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University of Calgary
PRISM: University of Calgary's Digital Repository
Research Centres, Institutes, Projects and Units Empowering Local Stakeholders for Sustainable
Groundwater Management
2015
Cuantificacion de la recarga por inundaciones en el
sistema acuifero de la comunidad de Cliza
Huarita, Mario
Huarita, Mario (2015) "Cuantificacion de la recarga por inundaciones en el sistema acuifero de la
comunidad de Cliza", BSc Thesis, Facultad de Ingeneria Civil, Universidad Mayor Real y Pontificia
de San Francisco Xavier de Chuquisaca.
http://hdl.handle.net/1880/51232
Thesis
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
Attribution Non-Commercial No Derivatives 4.0 International
Downloaded from PRISM: https://prism.ucalgary.ca
UNIVERSIDAD MAYOR REAL PONTIFICIA DE SAN
FRANCISCO XAVIER DE CHUQUISACA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
PROYECTO DE GRADO
“CUANTIFICACIÓN DE LA RECARGA POR INUNDACIONES EN EL
SISTEMA ACUÍFERO DE LA COMUNIDAD DE CLIZA”
POSTULANTE: Univ. Mario Esteban Huarita Velásquez
TUTOR: Ph. D. Lawrence Bentley
M. Sc. Ing. Corina Hernández Oña
Sucre: Bolivia
2015
i
PRÓLOGO
Las aguas subterráneas son una fuente imprescindible para el abastecimiento de agua en
zonas donde existe escases de agua superficial. Es un elemento clave para el desarrollo de
las actividades sociales y económicas como la agricultura e industria en zonas urbanas y
rurales. Los acuíferos son un factor importante en el estudio de la hidrogeología. La
determinación de cuánta agua ingresa al acuífero es crucial para un buen uso del agua
subterránea en el futuro.
El proyecto describe el proceso para la obtención del valor de recarga existente en el
acuífero de Cliza por las inundaciones, al no contar el municipio con este parámetro
importante para el correcto uso del agua subterránea y así evitar su desperdicio. Se
determinaron cuatro zonas inundadas (A1, A2, A3, A4,) cada una con diferentes
características.
Primeramente con la facilitación de registros pluviográficos de la estación de San Benito,
se determinaron valores de precipitaciones medias mensuales en año hidrológico del 2014
que se tomaron como aportes a la zona inundada. Posteriormente con la facilitación de
datos de GPS para la delimitación de las zonas inundadas se determinaron las áreas y
volúmenes de las zonas para obtener una lámina o altura representativa de cada zona que se
tomaron como un aporte existente por los ríos Siches y Sulty. De esta manera se determinó
que las zonas inundadas eran abastecidas por precipitación y por desborde de río.
Una vez determinados los aportes, se obtuvieron valores de parámetros que no aportan al
abastecimiento de la zona inundada ni a la recarga del acuífero refiriéndonos más
propiamente a la Evapotranspiración Potencial existente en la zona, definida por el método
de Thornwaite y Mather. También fue necesaria la determinación de la infiltración o flujo
de Darcy para saber cuánta agua infiltra al acuífero, la cual necesita para su determinación
los datos de tasas de infiltración del terreno, que fueron obtenidos en campo por los
métodos del Permeámetro de Guelph y las Anillas de infiltración. Por último se estableció
el cambio de almacenamiento en la zona no saturada.
ii
La obtención de estos datos tenía como fin utilizar el método del Balance Hídrico
propuesto por Thornwaite y Mather para hallar los valores de recarga en el acuífero de
Cliza. Se llegó a la conclusión que el aporte de las cuatro zonas inundadas al acuífero es
relativamente medio, esto debido a las características de la zona semi-arida.
iii
AGRADECIMIENTOS
- A la Universidad San Francisco Xavier de Chuquisaca y la Facultad de Ingeniería
Civil por haberme acogido en sus aulas estos años como estudiante y haberme
enseñado continuamente valores cognoscitivos así como éticos y profesionales.
- A la Universidad de Calgary por brindarme la oportunidad de realizar el presente
proyecto
- Al equipo de la maestría en recursos hídricos, Ph. D. Lawrence Bentley M.Sc. Ing.
Corina Hernández Oña, M.Sc. Ing. Ronald Zapata V, Ing. Maritza Huarita
Velásquez e Ing Sergio Zapata V. por apoyarme con sus conocimientos y
enseñarme sobre la investigación en el desarrollo de la tesis.
- A mis padres Ing. Mario Huarita Salamanca, Profa. Esperanza Velásquez Garnica y
hermanas Dunetchka, Maria Eugenia y Maritza, por todo el estímulo, apoyo y amor
brindado en toda mi vida como estudiante, y haberme enseñado que el secreto del
éxito es tener personas por las cuales esforzarse.
- A mi hermana Ing. Maritza Huarita Velásquez un agradecimiento especial por su
infinita paciencia, haberme encaminado, ayudado y guiado en todo el transcurso de
mis estudios.
iv
INDICE
PRÓLOGO ............................................................................................................................ I
AGRADECIMIENTOS ..................................................................................................... III
INDICE DE TABLAS .................................................................................................... VIII
INDICE DE FIGURAS ..................................................................................................... IX
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................... X
ANTECEDENTES ................................................................................................................ x
OBJETIVOS ...................................................................................................................... xiii
Objetivo General ............................................................................................................. xiii
Objetivos Específicos ...................................................................................................... xiii
JUSTIFICACION DEL TEMA ........................................................................................ xiv
APORTES A LA DISCIPLINA ........................................................................................ xiv
SUPUESTOS Y ESPECTATIVAS.................................................................................... xv
ALCANCES DEL ESTUDIO ............................................................................................ xv
DISEÑO DE LA INVESTIGACION ............................................................................... xvi
Marco Teórico .................................................................................................................. xvi
Marco Práctico ................................................................................................................. xvi
MARCO TEÓRICO: HIDROGEOLOGÍA Y RECARGA DE ACUÍFEROS ............... 1
1.1 Formaciones Geológicas ............................................................................................ 2
1.1.1 Acuíferos .............................................................................................................. 2
1.1.2 Acuitardos ............................................................................................................. 2
v
1.1.3 Acuicludos ............................................................................................................ 3
1.1.4 Acuifugos ............................................................................................................. 3
1.2 Definición de recarga ................................................................................................. 3
1.2.1 Tipos de recarga ................................................................................................... 3
1.2.2 Factores que influyen en los procesos de recarga ................................................ 4
1.2.3 Áreas de recarga y descarga ................................................................................. 5
1.2.4 Variabilidad espacial y temporal .......................................................................... 6
1.3 Recarga por inundación ............................................................................................ 6
1.3.1 Zonas de inundación ............................................................................................. 6
1.3.2 Zonas con amenaza de inundación ....................................................................... 6
a) Inundables ante la ocurrencia de crecientes ordinarias: ........................................... 7
b) Inundables ante la ocurrencia de crecientes ordinarias extremas: ........................... 7
c) Inundables ante la ocurrencia de crecientes excepcionales históricas. .................... 7
CAPÍTULO II: MARCO CONTEXTUAL DEL LUGAR DE APLICACIÓN DEL
PROYECTO .......................................................................................................................... 9
2.1. Ubicación de Cliza ..................................................................................................... 9
2.2. Límites territoriales ................................................................................................. 10
2.3. Extensión ................................................................................................................... 11
2.4. Fisiografía ................................................................................................................. 12
2.4.1. Altitudes ............................................................................................................. 12
2.4.2. Relieve ................................................................................................................ 12
2.4.3. Topografía .......................................................................................................... 12
2.5. Demografía ............................................................................................................... 13
2.5.1. Población ............................................................................................................ 13
2.6. Servicios Básicos ...................................................................................................... 13
2.6.1. Fuentes de agua, disponibilidad y características ............................................... 13
vi
2.6.2. Pozos de riego y agua potable ............................................................................ 14
2.7. Actividades económicas ........................................................................................... 15
2.7.1. La tierra como base de la economía. ........................................................... 15
2.7.2. Tamaño y uso de tierra. ............................................................................... 15
2.7.3. Agricultura .................................................................................................. 16
2.8. Hidrología ................................................................................................................. 17
2.8.1. Subcuenca Cliza – Sulty ..................................................................................... 17
2.9. Geología de Cliza ..................................................................................................... 17
2.9.1. Rocas pre-cuaternarias ........................................................................................ 17
2.9.2. Sedimentos cuaternarios ..................................................................................... 18
2.10. Hidrogeología ........................................................................................................... 21
2.10.1. Características hidrogeológicas Área Cliza ........................................................ 21
i) Acuíferos ................................................................................................................ 21
