II SEMINARIO-TALLER. PROTECCIÓN DE ACUÍFEROS FRENTE A LA CONTAMINACIÓN: CARACTERIZACIÓN Y EVALUACIÓN.
Ciudad de La Habana, Cuba. Abril 2002

MODELO DE GESTIÓN DE LOS RECURSOS HÍDRICOS SUBTERRÁNEOS EN EL CENTRO-OESTE DE LA PROVINCIA DE SANTA FE-ARGENTINA

Por: Ofelia Tujchneider ^(1-2), Marta Paris ⁽¹⁾, Mario Fili, Mónica D´Elía ⁽¹⁾ y Marcela Perez ⁽¹⁾

⁽¹⁾ Grupo de Investigaciones Geohidrológicas. Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas,
⁽²⁾ Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Tecnológicas (CONICET).

Universidad Nacional del Litoral. Ciudad Universitaria.
C.C. 217 – 3000 Santa Fe – Argentina

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RESUMEN

Se presenta en este trabajo un plan de acción destinado a administrar de modo sostenible las aguas subterráneas en el distrito Esperanza y Alrededores. Desde hace más de 70 años el sistema acuífero es utilizado como recurso y constituye el insumo básico que soporta todas las actividades de la comunidad. Hasta este momento no existe otra fuente de provisión disponible. Se han planteado conflictos resultantes de la explotación implementada hasta el presente, advirtiéndose un cambio en las características químicas de las aguas en las áreas focales de explotación como así también un importante descenso de los niveles piezométricos.

El modelo de gestión que se propone fue elaborado a partir del diagnóstico hidrogeológico-ambiental del sistema. Para ello se evaluaron, bajo una concepción integrada, las particularidades de los subsistemas natural y social. Mediante la modelación matemática hidrogelógica se formularon diversos escenarios de explotación. Ello ha permitido constatar la capacidad de respuesta del sistema ambiental ante distintas alternativas de gerenciamiento a la vez de definir un esquema de monitoreo a tiempo real.

INTRODUCCIÓN

La ciudad de Esperanza está ubicada en el Centro-Oeste de la provincia de Santa Fe, aproximadamente a 30km al Oeste de la capital del estado provincial. El municipio cubre una superficie de 276km² con una población de 33.000 habitantes establecida principalmente en el área urbana (13km²). Figura 1.

Desde 1930 el sistema acuífero es utilizado como recurso y constituye el insumo básico que soporta todas las actividades de la comunidad. La economía regional se centra en una marcada actividad agrícola (producción de maíz, trigo, soja, sorgo y mijo; cría y pastoreo de animales para tambo) e industrial (madereras, cueriles, alimenticias, metalúrgicas, textiles, etc.).

La explotación del agua subterránea se encuentra concentrada en dos sectores: uno comprendido en el área urbana de la ciudad de Esperanza en el que operan 9 perforaciones y el otro, ubicado en el sector Oeste, en la zona rural, con 12 captaciones. Estas últimas alimentan un acueducto que desde 1980 abastece al distrito vecino de Rafaela, distante 40km al Oeste de Esperanza. La producción total es del orden de 20hm³/año. La explotación intensiva ha generado condiciones propicias para situaciones que evidencia la afectación del recurso.

Desde 1997, Esperanza y su zona de influencia son objeto de investigaciones que son llevadas adelante por el Grupo de Investigaciones Geohidrológicas de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas de la Universidad Nacional del Litoral. Estas investigaciones han permitido establecer las principales características cuali-cuantitativas del sistema hidrogeológico involucrado como así también profundizar en la conceptualización de algunos aspectos de la componente socioeconómica de esta región.

ENFOQUE METODOLÓGICO

La necesidad de disponer de recursos seguros en cantidad y calidad pone en evidencia la importancia de llevar adelante políticas que garanticen la protección de las aguas subterráneas. Esto implica contar con una caracterización del sistema hídrico subterráneo acorde con la escala propuesta para el análisis y además realizar una evaluación y diagnóstico de las actividades socio-económicas (Paris M., et al., 1999).

La concreción de estas etapas permitirá definir líneas de actuación futura considerando la situación presente -planificación-, orientar el gerenciamiento en horizontes futuros -gestión- y realizar un uso sostenible de las reservas hídricas preservando su condición de recurso -protección.

