlos hacia los puntos de evacuación previo a su ingreso a las obras de paso que se encuentran sobre la Avenida Jerusalem, las cuales tienen áreas hidráulicas suficientes para su correcto manejo y evacuación de la escorrentía generada. También en el presente estudio, se establece la alternativa de colocar o construir un mecanismo de detención (laguna de retardación) para regular y/o almacenar los flujos superficiales provenientes de las lluvias que se generen en la zona, específicamente en el punto de control N° 2 (Microcuenca 2 Porción “A+B”), lo cual con un manejo y mantenimiento adecuado puede convertirse un pequeño espejo de agua, donde su almacenamiento puede ser utilizado para diversas actividades dentro de la zona del Área Natural. VII. MECANISMOS DE DETENCION HIDRAULICOS Los dispositivos de control “en la fuente” o “in situ”, pretenden ser una alternativa distinta a aquellos mecanismos clásicos que contemplaban conductos que retiran rápidamente el flujo superficial hacia aguas abajo, incrementando los picos de las crecidas en espacios de tiempo muy cortos. Para este proyecto se plantean la siguiente alternativa: Obras de almacenamiento, a través de reservorios, los cuales pretenden retener parte del volumen del escurrimiento superficial, reduciendo el caudal pico y distribuyendo el flujo en el tiempo. 65 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos 7.1 Dispositivos de Almacenamiento. Este tipo de mecanismos tienen como criterio que el caudal máximo del área correspondiente al desarrollo urbano debe ser menor o igual al caudal máximo de las condiciones naturales preexistentes, para un tiempo de retorno definido. Estos dispositivos pueden ser subterráneos o superficiales, y pueden localizarse en distintos sectores del área del proyecto. Los dispositivos de almacenamiento, en síntesis, pretenden establecer procesos de regulación y control del escurrimiento superficial. Para el presente proyecto se ha determinado la construcción del mecanismo denominado “Reservorio de Almacenamiento y Regulación” cuyo desarrollo y localización está enfocado para pequeñas microcuencas. Para la localización de este tipo de mecanismos es necesaria la existencia de cierres topográficos que permitan el posicionamiento de reservorios (cisternas) para la utilización como pequeños cuerpos de almacenamiento temporal. Este mecanismo se comporta como un cuerpo amortiguador de las crecidas de tipo superficial, consistiendo en un reservorio de almacenamiento de dimensiones específicas (aproximadamente 3.0 metros de profundidad, 40 metros de ancho y 200 metros de largo) (Ver Detalle Conceptual en Figura 22). La salida de este dispositivo de almacenamiento está limitada por la instalación de 2 tubos de pequeñas dimensiones que actúa como drenaje del almacenador (diámetro 0.30 m). Estos tubos conectan el tanque de almacenamiento con el drenaje superficial al que se desea evacuar los flujos. Estos no debe superar esta dimensión de manera de garantizar el proceso de acumulación y amortiguación de los caudales pico en el tanque almacenador. 66 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Figura 22. Detalle Conceptual de Cisterna de Almacenamiento y Regulación. 7.2 Ubicación de las Obras de Infiltración, Retención y Almacenamiento en el Proyecto. La ubicación del mecanismo de detención hidráulica establecido para la presente zona del proyecto se da en un punto específico, Punto de Control N° 2, previo a su ingreso a la obra de paso sobre la Avenida Jerusalén (cuya ubicación se muestra en la Figura 23); el cual resulta necesario para minimizar o reducir los impactos hidrológicos generados por la intervención de las zonas aledañas a la zona de estudio (aguas arriba). 67 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Figura 23. Ubicación de Mecanismo de Detención (Laguna de Retardación). 68 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos 7.3 Memoria de Cálculo del Mecanismos de Almacenamiento y Regulación. El mecanismo de almacenamiento y regulación de aguas lluvias está compuesto por una laguna de retardación que detendrá los caudales generados aguas arribas de la Zona del Parque del Bicentenario que atraviesan la Quebrada El Suncita y los que se incorporan desde la Quebrada Las Lomitas, es decir se almacenarán o detendrán los caudales que se obtienen en el Punto de Control N° 2 de la Microcuenca N° 2 (Porción “A+B”). 7.3.1 Diseño del Sistema de Almacenamiento. La finalidad del tipo de mecanismos de almacenamiento y regulación, es contener por un tiempo determinado el volumen excedente de aguas lluvias que se generan debido al proceso de intervención en el suelo de un terreno, ya que al caer sobre el suelo, se genera más aguas de escorrentía y se disminuye la infiltración hacia los sistemas subterráneos. Existen distintas maneras de almacenar temporalmente las aguas lluvias, que van desde los tanques o cisternas de almacenamiento hasta baterías de tubos, pero ambos sistemas deben regirse por medio de un diseño hidráulico, el cual considera las condiciones finales posterior al cambio de uso de suelo, además del tiempo que se requiere el almacenamiento, y el caudal que se quiere controlar. Al final de la revisión de los caudales (obtenidos para un período de retorno de 100 años)a la entrada en el proyecto, se debe establecer que las descargas no deben por ninguna causa superar las capacidades de las áreas hidráulicas existentes. Al aplicar la expresión de la Formula Racional se tiene lo siguiente: Para las condiciones actuales del terreno. Q = 16.66*C*I*A*0.7 Q = 16.66 * 0.151 * 4.0 mm/min x 3.437 km2 * 0.7 Q = 24.210 m3/s Q = 24,209.71 l/s Para las condiciones futuras de almacenamiento y regulación (16.5 % del caudal original). Q = 4.000 m3/s Q = 4.000 l/s El incremento de caudal en este sector es: Q = (24,209.71 – 4,000) = 20,209.71 l/s 69 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos El volumen que debe manejar el sistema de detención se obtiene con el diferencial de las condiciones actuales y futuras, y considerando un tiempo de llenado de60 minutos, por lo que al utilizar la expresión de caudal siguiente: Q=V/t Y luego expresarla en función del volumen se tiene: V=Q*t Volumen = Caudal * tiempo Volumen = 20.209 m3/s x (60 min x 60 s/min) = 72,752.4 m3 Este valor de 72,752.4 m3 es un volumen de almacenamiento, que no considera la descarga del tubo de salida en los mismos 60 minutos, por lo que debe restársele el volumen de descarga de la tubería a seleccionar, y también considerar la recarga que se dará por el material suelto en el fondo de la laguna (tomando en cuenta que dichos mecanismos de detención se localizarán en materiales de la Zona II(Ver Sección 5.4) donde se tiene un porcentaje de recarga de 5% aproximadamente. Utilizando nuevamente la ecuación de Manning Q = (1/n) x A x R2/3 x S1/2 Donde: Q = Caudal en m3/seg n = Coeficiente de rugosidad de la tubería adimensional igual a 0.010 A = Área del tubo a seleccionar en m2 R = Radio Hidráulico del tubo en m igual a D/4 S = Pendiente de la tubería en m/m Para una tubería de diámetro de 12” con una pendiente del 1.0% trabajando a tubo lleno, se tiene lo siguiente: A = π * D2 / 4 = π * (0.3048)2 / 4 =0.072966 m2 R = D / 4 = 0.3048 / 4 = 0.0762 70 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos R2/3 = 0.179737 S = 1% = 0.01 Q = (1/0.010) * (0.072966) * (0.179737) * (0.011/2) Q = 0.131146 m3/s = 131.15 l/s La descarga con una tubería de diámetro de 12” es adecuada, ya que el caudal de 131.15 l/s es menor que 4,000 l/s, consiguiendo una reducción en el impacto hidrológico y además logrando el almacenamiento en el laguna. Y el volumen descargado por la tubería de 12” en 60 minutos será de: V=Q*t Volumen = Caudal * tiempo Volumen = 0.13115 m3 x (60 min x 60 s/min) = 472.14 m3 Si fueran 2 tuberías de 12” colocadas en paralelo, entonces el volumen final a considerar para el Sistema de Detención será: V = (24,209.71 – 2* 472.14) m3 – 5 % (Recarga de Volumen Almacenado) V = (24,209.71 – 944.28) m3 – 0.05 * (24,209.71) m3 V = 23,265.43 m3 – 1,210.49 m3 V = 22,054.94 m3 ≈ 22,055 m3 Las dimensiones del Sistema de Detención son: Volumen = Ancho * Largo * Altura Volumen = a * b * h Con una profundidad de 3.0 m A = Volumen / h A = 22,055 / 3.0 = 7,351.67 m2≈ 7,352 m2 Se pretende tener un mecanismo de detención (laguna de retardación) divido en dos partes, con una porción de tierra de por medio, tal como lo muestra la Figura 23. Cada porción tendrá las siguientes dimensiones: a = 200 y b = 20, es decir un área de 4,000 m2, haciendo un total (con las dos porciones) de 8,000 m2, lo cual es mayor a los 7,352 71 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos