II SEMINARIO-TALLER. PROTECCIÓN DE
ACUÍFEROS FRENTE A LA CONTAMINACIÓN: CARACTERIZACIÓN Y
EVALUACIÓN.
Ciudad de La Habana, Cuba. Abril 2002
DETERMINACIÓN
DE LA VULNERABILIDAD A LA INTRUSIÓN MARINA DE ACUÍFEROS
COSTEROS EN EL PACÍFICO NORTE MEXICANO; UN CASO, EL ACUÍFERO
COSTA DE HERMOSILLO, SONORA, MEXICO.
Por: Rangel-Medina, Miguel
Departamento de
Geologia. Universidad de Sonora
Hermosillo, Son, Mexico
mrangelm@marina.geologia.uson.mx
(México)
1.- RESUMEN
En
décadas recientes muchos países han experimentado problemas
de contaminación del agua subterránea, con una amplia
variedad de propagación que va desde fuentes puntuales hasta
dispersas, principalmente químicos agrícolas. Todos ellos
tienen un común denominador, los contaminantes son
adicionados sobre o cerca de la superficie del terreno. Bajo
este criterio, se ha evaluado la vulnerabilidad de los
acuíferos con métodos como DRASTIC, AVI, ERI, GOD y otros.
Sin embargo, la intrusión salina, o contaminación del agua
dulce por el agua de mar en los acuíferos costeros,
involucra características hidrogeológicas distintas que
obligan a que en su evaluación se utilice una metodología
distinta y necesariamente más extensa. En consecuencia la
metodología puede ser costosa, tardada y a veces con alto
grado de complejidad, ya que el conocimiento de los
escenarios hidrogeológicos necesita de numerosas
herramientas para la obtención de parámetros
hidrogeológicos. En la costa noroeste del pacífico
mexicano, los principales acuíferos se encuentran gravemente
afectados por este fenómeno, tal es el caso del acuífero de
la Costa de Hermosillo, en el Estado de Sonora.
En los
primeros 20 años de operación (1947-1967) el avance de la
salinidad del acuífero tuvo una fuerte difusión,
desarrollada por la pérdida de carga hidráulica que
provocó un amplio cono de abatimiento por la
sobreexplotación de agua subterránea que alcanzó 1,200 Hm3
en 1965. En este cono los abatimientos progresivos de los
niveles piezométricos han sido llevados hasta un máximo de
65 m bajo el nivel del mar, tal proceso invirtió el
gradiente hidráulico en la línea de costa, con el agua de
mar actuando como recarga artificial al acuífero,
actualmente con 93 Hm3/año, penetrando diversas
áreas.
Esta
condición se mantuvo por los siguientes 37 años
(1965-2001), sin llegar a entenderse bien las condiciones
hidrogeológicas y el mecanismo que diferenciaba un
comportamiento con zonas de agua dulce rodeadas por zonas
intrusionadas. Un estudio a detalle del acuífero, soportado
por control tectónico-estructural, litológico, hidráulico,
geoquímico e isotópico identificó sus zonas de mayor
vulnerabilidad en tres frentes de intrusión salina, por
donde ha avanzado en hasta 30 km continente adentro y hacia
el centro del acuífero, donde se concentra el bombeo.
Como
resultado se sabe que el acuífero se encuentra en una cuenca
sedimentaria producto de la generación de bloques caídos
definidos por fallas normales orientadas NW-SE y NE-SW
desarrolladas probablemente durante la tectónica del
"Basin and Range" y la apertura del Golfo de
California. El basamento cristalino está controlado por un
conjunto de altos topográficos (horst) y fosas (gravens)
tectónicas con orientación NW-SE, NE-SW y E-W que fueron
rellenadas por sedimentos marinos y continentales, los cuales
constituyen el acuífero.
La
caracterización de la zona de interfase muestra que el
espesor promedio de agua salobre y/o salina es de al menos 80
m en la zona intrusionada (2,900 y 40,800 m
S/cm). Además de los métodos hidráulicos e
hidrogeofísicos, con los que se obtuvo la geometría del
basamento y propiedades del acuífero, se emplearon métodos
hidrogeoquímicos con apoyo isotópico para obtener la
distribución espacial de la posición actual del agua salina
y las zonas vulnerables por donde ha penetrado
preferencialmente el agua de mar. Además se obtuvo la
geoquímica del agua del acuífero aluvial y se identificó
la existencia de paleoagua, entrampada en sedimentos
detríticos marinos y rocas volcánicas. La edad del agua del
acuífero varía en un intervalo de entre 2,751 a 4,630 años
± 30 a 50 años. Mientras que la paleoagua tiene
una edad de entre 26, 800 y 30,000 años.