Figuras 1 Ubicación de la zona de estudio

La protección vinculada a la correcta explotación del acuífero involucra acciones presentes mutuamente complementarias con el desarrollo económico. Estas acciones no son aisladas sino que deben ser producto de la gestión de los recursos hídricos subterráneos que las englobe. A su vez esta gestión debe estar contenida en la planificación hidrológica, que provee el marco general de planeamiento. Estos elementos: planificación-gestión-protección no son estancos, sino que por el contrario son interactuántes y dinámicos. Por ello no deben considerarse límites inamovibles y/o invariantes, sino que por el contrario este marco debe ser flexible y acorde a la evolución ambiental, planteado bajo una concepción holística que comprenda aspectos técnicos, sociales, económicos, políticos, administrativos, institucionales, etc. y fundamentalmente, adaptado a cada situación particular sin dejar de tener accesibilidad real.

En este sentido, la adopción de un enfoque holístico en la investigación, conlleva a la identificación y cuantificación de las variables que permitan definir al sistema ambiental. Así, desde este punto de vista es posible distinguir dos grandes componentes para este sistema: el subsistema natural y el subsistema social. El sistema ambiental tiene una estructura definida por una red interconectada de cadenas causales, incluyendo las interrelaciones e interdepencias de las variables y los procesos que lo conforman. Dada la complejidad de esta estructura y el funcionamiento del sistema, la simplificación planteada a partir de su integración por subsistemas facilita su análisis (Tujchneider O., et al., 1995).

Esta consideración del sistema ambiental se toma como base conceptual para elaborar las propuestas que permitan mejorar el manejo y control de las explotaciones de aguas subterráneas desde una visión integrada y realista.

DESARROLLO

Investigaciones anteriores (Fili y Tujchneider, 1977; Tujchneider O., et al, 1998; Paris M., et al, op. cit.; Paris M., et al, 1998) han permitido establecer las características principales del subsistema natural en estudio y del subsistema social involucrado. De acuerdo a lo señalado precedentemente se incluyen a continuación las características más relevantes de las componentes del sistema ambiental.

Respecto del subsistema natural y a los fines de esta investigación se hace incapié en el estudio del sistema hidrogeológico involucrado.

Diagnóstico del estado del sistema hidrogeológico

Las características más relevantes de la zona en estudio están dadas por su pertenencia a la llanura Chaco-Pampeana, en la cual los reservorios de agua dulce se corresponden con geoformas que favorecen la infiltración y almacenamiento de aguas meteóricas. El área de estudio comprende un sistema hidrológico de llanura, por lo que se evidencia el predominio de los movimientos verticales de agua en lo que hace a mecanismos de recarga y descarga, con transferencias horizontales menos significativas.

De acuerdo a los resultados del balance hídrico modular (para el período 1941-1976, con evapotranspiración potencial (ETP) estimada por el método de Thonthwaite-Matter), el área de Esperanza se encuentra en situación casi equilibrada. Los resultados obtenidos se resumen en:

Precipitación anual media (PP) = 930mm/año; Evapotranspiración real (ETR) = 890mm/año (95% de PP) ; Exceso (PP – ETR) = 40mm/año. Se carece de registros piezométricos contínuos que permitan cuantificar con bajo nivel de incertidumbre, la relación entre precipitación e infiltración. En vista de ello se calculó el coeficiente de escurrimiento a través de la metodología del CN considerando: grupo hidrológico de suelo correspondiente a argiudoles típicos con moderadamente alto potencial de escurrimiento y una condición de humedad antecedente promedio. Se obtuvo el número de curva ponderado en función del uso de la tierra. De lo que resulta que, del exceso determinado por la diferencia entre precipitación y evapotranspiración real, el 41% escurre y el 59% remanente representaría la lámina a infiltrar a nivel del suelo: 16mm/año de escurrimiento superficial y 24mm/año de infiltración.

Los suelos son de tipo argiudol con un horizonte B₂t que contiene un porcentaje de arcillas expansibles cercano al 60%. La presencia de arcilla puede dificultar la penetración del agua, aunque el atributo de expansible da lugar a la formación de grietas por contracción durante períodos secos; éstas pueden constituir vías de acceso preferencial de fluídos al subsuelo.

La columna hidrogeológica regional fue descripta por Filí y Tujchneider en 1977. La local comprende: un basamento acuícludo (arcillas), correspondiente al techo de la Formación Paraná; un acuífero semiconfinado, compuesto por arenas finas y medianas, pertenecientes a la Formación Puelche, de alrededor de 24m de espesor medio en el área de estudio; un manto semiconfinante o acuitardo, compuesto por limos y arcillas, con un espesor medio de aproximadamente 3m y, un acuífero freático compuesto por limos, arcillas y loess de la Formación Pampa de aproximadamente 15m de potencia.