ii) Transmisibilidad ..................................................................................................... 21
iii) Perspectivas futuras para la explotación de aguas subterráneas ......................... 24
iv) Recarga y descarga en la zona de Cliza .............................................................. 24
CAPÍTULO III: INGENIERÍA DEL PROYECTO ........................................................ 27
3.1. Introducción ............................................................................................................. 27
3.2. Método de balance hídrico ...................................................................................... 28
3.2.1. Recarga efectiva ................................................................................................. 29
a) Precipitación, evapotranspiración potencial y volúmenes de zonas inundadas ..... 32
b) Lámina de agua ...................................................................................................... 33
c) Infiltración. Ley de Darcy ...................................................................................... 33
c.1) Conductividad hidráulica (k) ......................................................................... 34
c.1.2.) Cálculo de la tasa de infiltración ................................................................ 35
c.1.2.1.) Anillas de infiltración .......................................................................... 35
c.1.2.2.) Permeámetro de Guelph ....................................................................... 36
vii
c.2) Gradiente hidráulico vertical (i) ....................................................................... 39
c.2.1) Equipotenciales y redes de flujo ............................................................... 42
d) s) ...................................................... 43
d.1.) Cálculo de la capacidad máxima de campo (Hmax) ....................................... 43
d.2.) Cálculo del cambio del almacenamiento en la zona no saturada .................... 44
CAPÍTULO IV: RESULTADOS Y DISCUSIONES ...................................................... 45
4.1. Introducción ............................................................................................................. 45
4.2. Construcción del modelo conceptual de recarga para la zona de estudio .......... 46
4.3. Recarga en el acuífero de Cliza mediante el balance hídrico .............................. 47
4.3.1. Estimación de los componentes de recarga ........................................................ 47
a) Recarga efectiva ..................................................................................................... 47
b) Volúmenes de las zonas inundadas ........................................................................ 47
c) Infiltración .............................................................................................................. 47
c.1) Conductividad Hidráulica ............................................................................... 47
c.2) Gradiente hidráulico vertical .......................................................................... 52
c.3) Equipotenciales y Redes de flujo .................................................................... 53
d) Cambio del almacenamiento en la zona no saturada ............................................. 56
CONCLUSIONES .............................................................................................................. 60
RECOMENDACIONES .................................................................................................... 62
BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................ 63
ANEXOS .............................................................................................................................. 65
viii
INDICE DE TABLAS
Tabla 1: Límites y superficies por distrito ............................................................................ 11
Tabla 2: Población por distritos ............................................................................................ 13
Tabla 3: Pozos de agua para consumo humano y para riego ................................................ 14
Tabla 4. Principales cultivos y variedades ............................................................................ 16
Tabla 5: Características hidráulicas de pozos excavados ..................................................... 22
Tabla 6: Características hidráulicas de pozos perforados ..................................................... 23
Tabla 7: Categorías de medios porosos usados para la estimación de a* ............................. 39
Tabla 8: Capacidad de retención de agua de acuerdo al tipo de suelo según textura ........... 44
Tabla 9: Áreas y volúmenes de las zonas inundadas ............................................................ 47
Tabla 10: Valores de conductividades hidráulicas obtenidas por el permeámetro de guelph y
las anillas de infiltración ................................................................................................ 49
Tabla 11: Valores de conductividades hidráulicas pertenecientes a cada zona de inundación
....................................................................................................................................... 50
Tabla 12: Valores de gradiente hidráulico vertical ............................................................... 53
Tabla 13: Capacidad de retención de agua de acuerdo al tipo de suelo según textura ......... 56
Tabla 14: Balance hídrico a1 en (mm/mes) .......................................................................... 57
Tabla 15: Balance hídrico a2 en (mm/mes) .......................................................................... 57
Tabla 16: Balance hídrico a3 en (mm/mes) .......................................................................... 58
Tabla 17: Balance hídrico a4 en (mm/mes) .......................................................................... 58
Tabla 18 Recarga total por el método de balance hídrico en el acuífero de cliza ................ 59
ix
INDICE DE FIGURAS
Figura 1: Tipos de acuíferos, figura modificada y adaptada de zapata (2010). ...................... 2
Figura 2: Ubicación del área de estudio. ............................................................................... 10
Figura 3: Mapa geológico de cliza ........................................................................................ 20
Figura 4: Mapa de áreas inundadas. ..................................................................................... 31
Figura 5: Esquema de un ejemplo de una zona inundada considerando rebalse y escorrentía
....................................................................................................................................... 32
Figura 6: Permeámetro guelph (elrick y reynolds, 1992) ..................................................... 37
Figura 7: Escala del factor c en función de h/a (reynolds y elrick, 1987) ............................ 39
Figura 8: Esquema del pozo .................................................................................................. 40
Figura 9: Mapa de ubicación de pozos de monitoreo ........................................................... 41
Figura 10: Esquema de equipotenciales y líneas de flujo ..................................................... 42
Figura 11: Modelo conceptual .............................................................................................. 46
Figura 12: Mapa de pruebas de infiltración .......................................................................... 48
Figura 13: Mapa de división de áreas por polígonos de thiessen ......................................... 51
Figura 14: Mapa de pozos de monitoreo utilizados .............................................................. 52
Figura 15: Mapa de superficie potenciométrica y dirección de flujo ................................... 54
Figura 16: Mapa de superficie potenciométrica y dirección de flujo ................................... 55
x
INTRODUCCIÓN
El trabajo de investigación que se desarrollará como proyecto de grado para la Facultad de
Ingeniería Civil perteneciente a la Universidad Mayor Real y Pontificia de San Francisco
Xavier de Chuquisaca (UMRPSFXCH), abarca un contexto especifico de la hidrogeología,
con la aplicación de métodos para la medición de tasas de infiltración y consecuentemente
la recarga por inundación en el acuífero de Cliza – Cochabamba.
ANTECEDENTES
La Recarga es un proceso hidrológico muy importante, difícil de comprender y cuantificar.
El proceso de movimiento de agua de la superficie hacia el subsuelo es definida como
infiltración, mientras que recarga es definida como agua que es añadida a un acuífero.
Las excepciones a este supuesto están en regiones áridas con zonas no saturadas
extremadamente profundas, en las cuales hasta los más profundos drenajes no podrían
xi
convertirse en recargas. El entendimiento de dónde, cuándo y cuánta agua recarga un
acuífero es crítica para el conocimiento de la calidad y cantidad del agua subterránea1.
La necesidad de conocer el potencial de aguas subterráneas para ser explotadas mediante
pozos, conlleva a estimar la recarga de acuíferos en proyectos hidrogeológicos, un ejemplo
muy significativo fue el estudio de la infiltración y los mecanismos de recarga en el
Sistema Acuífero Guaraní uno de los acuíferos transfronterizos más importantes del
mundo, ubicado en el territorio de cuatro países, Argentina, Brasil, Paraguay y Uruguay.
El estudio estuvo basado en el monitoreo hidrogeológico, evapotranspiración y balance de
hídrico en una cuenca piloto. La fluctuación del nivel de agua fue utilizada para estimar la
recarga profunda y la variación del depósito subterráneo. El método utilizado para estimar
la recarga directa adoptó la hipótesis que la recesión del nivel del agua subterránea obedece
una función tipo ley de potencia2.
La recarga artificial por inundación, consiste en un incremento considerable del flujo de
agua de lluvia al manto freático, guiándola a galerías filtrantes verticales (Zanjas de
absorción) o a pozos de luz en desuso para que el agua llegue al acuífero y se convierta en
agua subterránea.
Un ejemplo claro de recarga por inundación se ubica en la población de Sonora en el país
de México donde llueve de 300 y 600 mm al año. Presenta varias zonas de fuerte
inundación en verano pero que sufren sequías. Se rigen bajo los objetivos de controlar
inundaciones bajo eventos extremos y aprovechar tal control para aumentar la captación de
agua dulce superficial y subterránea con cosecha de lluvia y su recarga natural y artificial3.
1 Schwartz B and Schreiber M. 2002, Quantifying Potential Recharge in Mantled Sinkholes
Using ERT, 1-12 2 Nimmo, J.R., Healy, R.W., and Stonestrom, D.A., 2005, Aquifer Recharge, University of
Sao Paulo, Department of Hydraulics and Sanitary Engineering, 1-18 3 M.C. Landavazo G.O.,2005, Cosecha y Recarga de agua en eventos de Precipitación
Extrema, Universidad de Sonora Olanda, 1-16
xii
Bolivia tiene un gran potencial de agua subterránea. La mayoría de los centros poblados
utilizan, aunque en diferentes porcentajes, el agua subterránea para abastecimiento de agua
potable, uso agropecuario, industrial, recreación y otros.
Si bien Bolivia es un país con un gran potencial comprobado de recursos hídricos
subterráneos, no tiene un conocimiento a cabalidad de la calidad y cantidad de los mismos.
Se hizo un estudio sobre este problema en la municipalidad de Tiquipaya, situado en el
valle central de Cochabamba (Bolivia). La precipitación media anual es 600-1000
milímetros / año. Cuando llueve en la Cordillera los ríos fluyen al valle con una velocidad
muy alta, causando grandes problemas con la erosión.