2.- PALABRAS
CLAVE
Costa de
Hermosillo, intrusión salina, vulnerabilidad-acuíferos
costeros.
3.- INTRODUCCIÓN
El acuífero de la Costa de Hermosillo
se ubica al suroeste de la ciudad de Hermosillo entre las
coordenadas 28° 14’ y 28° 57’ de latitud Norte y
111° 15’ y 111° 45’ de longitud Oeste, dentro de
la Región Hidrológica # 9 del País y comprende una
superficie aproximada de 3200 Kms2.
El
área del presente estudio queda comprendida dentro de la
superficie mencionada, formando una franja de aproximadamente
35km x 55Km (1925 km2) sensiblemente paralela a la
línea de costa (Figura 1). Esta franja comúnmente se ha
denominado zona de interfase salina.
Figura 1 Localización del área de estudio
(recuadro). Acuífero de la Costa de Hermosillo, Sonora.
La
región cuenta con un clima seco, predominando el subtipo
seco semicálido, con lluvias en verano. Las temperaturas
medias anuales varían de los 22 a los 24 °C. Las lluvias se
presentan durante los meses de Junio a Septiembre, siendo los
meses con mayor precipitación Julio y Agosto. La
precipitación varía de los 75 a los 200 mm cruzando la
isoyeta 200 por la zona, en un patrón paralelo a la línea
de costa. La pendiente de la cuenca calculada con el Criterio
de Horton resultó ser de 0.18 %.
4.- ANTECEDENTES
La
explotación del acuífero de la Costa de Hermosillo se
inició en 1946 con 17 pozos, y en el año 1965 alcanzó su
máximo volumen de extracción, con alrededor de 1100 Hm3
por año. A partir de esa fecha se ha ido reduciendo la
extracción de agua subterránea, hasta descender a un valor
estimado en 400 Mm3 por año en la actualidad.
Lo
anterior propició que la pérdida de carga hidráulica del
acuífero, originara un cono de abatimiento, modificándose
las líneas de flujo que en condiciones normales se dirigían
del continente hacia el mar. En consecuencia se invirtió el
flujo del litoral hacia el centro de la planicie, creando la
penetración de agua de mar.
En
el transcurso de estas décadas se realizaron diversos
estudios aislados sobre las condiciones del acuífero, que
aportaron evidencias suficientes para que se reglamentara el
uso y manejo de este. No obstante la presencia de agua de
mala calidad obligó a que numerosos campos agrícolas fueran
abandonados y que otros pozos se reubicaran por el daño
causado a los cultivos y suelos dadas las altas
concentraciones de sales. Aproximadamente un 32 % de los
agricultores han tecnificado sus sistemas de riego alcanzando
un alto grado de eficiencia en el manejo del agua. Sin
embargo, al ser entendido parcialmente el mecanismo de la
intrusión salina, el problema se agudizó. Siempre se dudó
del cálculo de la recarga natural al acuífero y su
relación con la descarga representada por las extracciones
ya que, las acciones llevadas a cabo, no fueron suficientes
reflejándose en la persistencia de la penetración del agua
de mar y en el descenso de los niveles dinámicos del
acuífero.
La
Comisión Nacional del Agua solicitó a la Universidad de
Sonora realizar una investigación que integrara los estudios
anteriores, utilizara la infraestructura hidráulica de
observación establecida y se aplicaran técnicas para
identificar el mecanismo de penetración del agua marina,
obteniendo los parámetros geohidrológicos y la
caracterización de la intrusión salina con el objetivo
principal de identificar las zonas vulnerables del acuífero.
Los
objetivos específicos de este estudio son: 1) Determinar la
litología a detalle definiendo la geometría del acuífero y
basamento, 2) Determinar las características hidráulicas
del acuífero, 3) Determinar la distribución espacial de la
salinidad del agua subterránea, 4) Evaluar
hidrogeológicamente el acuífero así como conocer el avance
de la intrusión salina.
5.-
METODOLOGIA
Para la realización de este estudio
se llevaron a cabo las siguientes actividades:
- 1)
Perforación y bombeo de un pozo de 200 m de profundidad
en la franja costera.
- 2) Perforación de 2 pozos de
observación de 150 m de profundidad.
- 3) Perforación de 5 piezómetros o
pozos de monitoreo de 150 m de profundidad.
- 4) Prueba de bombeo de larga duración
en el pozo de bombeo.
- 5) Realización de 15 pruebas de
bombeo de corta duración en pozos existentes.
- 6) Realización de 8 registros
geofísicos en los pozos perforados.