El comportamiento hidraúlico es de tipo multiunidad con la posibilidad de flujo descendente y ascendente a través del acuitardo en función de las relaciones hidraúlicas. Consecuentemente la extracción de agua de las arenas que integran la Fm. Puelche induce la recarga desde la Fm. Pampa, vinculada directamente al arco meteórico del ciclo hidrológico y la afluencia lateral desde áreas circundantes del propio acuífero. La parte basal de esta última formación, de constitución más arcillosa y calcárea, actúa como acuitardo entre las dos unidades productivas, retarransferencia vertical. De igual modo si la extradel acuífero Puelche produce pérdidas de carga importantes y muy concentradas, se puede inducir el ascenso de agua proveniente de las acuíferas integrantes de la Fm. Paraná. En la figura 2 se presenta en forma esquemática el modelo conceptual del funcionamiento del sistema.

Figura 2 Esquemá del modelo conceptual del funcionamiento del sistema.

Elaboraciones posteriores (Tujchneider & Filí, 2000) han permitido identificar situaciones concretas referidas a la influencia de la neotectónica en el funcionamiento de los sistemas geohidrológicos en la llanura santafesina.

El sentido general del escurrimiento subterráneo es de Oeste a Este, con descarga en el Río Salado (Figura 3). El gradiente hidráulico es aproximadamente 2*10E-4. El valor promedio de transmisividad para el acuífero Puelche es de T=600m²/día. Considerando el espesor acuífero promedio e=24m, la conductividad hidraúlica estimada es de K=25m/día.

Se ha advertido un comportamiento diferencial en las características químicas del agua procedente de la zona Oeste (campo de bombeo a la ciudad de Rafaela) y el sector Este (Ciudad de Esperanza). Para este último existe gran movilidad de la rama catiónica, con una amplia variación en los contenidos de sulfatos y cloruros. En lo que respecta a metales pesados y elementos menores, se ha detectado, aunque dentro de los límites de potabilidad para consumo humano, la presencia de Cromo. Dado que este elemento no se encuentra naturalmente en el agua subterránea de la zona, cabe considerar que podría provenir de alguna de las actividades antrópicas que lo incluyen en sus procesos.

Figura 3 Niveles de la piezometría correspondiente al estadío registrado en marzo de 1999.Distrito Esperanza.

Sobre la base de las características hidroestratigráficas, piezométricas y edafológicas del área en consideración, se determinó el grado de vulnerabilidad del acuífero según el índice GOD (Foster e Hirata, 1991). El valor resultante para este índice es de 0,33, lo que significa que el sistema hídrico subterráneo en el área tiene una vulnerabilidad moderada. El dato así obtenido se adopta como representativo de las condiciones promedio generales para el Distrito Esperanza.

La Figura 4 presenta la ubicación de estos 33 pozos de abastecimiento de agua que, como se dijo anteriormente, conforman el servicio de suministro de agua potable a las ciudades de Esperanza y Rafaela. La profundidad media de estas obras de captación es de aproximadamente 45m y el caudal de explotación promedio de 75m³/h (1800m³/día). La producción es del orden de los 10hm³/año en el sector Oeste y 5 hm³/año en el sector Este. Esta última no contempla los volúmenes resultantes de la explotación que se realiza con fines industriales (como parte de sus procesos productivos) y agropecuarios (riego complementario). De acuerdo con la información obtenida, la extracción de agua vinculada a estas actividades es aproximadamente 5 hm³/año.

Figura 4 Ubicación de los pozos de abastecimiento de agua potable. Distrito Esperanza.

PROPUESTA DE GESTIÓN - MODELO DE MANEJO INTEGRADO

El análisis conjunto de las características económicas anteriormente descriptas, la infraestructura sanitaria, la localización de las obras de captación y el índice de vulnerabilidad del sistema hídrico subterráneo, entre otros, ponen en evidencia la existencia de un riesgo de afectación potencial del sistema de abastecimiento de agua potable.

Asimismo es indudable que:

• La necesidad de abastecimiento de agua potable a Esperanza y Rafaela demanda volúmenes crecientes y mantenimiento de la calidad de agua.

• Hasta tanto no se disponga de otra fuente de provisión, estos requerimientos se deben satisfacer mediante la extracción desde el acuífero localizado en las arenas Puelches.

• El recurso debe ser aprovechado con un esquema de gerenciamiento que garantice la sustentabilidad de la explotación.