El acuífero es recargado a través de infiltración de los ríos de montaña, de la precipitación
sobre el valle y por la irrigación. Para entender si la reserva de acuífero está disminuyendo
o no, fue calculado un balance hídrico.
Como conclusión se determinó que la situación actual en Tiquipaya es insostenible. La
reserva de agua subterránea está disminuyendo y no puede proporcionar suficiente agua
para la municipalidad. Se recomendó pruebas geofísicas, pruebas de bombeo e
investigaciones de campo para obtener estos datos4.
Cliza es otro municipio de Cochabamba que debido a características de su entorno natural
exigen tener un amplio conocimiento sobre la disponibilidad del recurso hídrico
subterráneo, para el desarrollo de las actividades de orden productivo.
El conocimiento sobre recarga en el acuífero de Cliza es imprescindible para determinar la
cantidad y rapidez con la cual éste se sustenta y de esta manera encontrar la mejor
disponibilidad posible, Las inundaciones existentes en Cliza son eventos que causan
4 Borggrén E. And Franck L.T. 2005-12-19, A conceptual model of the aquifer in
Tiquipaya, Bolivia, 1-52
xiii
estragos en la comunidad pero también son una fuente importante de recarga para el
acuífero del cual extraen agua para diferentes beneficios como abastecimiento y riego.
Por todo lo mencionado, el planteamiento del problema científico de la investigación puede
ser expresado de la siguiente forma:
¿De qué manera se puede conocer la capacidad hídrica proveniente de las inundaciones
en el acuífero de Cliza?
Como respuesta al problema planteado los objetivos de investigación se describen a
continuación.
OBJETIVOS
Objetivo General
Estimar la recarga proveniente de las inundaciones en el sistema del acuífero de Cliza
Objetivos Específicos
Establecer los conceptos de Recarga y Aguas subterráneas en general y debido a
inundaciones.
Describir la situación actual e identificar las áreas inundadas en el municipio de
Cliza.
Definir la metodología, ecuaciones y fundamentos que serán utilizados para la
obtención de los datos necesarios.
Determinar tasas de infiltración en las áreas inundadas utilizando los métodos de
anillas de infiltración y el permeámetro de Guelph.
xiv
JUSTIFICACION DEL TEMA
Las aguas subterráneas representan un recurso crucial para el Municipio de Cliza. Su
aprovechamiento tiene una relación directa con la demanda generada por el crecimiento de
la población y la actividad industrial y agropecuaria
La cantidad de pozos privados en los diferentes distritos, es mayor a los de carácter
comunal, lo que puede constituirse a la larga en un problema pues a mayor cantidad de
pozos abiertos, menor caudal en cada uno de ellos e indudablemente las limitaciones que
supone su distribución a los sectores productivos fundamentalmente5.
La disponibilidad a largo plazo de los suministros de agua subterránea para la creciente
población sólo puede garantizarse si se desarrollan sistemas de gestión eficaces que sean
puestos en práctica, por lo que cuantificar la recarga aprovechando el problema de la
inundación al ser una fuente más de recarga que por un determinado tiempo o para un
periodo especifico incrementan la cantidad de agua que puede ser explotada del acuífero y
explotar eficientemente el recurso hídrico subterráneo es importante para el desarrollo
sostenible de esta región.
APORTES A LA DISCIPLINA
Se pretende proporcionar un conocimiento amplio y conciso sobre recarga debido a
inundaciones e infiltración que se verá plasmada en brindar documentación científica que
podrá ser utilizada en un futuro no muy lejano para el buen uso y distribución del agua
subterránea en la región.
Estudio que ayudará a determinar con cabalidad los caudales existentes en pozos del
municipio, cantidad y calidad de agua disponible para cierto número de personas. Al no
5 Plan de Desarrollo Municipal, 2010 – 2015, Instrumento de planificación de la gestión
del desarrollo, CLIZA-COCHABAMBA, 1-225
xv
contar con datos suficientes para realizar un balance hídrico, ni un balance anterior, se
podrá comparar los datos obtenidos de recarga con dichos caudales de extracción. Conocida
la infiltración, se puede realizar un balance de suelos para estimar el agua que queda libre
para recargar el acuífero que se encuentra debajo del suelo analizado.
Este estudio, favorecerá directamente a los ingenieros civiles hidrogeólogos para el cálculo
óptimo de pozos que se hagan en el futuro y así obtener resultados más certeros en su
trabajo y favorecerá indirectamente a la población de Cliza para así organizar un plan
confiable de distribución del agua subterránea y evitar su desperdicio.
SUPUESTOS Y ESPECTATIVAS
Como supuestos que se asumen al emprender el presente trabajo, se encuentran:
La información otorgada por la alcaldía de Cliza sobre los mapas limitados de
inundación y la información litológica de los pozos es confiable y representativo
La información proporcionada por el Servicio nacional de Meteorología e
Hidrología SENAHMI, está correctamente registrada y por tanto es confiable
Como expectativas que se esperan lograr al emprender está investigación, se encuentran:
Se pretende contribuir con la información generada en estudios similares de recarga
donde además de inundación se toman en cuenta otros aspectos.
Contar con un documento que sirva de referencia para futuras investigaciones.
ALCANCES DEL ESTUDIO
Hacer una interpretación y caracterización de sectores vulnerables a
inundaciones existentes al acuífero de Cliza.
Se obtendrán tasas de recarga en las áreas inundadas del municipio de Cliza.
xvi
Representación de datos de campo en gráficas, tablas, etc. Para su posterior
utilización en la metodología de investigación.
Se determinará la cantidad de agua proveniente de inundaciones que recarga el
acuífero de Cliza.
DISEÑO DE LA INVESTIGACION
La investigación se realizará mediante el método analítico-deductivo, ya que extraída la
información necesaria, se pretende establecer claramente los fundamentos teóricos para
observar las causas, la naturaleza y los efectos de los resultados para luego compararlos a
fin de extraer particularidades significativas para finalmente explicar, hacer analogías, y
establecer teorías específicamente de nuestra área de estudio.
Marco Teórico
Para la realización de la parte teórica de este proyecto, se buscará información documental,
como ser libros de información de conceptos, definiciones; por otra parte se utilizarán
artículos, manuales de paquetes informáticos y proyectos de análisis de regímenes
hidrogeológicos determinados para el área de estudio.
Marco Práctico
Para la obtención de los datos de campo se utilizara el permeámetro de Guelph y las anillas
de infiltración para parámetros de cálculo. Para la interpretación y análisis de resultados se
hará uso de software come ser el ArcGis (SIG). También se utilizaran planillas de campo,
cronómetro, regla metálica, bidón de agua, cinta aislante, GPS, como instrumentos de
apoyo.
CAPÍTULO I
MARCO TEÓRICO: HIDROGEOLOGÍA Y RECARGA DE
ACUÍFEROS
La hidrología subterránea o hidrogeología es la rama de la hidrología que interviene en el
ciclo hidrológico y trata del agua subterránea, su yacimiento, movimiento, recarga
descarga, propiedades de las rocas que influyen en su ocurrencia y almacenamiento así
como métodos empleados para la investigación, utilización y conservación de la misma.
Del volumen llovido de una zona dada, una parte se infiltra en el subsuelo recargando a los
acuíferos a un cierto grado que depende de las condiciones climatológicas del lugar. Este
volumen infiltrado no puede ser cuantificado directamente, por lo que es necesario
determinarlo del estudio del comportamiento del acuífero frente a la acción combinada de
su recarga y descarga.
Es una disciplina que en los últimos años ha experimentado un notable desarrollo a causa
de la creciente utilización de estos recursos hídricos (tras los hielos polares, los acuíferos
constituyen el mayor reservorio de agua dulce), a la urgente necesidad de proteger y
recuperar a los acuíferos frente a los procesos de contaminación y a las repercusiones de la
explotación y contaminación de las aguas subterráneas sobre los ecosistemas acuáticos
continentales (humedales y ríos)6.
1.1 Formaciones Geológicas
Figura 1: Tipos de acuíferos, figura modificada y adaptada de Zapata (2010).
1.1.1 Acuíferos
Son aquellas formaciones geológicas capaces de almacenar y transmitir agua.
1.1.2 Acuitardos
6 Moral. 2011/2012. Álvarez. 2011/2012 Geodinámica Externa. Universidad de Sevilla
3700
3800
3750
3650
36000 1 2 3 4 5
Distancia (km)
Ele
va
ció
n (
m.s
.n.m
)
Escala gráfica horizontal
0 500 1000 metros
Exageración vertical 20x
Acuífero
semiconfinado
Acuífero libre
Acuífero confinado
Acuitardos
Acuicludo (capa
confinante)
Acuicludo
Acuifugo
Parte proximalParte mediaParte distal
Son aquellas formaciones semipermeables que, conteniendo agua incluso en grandes
cantidades, la transmiten muy lentamente.
1.1.3 Acuicludos
Consiste en aquellos estratos o formaciones porosas pero impermeables y que por lo tanto,
pueden almacenar agua pero no transmiten a su través.