- 7) Realización de 7 registros
geofísicos en pozos ya existentes inactivos
- 8) Análisis de la imagen LANDSAT y el
mapa de anomalías de gravedad de Schelhorn (1991),
- 9) Reinterpretación de estudios
geofísicos de gravimetría y de resistividad (SEV)
- 10) Medición de conductividad
eléctrica vertical y temperatura en 32 pozos
abandonados.
- 11) Ejecución de 411 sondeos
geofísicos electromagnéticos (TEM).
- 12) Levantamientos topográficos con
GPS diferencial.
- 13) Recolección y análisis de 107
muestras de agua subterránea.
- 14) Rehabilitación de 8 piezómetros
profundos o pozos centinelas ya existentes.
Durante
este estudio se obtuvieron los siguientes datos:
- a) Morfología
de la cuenca y las unidades hidrogeológicas que la
componen.
- b) Plano de topografía del basamento
cristalino y secciones geológicas orientadas.
- c) Hidroestratigrafía del acuífero.
- d) Cortes litológicos y análisis
granulométricos de los sedimentos colectados durante la
perforación de los pozos construidos durante los
trabajos de campo.
- e) Hidrodinámica e hidráulica del
pozo de bombeo y en los pozos de observación.
- f) Transmisividad, conductividad
hidráulica y coeficiente de almacenamiento en el
acuífero objeto de estudio, así como el radio de
influencia del bombeo.
- g) Mediciones verticales de
conductividad eléctrica y su interpretación consistente
en la ubicación del frente salino y su espesor.
- h) Distribución de principales iones
mayores y trazas.
- i) Geoquímica del agua subterránea y
su caracterización isotópica con edad relativa de C-14.
- j) Cálculo de la recarga de agua de
mar hacia el acuífero
- k) Determinación de las zonas de
vulnerabilidad del acuífero y rutas de entrada del agua
marina.
6.- GEOLOGIA Y GEOFÍSICA
El
área de estudio constituye una serie de fosas sedimentarias
formadas por la generación de bloques caídos producto de la
tectónica (fallas) que dio origen a la apertura del Golfo de
California.
6.1- GEOLOGIA
SUPERFICIAL
En
los alrededores del área de estudio afloran rocas de varias
edades que varían desde el Paleozoico hasta el Cuaternario y
están constituidas por rocas sedimentarias, ígneas
intrusivas y volcánicas. A continuación se describen
brevemente esta unidades, de la base a la cima:
-
Paleozoico Superior (Ps). Esta unidad esta
constituida por roca metamórficas indiferenciadas.
-
Mesozoico (Mz). Este grupo de rocas puede estar
constituido por dos secuencias: andesitas y areniscas y
lodolitas, basaltos y andesitas.
-
Cretácico-Terciario (KTI). Unidad constituida por
rocas ígneas intrusivas; ya sea por rocas graníticas,
granodioritas, pórfidos y dioritas.
-
Terciario Indiferenciado (TV). Secuencia volcánica
constituida por andesitas, riolitas, basaltos, tobas
ácidas y otras rocas piroclásticas.
-
Terciario Oligoceno (ToV). Secuencia volcánica
constituida por riolitas, andesitas, basaltos, dacitas,
tobas y/o ignimbritas.
-
Terciario Mioceno (Tm). Constituida por dos paquetes:
TmZ que es una secuencia de
areniscas y conglomerados volcaniclásticos con
intercalaciones de tobas; y TmS,
constituida por areniscas y conglomerados polimícticos.
-
Terciario Neogeno (TnV). Esta unidad puede estar
constituida por basaltos y brechas volcánicas básicas,
tobas riolíticas, andesitas, dacitas y/o riolitas.
-
Terciario-Cuaternario (QT). Unidad constituida por
sedimentos poco consolidados de gravas, arenas y limos.
-
Cuaternario (Q). Esta unidad esta compuesta por
sedimentos superficiales depositados en valles, laderas y
planicies; y está constituida por gravas, arenas, limos
y arcillas. En el área de estudio, esta unidad se
subdivide en dos tipos: Qe, que son
depósitos eólicos; y Ql, que son
sedimentos de playa (sabkha).
6.2- GEOLOGIA
DEL SUELO
Aunque
no se tiene la información suficiente como para conocer la
estratigrafía del subsuelo con precisión, los datos
obtenidos de los estudios realizados en los pozos perforados
durante este estudio y de los pozos antiguos, permiten
proponer la presencia de tres unidades principales y un
basamento (Fig. 2): 1) Unidad Superior (aluviones del
cuaternario), 2) Unidad media (sedimentos marinos de edad
miocénica), 3) Unidad Inferior (gravas y arenas miocenicas),
Basamento cristalino (granitos y rocas volcánicas).