Teniendo en cuenta las consideraciones hasta aquí presentadas se plantean algunas estrategias para mejorar la gestión del recurso en el área de estudio:

• La distribución de las captaciones debería tener una configuración espacial adecuada a las características del sistema geohidrológico involucreado. Investigaciones desarrolladas por el Grupo de Investigaciones Geohidrológicas permiten afirmar que la factibilidad de implementación de las zonas establecidas como perímetros de protección en los pozos de abastecimiento está fuertemente condicionada por su grado de compatibilidad con el subsistema social involucrado, dado que: numerosos pozos de abastecimiento del sector Este (ciudad) se encuentran ubicados en una zona con infraestructura sanitaria deficiente y/o en la vecindad de importantes establecimientos industriales y de servicios y; en el sector Oeste (zona rural) no existe esquema alguno de ordenamiento que discrimine sobre las actividades que en él pueden tener lugar, ni sobre sus limitantes.

• Además, como resultado de un trabajo de Asistencia Técnica Especializada realizado por el GIG-FICH-UNL a solicitud de la empresa Aguas Provinciales de Santa Fe, se señaló la necesidad de redefinir la ubicación de las captaciones que constituyen el servicio de abastecimiento de agua potable a la ciudad de Esperanza (sector Este) en sitios no comprometidos con actividades que pudieran configurar riesgo de afectación. Además el grado de deterioro de la calidad química del agua proveniente de algunos pozos de Esperanza exigió dejar fuera de servicio algunas perforaciones. Las condiciones hidrogeológicas del sistema en la zona rural resultaron favorables para reformular esta redistribución. Se consideró conveniente aumentar el número de perforaciones reduciendo los caudales unitarios de extracción con un espaciamiento entre perforaciones no menor de 500m.

• La proyección de los requerimientos a 20 años manteniendo un régimen de bombeo acorde a las restricciones técnicas inherentes a la prestación del servicio contempla la extracción de caudales no mayores 1200 m³/día a razón de 20 horas diarias de funcionamiento.

Con estas consideraciones el estudio de la evolución del sistema se realizó mediante la implementación de un modelo matemático hidrogeológico basado en el modelo conceptual anteriormente descripto. Fue utilizado el código Visual Modflow v.2.7.1. (Guiguer N. & T. Franz, 1998) discretizando el área en elementos rectangulares de 200, 250 y 500m de lado. El sistema acuífero se consideró dividido en tres capas: un acuífero libre (Grupo Pampa), un manto semiconfinante y un acuífero confinado (Fm. Ituzaingó - arenas Puelches) cuyos espesores se obtuvieron de los perfiles de perforaciones analizadas en el área. Los parámetros hidrogeológicos (conductividad hidráulica, coeficiente de almacenamiento, porosidad) se consideraron constantes en toda la zona modelada, sus valores fueron especificados en función de los resultados obtenidos del ensayo de bombeo realizado a los fines del estudio.

Las entradas y salidas del sistema son: aportes verticales y laterales, cursos de agua, extracciones, descargas laterales.Se consideró como punto de partida para la prognosis de niveles la piezometría ilustrada en la Figura 3, correspondiente al estadío registrado en marzo de 1999.

El resultado de la modelación matemática en régimen permanente se muestra en la Figura 6.

Figura 6 Resultado de la modelación matemática en régimen permanente. Distrito Esperanza.

Con esta representación matemática del sistema se procedió a simular escenarios de explotación del mismo dando lugar a diferentes alternativas de gestión para los 20 años de proyección de la demanda. Las Figuras 7, 8 y 9 presentan las configuraciones de la piezometría con los esquemas de gerenciamiento propuestos.

TABLA 1 Alternativa A

Figura 7 configuracion de la piezometría con el esquema de gerencia A.

TABLA 2 Alternativa B

Figura 8 configuracion de la piezometría con el esquema de gerencia B.

TABLA 3 Alternativa C

Figura 9 configuracion de la piezometría con el esquema de gerencia C.

El análisis integrado de este material permite evaluar las modificaciones que se producirían en función del tiempo. En todos los casos el estado hidrodinámico no presenta situaciones que puedan considerarse de riesgo para la preservación del recurso. Esto se debe a que, a ese régimen de explotación la afluencia vertical y horizontal de agua llega a un estado de casi equilibrio con las extracciones, bajo condiciones climáticas medias, es decir sin eventos extremos.