1.1.4 Acuifugos
Serian rocas con porosidad nula, y por lo tanto, incapaces de almacenar y transmitir agua.
1.2 Definición de recarga
Se denomina recarga a la entrada de agua que efectivamente contribuye al almacenamiento
de los acuíferos7. Normalmente la recarga se expresa como un flujo volumétrico, en
términos de volumen por unidad de tiempo, o en términos de superficie por unidad de
tiempo.
1.2.1 Tipos de recarga
La recarga a un acuífero de acuerdo a la fuente de procedencia se clasifica de la siguiente
manera8.
Recarga directa o difusa: proveniente de la precipitación o el riego uniforme en
grandes áreas.
Recarga localizada: producto de las depresiones en la topografía de la
superficie, tales como arroyos, lagos y playas.
7 Freeze RA, Cherry JA (1979) Groundwater. Prentice-Hall, Engle-wood Cliffs, NJ, 604 p
8 Balek, J. (1988) Groundwater recharge concepts. En: Estimation of Natural Groundwater
Recharge. Boston: Ed. Reidel, NATO ASI Series, pp. 3–9.
Simmers, I. (1990) Aridity, groundwater recharge and water resources management. In
Groundwater Recharge, A Guide to Understanding and Estimating Natural Recharge.
Recarga indirecta: agua que se recarga a través de ríos, lagos y otros depósitos
de agua superficial.
Recarga lateral: agua subterránea proveniente de otros acuíferos.
Recarga artificial: recarga de agua subterránea como resultado de las
actividades del hombre (ejemplo: fugas de redes de abastecimiento y
alcantarillado).
1.2.2 Factores que influyen en los procesos de recarga
Los factores que pueden influir en el proceso de recarga son: clima, geología, topografía,
hidrología, vegetación y uso del suelo9, en el caso de estudio se consideraron todos estos
factores, tomando en cuenta la necesidad de información de cada método o técnica
utilizada.
- Topografía
La superficie topográfica de la tierra juega un rol muy importante para recarga difusa y
localizada. Las pendientes pronunciadas tienden a tener tasas bajas de infiltración y altas
tasas de escorrentía. Las superficies de terreno plano que tienen un pobre drenaje en la
superficie son más conductivas a recarga difusa; estas condiciones son incluso favorables a
la inundación. Delin. et al. (2000) 10
mostró que aún con suelos altamente permeables,
ligeras depreciaciones en un suelo aparentemente uniforme causan escorrentía para ser
localizada en ciertas áreas con el resultado que la infiltración (y recarga) en esas áreas
fueron substancialmente altas que aquellas en el resto del suelo11
.
9 Zheng, Ch. y Bennet G.D. (1995) Applied contaminant transport modeling. Wiley, New
York, USA. Bredehoeft, J. (2005) The conceptualization model problem-surprise.
Hydrogeology Journal, Vol. 13, pp. 37-46.
10 Delin, G.N., Healy, R.W., Landon, M.K., Böhlke, J.K. (2000) Effects of topography and
soil properties on recharge at two sites in an agricultural field. J. Amer. Water Resource.
Assoc., Vol. 36, pp. 1401–1416. 11
Healy, W.R. y Scanlon B.R. (2010) Estimating Groundwater Recharge. (1st ed.). New
York: United States of America by Cambridge University Press.
- Suelos y geología
La permeabilidad de los suelos superficiales y los materiales subterráneos pueden afectar
altamente el proceso de recarga. La recarga es más probable de ocurrir en áreas que tienen
vetas gruesas, suelos con alta permeabilidad, a áreas con vetas finas y suelos con baja
permeabilidad. Los suelos con vetas gruesas tienen relativamente alta permeabilidad y son
capaces de transmitir agua rápidamente. La presencia de estos suelos promueven la recarga
porque el agua puede infiltrarse rápidamente y drenar a través de las zonas de las raíces,
antes de ser extraídas por las raíces de las plantas12
.
- Vegetación
La vegetación y el uso de suelo pueden tener efectos profundos en los procesos de recarga.
Los tipos y densidades de vegetación influencian las características de evapotranspiración.
Una tierra con vegetación típicamente tiene una tasa de evapotranspiración alta que una
tierra sin vegetación bajo similares condiciones.
La profundidad a la cual las raíces de las plantas se extienden, influencian la eficiencia con
la que las plantas pueden extraer agua de la tierra subterránea13
.
1.2.3 Áreas de recarga y descarga
El conocimiento de las áreas de recarga o descarga es de gran importancia para realizar un
manejo sostenible de los acuíferos14
. Las áreas de recarga y descarga pueden determinarse
mediante redes de flujo, con las que se pueden distinguir sistemas locales, intermedios y
regionales de flujo de agua subterránea, según Tóth (1963)15
.
12
Swenson, (1968); Downey, (1984) Estimating Groundwater Recharge. 13
Scanlon, B.R., Keese, K.E., Flint, A.L., Flint, L.E., Gaye, Ch.B., Edmunds
W.M.,Simmers I.(2006) Global synthesis of groundwater recharge in semiarid and arid
regions. Hydrological Processes, Vol. 20, pp. 3335–3370. 14
Scanlon, B.R., Healy, R.W., Cook P.G. (2002) Choosing appropriate techniques for
quantifying groundwater recharge. Hydrogeology Journal, Vol. 10, pp. 18-39.
15
Tóth, J. (1963) A theoretical analysis of groundwater flow in smalldrainage basins.
Journal Geophys, Res 68, pp. 4795 – 4812.
1.2.4 Variabilidad espacial y temporal
La recarga a un acuífero depende de muchas variables que en muchas ocasiones no se
determinan de manera exacta y aquellas que pueden medirse de manera directa como datos
puntuales que deben extenderse a grandes áreas o relacionar la distribución temporal de la
recarga con observaciones en determinados intervalos de tiempo16
.
1.3 Recarga por inundación
Mientras la mayoría de las inundaciones pueden causar daños catastróficos y perdidas,
también pueden recargar los suplementos de agua subterránea en acuíferos. Las
inundaciones son también importantes para la conducción de filtración de agua subterránea
hacia los ríos las cuales sustentan el flujo de agua en la superficie durante periodos secos17
.
1.3.1 Zonas de inundación
Las llanuras de inundación son en general, aquellos terrenos sujetos a inundaciones
recurrentes con mayor frecuencia y ubicados en zonas adyacentes a los ríos y cursos de
agua. Las llanuras de inundación son, por tanto, "propensas a inundación" y un peligro para
las actividades de desarrollo si la vulnerabilidad de éstas excede un nivel aceptable17
.
1.3.2 Zonas con amenaza de inundación
Comprenden los terrenos que en mayor o menor medida están afectados por acción del río;
por las particularidades geomorfológicas y la actividad hídrica se distingue las siguientes
zonas:17
16 Custodio, E., Llamas, M.R., Sauquillo, A. (2000) Retos de la hidrología subterránea
Ingeniería del Agua, Vol.7, no.1. 17 Barbeito y Ambrosino, 2005. Evaluación De Umbrales De Inundaciones Extremas Y
Desastres, Mediante El Empleo Del Criterio Geomorfológico, Las Técnicas De
Teledetección E Información Histórica
a) Inundables ante la ocurrencia de crecientes ordinarias:
Corresponden con el Lecho Ordinario y canal de estiaje claramente definido desde el punto
de vista geológico y geomorfológico con actividad ligada a crecidas ordinarias de
recurrencia anual. Patrones fotogeológicos y fotogeomorfológicos claros (trazas de
escorrentía, presencia de materiales aluvionales: arenas, gravas, bloques, ausencia de
vegetación, etc.)17
.
b) Inundables ante la ocurrencia de crecientes ordinarias extremas:
Estas áreas se corresponden con el ámbito del lecho de inundación periódico, con actividad
hidrológica ligada a caudales que superan la capacidad de conducción del lecho ordinario,
su funcionalidad puede ser parcial y/o total en crecidas ordinarias máximas (Barbeito y
Ambrosino, 2005)17
.
c) Inundables ante la ocurrencia de crecientes excepcionales históricas.
Estas áreas desde el punto de vista hidrogeomorfológico corresponden con el ámbito del
lecho de inundación episódico o histórico, cuya actividad está ligada a la ocurrencia de
crecientes excepcionales de alta recurrencia17
.
Las condiciones geomorfológicas y la información histórica, constituyen los aspectos de
mayor peso para su reconocimiento, definición y evaluación17
.
Debido a la alta recurrencia con que estos ámbitos se activan, la omisión del peligro por
desconocimiento por parte del hombre, potencia la amenaza y el riesgo17
.
En este ámbito las condiciones geomorfológicas ligadas a estadios evolutivos antecedentes
y su potencial de evolución, juegan un rol fundamental en la dinámica, alcance y probables
efectos destructivos de las inundaciones. En tal sentido se distinguen dos subzonas17
:
c1) Inundables por el avance frontal de las ondas de crecida.