Figura 2 Columna estratigráfica general del
subsuelo en el área de estudio.
Unidad
Superior. Unidad no consolidada y constituida
principalmente por arenas, gravas, boleos y pocas arcillas de
color café. Las arenas varían desde arenas de grano fino a
arenas de grano grueso y están constituidas por granos de
cuarzo, fragmentos de roca, muscovita y biotita. Esta unidad
inicia prácticamente desde la superficie y varia en espesor
hasta una profundidad mínima de 200 m (pozo PHO-1) y hasta
340 m (pozo PHB-17). La unidad Superior corresponde
posiblemente a sedimentos característicos de ambientes
fluviales; desde sedimentos aluviales, depositados en las
laderas de antiguos cerros, sedimentos fluviales depositados
por paleocanales, y ocasionales depósitos de origen lacustre
evidenciados por paquetes de espesor considerables (50-100 m)
de arcillas (por ejemplo en los pozos PHO-12 y PCH-4) (Figs.
2 y 3).
Figura 3 Correlación estratigráfica
NW-SE de la Unidad Superior, entre pozos PCH-9, PCH-1, PCH-2,
PHB-17, PCH-6 y PCH-4. BP= grava con boleo; BR= boleo; GM=
gravas arcillosas; GP= gravas mal clasificadas; GW= ; MH=
arcillas; ML= arcilla; PT= suelo org\'e1 nico; SC= arenas
limosas; SM= arenas arcillosas ; SP= arenas mal clasificadas;
SW= arenas bien clasificadas; VL= rocas volcanicas.
Unidad Media. Paquete de
sedimentos no consolidados constituido por limos y arcillas
grises y azules y arenas con algunos horizontes
arcillo-arenosos con fósiles marinos. A esta unidad se le ha
referido como la "arcilla azul" de edad del Mioceno
(Gómez, 1971). El espesor de esta unidad varía de 200 m
(pozo PHO-13) hasta 560 m (pozo PHB-17) y su parte mas
superior se encuentra a una profundidad que varía de 180 a
los 340 metros. Esta unidad posiblemente corresponde a una
secuencia progradacional de depósitos deltáicos.
Unidad Inferior.
Compuesta por arenas gravas y arcillas semi-consolidadas con
algunas intercalaciones de rocas volcánicas (basalto y
riolita). Esta unidad, con un espesor de 624 metros,
solamente se perforó en el pozo PHB-13 a los 462 metros de
profundidad. Probablemente esta secuencia corresponda a la
Unidad Tm que aflora al norte de Bahía de Kino y en la
Sierra Libre, localizada al Este de Tastiota (Fig. 1). En el
subsuelo esta secuencia se encuentra sobre el basamento
granítico.
Basamento. El basamento
en esta cuenca corresponde a rocas graníticas y volcánicas
(andesita y riolita) y se encuentra a diferentes
profundidades: a 182 m (PHO-4), 554 m (PHB-15), 840 m
(PHB-14), 878 m (PHB-17) y 1086 m (PHB-13). Este basamento
posiblemente corresponda a las unidades KTI, TV, y ToV
descritas en la geología superficial.
6.3- GEOLOGIA
ESTRUCTURAL
El área de estudio constituye una
cuenca sedimentaria producto de la generación de bloques
caídos producidos por fallas normales orientadas NW-SE y
NE-SW (Figs. 4 y 5) desarrolladas probablemente durante la
tectónica de "Basin and Range" y durante la
apertura del Golfo de California. Algunas de estas fallas han
sido posiblemente reactivadas mas recientemente al final del
Terciario e inicios del Cuaternario. Esta generación de
fallas ha dado como resultado la creación de una cuenca con
un basamento que es irregular, lo que trae como consecuencia
que el relleno de dicha cuenca sea también muy irregular, ya
que existen áreas donde el basamento se encuentra a una
profundidad muy somera, de 150 y en otros casos a
profundidades de 500 y hasta de 800 metros bajo la superficie
(Figs. 4 y 5).
Figura 4 Sección geológica
esquemática A-A’orientada NW-SE, paralela a la
línea de costa del área de estudio, y que muestra la
localización aproximada de algunos de los pozos cuya
información se incluyó en este estudio.
Figura 5 Sección geológica
esquemática B-B’orientada SW-NE del área de
estudio, y que muestra la localización aproximada de
algunos de los pozos cuya información se incluyó en
este estudio.