m2 requeridos. Las dimensiones finales de cada porción de la Laguna de Retardación son: Ancho = Largo = Altura = 20.0 m 200.0 m 3.0 m Siendo el volumen efectivo de: 200.0 x 20.0 x 3.0 x 2 = 24,000 m3 Evaluando de nuevo el caudal controlado, considerando que el sistema de detención será como una laguna tipo cisterna, la descarga de aguas lluvias está condicionada a una carga hidráulica, considerándose para ello que la tubería de salida o control se comporta como una boquilla, siendo el caudal determinado por la siguiente ecuación: Q = CoAo√2gH Donde: Q = Caudal de descarga en m3/s Co = Coeficiente de contracción igual a 0.62 Ao = Sección transversal de tubo en m2 H = Carga o altura hidráulica en m La carga hidráulica está medida desde el espejo de agua hasta el eje horizontal de la tubería, es decir, restando Ø/2. Para el caso, la tubería seleccionada no debe descargar un caudal mayor a 4.0 m3/s (4,000 l/s) Evaluando de nuevo la tubería de 12” (0.072966 m2) y tomando la carga hidráulica al centro de la tubería igual a 2.85 m, se tiene: Q = 0.62 * 0.072966 *√(2*9.81*2.85) Q = 0.33829 m3/s = 338.29 l/s Q total = 338.29 x 2 tuberías de 12 “ Q total = 676.57 l/s Siendo que el caudal de 676.57 l/s es menor a 4,000 l/s, por tanto cumple la condición satisfactoriamente. En síntesis 72 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Las dimensiones y las capacidades del dispositivo de detención, regulación e infiltración son las siguientes (Cuadro 18): Cuadro 18. Dimensiones y Capacidades del Dispositivo de Detención. N° Área de Dimensiones Q ent Q sal Q rec Disp. Proyecto axbxh (l/s) (l/s) (l/s) 1 Zona del Humedal 200 x 40 x 3 24,209.71 676.57 1,210.49 Con base a los resultados anteriores se puede determinar que el caudal de salida de del mecanismo de detención es menor al caudal de entrada en estado natural, por lo que se garantiza la condición de la reducción del impacto hidrológico y logrando un almacenamiento en la zona. VIII. ANALISIS DE LA VULNEBILIDAD DEL ACUIFERO. El mapeo de la vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos normalmente junto con el mapeo de carga contaminantes (y conociendo previamente los índices de recarga hídrica) son los pasos necesarios para realizar una evaluación del riesgo a la contaminación por actividades antropogénicas al agua subterránea, para que así establecer mecanismos para la protección de su calidad a escala municipal o provincial. En este capítulo se presenta la evolución del análisis de la vulnerabilidad a la contaminación del acuífero de la zona de estudio, así como las bases metodológicas para la evaluación de la vulnerabilidad, las cuales pueden ser usadas para el mapeo a esa escala. 8.1 Generalidades. De igual manera que para el establecimiento de la recarga hídrica, los mecanismos de control universales sobre los usos del territorio que puede estar en un riesgo potencial a la contaminación contaminantes, ya sea por fuentes puntuales y no puntuales (ejemplo: descarga de efluentes) resulta de mayor efectividad y no limita el desarrollo económico de un territorio, ya que sólo se modifica el tipo y nivel de control de acuerdo a la capacidad de atenuación. Esta es la premisa básica del concepto de vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos y lo que conduce a la necesidad de contar con el mapeo de la misma. 8.2 Concepto de Vulnerabilidad. La expresión de vulnerabilidad empezó teniendo diferentes significados para diferentes personas. Una definición útil y consistente sería considerar la vulnerabilidad a la contaminación del acuífero como aquellas características intrínsecas de los estratos que 73 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos separan la zona satura del acuífero de la superficie del terreno, lo cual determina su sensibilidad a ser adversamente afectado por una carga contaminante aplicada en la superficie (Foster, 1987). El flujo de agua subterránea y el transporte de contaminantes son procesos intrincados. Así, la interacción entre la vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos y la carga contaminante al subsuelo, que determina el peligro de contaminación del agua subterránea, puede ser compleja. En particular el grado de atenuación del contaminante puede variar significativamente con el tipo de contaminante y con el proceso de contaminación en una situación dada. Científicamente, es más consistente evaluar la vulnerabilidad a la contaminación para cada contaminante o bien para cada tipo de contaminante (nutrientes, patógenos, microorganismos, metales pesados, etc.) o en forma separada para cada grupo de actividades contaminantes (saneamiento sin red cloacal, agricultura, disposición de efluentes industriales, etc.). El producir un mapa de vulnerabilidad debe tener presente tres leyes sobre la vulnerabilidad del agua subterránea: Todo acuífero tiene algún grado de vulnerabilidad a la contaminación. Cualquier evaluación de la vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos contiene incertidumbres. En los sistemas más complejos se corre el riesgo de que al evaluar la vulnerabilidad lo obvio sea velado y lo sutil no se distinga. Por otra parte, un índice absoluto de la vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos es más útil que los índices relativos para toda las aplicaciones prácticas en la planificación del uso del territorio y el control de las descargas de efluentes. Además, un índice absoluto integrado puede ser desarrollado siempre que cada clase de vulnerabilidad esté definida en forma clara y concreta (Cuadro 19). De esta manera, es posible superar la mayoría (sino todas) las objeciones comunes en el uso de un índice de vulnerabilidad absoluto integrado como marco de referencia para la evaluación del peligro de contaminación de las aguas subterráneas y formulación de políticas de protección. Cuadro 19. Definición Práctica de Clases de Vulnerabilidad a la Contaminación de Acuíferos. Clase de Vulnerabilidad Extrema Alta Moderada 74 Definición Correspondiente Vulnerable a la mayoría de los contaminantes con impacto rápido en muchos escenarios de contaminación. Vulnerable a muchos contaminantes (excepto a los que son fuertemente absorbidos o fácilmente transformados) en muchos escenarios de contaminación. Vulnerable a algunos contaminantes sólo cuando son continuamente descargados o lixiviados. Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Baja Despreciable Sólo vulnerable a contaminantes conservativos cuando son descargados o lixiviados en forma amplia y continua durante largos períodos de tiempo. Presencia de capas confinantes en las que el flujo vertical (percolación) es insignificante. 8.3 Aplicación del Índice de Vulnerabilidad GOD. El método utilizado en el presente análisis fue el GOD, por sus iniciales en inglés: Groundwater hydraulic confinement, Overlaying Strata, Depth to groundwater table; (DIOS – según la versión en español de los manuales de CEPIS-OPS) para la evaluación de la vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos ha sido ampliamente probado en América Latina y el Caribe durante la década de los ’90. El método considera dos factores básicos: a) El grado de inaccesibilidad hidráulica de la zona saturada. Grado de confinamiento del acuífero. Profundidad al agua subterránea o al techo del acuífero. Contenido de humedad de la zona no saturada. Conductividad hidráulica vertical de los estratos de la zona no saturada o de las capas confinantes. b) La capacidad de atenuación de los estratos suprayacentes a la zona saturada del acuífero. Distribución del tamaño de granos y fisuras de la zona no saturada o en las capas confinantes. Mineralogía de los estratos de la zona no saturada o capas confinantes. Sobre la base de estas consideraciones, el índice de vulnerabilidad GOD (Foster, 1987; Foster e Hirata, 1998) caracteriza a la vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos en función de los siguientes parámetros (generalmente disponibles o fácilmente determinables): a) Grado de confinamiento hidráulico del acuífero en consideración. b) Ocurrencia del sustrato suprayacente (zona no saturada o capas confinantes) en términos de características litológicas y grado de consolidación, que determinan su capacidad de atenuación de contaminantes. c) Distancia al agua determinada como: la profundidad al nivel del agua en acuíferos no confinados o la profundidad al techo de acuíferos confinados. Consecuentemente, la estimación del índice de vulnerabilidad GOD (Foster e Hirata, 1988) involucra una serie de etapas concretas: 1ª) Identificar el grado de confinamiento hidráulico del acuífero y asignarle un índice a este parámetro en una escala de 0.0 a 1.0. 