La dinámica fluvial se caracteriza por el predominio del avance frontal de la crecida con
fuerte poder destructivo, en situaciones tales como: estrangulamientos o sobrepaso y/o
desbordes de meandros, sobrepaso de curvas cerradas en cursos contorneados, activación
de brazos de crecida (paleocauces), etc.17
c2) Inundables por el avance lateral de las ondas de crecida.
Se incluyen los sectores en donde la dinámica fluvial se caracteriza por la expansión lateral
de las crecidas con situaciones de inundabilidad que no implican encauzamiento y poder
destructivo (desbordes laterales del lecho ordinario y/o periódico en trazos rectilíneos,
curvas internas de sinuosidades, desbordes laterales de brazos de crecida, etc.)17
.
17
Barbeito y Ambrosino, 2005. Evaluación De Umbrales De Inundaciones Extremas Y
Desastres, Mediante El Empleo Del Criterio Geomorfológico, Las Técnicas De
Teledetección E Información Histórica
CAPITULO II
CAPÍTU LO II: MARCO CONTEXTUAL DEL LUGAR DE APLICACIÓN DEL
PROYECTO
2.1. Ubicación de Cliza
El Municipio de Cliza primera sección de la Provincia Germán Jordán del Departamento de
Cochabamba, se encuentra ubicado en los paralelos 17º 35’ 05’’ de latitud sud y 65º 57’
15’’ de longitud oeste, abarca la parte central de la subregión del Valle Alto del
departamento de Cochabamba a 37 Km. De la capital departamental18
.
El Municipio tiene 4 distritos (Distrito unidad geográfica que sustituye al Cantón – NCPE.)
geográficos, 50 Organizaciones Territoriales de Base (OTB) y 5 Juntas Vecinales18
18
PDM de Cliza 2010. Elaboración en base a datos INE, 2001.
El municipio cuenta con 6 distritos municipales: Cliza, Huasa Calle, Ucureña, Norte, Santa
Lucia, Chullpas18
.
2.2. Límites territoriales
La localización geográfica del municipio lo convierte en el corazón del valle Alto al
registrar límites con municipios con los que está articulado directa y dinámicamente18
.
.
Figura 2: Ubicación del área de estudio.
18 PDM de Cliza 2010. Elaboración en base a datos INE, 2001.
Cliza limita al Norte con los municipios de San Benito y Tolata, al Este con el Municipio
de Punata, al Oeste con los Municipios de Tarata y Arbieto y, al Sur con el Municipio de
Toco18
2.3. Extensión
El municipio de Cliza tiene una superficie de 68,15 Km2, distribuidas de la siguiente
manera18
Tabla 1: Límites y Superficies por Distrito
Distrito Limites Superficie (km2)
%
Superficie
Distrito A – Cliza
- Al norte con el Distrito D y el río Cliza
- Al sud con los distritos B y F
- Al este con el distrito F
- Al oeste con los Distritos D y C
4.11 6.02
Distrito B – Huasa
Calle
- Al norte con el Distrito C
- Al sud con el Municipio de Toco
- Al este con el Municipio de Punata y
el río Sulty
- Al oeste con los Distritos A y F
9.92 14,6
Distrito C –
Ucureña
- Al norte con el Distrito D
- Al sud con el Distrito B
- Al este con el Municipio de Punata y
el río Sulty
- Al oeste con los Distritos D y A
7.97 11,7
Distrito D – Norte
- Al norte con el Municipio de Tolata
- Al sud con el Distrito A y F
- Al este con el Municipio de San
Benito
- Al oeste con el Distrito E
17.19 25,2
Distrito E – Santa
Lucia
- Al norte con el Municipio de Tolata
- Al sud con el Distrito F y el Municipio
de Tarata
- Al este con el Distrito D
- Al oeste con el Municipio de Arbieto
14.44 21,2
Distrito F –
Chullpas
- Al norte con el Distrito D
- Al sud con el Municipio de Toco
- Al este con el Distrito A
- Al oeste con el Municipio de Tarata
14.51 21.29
Total 68.15 100
Fuente: Gobierno Municipal – Dirección de planificación, 2009.
18
PDM de Cliza 2010. Elaboración en base a datos INE, 2001.
2.4. Fisiografía
2.4.1. Altitudes
El Municipio de Cliza se encuentra a una altura promedio de 2.722 metros sobre el nivel
del mar (medido en el centro de la Plaza Principal), se circunscribe a un sistema de llanuras,
rodeada de elevaciones que se encuentran fuera de territorio municipal, sin embargo en las
postrimerías de su territorio cuenta con una muy pequeña elevación que provoca una ligera
inclinación en dirección sudoeste18
.
2.4.2. Relieve
Durante el trabajo de campo, se caracterizó la dinámica del relieve; se comprobó la génesis
de las unidades y se verificó los tipos de relieve. A continuación, se hace una breve
descripción de los tipos de capas principales, que se pudieron observar en las calicatas
realizadas en cada distrito compatibilizadas con los análisis de suelos correspondientes18
.
2.4.3. Topografía
El 100% de los suelos del Municipio están conformados por llanuras sin pendientes que
generan conflictos por los anegamientos y salinización de la capa arable que afecta la
fertilidad de los suelos. Los diferentes procesos geomorfológicos que tuvieron lugar en el
territorio del Municipio, han dado lugar al desarrollo de una fisiográfica de paisajes
homogéneos con características de valles semi seco18
.
18
PDM de Cliza 2010. Elaboración en base a datos INE, 2001.
2.5. Demografía
2.5.1. Población
El municipio de Cliza tiene una población de 21.735 habitantes, de los cuales el 51% son
mujeres y el 46% son hombres. La distribución de la población por distritos se detalla en la
Tabla 2.
Tabla 2: Población por distritos
Distritos Subtotal
Distrito “A” URBANO 10,565
Distrito “B” Huasacalle 1,326
Distrito “C” Ucureña 3,477
Distrito “D” Norte 3,136
Distrito “E” Santa Lucia 2,400
Distrito “F” Chullpas 2,828
Total 21,735
Fuente: PDM de Cliza 2010. Elaboración en base a datos INE, 2001.
Para el periodo 1992 – 2001 se ha establecido que la tasa promedio anual de crecimiento es
de 1.43 %, mientras que para el periodo 2001 – 2010 es de 0.9 % lo significa que la
intensidad de crecimiento del municipio se redujo, si bien hay un crecimiento este es menor
a la unidad, esto redunda en factores de disponibilidad de capacidad productivas, pero más
aún en los factores que intervienen en la necesidad de inversión pública18
.
2.6. Servicios Básicos
2.6.1. Fuentes de agua, disponibilidad y características
Dentro el sistema de los recursos hídricos cobra notable importancia la identificación de las
fuentes de provisión para el uso del recurso hídrico para consumo humano y/o para riego,
en el caso de la comunidad de Cliza la fuente principal de agua es la subterránea18
.
18
PDM de Cliza 2010. Elaboración en base a datos INE, 2001.
2.6.2. Pozos de riego y agua potable
Las aguas subterráneas constituyen uno de los recursos más importantes en el Municipio de
Cliza, su aprovechamiento tiene una relación directa con la demanda generada por el
crecimiento de la población y la actividad industrial y agropecuaria.
En función a la identificación de los pozos por distrito, se ha realizado una
complementación con la información existente en el Inventario Nacional de Sistemas de
Riego realizado por el PRONAR el año 2000, donde se identifica la categoría de la fuente
de agua y los caudales de dichos pozos y es en base a esta información que se ha
determinado el promedio de cobertura y los caudales disponibles por distrito y a nivel
municipal.
De acuerdo al trabajo de campo realizado en el municipio, se han identificado una totalidad
de 145 pozos utilizados para riego y agua potable de acuerdo al siguiente detalle.
Tabla 3: Pozos de Agua para Consumo Humano y para Riego
Fuente; PDM de Cliza 2010. Elaboración en base a informes de perforaciones de pozos,
dirección de desarrollo productivo 2009 y talleres comunales.
DISTRITOS N° POZOS DE RIEGO
N° POZOS
AGUA
POTABLE
Total
COMUNALES PRIVADOS
“A” CLIZA 0 3 4 7
“B” HUASA
CALLE 4 13 2 19
“C” UCUREÑA 8 15 4 27
“D” NORTE 17 30 9 56
“E” SANTA LUCIA 12 0 5 17
“F” CHULLPAS 10 6 3 19
Sub Total 51 67 27 145
TOTAL 145
La cantidad de pozos privados en los diferentes distritos, es mayor a los de carácter
comunal, lo que puede constituirse a la larga en un problema pues a mayor cantidad de
pozos abiertos, menor caudal en cada uno de ellos e indudablemente las limitaciones que
supone su distribución a los sectores productivos fundamentalmente18
.