El acuífero de la Costa de Hermosillo
tiene un espesor promedio de 200 m, está constituido por
sedimentos aluviales del Cuaternario, y se encuentra sobre
sedimentos que posiblemente corresponden a una secuencia
progradacional de depósitos deltáicos y marinos
fosilíferos del Mioceno. Todos ellos descansan sobre un
basamento ígneo.
Por
medio de mediciones directas e indirectas de la resistividad
del medio y del fluido, obtenidas en una serie de pozos de
monitoreo y otros abandonados (30), localizados a lo largo de
la zona costera afectada se puede observar claramente una
serie de cañones (fosas) preferenciales de fácil acceso del
agua de mar hacia el continente (Fig. 6). La zona más
frágil se ubica entre el estero del Cardonal y Tastiota al
sur y frente al estero de Bahía Kino al norte. Esto coincide
perfectamente con la información arrojada por la
Gravimetría elaborada por SRAH (1982) y reinterpretada para
la CNA por la UNISON (2000), el control estructural del
basamento y la Geoquímica del agua.
Figura 6 Vista tridimensional del basamento
cristalino de la Costa de Hermosillo.
7.-
HIDROGEOLOGÍA
7.1- HIDRÁULICA DE POZOS Y DINÁMICA DEL ACUIFERO
El
acuífero de la Costa de Hermosillo es de tipo libre, con la
ayuda de las pruebas de bombeo se determinó que el área
suroeste es la zona de menor permeabilidad y que el radio de
influencia del bombeo es de 115 metros. Al noreste se
encuentra una franja de mayor permeabilidad siendo el radio
de influencia del bombeo es de 435 metros. La distribución
de la transmisividad es mayor en el centro del acuífero y la
parte noreste, y disminuye hacia la línea de costa y al
noroeste.
Los
materiales de relleno constituyen un acuífero multicapas, en
el que existen semiconfinamientos, pero en su conjunto
trabaja como acuífero libre. Estos semiconfinamientos
hicieron pensar a otros autores, sobre la existencia de dos
diferentes acuíferos, sin embargo, las evidencias actuales
demuestran que existe uno solo y debajo de esta unidad
hidrogeológica, se encuentra paleoagua (agua fósil ?)
almacenada en sedimentos detríticos marinos miocénicos y
rocas volcánicas terciarias.
7.2-
RECARGA DE AGUA DE MAR HACIA LA
COSTA DE HERMOSILLO
La
piezometría del acuífero se ha distorsionado de tal forma
que en las condiciones iniciales del acuífero, las
isolíneas corrían de Hermosillo hacia la costa como líneas
paralelas a la misma, semejando a las curvas topográficas.
Al propiciarse la explotación del agua subterránea y
principalmente a partir de 1959 cuando los volúmenes de
extracción eran cercanos a los 1100 millones de m3 por
año, muy por encima del volumen de recarga natural, ello
originó que se empezaran a formar algunos conos de
abatimiento, siendo los mas notable los que se localizan en
la confluencia de las calle 12 Sur con la 13 y en la 36
Norte, en la zona de mayor permeabilidad.
Figura 7 Piezometría del Acuífero de la Costa de
Hermosillo del año 1999 y redes de flujo de agua de mar
En
la actualidad la recarga total al acuífero se ha estimado en
150 Hm3/ año, a diferencia de los 350 Hm3/año
calculada para el año 1967. Mientras que la recarga
proveniente del mar se estima en 93 Hm3, lo que
mantiene prácticamente equilibrada la posición del cono de
abatimiento principal.
7.3- HIDROGEOQUÍMICA
Los resultados de los estudios
geoquímicos del agua coinciden plenamente con las rutas de
migración de la intrusión marina y con el cono de
abatimiento formado por la fuerte extracción de agua, es
decir ambas son el reflejo de la dinámica del acuífero. Los
valores máximos de trazas como bromuros, estroncio, litio y
boro, elementos conservativos presentes en el agua de mar,
permiten definir su penetración cuando se observa la
distribución espacial de estos elementos. Esto ha creado una
zona de invasión de agua marina, cuyo espesor promedio es de
al menos 60 m, con valores de conductividad eléctrica que
varían entre 2,900 y 40,800 m S/cm (Fig.
8).
Figura 8 Conductividad eléctrica mixta en el
acuífero de la Costa de Hermosillo.
Se reconocieron seis familias de agua,
predominando los tipos bicarbonatada cálcica, representativa
del agua dulce del acuífero y clorurada sódico-cálcica,
reflejo de la zona de mezcla de aguas salina y dulce en la
zona de interfase. La distribución de sólidos totales
disueltos, muestra las líneas limítrofes de la invasión,
la zona de interfase y la zona de agua dulce (menor a 1000
ppm).