75 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos 2ª) Especificar las características del sustrato suprayacente a la zona saturada del acuífero en términos de: a) grado de consolidación (teniendo en cuenta la probable presencia o ausencia de permeabilidad por fisuras) y b) tipo de litología (considerando indirectamente porosidad efectiva, permeabilidad de la matriz y contenido de humedad en la zona no saturada o retención específica) y, asignar un índice a este parámetro en una escala de 0.4 a 1.0. 3ª) Estimar la distancia o profundidad al nivel del agua (en acuíferos no confinados) o profundidad al techo del primer acuífero confinado, con la consiguiente asignación de un índice en una escala de 0.6 a 1.0. El índice final integrado de vulnerabilidad de acuíferos GOD es el producto de los índices obtenidos para cada uno de los parámetros (Figura 24). Figura 24. Método GOD para la Evaluación de la Vulnerabilidad a la Contaminación de Acuíferos. 76 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos 8.4 Procedimiento para el Mapeo de Vulnerabilidad. La generación del mapa del índice de vulnerabilidad de acuíferos GOD sigue el procedimiento indicado en la Figura 25. Para realizar la evaluación de la vulnerabilidad con la metodología propuesta, se pudo contar con el mapa hidrogeológico desarrollado para el presente informe, además de otra información hidrogeológica relevante. Sin embargo, frecuentemente es necesario complementar esta información con el estudio directo de mapas geológicos y registros de perfiles de perforaciones y en algunas ocasiones con inspecciones limitadas de campo. Figura 25. Generación del Mapa de Vulnerabilidad a la Contaminación de Acuíferos Utilizando el Método GOD. 8.5 Mapeo de Vulnerabilidad en la Zona de Estudio y Áreas Circundantes. Para el tipo de acuífero identificado en la zona de estudio, y tomando en cuenta los análisis de los pozos de la zona, mostraron que en dicha área solo hay acuíferos no confinados y cubiertos (por alternancias de materiales piroclásticos y lavas fracturadas), y en algunas zonas no hay presencia de acuíferos. El índice G en la zona varía de 0 a 1.0. 77 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Para la cobertura de la zona no saturada, la litología de los pozos mostraba principalmente una alternancia entre materiales aluviales, cenizas volcánicas, piroclastos poco consolidados y lavas efusivas básicas intermedias con fracturamiento. Los pozos que poseen dicha información son muy pocos, por lo que fue necesaria una correlación de los miembros de la formación geológica que afloraba en superficie. El índice O solo puede tomar valores que van de 0.75 a 0.8, dada las características geológicas de la zona de estudio. Para la profundidad del nivel freático o techo del acuífero se obtuvieron los datos de la información de los pozos de la zona de estudio. Dicha información fue obtenida a partir de la superficie piezométrica elaborada y contenida en el mapa hidrogeológico. El índice D, para la zona varía de 0.6 a 0.9, dada las profundidades encontradas en los pozos. Al multiplicar los tres índices de la metodología GOD, se obtiene el mapa de la Vulnerabilidad Intrínseca de la zona de estudio y de las áreas circundantes de las microcuencas en análisis (Figura 26). Tomando los valores más bajos a los más altos se tiene: 1G*0.65*O*0.6D = 0.39 y 1.0*G*0.8*O*0.9D = 0.72, lo que muestra que en la zona de estudio la vulnerabilidad va de baja a extrema. Siendo predominantemente de media a alta. La zonificación de la vulnerabilidad en la zona de estudio (Figura 26) se describe de la siguiente forma: a) Vulnerabilidad Alta. Comprende a las zonas donde la profundidad de los acuíferos es muy somera o superficial y la cobertura del estrato litológico suprayacente presenta alto índice de infiltración (en materiales escoráceos, piroclástos o depósitos aluviales). También pueden considerarse este tipo de vulnerabilidad aquellas zonas donde existe la presencia de fallas geológicas, por las cuales se infiltra o se percola el agua, llegando a entrar en contacto con reservorios de aguas subterráneas. b) Vulnerabilidad media. A esta clasificación le corresponden aquellas zonas donde la profundidad del acuífero es media y la cubierta del estrato litológico suprayacente presenta cierto grado de impermeabilidad. Aunque es importante destacar que en la alternancia de las capas permeables y semipermeables pueden encontrarse con fracturamiento significativo lo que incrementa el riesgo de contaminación. También comprende aquellas zonas donde la profundidad del acuífero es alta, pero que la cobertura litológica es muy permeable (Materiales piroclásticos pumíticos y lapilli). c) Vulnerabilidad Baja. Corresponde a las zonas donde la profundidad del acuífero es alta, pero también en aquellas zonas donde la cobertura litológica es semipermeables (Tobas o cenizas volcánicas compactas). 78 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos 79 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Figura 26. Mapa de Vulnerabilidad de la Zona de Estudio y Áreas Circundantes de la Microcuencas en Análisis. 80 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Con respecto a los sistemas de drenajes permanentes, no permanentes y estacionales la vulnerabilidad se determinó en función de una zona Buffer o zona de influencia de aproximadamente 200. Tomando en consideración el hecho que los ríos y quebradas son zonas de drenaje de las aguas negras, industriales, etc. También porque muchos de estos drenajes son botaderos de basura y al llover la escorrentía arrastra los contaminantes. Y para la zona de fallas geológicas se estableció una zona de Buffer de aproximadamente 100 m, como zona de influencia a la que puede estar sujeta algún tipo de contaminación por depositación o por traslado a través de flujos de agua superficiales. En la zona de estudio no se encuentra la vulnerabilidad nula, dado que los acuíferos no son estrictamente confinados y la litología siempre presenta alternancia de capas permeables y semipermeables. En general se afirma que la zona de estudio es vulnerable a la contaminación natural o antrópica. 8.6 Riesgo de Contaminación. El riesgo de contaminación de un acuífero se determina por la interacción entre la carga contaminante y la vulnerabilidad del sistema de aguas subterráneas, ésta última se refleja en la susceptibilidad natural del acuífero a ser contaminado, no obstante en un sentido estricto, al vulnerabilidad también depende del tipo de contaminante, (Hirata, 1991). Es importante aclarar que se puede tener alta vulnerabilidad sin riesgo de contaminación, por la ausencia de una carga significativa de contaminantes y viceversa. Además de la carga contaminante puede ser controlada o modificada pero la vulnerabilidad del acuífero no, excepto cuando se modifique la cubierta del suelo (minería). Se debe tomar mayor consideración a la carga contamínate que se expone el subsuelo generada por actividades humanas, aunque hay un rango de actividades humanas que generan cierta carga contaminante, a menudo se encuentra que solamente unas pocas son responsables por el máximo riesgo de contaminación de aguas subterráneas en un área dada. Es fundamental la división entre la contaminación por fuentes puntuales y por fuentes difusas. Las fuentes de contaminación difusa no generan plumas (Estelas) de contaminación del agua subterránea claramente definida, sino que, normalmente impactan en un área y por lo tanto un volumen mucho mayor al acuífero, las fuentes de contaminación puntual normalmente producen plumas (Estelas) claramente definidas y más concentradas, las cuales facilitan su identificación. En la zona de estudio se localizan fuentes de contaminación puntual y fuentes de contaminación difusas, producidas principalmente por actividades antrópicas, según la metodología POSH (Cuadro 20). Aunado a éstas actividades hay que considerar que el acuífero del área de estudio presente una vulnerabilidad desde extrema hasta baja, por lo 81 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos tanto las actividades que se desarrollen en el lugar, principalmente asentamientos poblacionales producirán un riesgo de acuerdo a su ubicación espacial. Cuadro 10. Metodología POSH. Resumen de Actividades Potenciales Generadoras de Carga Contaminante. El riesgo de contaminación se define como la probabilidad de que las aguas subterráneas se contaminen con concentraciones por encima de los valores recomendados por las normas nacionales o internacionales, que establecen los valores máximos permisibles para los diferentes usos del agua. 82 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos El riesgo de que la contaminación penetre al acuífero se determinó a través de la interacción entre la carga contaminante y la vulnerabilidad del acuífero (Figura 27). Figura 27. Esquema Conceptual para la Evaluación del Peligro (Riesgo) de los Recursos Hídricos Subterráneos. 