2.7. Actividades económicas
En este sector se presenta un análisis de los principales componentes de la vida económica
de las familias de la jurisdicción municipal, la información utilizada viene de las encuestas
comunales y por muestreo, el análisis se ha completado con informes técnicos de diferentes
instituciones de desarrollo y el municipio18
.
Cabe mencionar, que la familia es la base principal de los procesos económicos,
productivos, comerciales y de migración que genera un gran potencial, pero tiene también
elevados costos personales y una buena política de desarrollo humano sería potenciar el
aspecto positivo, tratar de reducir, paliar los problemas que se generan18
.
2.7.1. La tierra como base de la economía.
La tierra si bien es un recurso valioso, económicamente no es el más importante para la
subsistencia de las familias del municipio, a excepción de aquellas que cuentan con riego
para su producción o tengan un sistema de cosecha de agua como represas, atajados, lo
cual pueda paliar las necesidades de los productores agropecuarios del municipio de Cliza.
2.7.2. Tamaño y uso de tierra.
En la jurisdicción municipal de Cliza el acceso a la tierra es por comunidades los cuales
están divididos en tierras de propiedad familiar. En el municipio el recurso tierra se usa en
la agricultura de subsistencia cultivando maíz papa, haba, alfalfa, principalmente; de
acuerdo a los factores climáticos como las precipitaciones pluviales (lluvias), y el tamaño
18
PDM de Cliza 2010. Elaboración en base a datos INE, 2001.
de la propiedad familiar se estima como promedio de 1@ (arrobada) que significa 3650
m218
.
Por otro lado, en algunos sectores se han identificado sistemas de riego rústicos canales de
riego sin revestimiento donde la captación, conducción, distribución y el uso del agua está
dirigida a la producción de maíz principalmente a la alfalfa y papa que estos sistemas se
encuentran en mal estado disminuyendo la cantidad de agua disponible para la irrigación de
los cultivos por infiltración al sub.-suelo18
.
2.7.3. Agricultura
Tabla 4. Principales cultivos y variedades
Especie Cultivos Variedades
Gramínea Maíz Choclero, blanco Waltaco, amarillo, gris y rosado
Tubérculo papa Holandesa – desdiere- waycha
Leguminosa haba Criolla y habilla
alfalfa Bolivia 2000 y ribera
Frutales Durazno Gumucio reyes, ulincate, blancona y criolla
manzana Princesa y eva
Fuente; PDM de Cliza 2010
La información generada por las encuestas comunales, realizadas en los 6 distritos del
Municipio de Cliza, muestran que los cultivos más relevantes de acuerdo al orden de
importancia económica que tienen para el campesino, en el sistema productivo agrícola son
el maíz para choclo y grano, la papa, haba, alfalfa y los frutales de durazno que son
destinados a la comercialización en épocas de buena cosecha. Entre las variedades más
utilizadas en los diferentes cultivos se muestran en la Tabla 4
18
PDM de Cliza 2010. Elaboración en base a datos INE, 2001.
2.8. Hidrología
Según la “DELIMITACION DE CUENCAS HIDROGRÁFICAS DE BOLIVIA” realizada
por el Viceministerio de Recursos Naturales y Medio Ambiente a través del Plan Nacional
de Manejo de Cuencas Hidrográficas (PLAMACH, 1997), el 100% del territorio del
Municipio de Cliza se encuentra ubicado en la Cuenca Grande – Caine, formando parte de
la subcuenca Sulty18
.
2.8.1. Subcuenca Cliza – Sulty
La subcuenca del río Cliza-Sulty está dentro de las subcuencas hidrográficas del río Caine-
Grande y abarca una superficie de 2046 km2 aproximadamente, las altitudes dentro de esta
cuenca varían de 4,662 a 2,660 m.s.n.m, comprende las provincias de Arani, Esteban Arce,
Germán Jordán, Punata y Tiraque principalmente18
.
Los tributarios del Cliza-Sulty son Jounkha-Thaqui, Kekoma mayu, Luchani, Uma Pirhua,
Vilaque, Siches, Chaqui mayu, Calicanto, Quinsa palka, Escalera, Pocoata, Wasa mayu. El
río Cliza provee de agua para riego suplementario a las comunidades; Tojlo Rancho, San
Isidro y Presa Pata, del distrito E y el Río Sulty provee agua a una pequeña proporción del
territorio de las Islas Malvinas ubicada en el distrito B18
.
2.9. Geología de Cliza
2.9.1. Rocas pre-cuaternarias
La mayor parte de las rocas pre-cuaternarias existentes han sido determinadas como
pertenecientes al paleozoico (Ordovícico y Silúrico), tales rocas afloran y delimitan la parte
marginal de la cuenca, mientras que los sedimentos cuaternarios cubren la parte central de
la misma. Las rocas del basamento se consideran generalmente impermeables, pero la
fracturación debido al tectonismo y a la meteorización ha creado localmente una
18
PDM de Cliza 2010. Elaboración en base a datos INE, 2001.
permeabilidad secundaria en las formaciones rígidas como son las areniscas y las cuarcitas,
lo que permite la infiltración del agua de lluvia y el alumbramiento de pequeñas
vertientes19
.
Las rocas del basamento no constituyen acuíferos explotables económicamente, por ello no
son investigadas en detalle, mientras que los sedimentos cuaternarios, por su mayor
permeabilidad en relación al Paleozoico, sí son investigados con mayor interés19
.
2.9.2. Sedimentos cuaternarios
Los sedimentos cuaternarios están ampliamente difundidos en la zona, en extensión y
espesor, mientras que los depósitos morrénicos y aluviales, por su escasa extensión carecen
de importancia hidrogeológica, y por lo tanto, se omite al describirlos.
El mapa de infiltración de la cuenca de Punata – Cliza pone en evidencia las características
hidrogeológicas de los depósitos cuaternarios. De tal mapa se puede observar que a lo largo
de una faja que hace de límite morfológico transicional entre la llanura y la montaña, se
encuentran sedimentos de origen aluvial que están constituidos por depósitos de gran
variedad litológica, desde cantos rodados hasta arena gruesa, arena fina, limo y arcilla. Los
más gruesos están localizados en la parte ata de los numerosos abanicos aluviales19
.
El tamaño del material disminuye progresivamente hacia la parte central del valle,
mezclándose con los sedimentos lacustres, arcillo-limosos, grisáceos, por esta razón es
difícil poner un límite entre los materiales aluviales y lacustres19
.
La textura de los sedimentos está en relación con la capacidad de transporte de los ríos, la
cual disminuye progresivamente, depositándose en la parte inferior sedimentos arcillo-
arenosos en predominancia. En la zona del valle donde no hay aporte de material grueso, el
espesor de la arcilla puede extenderse, desde la superficie hasta el contacto con las rocas del
19
Geobol-Naciones Unidas.1978. Investigaciones de aguas subterráneas en las cuencas de
Cochabamba.
basamento, las cuales se encuentran a profundidades variables que en algunos casos pueden
llegar hasta 800 m, según el informe de geofísica de la CGG19
.
Las áreas más importantes para una explotación económica del agua subterránea, mediante
pozos de media a alta capacidad, están localizadas en la zona del abanico de Punata y en
menor extensión en el área de Cliza – Tarata19
.
La parte central de la cuenca está formada por arcillas de origen lacustre de color gris-
azuláceo. En el período de lluvias se encuentra sujeta a inundaciones, lo que incrementa la
salinización principalmente debido a la evaporación de las aguas. Los pozos excavados que
existen en esta zona tienen rendimiento bajo y alto contenido de sales19
.
El Proyecto Integrado de Recursos Hídricos – Cochabamba PIRHC, perforó el pozo BC-9
en la parte central de la cuenca (sector del río Sulty), donde se comprobó el incremento de
la salinidad con la profundidad. A 50 metros del pozo BC.9, perforado hasta 60 m, existe
un pozo excavado de 6 m de profundidad, en el cual la conductividad específica del agua es
de 3500 micromhos/cm, mientras que el agua del anterior registró 6500 micromhos/cm.
Por lo anteriormente expuesto, se considera esta área de escaso interés hidrogeológico,
debido al bajo rendimiento y la mala calidad química de los acuíferos19
.
19
Geobol-Naciones Unidas.1978. Investigaciones de aguas subterráneas en las cuencas de
Cochabamba.
Figura 3: Mapa geológico de Cliza
2.10. Hidrogeología
2.10.1. Características hidrogeológicas Área Cliza
Esta área está densamente poblada, sin embargo, la agricultura, principal actividad de los
pobladores, es predominante de secano.
Los aspectos geológicos, morfológicos y climáticos son comunes a los de la parte restante
de la cuenca19
.
i) Acuíferos
Se puede ver que existe un acuífero superior que es principalmente libre y que en algunas
partes es semiconfinado, y un acuífero semiconfinado con sectores confinados.
El acuífero superior alcanza espesores variables en las distintas áreas, así en el área de Cliza
su espesor llega hasta 20 m y posiblemente aumenta hacia el contacto con el paleozoico y
hay áreas donde su espesor es reducido de 2 – 3 m hasta desaparecer.