La determinación de edades por el
método del Carbono-14, definen una edad relativa para el
agua del acuífero libre aluvial, en un rango de entre 2,751
a 4,630 ± 30 a 50 años. La localización de la
edad más antigua se encuentra entre la calle 20 y 28,
ubicación que coincide con la fosa más profunda que
conforma la topografía del basamento. En cambio el agua de
la unidad hidrogeológica profunda tiene una edad que varía
entre 25,820 y 30,000 ± 190 años. Lo que sugiere la
posibilidad de que esta agua sea fósil y se encuentre
entrampada.
8.-
CONCLUSIONES
Del análisis de la imagen LANDSAT y
el mapa de anomalías de gravedad de Schelhorn (1991), se
ubicaron las diversas estructuras que limitan la cuenca baja
del Río Sonora y sus relaciones obteniéndose los resultados
siguientes:
- El sistema acuífero
Costa de Hermosillo obedece al patrón estructural
derivado de la neotectónica del Basin and Range
Sonorense en la distribución, almacenamiento y
movimiento del flujo subterráneo ya que rellena las
fosas resultantes tanto al norte como al sur de la
cuenca baja, donde se observa la continuidad del
sistema estructural orientado NW-SE.
- En la base de estas
cuencas se encuentran, rocas volcánicas,
volcanosedimentarias y depósitos miocénicos de
relleno sedimentario restringidos a sus límites de
cuenca.
- Este patrón estructural
resultante es de suma importancia en la
distribución, almacenamiento y movimiento del flujo
subterráneo, ya que limitó y restringió a los
depósitos miocénicos de relleno sedimentario y a
las rocas volcánicas contemporáneas.
- Como resultado
constituyó con ellos almacenamientos de agua
subterránea aislados entre cuencas, en algunas de
ellas, los sedimentos tienen fuerte presencia de
interestratos semiconfinantes que restringen su
movimiento lateral y vertical. Estos depósitos
pueden descansar ya sea sobre las rocas volcánicas
miocénicas, mesozoicas o sobre el basamento
cristalino.
El acuífero Costa de Hermosillo se
encuentra en la cuenca baja del río Sonora, donde los
afloramientos están cortados y sepultados por el relleno
sedimentario cuaternario de la planicie aluvial de los Ríos
Sonora y Bacoachi y el arroyo La Poza. Los sedimentos
fluvio-aluviales son producto de la denudación y arrastre de
los diversos ríos y arroyos, los cuales constituyen el
acuífero somero multicapa de tipo libre. Los depósitos
pueden descansar ya sea sobre las rocas volcánicas
miocénicas, mesozoicas o sobre el basamento cristalino.
El flujo original, anterior a 1947,
tenía una dirección del norte y noreste hacia sur y
suroeste rumbo al mar con extracción única por
evapotranspiración donde el nivel freático era somero. La
posición de la línea equipotencial cero era próxima al
mar. Actualmente se encuentra en las inmediaciones de la
Calle Cero, unos 65 km tierra adentro.
El área suroeste es la zona de menor
permeabilidad y el radio de influencia del bombeo es de 115
metros. La permeabilidad del sistema obtenida con pruebas de
bombeo y geoeléctrica define transmisividades variables de
muy altas con 10-1 que coinciden con la zona del
paleocauce del Río Sonora, a bajas en sus zonas adyacentes y
hacia las fronteras (zona de laderas) donde la transmisividad
presenta valores de 10-4.
Con los valores de Transmisividades
obtenidas de las diversas fuentes, se determina una
Transmisividad media del acuífero de 4.5*10-2 m2/s
y si se considera un espesor medio de 200 metros, la
Permeabilidad media es de 2.25*10-4, que
multiplicada por el gradiente medio del orden de 0.0025 da
una Velocidad de Darcy de 5.625*10-7 m/s. Al
noreste se encuentra una franja de mayor permeabilidad y el
radio de influencia del bombeo es de 435 metros. La
distribución de la transmisividad es mayor en el centro y la
parte noreste del acuífero, y disminuye hacia la línea de
costa y al noroeste.
Se identifican tres zonas de alta
vulnerabilidad como frentes francos de intrusión salina
hacia el continente con un control estructural, litológico,
geoquímico e isotópico bien definido cuya migración está
siendo inducida desde dichas áreas hacia el centro del
acuífero, hacia donde históricamente se ha concentrado el
bombeo. La recarga proveniente del mar se estimó en este
estudio en 93 Mm3.
Calculando el área intrusionada por
el agua de mar con un promedio de 17 km de ancho y una
longitud de 65 km, resulta una franja de 1,113 Kms2,
desde Bahía de Kino a Tastiota. Además tomando en cuenta
los resultados de los registros de conductividad eléctrica
realizados en los pozos, se consideró un espesor de 29
metros, lo que resulta en 3,227 millones de metros cúbicos.