8.7 Mapeo de Carga Contaminante del Acuífero. Anteriormente se mencionó que las fuentes de contaminación en la zona de estudio se consideran como fuentes puntuales, fuentes difusas y fuentes lineales de contaminación y principalmente son de origen antropogénico (Figura 28). Las áreas de carga contaminante se obtuvieron basadas en el uso actual de la tierra en las microcuencas. La clasificación de la carga contaminante se describe a continuación (Arévalo, D., 2005): a) Zonas de Carga Contaminante Extrema Las zonas de carga contaminante extrema: es una clasificación basada en la utilización de materia prima para procesos industriales o en la evacuación de 83 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos materiales que pueden generar contaminación en una área determinada, sin embargo esto no significa que el acuífero este siendo afectado por dicha carga contaminante. Esto implica que puede existir un riesgo de contaminación extrema, pero ésta puede ser controlada o modificada. Esto no es aplicable para la vulnerabilidad que indica las propiedades intrínsecas del acuífero y que no puede ser modificada. La combinación de la carga contaminante contra la vulnerabilidad se utiliza para generar la zonificación del riesgo en el área de estudio. En esta área de carga contaminante extrema se agrupan las zonas industriales. En estas zonas pueden utilizarse para sus procesos o evacuar materiales de desechos tales como: metales pesados, metales no inorgánicos, compuestos orgánicos, compuestos orgánicos halogenados, organismos fecales, etc. En esta zona se clasifican las quebradas y ríos debido a que son los que reciben toda la carga contaminante de las zonas industriales y urbanas de las microcuenca. b) Zonas de Carga Contaminante Alta. Las zonas de carga contaminante alta: es una clasificación basada en la utilización del territorio para desarrollo y expansión urbana. Esta área se clasifica como alta debido a que el desarrollo urbano dentro de la microcuenca a crecido desordenadamente, esto ha provocado que dentro de zonas urbanas se ubiquen gasolineras, lavados de autos, talleres automotrices, lavanderías, clínicas odontológicas, laboratorios clínicos y otras pequeñas industrias que generan desechos sólidos y líquidos desde infecto contagiosos hasta tóxicos. Parte de los desechos sólidos no reciben un tratamiento adecuado y son depositados directamente en quebradas y ríos. Los desechos líquidos generados dentro de la zona urbana no reciben un tratamiento previo antes de ser vertidos a los ríos y quebradas. Aunado a lo anterior, en la zona urbana se producen aproximadamente 1500 toneladas de desechos sólidos por día, cierto porcentaje de estos desechos termina en el alcantarillado de aguas lluvias y finalmente en los ríos y quebradas. Uno de los problemas más importantes dentro de la zona urbana es el estado actual del alcantarillado sanitario y el alcantarillado para aguas lluvias, ambos presentan problemas serios de capacidad de evacuación y altos problemas de fugas generando una carga contaminante alta, creando la posibilidad de contaminación del acuífero. También en esta zona se considera donde no existe alcantarillado sanitario, pero se cuenta con sistemas de evacuación de aguas servidas como fosas sépticas, pozos de infiltración o simplemente la conexión directa del sanitario a los ríos o quebradas. Considerando lo anterior, no significa que el acuífero este siendo afectado por dicha carga contaminante. La combinación de la carga contaminante contra la vulnerabilidad genera la zonificación del riesgo en el área de estudio. 84 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos En esta área de carga contaminante alta se agrupan las zonas urbanas localizadas dentro de la zona de estudio. En estas zonas puede generarse contaminantes de desechos tales como: nitrógeno, sustancias tóxicas de uso doméstico e industrial, metales pesados, metales no inorgánicos, compuestos orgánicos, compuestos orgánicos halogenados, organismos fecales, etc. c) Zonas de Carga Contaminante Media. Las zonas de carga contaminante media: es una clasificación basada en la utilización del territorio para labores de agricultura. Esta área se clasifica como media debido a que son utilizadas para la producción agrícola y pecuaria tales como: Producción de caña de azúcar, cultivos anuales asociados con cultivos permanentes, cultivo de granos básicos, mosaico de cultivos y pastos, pastos cultivados, y pastos naturales. Para la mayoría de actividades productivas agrícolas y pecuarias de la zona se utilizan agroquímicos. Los agroquímicos representan una carga contaminante difusa moderada. En estas zonas puede generarse contaminantes tales como: nitrógeno, fósforo, salinidad y sustancias tóxicas de uso agrícola, compuestos orgánicos, organismos fecales como resultados de la producción pecuaria. etc. d) Zonas de Carga Contaminante Baja. Las zonas de carga contaminante baja: es una clasificación basada en la utilización del territorio para zonas de protección, bosques y cultivos permanentes combinado con bosques. Esta área se clasifica como baja, debido a que son utilizadas para actividades tales como: bosques siempre verdes, bosques mixtos, bosques caducifolios, bosques mixto semi caducifolio, cultivos de café con sombra. Para la mayoría de estas actividades de protección y productivas, la utilización de agroquímicos es reducido. Representa una carga contaminante difusa baja. En estas zonas puede generarse contaminantes tales como: nitrógeno, fósforo, salinidad y sustancias tóxicas de uso agrícola. Los volúmenes de contaminación en esta zona son muy bajos por lo tanto el riesgo de contaminación de esta zona es bajo. 85 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Figura 28. Mapa de Carga Contaminante de la Zona de Estudio y Áreas Circundantes de las Microcuencas en Análisis. 86 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos 8.8 Mapeo de Riesgo de Contaminación del Acuífero. En la zona de estudio se determinaron las siguientes clasificaciones de riesgo a la contaminación (Figura 29) (Arévalo, D., 2005): a) Riesgo de contaminación Alto. Las áreas de riesgo alto son el resultado de la vulnerabilidad alta o media, combinada con una carga contaminante alta o media, otro caso se obtuvo al combinar zonas de carga contaminante extrema con vulnerabilidad media. Las zonas con riesgo de contaminación alta abarcan gran parte del área de las zonas urbanas b) Riesgo de contaminación Medio. Las áreas de riesgo medio son el resultado de la vulnerabilidad media, combinada con una carga contaminante media o vulnerabilidad alta con carga contaminante baja, también se obtuvieron resultados de vulnerabilidad baja con carga contaminante alta. Las zonas con riesgo de contaminación medio abarcan gran parte del área de la zona de estudio y las áreas circundantes de las microcuencas en análisis. c) Riesgo de contaminación Bajo. Las áreas de riesgo bajo son el resultado de la vulnerabilidad baja, combinada con una carga contaminante baja. Las zonas con riesgo de contaminación bajo son bastante reducidos dentro de la zona de estudio y se observan principalmente en la zona sur en la Cordillera El Bálsamo. 87 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Figura 29. Mapa de Riesgo a la Contaminación en la Zona de Estudio y Áreas Circundantes de las Microcuencas en Análisis. 88 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos IX. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. 