En el acuífero inferior, en la parte central se presenta en forma de lentes de potencia
variable; en el área de Cliza, el espesor de este acuífero varía de 4 a 14 m.
Al tratar de correlacionar las variaciones de tamaño del grano con la profundidad, se
encuentra una tendencia progresiva y cíclica que de sedimentación sin embargo, no ha sido
comprobado todavía si hay conexión hidráulica entre los acuíferos del área de Cliza19
.
ii) Transmisibilidad
Los datos de algunas pruebas de bombeo actuales se encuentran aún en proceso de estudio
sin embargo algunas pruebas hechas en 1978 se encuentran resumidas en las tablas 5 y 6
En los pozos que están ubicados en la parte central de la zona de Cliza, la transmisibilidad
(T) fue de 175, 400 y 120 m2/día en los pozos BC-10 y BC-47 respectivamente, en cambio
19
Geobol-Naciones Unidas.1978. Investigaciones de aguas subterráneas en las cuencas de
Cochabamba.
en aquellos pozos que estén fuera de la influencia del río Cliza, los valores son más bajos
habiéndose calculado en 60, 70 y 190 m2/día en los pozos BC-6, BC-33, BC-50
respectivamente.
Los valores del coeficiente de almacenamiento en la zona de Cliza fluctúan de 3.0x10-4
(BC-50) a 7.3x10-3
(BC-10), en cambio en el pozo BC-4 de la localidad de Arbieto (Tarata)
es de 1.6x10-4
, indicando que se trata de acuíferos confinados y semiconfinados19
.
Tabla 5: Características hidráulicas de pozos excavados
Pozo N° Q
(l/s)
N.E.
(m)
N.D.
(m)
T
(m2/d)
C.E.
(l/s/m)
Tiempo
(min)
E-204 0.50 3.98 5.41 10.0 0.35 42
E-195 0.50 3.65 4.39 18.0 0.68 70
E-242 2.50 1.99 3.65 34.61 1.50 50
E-256 1.79 3.15 - 9.72 0.41 34
E-327 0.80 2.65 5.10 6.50 0.32 55
Fuente: Geobol-Naciones Unidas.1978. Investigaciones de aguas subterráneas en las
cuencas de Cochabamba.
Q= Caudal
NE= Nivel estático
CE=Capacidad específica
T=Transmisibilidad
ND= Nivel Dinámico
19
Geobol-Naciones Unidas.1978. Investigaciones de aguas subterráneas en las cuencas de
Cochabamba.
Tabla 6: Características hidráulicas de pozos perforados
Pozo N° Q
(l/s)
N.E.
(m)
N.D.
(m) S
T
(m2/d)
C.E.
(l/s/m)
Tiempo
de
bombeo
(min)
BC-4 8.6 20.61 35.58 1.6x10-4
70 0.6 532
BC-10 19.0 Surg. 15.32 7.3x10-3
175 1.2 7620
BC-30 20.0 4.75 9.75 400 4.0 4320
BC-33 7.5 12.05 29.68 70 0.4 1440
BC-47 16.0 10.40 27.04 120 0.9 1440
BC-50 14.0 4.72 18.84 3.0x10-4
660 0.9 660
BC-6 8.0 9.83 16.45 2.8x10-5
60 1.2
Fuente: Geobol-Naciones Unidas.1978. Investigaciones de aguas subterráneas en las
cuencas de Cochabamba.
Q= Caudal
NE= Nivel estático
ND= Nivel Dinámico
T=Transmisibilidad
CE=Capacidad específica
S= Coeficiente de almacenamiento
iii) Perspectivas futuras para la explotación de aguas subterráneas
La recarga total del área de Cliza, según la estimación obtenida de la fluctuación de los
niveles de agua, es de 1x106
m19
.
Considerando que los pozos han sido construidos para la explotación de los acuíferos
superiores principalmente y también porque los pozos están localizados a lo largo del cauce
del río Cliza, una explotación de 1x106 m
3 por medio de tales pozos puede ser más alta que
la recarga anual, obteniendo un abatimiento constante de la napa freática, por tal
consideración será necesario tener bajo observación la zona cuando los pozos sean
intensamente explotados, durante tal período no es aconsejable perforar otros pozos. Esta
limitación se aplica a una faja de por lo menos 1.5 km al Este y Oeste del río Cliza y tiene
que ser tomada en cuenta hasta cuando sea estudiada la reacción del acuífero a la
explotación y hasta cuando se llegue a un equilibrio con niveles no muy bajos19
.
En los que concierne a los acuíferos someros parece que hay todavía posibilidades de
extraer 0.2 - 0.3 x106 m
3 por medio de pozos someros, distribuidos en la zona. El
desarrollo del agua subterránea del acuífero superior tendría que ser programado después de
haber llevado a cabo ensayos de bombeo en pozos excavados seleccionados empezando con
los pozos que ya tienen bombas instaladas19
.
iv) Recarga y descarga en la zona de Cliza
Los sedimentos aluviales no están bien definidos ya que se encuentran parcialmente
cubiertos por arcillas lacustres. El área de recarga se extiende principalmente, a lo largo de
los cauces permeables de estos ríos, en ambos casos la infiltración mayor ocurre en las
secciones cerca del basamento, mientras que en las secciones medias y bajas, al encontrarse
19
Geobol-Naciones Unidas.1978. Investigaciones de aguas subterráneas en las cuencas de
Cochabamba.
los cauces en material semipermeable de origen fluviolacustre, la infiltración es de
moderada a baja19
.
Sin embargo, estudios recientes demostraron que los ríos de la parte baja del valle están
adquiriendo agua del acuífero “Flujo Base”. Mientras que en la parte alta del valle, los ríos
están recargando al acuífero. El objetivo del proyecto es precisamente determinar cuánta
agua se recarga al acuífero. Si existe infiltración dependerá de la localización de la capa
freática19
.
En el caso de la zona de Cliza, los pozos localizados cerca del cauce del río indican buenas
condiciones hidrogeológicas, sin embargo, no se conoce hasta donde se extienden estas
condiciones en dirección Este y Oeste. El flujo subterráneo en esta zona es de Sur a Norte
con un gradiente hidráulico de 1.5 ‰. Asumiendo que existen buenas condiciones
hidrogeológicas en dirección Este – Oeste del río, a lo ancho de una sección de 2.5 km, el
flujo Este – Oeste del río, a lo ancho de una sección de 2.5 km, el flujo subterráneo estaría
en el orden de 0.5 x 106 m
3/año con una transmisibilidad no superior a 400 m
2/día. En el
caso que la recarga por medio del río Cliza es mayor 0.5x106 m
3, entonces buena parte del
agua recarga los acuíferos someros durante el período de lluvia, los cuales a su vez
contribuyen al flujo base del mismo río durante el período de estiaje. El cambio de
almacenamiento durante el período 1975/76 en los acuíferos someros fue entre 1 y 1.2x106
m3 con un promedio de fluctuación de 0.75 m
19.
Como es de conocimiento común, buena parte del área está cubierta por material arcilloso y
por lo tanto, la recarga por lluvia que llega a los acuíferos profundos es de escasa
importancia19
.
A lo largo de algunos ríos el flujo base se manifiesta principalmente durante e
inmediatamente después del período lluvioso. En el río Cliza resultó de 20 ml/seg en agosto
19
Geobol-Naciones Unidas.1978. Investigaciones de aguas subterráneas en las cuencas de
Cochabamba.
19 Geobol-Naciones Unidas.1978. Investigaciones de aguas subterráneas en las cuencas de
Cochabamba.
de 1976 aforado en la localidad El Vado. En 1976 se realizaron varios aforos en el mismo
río, en la localidad de Monte Siches Khora donde en el mes de junio se midió un caudal
promedio de 28 l/seg y en julio de 9 l/seg19
.
El río Vilaque aforado en la quebrada del cerro Tajra Tajra muestra un caudal de 5 – 6 l/seg
en el mes de julio. En el río Calicanto se midió un caudal en el mes de junio de 1.5 – 2 l/seg
en las inmediaciones del convento de Tarata. En el río Ferel Mayu, en el camino Tarata –
Azul Khocha se registró un caudal aproximado de 5 l/seg en julio19
.
En el río Mayu se aforaron algunos ojos de agua a la altura de Tarata midiendo un caudal
de 5 l/seg (9-VI-75) que en el mes de septiembre bajó a 2 l/seg19
.
CAPITULO III
CAPÍTULO III: INGENIERÍA DEL PROYECTO
3.1. Introducción
Existen diversas técnicas y métodos para cuantificar la recarga, elegir los apropiados es a
menudo difícil, entre las consideraciones a tener en cuenta para la selección, están la escala
espacial y temporal debido a que el rango, fiabilidad de las estimaciones de recarga e
incertidumbres asociadas a las mismas, generan la necesidad de aplicar diversos métodos y
técnicas de estimación además de una comprensión completa de los mismas18
.