Este volumen dividido entre los 93 millones que entran cada
año como recarga del mar, resultan casi 35 años de
intrusión. Lo que se considera conservador dado que las
condiciones de extracción se han mantenido muy por encima de
la recarga estimada.
Dentro del área de estudio, en la
zonas de entrada de recarga y en los acuíferos aledaños al
de la Costa de Hermosillo, la familia dominante es de tipo
Na-HCO3, seguida de la familia Ca-HCO3
y en menores proporciones las Na-Cl y las Ca-SO4.
Todos los acuíferos libres,
semiconfinados, someros y profundos son de origen meteórico.
Los resultados de los perfiles de
Conductividad Eléctrica Vertical en los pozos de
observación muestran un esquema generalizado con espesor
variable de 20 a 80 m de agua salobre (> 2,000 m
S/cm) y el grueso de la columna constituido por agua salada
(>10,000 m S/cm). Dentro de este esquema, a
excepción del pozo de monitoreo PM-2, que inicia su columna
con agua salina de 14,000 m S/cm, el resto presenta una calidad de
agua salobre en toda la columna.
Figura 9 Perfil de resistividad que
muestra la sección transversal a la línea de costa
mostrando la pluma de penetración de la intrusión
salina hasta 32 km tierra adentro desde la zona
vulnerable de Bahia Kino.
Figura 10 Perfil de resistividad
paralelo a la línea de costa, notese la configuración
del basamentos, con altos y bajos topográficos del
sistema Sierras yValles Paralelos ( Basin and range
sonorense), que representan las zonas vulnerables del
sistema.
La clasificación del tipo de aguas en
estos pozos, de acuerdo con Piper y Stiff es Cl-Na a
excepción del pozo PM-3 con Cl-Ca, dado que se localiza en
la zona central del acuífero, donde existe la mayor
concentración de bombeo, por lo que la alta actividad
hidrodinámica produce un fuerte intercambio iónico inducido
por la mezcla de aguas salinas (Cl-Na) que están recargando
al agua del acuífero (HCO3-Ca). La distribución
de las facies hidrogeoquímicas muestra que en la porción
oeste de agua dulce del acuífero predomina un tipo de
familia de agua: el Ca-HCO3, típico de acuíferos
en aluviones con algunas zonas con variaciones a mixta.
Con base en las facies
hidrogeoquímicas se puede proponer una división de la zona
de estudio en las siguientes áreas:
a) El área de
orientación noreste-suroeste con sus puntos extremos de
Hermosillo en el noreste y la línea costera en el
suroeste. Esta área comprende partes del antiguo Río
Sonora, río abajo de la presa Abelardo Rodríguez L. Las
aguas de los pozos mas cercanas de esta última son
exclusivamente de tipo bicarbonatada-cálcica.
b) Una franja costera de
entre 20 y 40 km en el sureste (zona de El Sahuaral) en
su porción noroeste (Bahía Kino) prevalecen las aguas
del tipo Clorurada Cálcica y Clorurada Sódica, este
último sobre todo en El Sahuaral. Típicas de la franja
costera influenciada por la intrusión salina.
c) Un área hacia el
noreste del límite de la franja costera (línea con
orientación sureste-noroeste) se caracteriza por aguas
de tipo bicarbonatada sódica. Dicha zona corresponde a
la zona de transición dentro del sistema, por lo que se
presenta en forma de dos lenguas que se extienden hacia
la costa que coinciden con los límites de la zona del
antiguo río Sonora
d) En el área de estudio,
en la zonas de entrada de recarga y en los acuíferos
aledaños al de la Costa de Hermosillo, la familia
dominante es de tipo Na-HCO3, seguida de la
familia Ca-HCO3 y en menores proporciones las
Cl-Na y las Ca-SO4.
La tendencia de la distribución de
concentraciones indica que en forma general el agua tiende a
estar más concentrada en sodio y carbonato gradiente abajo
desde los frentes de montañas hacia el centro del acuífero
y a través de las partes centrales de las fosas descritas
por hidogeofísica hasta los puntos de descarga. La facies
hidrogeoquímica Ca-HCO3 extiende su predominio
hasta la porción de acuífero al oeste de Siete Cerros y en
la parte alta de la cuenca próxima a Hermosillo, confirmando
así uno de sus posibles orígenes.