9.1 Conclusiones. Del presente informe se pueden establecer las conclusiones siguientes: a) La geología local puede establecerse como una secuencia de unidades terciarias y cuaternarias, netamente continentales y de origen volcánico con intercalaciones de sedimentos fluvio-lacustres. Las unidades terciarias comprenden a las Formaciones Bálsamo y las cuaternarias a las formaciones Cuscatlán y San Salvador b) Las principales unidades hidrogeológicas identificadas en la zona de estudio y en las áreas circundantes de las microcuencas en análisis, se establecen las siguientes: a) Unidad Acuífero Volcánico Fisurado de Gran Extensión y Posiblemente Alta Producción, b) Unidad Acuífero Granular (Poroso) de Gran Extensión y Medianamente Productivo, y c) Unidad Rocas No Acuíferas. Dichas unidades hidrogeológicas están definidas con base a la nomenclatura estandarizada de la Asociación Internacional de Hidrogeólogos (IAH), Edición 1995 y al Mapa Hidrogeológico de El Salvador (Escala 1:100,000) (FIAS-ANDACOSUDE, 2008). c) El modelo hidrogeológico conceptual establece la presencia de un sistema acuífero, profundo y del tipo fisurado de gran extensión que sobreyace a una Unidad No Acuífera determinada por un basamento de carácter impermeable. También, es importante destacar que en ciertas zonas, dicho sistema acuífero, se intercala con los materiales piroclásticos que conforman a la Unidad Hidrogeológico del tipo granular o porosa. d) El sistema de flujo de aguas subterráneas de la zona tiene orientaciones Oeste – Este y Noroeste – Sureste, coincidiendo con el sistema de fallas geológicas presentes en la zona, lo cual establece que dicho fracturamiento, a través de la porosidad secundaria, constituye un factor importante para la recarga del acuífero. Sin embargo, por el grado de fisuramiento que se tenga a lo largo y ancho de la unidad acuífera de la zona de estudio, puede hacerse la consideración de un acuífero poroso equivalente. e) La principal zona de recarga del acuífero presente en el área de estudio, se localiza específicamente en lo que corresponde a las estructuras volcánicas: Volcán de San Salvador y Picacho. El volcán se San Salvador constituye la principal zona de recarga cuyas aguas escurren en dirección oeste – este, noroeste - sureste, surgiendo parte de esta descarga en el margen izquierda del Río Acelhuate. 89 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos f) Los valores de transmisividad del sistema acuífero identificad , se puede establecer en un rango entre 1,000 a 3.000 m2/día, valores característicos para ambientes volcánicos fisurados de mediano espesor saturado, como los localizados dentro del acuífero metropolitano. Su espesor saturado puede variar entre 100 - 150 m, y con un coeficiente de almacenamiento de 0.01, lo cual hace considerar al acuífero del tipo libre o freático, dado que no se aprecia ningún material que sobreyase al acuífero principal que pueda dar cierto carácter de semi o confinamiento completo. g) De la información obtenida del inventario de los pozos, se puede establecer que las producciones de los más cercanos a la zona de estudio oscilan entre los 15 y 75 l/s, y que el nivel del agua reportado varía entre los 78 y 100 m de profundidad. Todo esto es consistente con la determinación de la existencia de un sistema acuífero del tipo fisurado (en flujos de lava y con intercalaciones de materiales piroclásticos) el cual se localiza desde las faldas del Volcán de San Salvador y se extiende hacia el resto del Valle Central, donde se puede obtener mayores capacidades de tránsito de aguas subterráneas, ya que se puede captar un mayor canal de flujo. h) Si se observa las descripciones litológicas de los pozos encontrados y se correlacionan con las unidades hidrogeológicas identificadas, se puede concluir que los materiales que captan agua son una secuencia entre flujos lávicos y materiales piroclastos, cuya granulometría y la disposición de los granos permiten que sus conductividades hidráulicas varíen de mediana a alta, posibilitando la adecuada transmisión del agua por sus poros. i) Como consecuencia de la existencia del sistema acuífero fisurado; se puede identificar que el nivel del agua subterránea está dado por la presencia de pozos perforados construidos en la zona y que refleja una posición promedio, en la actualidad, entre los 80 y 160 metros de profundidad. j) El caudal subterráneo del acuífero fisurado es de 12,500 m3/día, es decir 144.68 l/s. Este flujo subterráneo es capaz de abastecer las demandas de los pozos que se encuentran dentro de este canal de flujo y que se encuentran cercanos a la zona del proyecto. k) Al realizar un análisis detallado de la cantidad de recarga hídrica potencial que aportan dos zonas estratégicas, como lo son: a) el área que abarca el Parque del Bicentenario Area Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos, y b) el área que comprende la parte Norte y Este de las microcuencas en análisis y que se encuentra por arriba de la zona de estudio (Parque del Bicentenario), se puede conocer la importancia de su conservación y protección para garantizar los flujos subterráneos que posteriormente (parte baja de las microcuencas en análisis) son utilizados para el aprovechamiento y abastecimiento de agua del Area Metropolitana de San Salvador.De acuerdo a los resultados obtenidos, se 90 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos determina que el área que comprende el Parque del Bicentenario Area Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos aporta una recarga anual de 240,876.74 m3/año, mientras que el área de la Zona Alta de las Microcuencas en análisis (por arriba del Parque del Bicentenario) su recarga hídrica potencial es de 91286,196.10 m3/año, haciendo un total entre ambas áreas estratégicas de 91527,072.84 m3/año, lo cual representa un caudal de 302.1 l/s. l) Del análisis hidrológico, se establece que la totalidad del caudal generado dentro de la Microcuenca N° 1 en la Porción “A” es de 16.28 y 17.87 m3/s, para períodos de retorno de 50 y 100 años respectivamente, los cuales se incrementan a 21.84 y 24.26 m3/s, para los mismos períodos de retorno, cuando se analiza el punto de control N° 2, el cual incorpora las porciones “A y B” que delimitan a la Microcuenca N° 2. Por otra parte, el caudal que se genera dentro de la Microcuenca N° 3 en la Porción “C” es de 11.31 y 12.34 m3/s, para períodos de retorno de 50 y 100 años respectivamente, los cuales se verán incrementados a 12.88 y 14.60 m3/s, para iguales períodos de retorno, cuando se analiza el punto de control N° 4, el cual incorpora las porciones “C y D” que delimitan a la Microcuenca N° 4. Para el caso de la Microcuenca N° 5 Porción “E”, los caudales que se generan para períodos de retorno de 50 y 100 años son de 19.84 y 20.42 m3/s respectivamente. m) En los puntos de control N° 2, 3, 4 y 5 el área hidráulica existente es mayor que la requerida para evacuar satisfactoriamente el caudal generado para un período de retorno de 100 años (Aexist> Areq); sin embargo en el punto de control N° 1 el área hidráulica existente en menor que la requerida por lo que será necesario ampliarla y lograrla encausar en el sistema de drenaje de la Quebrada El Suncita para evitar que la escorrentía ocupe las calles internas del parque como medio de conducción y evacuación. n) Por otra parte, en los puntos de control N° 2, 4 y 5 existen obras de paso que han garantizado mucho más el área necesaria para la evacuación de los flujos superficiales generados, las cuales deberán seguir teniendo el mantenimiento de limpieza respectivo para asegurar su correcto funcionamiento. o) También, es necesario que en los tramos comprendido entre los puntos de control N° 1 a N° 2 y de N° 3 a N° 4 forjar de manera permanente las áreas hidráulicas existentes para poder encausar perfectamente los caudales que se generan fuera del Área (Quebrada Las Lomitas y El Triunfo) para posteriormente conducirlos hacia los puntos de evacuación previo a su ingreso a las obras de paso que se encuentran sobre la Avenida Jerusalén, las cuales tienen áreas hidráulicas suficientes para su correcto manejo y evacuación de la escorrentía generada. p) También en el presente estudio, se establece la alternativa de colocar o construir un mecanismo de detención (laguna de retardación) para regular y/o almacenar los flujos superficiales provenientes de las lluvias que se generen en la zona, específicamente en el punto de control N° 2 (Microcuenca 2 Porción “A+B”), lo cual 91 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos con un manejo y mantenimiento adecuado puede convertirse un pequeño espejo de agua, donde su almacenamiento puede ser utilizado para diversas actividades dentro de la zona del Parque del Bicentenario. q) La ubicación del mecanismo de detención hidráulica establecido para la presente zona del proyecto se da en un punto específico, Punto de Control N° 2, previo a su ingreso a la obra de paso sobre la Avenida Jerusalén; el cual resulta necesario para minimizar o reducir los impactos hidrológicos generados por la intervención de las zonas aledañas a la zona de estudio (aguas arriba). r) Se pretende tener que el mecanismo de detención (laguna de retardación) se divida en dos partes, con una porción de tierra de por medio. Cada porción tendrá las siguientes dimensiones: a = 200 y b = 20, es decir un área de 4,000 m2, haciendo un total (con las dos porciones) de 8,000 m2, lo cual es mayor a los 7,352 m2 requeridos. s) Al realizar el análisis de la vulnerabilidad a la contaminación del acuífero identificado en la zona de estudio y las áreas circundantes de las microcuencas en análisis, demuestra que va de baja a alta. Siendo predominantemente de media la vulnerabilidad que le corresponde a la Zona del Parque Bicentenario. t) Según el análisis de carga contaminante realizado, se determina que se localizan fuentes de contaminación puntual y fuentes de contaminación difusas, producidas principalmente por actividades antrópicas. Aunado a éstas actividades hay que considerar que el acuífero del zona de estudio y áreas circundantes de las microcuencas en análisis presenta una vulnerabilidad desde baja hasta alta, por lo tanto las actividades que se desarrollen en el lugar, principalmente asentamientos poblacionales producirán un riesgo de acuerdo a su ubicación espacial. u) Por otra parte, al consolidar los resultados de media vulnerabilidad y baja carga contaminante, se puede establecer que en la Zona del Parque del Bicentenario el riesgo a la contaminación es medio. 