Esto ha permitido constatar que el sistema acuífero admite la posibilidad de satisfacer la demanda actual y futura siempre que su aprovechamiento se realice con racionalidad, respetando el gerenciamiento propuesto en este modelo de manejo integrado.

El modelo de gestión presentado incluye además su complementación con:

• Un sistema permanente de monitoreo del sistema en explotación diseñado sobre la base del conocimiento del contexto hidrogeológico. Esto permitirá realizar un seguimiento de las variables y relaciones que definen el funcionamiento del sistema, detectar situaciones comprometidas, estimar el tiempo requerido para tomar decisiones preventivas y/o correctivas.
• Delimitar espacial y temporalmente las áreas de protección para los pozos de abastecimiento sobre la base del modelo matemático hidrogeológico desarrollado.
• Establecer pautas técnicas y legales que garanticen la efectividad de los perímetros de protección de pozos de abastecimiento y reglamenten las extracciones particulares.
• Generar acciones articuladas con la comunidad de modo de lograr una progresiva y responsable participación de los actores sociales involucrados.
• Considerar la utilización de aguas subterráneas por explotación local y de aguas superficiales por importación mediante acueducto como una alternativa a mediano y largo plazo que permita satisfacer los requerimientos de agua potable para la región, considerando la evaluación del impacto ambiental que generaria la aportación alóctonas, a fin de mantener el equilibrio dinámico del sistema ambiental.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Los estudios realizados han permitido caracterizar, conceptualizar y representar matemáticamente al sistema hidrogeológico, establecer su estado hidrodinámico e hidroquímico actual y realizar una primera estimación de su vulnerabilidad.

Sobre esta base se efectuó la prognosis de su respuesta ante distintos escenarios de funcionamiento que garantizan un régimen de explotación equilibrado sin evidenciar efectos hidrodinámicos que puedan significar riesgo de deterioro del recurso. Consecuentemente se elaboró un proyecto de redimensionamiento del campo de bombeo que se encuentra en ejecución por parte de la empresa prestataria del servicio. Desde diciembre de 2001 se comienzó a operar una red de monitoreo a tiempo real.

Se continúan las investigaciones a fin de profundizar en el conocimiento de las características químicas, físicas y bacteriológicas del sistema acuífero, teniendo en cuenta la variada gama de actividades que la región soporta.

El modelo de manejo aquí presentado constituye una herramienta para: la adopción de políticas de protección del sistema acuífero en explotación, la definción de estrategias de gestión de los recursos hídricos subterráneos y el análisis de objetivos que conduzcan a la planificación hidrológica acorde a la disponibilidad hídrica de la región.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Fili, M. y Tujchneider, O., 1977. Características geohidrológicas del subsuelo de la Provincia de Santa Fe (Argentina). Rev. Asoc. Cienc. Nat. del Litoral Nro. 8, pp. 105-113. ISSN 0325-2809.

Foster S. & Hirata R. 1991. Determinación del Riesgo de Contaminación de Aguas Subterráneas, una metodología basada en datos existentes. C.E.P.I.S, 81 pp.

Paris, M., Tujchneider, O., Perez, M., D´Elia, M. y Fili, M.. 1998. El conocimiento del sistema hidrogeológico y desarrollo sustentable de una región. Area de Caso: Ciudad de Esperanza (Provincia de Santa Fe – República Argentina). Actas del Simposio sobre Planificación, gestión y economía de los Recursos Hídricos, pp. 197-199.

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Paris M.; O. Tujchneider; M. D´Elia y M. Perez. 1999. Hidrogeología Urbana: Protección de pozos de abastecimiento en la gestión de los recursos hídricos subterráneos. Hidrología Subterránea. Serie Correlación Geológica nro. 13: 153-160. ISBN 1514-4186.

Tujchneider, O., Fili, M., Perez, M., Paris, M., D´Elia, M., 1995. Potencialidades y limitaciones del subsistema natural para la toma de decisiones territoriales en la Provincia de Santa Fe. Actas Primera Reunión Nacional de Geología Ambiental y Ordenación del Territorio. Tomo 2, pp. 401-421.

Tujchneider, O., Paris, M., Fili, M., D´Elia, M., Perez, M., 1998. Protección de las aguas subterráneas. Caso de estudio: Ciudad de Esperanza (República Argentina). Primera Fase: Diagnóstico del sistema. Memorias 4º Congreso Latinoamericano de Hidrología Subterránea, Volumen 2, pp. 805-82.

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Ultima actualización: 18 Febrero de 2003.©
Pagina actualizada y corregida por A. Pelayo Martínez