La salinidad del acuífero se
relaciona con la distribución litológica (mayor y menor
permeabilidad), en consecuencia, donde aún no ha sido
afectado por la intrusión salina, los sólidos totales
disueltos (STD) van de 228 a 844 mg/lt con una consistencia
mayor entre 400 y 450 mg/lt., estas zonas cuentan con alta
permeabilidad y se consideran las de mayor vulnerabilidad,
por lo tanto, la ruta de penetración, la marcan la presencia
de pozos con agua de mayor salinidad, a 32 km tierra adentro
(Figura 9 y 10).
Los resultados de los estudios
geoquímicos del agua coinciden con las rutas de migración
de la intrusión salina y con el cono de abatimiento formado
por la extracción de agua. Y con base en los perfiles de
conductividad eléctrica corridos en pozos abandonados a lo
largo de la franja de intrusión salina, se identificó que
existen al menos 60 m de espesor promedio de agua salobre y/o
salina, con valores que varían entre 2,900 y 40,800 m
S/cm (Figura 11).
Figura 11 Zonificación de la vulnerabilidad
acuífera
Los valores máximos de trazas como
bromuros, estroncio, litio y boro, elementos conservativos
presentes en el agua de mar, permiten definir las zonas de
penetración de agua marina, las cuales no habían sido
claramente entendidas en estudios previos. Ya que estas rutas
preferenciales de intrusión son interpretadas en el marco de
la topografía del basamento cristalino, la cual define las
rutas de entrada. La intrusión de agua marina ha penetrado
gran parte del acuífero de la Costa de Hermosillo, por el
noroeste (Estero de Kino) hasta 28 km y sur del área de
estudio más de 20 km (El Sahuaral).
Lo
anterior, permite afirmar que la migración de la intrusión
salina, lejos de haber sido controlada al reducirse el
bombeo, avanzó por las rutas mencionadas y continúa siendo
atraída por la inducción que este tiene sobre ella. Ello
sugiere que de continuar con las condiciones actuales, la
intrusión marina continuará hasta mezclarse completamente
con el agua de buena calidad del acuífero.
Las
muestras que representan el avance de la intrusión salina
tienen valores isotópicos promedio de d D = -18.25
o/oo; d 18O = -2 o/oo. Todas ellas
se encuentran ubicadas al sur del área de estudio, en la
zona del Sahuaral, frente a Punta Baja, donde se tiene la
zona de menor permeabilidad. Hacia el norte del área de
estudio, frente a Bahía Kino, el agua subterránea presenta
un exceso de deuterio que sugiere una zona de mezcla de aguas
que corresponde con otra posible ruta de recarga de agua
marina, lo cual es consistente con la geoquímica del agua.
La relación del contenido de cloruros contra d 18O
es consistente también con esta afirmación, los grupos de
agua están claramente definidos por estos parámetros, como
una función lineal que se ajusta a una recta cuya ecuación
es y = 2313.9x + 16296. La posición que guardan con respecto
a la línea de tendencia se relaciona con desviaciones por
evaporación.
El pozo de observación PHB-15 con
profundidad de casi 1000 m, presenta una concentración
isotópica promedio de d D = -62 o/oo; d 18
O = -8.8 o/oo. Estos valores del delta están muy abatidos en
isótopos pesados y son distintos de los obtenidos para el
acuífero de la Costa de Hermosillo. La correlación de
interpretaciones geológico-geofísicas con la
caracterización isotópica sugiere que se trata de aguas muy
antiguas, probablemente entrampadas (sin movimiento), cuyo
origen se dio bajo condiciones climáticas más frías y más
húmedas que las actuales. Los datos de d 18O
y deuterio del agua subterránea del acuífero muestran una
evaporación más alta que la del agua de esta unidad, lo que
sugiere una respuesta al promedio anual de la temperatura y a
la escasa precipitación en la región, lo cual acentúa más
su diferencia de origen con el agua antigua. Las
determinaciones de Tritio confirman las edades y la
interpretación isotópica de las aguas subterráneas, los
valores se encuentran en el rango de 0.1 a 2.1 U.T., lo que
sugiere que las aguas son de origen meteórico, pero tienen
más de 50 años de haberse infiltrado (Figura 12).
Figura 12 Relacion de d 18O
y Cloruros
La composición química apoya esta
interpretación, dado que el agua antigua del PHB-15 está
casi libre de calcio y magnesio (2.2 y 0.4 mg/lt), para
cumplir con lo anterior, el agua tiene que ser pobre en
minerales de carbonato. Esto coincide con la naturaleza del
medio en rocas volcánicas en el cual se encuentra almacenada
esta agua y tiene origen en los periodos interglaciares de
hace 50,000 a 10,000 años, periodo durante el cual quedó
entrampada sin movimiento lateral.
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