9.2 Recomendaciones. Del presente informe se pueden establecer las recomendaciones siguientes: a) Se debe tratar de evitar que las crecidas naturales, ya existentes, no puedan seguir siendo aumentadas por los diversos usuarios que se identifiquen en cada una de las microcuencas, sean estas por efecto de impermeabilizaciones futuras de superficies, construcción de accesos, etc. b) El impacto hidrológico ya existente en las microcuenca identificadas, no debe ser transferido a otra, más bien es tratar de regularlo dentro de la misma, a través de 92 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos medidas y obras para reducir su efecto y establecer mecanismos compensatorios dentro de la misma. c) Es importante permitir el espacio suficiente para el normal escurrimiento de las aguas pluviales, es decir que siempre que se elimine su almacenamiento natural sin que se adopten medidas compensatorias, el volumen eliminado será ocupado en otro lugar. Por lo que la asignación de espacios adecuados o la preservación de áreas o sectores para el manejo del agua lluvia es indispensable. Es por ello que el área destinada para la laguna de retardación es la mejor opción para establecer un punto de almacenamiento natural de las aguas provenientes de la precipitación. d) La identificación de zonas bajas para la inundación natural, como la existente en el Punto de Control N° 2, es invariablemente la mejor solución para solventar los problemas de aumento del volumen de las aguas lluvias, lo cual puede ofrecer oportunidades adicionales de recreación, preservación de ecosistema, etc. e) Para el presente caso, la solución planteada para el almacenamiento de aguas lluvias en el Parque del Bicentenario, involucra medidas estructurales que permitirán la alteración del medio físico a través de la obra de retardación y regulación, y medidas no estructurales que presuponen el desarrollo natural de la infiltración de un porcentaje de las aguas que se acumulen dentro del dispositivo de detención que se ha seleccionado. f) Se debe garantizar que las acciones y actividades que se desarrollen con base a los resultados del presente estudio, mantengan el contexto integral del manejo de las microcuencas involucradas, de manera de evitar las barreras que surgen por el desarrollo propio de las actividades de los actores que viven dentro de las mismas microcuencas y las acciones propias del funcionamiento del parque. g) El mecanismo de detención seleccionado funcionará como un reservorio para el almacenamiento de aguas lluvias y a su vez como mecanismos de regulación con infiltración, debido a que su fondo no estará impermeabilizado. La salida o desagüe de dicho dispositivo deberá consistir en dos pequeños conductos de reducidas dimensiones (2 tuberías de 12” de diámetro) en comparación con el tamaño del dispositivo, los cuales dispondrán de compuertas para efectuar las regulaciones de caudales de salida necesarios, y además como dispositivos para la evacuación de material de azolve durante las tareas de limpieza. h) Dado que la calidad del agua que llegue al dispositivo del almacenamiento, se espera que no contenga material contaminante, no será necesario colocar dispositivos o colectores de escurrimiento previo a su ingreso dentro del mecanismo propuesto en este estudio. 93 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos i) La vida útil del mecanismo propuesto para el almacenamiento y retardación de los flujos superficiales, dependerá del mantenimiento de limpieza de sedimentos y desechos, que se le de previo al ingreso de la época lluviosa, y posterior a cada una de las lluvias intensas que se susciten. La frecuencia de los mantenimientos dependerá de las condiciones del escurrimiento de la zona. j) Se aconseja que los conductos de salida del dispositivo se coloquen en el fondo, a unos 15 cm del nivel de suelo, de manera que se evite el azolve inmediato y además favorezca las labores de limpieza durante los mantenimientos que se realicen. k) De igual manera, el dispositivo a construir deberá contener en su parte superior de un vertedero rectangular de manera que favorezca el desagüe oportuno, si en algún caso se suscitara un evento que llenara por completo su almacenamiento. 94 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos X. BIBLIOGRAFIA AMAYA, E. S. et al, 2007. Determinación de la Interconexión Hidráulica entre el Acuífero Metropolitano y el Acuífero de Nejapa. Trabajo de Graduación de Ingeniería Civil, Universidad Centroamericana “José Simeón Cañas”, San Salvador, El Salvador. 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Desarrollo de los Recursos Hidráulicos en El Salvador, Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo PNUD, El Salvador. STIMSON, J. R., 2005. Caracterización Hidrogeoquímica de los Acuíferos Identificados en las Tres Zonas Prioritarias: Zapotitán-Opico, Subcuenca Río Apanchacal (Santa Ana) y Subcuenca Río Grande de San Miguel, MARN, San Salvador. 97 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos XI. ANEXOS 98 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos BALANCE HIDRICO DE SUELOS Gunther Schosinsky Zona de Estudio: Fecha: ZONA I Textura de Suelo: Simbología fc: Capacidad de Infiltración. I: Infiltración. CC: Capacidad de Campo. PM: Punto de Marchitez. PR: Profundidad de Raices. (CC-PM): Rango de Agua Disponible. DS: Densidad de Suelo. C1: Factor de ETP, por cierre de estomas, antes que ocurra ETR C2: Factor de ETP, por cierre de estomas, después que ocurre ETR Kp: Factor por pendiente ( ver léame) Kv: Factor por vegetación ( ver léame) Kfc: Factor estimado con base a la prueba de infiltración P: Precipitación Media Mensual. Pi: Precipitación que infilta. ESC: Escorrentía Superficial ETP: Evapotranspiración Potencial. ETR: Evapotranspiración Real. HSi: Humedad de Suelo Inicial. HD: Humedad Disponible HSf: Humedad de Suelo Final. DCC: Déficit de Capacidad de Campo. Rp: Recarga Potencial NR: Necesidad de Riego. Ret: Retención de lluvia fc [mm/d] Kp [0.01%] Kv [0.01%] Kfc [0.01%] I [0.01%] 1440.00 0.06 0.19 0.99697 1 DS (g/cm3): PR (mm) HSi (mm) Nº de mes con que inicia HSi;1,2,3...12? Lluvia retenida [0.01%] : Bosques=0.2, otros=0.12 1.48 750.00 277.50 10 0.12 Concepto Ene Feb Mar May Jun Jul Ago Sep P (mm) Ret [mm] Pi (mm) ESC (mm) ETP (mm) HSi (mm) C1 C2 HD (mm) ETR (mm) HSf (mm) DCC (mm) Rp (mm) NR (mm) 5.00 5.00 0.00 0.00 87.00 210.56 0.49 0.17 65.59 28.92 181.63 95.87 0.00 153.94 3.00 3.00 0.00 0.00 92.00 181.63 0.28 0.08 36.67 16.62 165.01 112.49 0.00 187.87 14.00 5.00 9.00 0.00 114.00 165.01 0.22 0.03 29.05 14.24 159.77 117.73 0.00 217.49 178.00 21.36 156.64 0.00 111.00 172.70 1.00 0.55 184.38 86.23 243.12 34.38 0.00 59.16 374.00 44.88 329.12 0.00 96.00 243.12 1.00 1.00 427.27 96.00 277.50 0.00 198.74 0.00 399.00 47.88 351.12 0.00 109.00 277.50 1.00 1.00 483.65 109.00 277.50 0.00 242.12 0.00 383.00 45.96 337.04 0.00 108.00 277.50 1.00 1.00 469.57 108.00 277.50 0.00 229.04 0.00 431.00 51.72 379.28 0.00 93.00 277.50 1.00 1.00 511.81 93.00 277.50 0.00 286.28 0.00 99 Abr 45.00 5.40 39.60 0.00 114.00 159.77 0.41 0.06 54.41 26.67 172.70 104.80 0.00 192.13 CC PM (CC-PM) por peso (%) 25.00 (mm) 277.50 13.06 11.94 144.97 132.53 Oct 244.00 29.28 214.72 0.00 93.00 277.50 1.00 1.00 347.25 93.00 277.50 0.00 121.72 0.00 Nov 42.00 5.04 36.96 0.00 81.00 277.50 1.00 0.67 169.49 67.54 246.92 30.58 0.00 44.04 Dic 17.00 5.00 12.00 0.00 81.00 246.92 0.86 0.33 113.95 48.36 210.56 66.94 0.00 99.58 Total 2135.00 269.52 1865.48 0.00 1179.00 787.58 1077.90 954.20 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos BALANCE HIDRICO DE SUELOS Gunther Schosinsky Zona de Estudio: Fecha: ZONA II Textura de Suelo: Simbología fc: Capacidad de Infiltración. I: Infiltración. CC: Capacidad de Campo. PM: Punto de Marchitez. PR: Profundidad de Raices. (CC-PM): Rango de Agua Disponible. DS: Densidad de Suelo. C1: Factor de ETP, por cierre de estomas, antes que ocurra ETR C2: Factor de ETP, por cierre de estomas, después que ocurre ETR Kp: Factor por pendiente ( ver léame) Kv: Factor por vegetación ( ver léame) Kfc: Factor estimado con base a la prueba de infiltración P: Precipitación Media Mensual. Pi: Precipitación que infilta. ESC: Escorrentía Superficial ETP: Evapotranspiración Potencial. ETR: Evapotranspiración Real. HSi: Humedad de Suelo Inicial. HD: Humedad Disponible HSf: Humedad de Suelo Final. DCC: Déficit de Capacidad de Campo. Rp: Recarga Potencial NR: Necesidad de Riego. Ret: Retención de lluvia fc [mm/d] Kp [0.01%] Kv [0.01%] Kfc [0.01%] I [0.01%] 36.00 0.06 0.05 0.22826 0.34126 DS (g/cm3): PR (mm) HSi (mm) Nº de mes con que inicia HSi;1,2,3...12? Lluvia retenida [0.01%] : Bosques=0.2, otros=0.12 1.21 250.00 54.69 10 0.12 Concepto Ene Feb Mar May Jun Jul Ago Sep P (mm) Ret [mm] Pi (mm) ESC (mm) ETP (mm) HSi (mm) C1 C2 HD (mm) ETR (mm) HSf (mm) DCC (mm) Rp (mm) NR (mm) 4.00 4.00 0.00 0.00 133.00 25.83 0.00 0.00 0.00 0.00 25.83 28.86 0.00 161.86 1.00 1.00 0.00 0.00 135.00 25.83 0.00 0.00 0.00 0.00 25.83 28.86 0.00 163.86 8.00 5.00 1.02 1.98 167.00 25.83 0.04 0.00 1.02 1.02 25.83 28.86 0.00 194.83 142.00 17.04 42.64 82.32 158.00 25.83 1.00 0.00 42.64 42.64 25.83 28.86 0.00 144.22 284.00 34.08 85.29 164.63 141.00 25.83 1.00 0.00 85.29 70.50 40.62 14.07 0.00 84.57 308.00 36.96 92.49 178.55 152.00 40.62 1.00 0.00 107.28 76.00 54.69 0.00 2.42 76.00 321.00 38.52 96.40 186.08 148.00 54.69 1.00 0.00 125.26 74.00 54.69 0.00 22.40 74.00 338.00 40.56 101.50 195.94 129.00 54.69 1.00 0.05 130.36 67.54 54.69 0.00 33.96 61.46 100 Abr 30.00 5.00 8.53 16.47 165.00 25.83 0.30 0.00 8.53 8.53 25.83 28.86 0.00 185.33 CC PM (CC-PM) por peso (%) 18.08 (mm) 54.69 8.54 9.54 25.83 28.86 Oct 201.00 24.12 60.36 116.52 133.00 54.69 1.00 0.00 89.22 66.50 48.55 6.14 0.00 72.64 Nov 46.00 5.52 13.81 26.67 123.00 48.55 1.00 0.00 36.53 36.53 25.83 28.86 0.00 115.33 Dic Total 10.00 1693.00 5.00 216.80 1.71 503.76 3.29 972.44 124.00 1708.00 25.83 0.06 0.00 1.71 1.71 444.98 25.83 28.86 0.00 58.78 151.15 1485.24 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos BALANCE HIDRICO DE SUELOS Gunther Schosinsky Zona de Estudio: Fecha: ZONA III Textura de Suelo: Simbología fc: Capacidad de Infiltración. I: Infiltración. CC: Capacidad de Campo. PM: Punto de Marchitez. PR: Profundidad de Raices. (CC-PM): Rango de Agua Disponible. DS: Densidad de Suelo. C1: Factor de ETP, por cierre de estomas, antes que ocurra ETR C2: Factor de ETP, por cierre de estomas, después que ocurre ETR Kp: Factor por pendiente ( ver léame) Kv: Factor por vegetación ( ver léame) Kfc: Factor estimado con base a la prueba de infiltración P: Precipitación Media Mensual. Pi: Precipitación que infilta. ESC: Escorrentía Superficial ETP: Evapotranspiración Potencial. ETR: Evapotranspiración Real. HSi: Humedad de Suelo Inicial. HD: Humedad Disponible HSf: Humedad de Suelo Final. DCC: Déficit de Capacidad de Campo. Rp: Recarga Potencial NR: Necesidad de Riego. Ret: Retención de lluvia fc [mm/d] Kp [0.01%] Kv [0.01%] Kfc [0.01%] I [0.01%] 45.00 0.06 0.10 0.28645 0.44645 DS (g/cm3): PR (mm) HSi (mm) Nº de mes con que inicia HSi;1,2,3...12? Lluvia retenida [0.01%] : Bosques=0.2, otros=0.12 1.40 750.00 202.34 10 0.12 Concepto Ene Feb Mar May Jun Jul Ago Sep P (mm) Ret [mm] Pi (mm) ESC (mm) ETP (mm) HSi (mm) C1 C2 HD (mm) ETR (mm) HSf (mm) DCC (mm) Rp (mm) NR (mm) 6.00 5.00 0.45 0.55 118.00 129.20 0.18 0.00 15.73 10.49 119.16 83.18 0.00 190.68 1.00 1.00 0.00 0.00 120.00 119.16 0.06 0.00 5.23 3.55 115.61 86.73 0.00 203.18 12.00 5.00 3.13 3.87 146.00 115.61 0.05 0.00 4.81 3.97 114.76 87.57 0.00 229.60 173.00 20.76 67.97 84.27 140.00 116.57 0.80 0.00 70.61 55.91 128.63 73.71 0.00 157.80 318.00 38.16 124.93 154.91 129.00 128.63 1.00 0.12 139.64 72.26 181.30 21.03 0.00 77.77 352.00 42.24 138.29 171.47 143.00 181.30 1.00 0.71 205.67 122.18 197.41 4.92 0.00 25.74 342.00 41.04 134.36 166.60 140.00 197.41 1.00 0.88 217.85 131.64 200.14 2.20 0.00 10.56 361.00 43.32 141.83 175.85 123.00 200.14 1.00 1.00 228.04 123.00 202.34 0.00 16.63 0.00 101 Abr 35.00 5.00 13.39 16.61 144.00 114.76 0.16 0.00 14.23 11.59 116.57 85.77 0.00 218.18 CC PM (CC-PM) por peso (%) 19.27 (mm) 202.34 10.85 8.42 113.93 88.41 Oct 199.00 23.88 78.18 96.94 121.00 202.34 1.00 0.52 166.59 91.70 188.82 13.52 0.00 42.82 Nov 56.00 6.72 22.00 27.28 114.00 188.82 1.00 0.00 96.89 57.00 153.82 48.52 0.00 105.52 Dic Total 9.00 1864.00 5.00 237.12 1.79 726.32 2.21 900.56 112.00 1550.00 153.82 0.47 0.00 41.68 26.40 709.69 129.20 73.13 0.00 16.63 158.73 1420.59 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos BALANCE HIDRICO DE SUELOS Gunther Schosinsky Zona de Estudio: Fecha: ZONA IV Textura de Suelo: Simbología fc: Capacidad de Infiltración. I: Infiltración. CC: Capacidad de Campo. PM: Punto de Marchitez. PR: Profundidad de Raices. (CC-PM): Rango de Agua Disponible. DS: Densidad de Suelo. C1: Factor de ETP, por cierre de estomas, antes que ocurra ETR C2: Factor de ETP, por cierre de estomas, después que ocurre ETR Kp: Factor por pendiente ( ver léame) Kv: Factor por vegetación ( ver léame) Kfc: Factor estimado con base a la prueba de infiltración P: Precipitación Media Mensual. Pi: Precipitación que infilta. ESC: Escorrentía Superficial ETP: Evapotranspiración Potencial. ETR: Evapotranspiración Real. HSi: Humedad de Suelo Inicial. HD: Humedad Disponible HSf: Humedad de Suelo Final. DCC: Déficit de Capacidad de Campo. Rp: Recarga Potencial NR: Necesidad de Riego. Ret: Retención de lluvia fc [mm/d] Kp [0.01%] Kv [0.01%] Kfc [0.01%] I [0.01%] 280.00 0.06 0.10 0.73837 0.89837 DS (g/cm3): PR (mm) HSi (mm) Nº de mes con que inicia HSi;1,2,3...12? Lluvia retenida [0.01%] : Bosques=0.2, otros=0.12 1.08 750.00 125.79 10 0.20 Concepto Ene Feb Mar May Jun Jul Ago Sep P (mm) Ret [mm] Pi (mm) ESC (mm) ETP (mm) HSi (mm) C1 C2 HD (mm) ETR (mm) HSf (mm) DCC (mm) Rp (mm) NR (mm) 4.00 4.00 0.00 0.00 133.00 61.36 0.07 0.00 4.58 4.41 56.95 68.85 0.00 197.43 1.00 1.00 0.00 0.00 135.00 56.95 0.00 0.00 0.17 0.16 56.78 69.01 0.00 203.85 8.00 5.00 2.70 0.30 167.00 56.78 0.04 0.00 2.70 2.70 56.78 69.01 0.00 233.31 142.00 28.40 102.05 11.55 158.00 56.78 1.00 0.00 102.05 79.00 79.84 45.96 0.00 124.96 284.00 56.80 204.11 23.09 141.00 79.84 1.00 1.00 227.16 141.00 125.79 0.00 17.15 0.00 308.00 61.60 221.36 25.04 152.00 125.79 1.00 1.00 290.37 152.00 125.79 0.00 69.36 0.00 321.00 64.20 230.70 26.10 148.00 125.79 1.00 1.00 299.71 148.00 125.79 0.00 82.70 0.00 338.00 67.60 242.92 27.48 129.00 125.79 1.00 1.00 311.93 129.00 125.79 0.00 113.92 0.00 102 Abr 30.00 6.00 21.56 2.44 165.00 56.78 0.31 0.00 21.56 21.56 56.78 69.01 0.00 212.45 CC PM (CC-PM) por peso (%) 15.53 (mm) 125.79 7.01 8.52 56.78 69.01 Oct 201.00 40.20 144.46 16.34 133.00 125.79 1.00 1.00 213.47 133.00 125.79 0.00 11.45 0.00 Nov 46.00 9.20 33.06 3.74 123.00 125.79 1.00 0.00 102.07 61.50 97.35 28.44 0.00 89.94 Dic 10.00 5.00 4.49 0.51 124.00 97.35 0.65 0.00 45.06 40.49 61.36 64.43 0.00 147.95 Total 1693.00 349.00 1207.41 136.59 1708.00 912.82 294.58 1209.89 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos BALANCE HIDRICO DE SUELOS Gunther Schosinsky Zona de Estudio: Fecha: ZONA V Textura de Suelo: Simbología fc: Capacidad de Infiltración. I: Infiltración. CC: Capacidad de Campo. PM: Punto de Marchitez. PR: Profundidad de Raices. (CC-PM): Rango de Agua Disponible. DS: Densidad de Suelo. C1: Factor de ETP, por cierre de estomas, antes que ocurra ETR C2: Factor de ETP, por cierre de estomas, después que ocurre ETR Kp: Factor por pendiente ( ver léame) Kv: Factor por vegetación ( ver léame) Kfc: Factor estimado con base a la prueba de infiltración P: Precipitación Media Mensual. Pi: Precipitación que infilta. ESC: Escorrentía Superficial ETP: Evapotranspiración Potencial. ETR: Evapotranspiración Real. HSi: Humedad de Suelo Inicial. HD: Humedad Disponible HSf: Humedad de Suelo Final. DCC: Déficit de Capacidad de Campo. Rp: Recarga Potencial NR: Necesidad de Riego. Ret: Retención de lluvia fc [mm/d] Kp [0.01%] Kv [0.01%] Kfc [0.01%] I [0.01%] 280.00 0.06 0.07 0.73837 0.86837 DS (g/cm3): PR (mm) HSi (mm) Nº de mes con que inicia HSi;1,2,3...12? Lluvia retenida [0.01%] : Bosques=0.2, otros=0.12 1.21 750.00 164.08 10 0.12 Concepto Ene Feb Mar May Jun Jul Ago Sep P (mm) Ret [mm] Pi (mm) ESC (mm) ETP (mm) HSi (mm) C1 C2 HD (mm) ETR (mm) HSf (mm) DCC (mm) Rp (mm) NR (mm) 6.00 5.00 0.87 0.13 118.00 100.71 0.28 0.00 24.08 16.41 85.17 78.91 0.00 180.50 1.00 1.00 0.00 0.00 120.00 85.17 0.09 0.00 7.67 5.32 79.85 84.22 0.00 198.91 12.00 5.00 6.08 0.92 146.00 79.85 0.10 0.00 8.43 7.11 78.82 85.25 0.00 224.14 173.00 20.76 132.20 20.04 140.00 82.11 1.00 0.00 136.81 70.00 144.31 19.77 0.00 89.77 318.00 38.16 243.00 36.84 129.00 144.31 1.00 1.00 309.81 129.00 164.08 0.00 94.24 0.00 352.00 42.24 268.99 40.77 143.00 164.08 1.00 1.00 355.56 143.00 164.08 0.00 125.99 0.00 342.00 41.04 261.34 39.62 140.00 164.08 1.00 1.00 347.92 140.00 164.08 0.00 121.34 0.00 361.00 43.32 275.86 41.82 123.00 164.08 1.00 1.00 362.44 123.00 164.08 0.00 152.86 0.00 103 Abr 35.00 5.00 26.05 3.95 144.00 78.82 0.32 0.00 27.37 22.76 82.11 81.97 0.00 203.20 CC PM (CC-PM) por peso (%) 18.08 (mm) 164.08 8.54 9.54 77.50 86.58 Oct 199.00 23.88 152.07 23.05 121.00 164.08 1.00 1.00 238.64 121.00 164.08 0.00 31.07 0.00 Nov 56.00 6.72 42.79 6.49 114.00 164.08 1.00 0.18 129.37 67.12 139.75 24.33 0.00 71.21 Dic 9.00 5.00 3.47 0.53 112.00 139.75 0.76 0.00 65.72 42.51 100.71 63.36 0.00 132.85 Total 1864.00 237.12 1412.73 214.15 1550.00 887.23 525.50 1100.57 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos BALANCE HIDRICO DE SUELOS Gunther Schosinsky Zona de Estudio: Fecha: ZONA VI Textura de Suelo: Simbología fc: Capacidad de Infiltración. I: Infiltración. CC: Capacidad de Campo. PM: Punto de Marchitez. PR: Profundidad de Raices. (CC-PM): Rango de Agua Disponible. DS: Densidad de Suelo. C1: Factor de ETP, por cierre de estomas, antes que ocurra ETR C2: Factor de ETP, por cierre de estomas, después que ocurre ETR Kp: Factor por pendiente ( ver léame) Kv: Factor por vegetación ( ver léame) Kfc: Factor estimado con base a la prueba de infiltración P: Precipitación Media Mensual. Pi: Precipitación que infilta. ESC: Escorrentía Superficial ETP: Evapotranspiración Potencial. ETR: Evapotranspiración Real. HSi: Humedad de Suelo Inicial. HD: Humedad Disponible HSf: Humedad de Suelo Final. DCC: Déficit de Capacidad de Campo. Rp: Recarga Potencial NR: Necesidad de Riego. Ret: Retención de lluvia fc [mm/d] Kp [0.01%] Kv [0.01%] Kfc [0.01%] I [0.01%] 45.00 0.06 0.10 0.28645 0.44645 DS (g/cm3): PR (mm) HSi (mm) Nº de mes con que inicia HSi;1,2,3...12? Lluvia retenida [0.01%] : Bosques=0.2, otros=0.12 1.21 750.00 164.08 10 0.12 Concepto Ene Feb Mar May Jun Jul Ago Sep P (mm) Ret [mm] Pi (mm) ESC (mm) ETP (mm) HSi (mm) C1 C2 HD (mm) ETR (mm) HSf (mm) DCC (mm) Rp (mm) NR (mm) 4.00 4.00 0.00 0.00 133.00 86.83 0.11 0.00 9.33 7.16 79.66 84.41 0.00 210.25 1.00 1.00 0.00 0.00 135.00 79.66 0.02 0.00 2.16 1.69 77.98 86.10 0.00 219.41 8.00 5.00 1.34 1.66 167.00 77.98 0.02 0.00 1.82 1.75 77.57 86.51 0.00 251.76 142.00 17.04 55.79 69.17 158.00 78.03 0.65 0.00 56.32 51.39 82.43 81.65 0.00 188.26 284.00 34.08 111.58 138.34 141.00 82.43 1.00 0.00 116.50 70.50 123.50 40.57 0.00 111.07 308.00 36.96 121.01 150.03 152.00 123.50 1.00 0.17 167.01 89.18 155.33 8.74 0.00 71.57 321.00 38.52 126.11 156.37 148.00 155.33 1.00 0.65 203.95 121.82 159.63 4.45 0.00 30.63 338.00 40.56 132.79 164.65 129.00 159.63 1.00 0.99 214.92 128.51 163.91 0.17 0.00 0.66 104 Abr 30.00 5.00 11.16 13.84 165.00 77.57 0.13 0.00 11.23 10.70 78.03 86.05 0.00 240.35 CC PM (CC-PM) por peso (%) 18.08 (mm) 164.08 8.54 9.54 77.50 86.58 Oct 201.00 24.12 78.97 97.91 133.00 164.08 1.00 0.38 165.54 91.50 151.55 12.53 0.00 54.03 Nov 46.00 5.52 18.07 22.41 123.00 151.55 1.00 0.00 92.12 61.50 108.12 55.96 0.00 117.46 Dic Total 10.00 1693.00 5.00 216.80 2.23 659.05 2.77 817.15 124.00 1708.00 108.12 0.38 0.00 32.85 23.53 659.22 86.83 77.25 0.00 0.00 177.72 1673.17 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos BALANCE HIDRICO DE SUELOS Gunther Schosinsky Zona de Estudio: Fecha: ZONA VII Textura de Suelo: Simbología fc: Capacidad de Infiltración. I: Infiltración. CC: Capacidad de Campo. PM: Punto de Marchitez. PR: Profundidad de Raices. (CC-PM): Rango de Agua Disponible. DS: Densidad de Suelo. C1: Factor de ETP, por cierre de estomas, antes que ocurra ETR C2: Factor de ETP, por cierre de estomas, después que ocurre ETR Kp: Factor por pendiente ( ver léame) Kv: Factor por vegetación ( ver léame) Kfc: Factor estimado con base a la prueba de infiltración P: Precipitación Media Mensual. Pi: Precipitación que infilta. ESC: Escorrentía Superficial ETP: Evapotranspiración Potencial. ETR: Evapotranspiración Real. HSi: Humedad de Suelo Inicial. HD: Humedad Disponible HSf: Humedad de Suelo Final. DCC: Déficit de Capacidad de Campo. Rp: Recarga Potencial NR: Necesidad de Riego. Ret: Retención de lluvia fc [mm/d] Kp [0.01%] Kv [0.01%] Kfc [0.01%] I [0.01%] 280.00 0.10 0.15 0.73837 0.98837 DS (g/cm3): PR (mm) HSi (mm) Nº de mes con que inicia HSi;1,2,3...12? Lluvia retenida [0.01%] : Bosques=0.2, otros=0.12 1.08 500.00 125.79 10 0.20 Concepto Ene Feb Mar May Jun Jul Ago Sep P (mm) Ret [mm] Pi (mm) ESC (mm) ETP (mm) HSi (mm) C1 C2 HD (mm) ETR (mm) HSf (mm) DCC (mm) Rp (mm) NR (mm) 4.00 4.00 0.00 0.00 133.00 37.85 0.00 0.00 0.00 0.00 37.85 46.01 0.00 179.01 1.00 1.00 0.00 0.00 135.00 37.85 0.00 0.00 0.00 0.00 37.85 46.01 0.00 181.01 8.00 5.00 2.97 0.03 167.00 37.85 0.06 0.00 2.97 2.97 37.85 46.01 0.00 210.04 142.00 28.40 112.28 1.32 158.00 37.85 1.00 0.00 112.28 79.00 71.13 12.73 0.00 91.73 284.00 56.80 224.56 2.64 141.00 71.13 1.00 1.00 257.84 141.00 83.86 0.00 70.83 0.00 308.00 61.60 243.53 2.87 152.00 83.86 1.00 1.00 289.54 152.00 83.86 0.00 91.53 0.00 321.00 64.20 253.81 2.99 148.00 83.86 1.00 1.00 299.82 148.00 83.86 0.00 105.81 0.00 338.00 67.60 267.25 3.15 129.00 83.86 1.00 1.00 313.26 129.00 83.86 0.00 138.25 0.00 105 Abr 30.00 6.00 23.72 0.28 165.00 37.85 0.52 0.00 23.72 23.72 37.85 46.01 0.00 187.29 CC PM (CC-PM) por peso (%) 15.53 (mm) 83.86 7.01 8.52 37.85 46.01 Oct 201.00 40.20 158.93 1.87 133.00 125.79 1.00 1.00 246.87 133.00 83.86 0.00 67.86 0.00 Nov 46.00 9.20 36.37 0.43 123.00 83.86 1.00 0.00 82.38 61.50 58.73 25.13 0.00 86.63 Dic 10.00 5.00 4.94 0.06 124.00 58.73 0.56 0.00 25.82 25.82 37.85 46.01 0.00 144.19 Total 1693.00 349.00 1328.37 15.63 1708.00 896.01 474.29 1079.89 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Foto N° 1. Obra de paso (bóveda) sobre Avenida Jerusalén en el Punto de Control N° 4. Foto N° 2. Vista interior de obra de paso (bóveda) sobre Avenida Jerusalén en el Punto de Control N° 4. Foto N° 3. Vista de la sección hidráulica previo al ingreso a la obra de paso en el Punto de Control N° 4. 106 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Foto N° 4. Vista de la sección hidráulica a 25 m antes del ingreso a la obra de paso en el Punto de Control N° 4. Foto N° 5. Obra de paso (bóveda) sobre Avenida Jerusalén en el Punto de Control N° 2. Foto N° 6. Vista de la sección hidráulica previo al ingreso a la obra de paso en el Punto de Control N° 2. 107 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Foto N° 7. Vista de la sección hidráulica a 25 m antes del ingreso a la obra de paso en el Punto de Control N° 2. Foto N° 8. Vista de la sección hidráulica del ramal derecho donde se ubicaría la laguna de retardación (zona de bambúes), cercana al Punto de Control N° 2. Foto N° 9. Vista de la sección hidráulica del ramal derecho donde se ubicaría la laguna de retardación (zona de bambúes), a unos 100 m al oeste del Punto de Control N° 2. 108 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Foto N° 10. Vista de la sección hidráulica del ramal izquierdo donde se ubicaría la laguna de retardación (zona de bambúes), cercana al Punto de Control N° 2. Foto N° 11. Vista de la sección hidráulica del ramal izquierdo donde se ubicaría la laguna de retardación (zona de bambúes), a unos 100 m al oeste del Punto de Control N° 2. Foto 12. Estrato de escoria volcánica encontrada en el cauce de la Quebrada El Suncita. Material volcánico de muy alta permeabilidad. 109 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Foto 13. Rocas efusivas volcánicas con intercalaciones de escorias y cenizas volcánicas, situado sobre el cauce de la Quebrada El Suncita. Muy alta permeabilidad. Foto 14. Sistema de drenaje (canaleta) existente en la zona de la plaza (sector sur), que sirve para la evacuación de la escorrentía superficial. Foto 15. Tubería de descarga de aguas lluvias localizada en la zona de la plaza (sector sur). 110 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos Foto 16. Sistema de drenaje de aguas lluvias que atraviesa la ciclovía dentro de las instalaciones del parque. 111 Estudio Hidrogeológico e Hidrológico Área Natural Protegida El Espino – Bosque Los Pericos
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