Entre los métodos existentes podemos mencionar : el balance hídrico, técnicas basadas en
estudios de aguas superficiales como medidores de infiltración, técnicas de trazadores como
el balance de cloruros o muestreo isotópico, técnicas físicas como la Ley de Darcy y
18
Scanlon, B.R., Healy, R.W., Cook P.G. (2002) Choosing appropriate techniques for
quantifying groundwater recharge. Hydrogeology Journal, Vol. 10, pp. 18-39.
fluctuación de niveles y la aplicación de técnicas basadas en modelación numérica20
. La
información básica necesaria para estimar la recarga es extremadamente valiosa, el
desarrollo de un modelo conceptual para el proceso de recarga es indispensable como paso
principal para la estimación de la misma19
, el modelo debe ser necesariamente desarrollado
al comienzo de la investigación, sin embargo puede ser reajustado en función a los datos e
información obtenida durante el proceso de investigación20
.
En el desarrollo de un modelo conceptual de recarga se deben tomar en cuenta factores que
incidan directamente en la elaboración del mismo como el clima, geología, topografía,
hidrología, vegetación y uso de la tierra,21
de esta forma el modelo desarrollado
proporcionará información que permita escoger técnicas y métodos adecuados para estimar
la recarga dependiendo de las características de la zona.
3.2. Método de balance hídrico
La mayoría de los modelos hidrogeológicos derivan de un balance hídrico basado en el
principio de conservación de masa, aplicado a una cierta región de volumen conocido con
condiciones de frontera y período de tiempo definidos21
Los métodos de balance ofrecen gran disponibilidad de datos, son fáciles de aplicar, rápidos
y de bajo costo; toman en cuenta toda el agua que entra al sistema y están disponibles para
todas las fuentes de recarga21
19
Healy, W.R. y Scanlon B.R. (2010) Estimating Groundwater Recharge. (1st ed.). New
York: United States of America by Cambridge University Press. 20
Zheng, Ch. y Bennet G.D. (1995) Applied contaminant transport modeling. Wiley, New
York, USA.
El primer paso del método de balance es seleccionar uno o más volúmenes de control los
cuales dependiendo de las escalas temporales y espaciales se dividen en: local,
correspondiente a pequeñas parcelas de campo, donde estimaciones puntuales de los
componentes de la ecuación son suficientes; meso escala, correspondiente a una cuenca de
1 a 1000 km de longitud, en el que se requieren diversas mediciones puntuales de los
componentes distribuidos en toda el área y macro escala que se refiere a escalas de
longitud regionales, continentales y mundiales, donde se suelen aplicar las herramientas de
teledetección.21
Es importante mencionar que las zonas inundadas reciben un gran aporte por desborde de
los ríos Siches y Sulty pero debido a la falta de datos de río, es muy difícil determinar la
cantidad exacta, sin embargo, para no despreciar esto, el volumen representativo de la zona
inundada, da una estimación de cuánta agua existirá. En el modelo de balance hídrico de
acuerdo a la ecuación (3.1), se expresará la precipitación y la lámina de agua representativa
del volumen de la zona inundada como lo componentes que representan las entradas de
agua, mientras que las pérdidas llegan a ser la evapotranspiración potencial y el cambio en
el almacenamiento en la zona no saturada.
3.2.1. Recarga efectiva
Para la estimación de la recarga efectiva se utilizó el método de Thornthwaite y Mather
(1955), realizando un balance mensual hídrico y un modelo específico para el periodo y el
lugar de estudio (Anexo B Información generada en campo).
La ecuación de balance de Thornthwaite y Mather (1955) para el modelo de estudio se
detalla a continuación:
𝑅𝑒 = 𝑃 + 𝐿𝑎𝑚 − 𝐸𝑇𝑃 − ∆𝑆 (3.1)
21
Healy, W.R. y Scanlon B.R. (2010) Estimating Groundwater Recharge. (1st ed.). New
York: United States of America by Cambridge University Press.
Dónde:
Re= recarga efectiva
P = precipitación,
Lam= Lamina representativa de la zona inundada
ETP= Evapotranspiración potencial
S= Cambio en el almacenamiento en la zona no saturada.
Sin embargo, se deberá considerar que no toda el agua disponible entra a recargar el
acuífero, debido al factor infiltración, es por esto que el agua sobrante pasa a ser parte del
siguiente mes, y la verdadera ecuación de recarga efectiva será la siguiente:
𝑅𝑒 = 𝑉𝑅𝑖𝑛𝑓 − ∆𝑆 (3.2)
Dónde:
Re= Recarga efectiva
𝑉𝑅𝑖𝑛𝑓= Volumen real infiltrado
S= Cambio en el almacenamiento en la zona no saturada.
El volumen real infiltrado será la cantidad de agua que el suelo permite infiltrar.
𝑉𝑅𝑖𝑛𝑓 = 𝑉𝑑𝑖𝑠𝑝 𝑆𝑖 𝑞 > 𝑉𝑑𝑖𝑠𝑝 (3.3)
𝑉𝑅𝑖𝑛𝑓 = 𝑞 𝑆𝑖 𝑞 < 𝑉𝑑𝑖𝑠𝑝
Dónde:
𝑉𝑅𝑖𝑛𝑓= Volumen real infiltrado
𝑉𝑑𝑖𝑠𝑝= Volumen disponible
q = Descarga efectiva o flujo de Darcy
El volumen disponible será la cantidad de agua que se encuentra en la zona inundada
después de ser afectada por la evapotranspiración.
𝑉𝑑𝑖𝑠𝑝 = 𝑃 + 𝐿𝑎𝑚 − 𝐸𝑇𝑃 (3.4)
Figura 4: Mapa de áreas inundadas.
Como se puede apreciar en la figura 4, las zonas inundadas reciben un aporte de los ríos
Siches y Sulty debido a que en épocas de lluvia, los ríos se desbordan por el exceso de
agua. Lo cual nos indica que existirá un rebalse en las zonas al igual que una escorrentía,
sin embargo, el modelo indica que al ser un aporte de río muy grande, entrará suficiente
agua a la zona de inundación que se escurrirá superficialmente de la zona inundada, de esta
manera, el nivel de agua en la zona seria constante hasta que exista una infiltración hacia el
acuífero y el rebalse de río se simplificaría con la escorrentía (figura 5).
Figura 5: Esquema de un ejemplo de una zona inundada considerando rebalse y escorrentía
a) Precipitación, evapotranspiración potencial y volúmenes de zonas inundadas
Para la caracterización de la precipitación y evapotranspiración potencial, para el periodo
de estudio, se utilizaron los datos de la estación San Benito (Anexo A), que cuenta con
información meteorológica, comprendida desde el año 1966 hasta el año 2015. Los valores
de evapotranspiración potencial fueron determinados mediante el método de Thornthwaite:
𝐸𝑇𝑃 = 16 × (10 × 𝑡𝑚
𝐼)
𝑎
(3.5)
PrecipitaciónETP
EscorrentíaRebalse de río
Río
Dónde: ETP = evapotranspiración de potencial (mm/día),
tm = temperatura media (ºC),
I = índice calórico anual y
a = coeficiente que depende de I.
Los valores de evapotranspiración, para cada zona, fueron obtenidos del balance de
Thornthwaite y Mather (Anexo B. información generada en campo). Los volúmenes de
todas las zonas inundadas se determinaron con una modelación haciendo uso del programa
ArcGis, como se observa en la Tabla 9 y la Figura 4.
b) Lámina de agua
Se determinaron las áreas de las zonas inundadas y sus volúmenes respectivos. Con la
utilización de estos parámetros se obtuvo una lámina de agua representativa de la zona
inundada en milímetros, según la siguiente ecuación.
𝐿𝑎𝑚. 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 = (𝑉𝑜𝑙𝑖
𝐴𝑖) 3.6
Donde:
Lam. de agua: Lámina de agua representativa de la zona inundada (mm)
𝑉𝑜𝑙𝑖: Volumen de la zona inundada (mm³)
𝐴𝑖: Área de la zona inundada (mm²)
c) Infiltración. Ley de Darcy
El principio básico que rige el agua en el seno del acuífero es la ley de Darcy, que establece
que el flujo a través de un medio poroso es proporcional a la perdida de carga a la sección
considerada y la conductividad hidráulica según la ecuación.
𝑄 = 𝐾𝑆h
l 3.7
Donde:
𝑄 = Caudal de agua
𝑆 = Sección de flujot
𝐾 = Conductividad hidráulica
ℎ
𝑙 = Perdida de carga
Como las unidades del caudal Q son 𝐿3
𝑇⁄ , la sección es 𝐿2 e h e l son longitudes se
comprueba que las unidades de permeabilidad (K) son las de una velocidad 𝐿 𝑇⁄ la
expresión correcta de la ley de Darcy es la siguiente
𝑞 = 𝐾 ∗ 𝑖 3.8
Donde:
𝑞 = Descarga efectiva o flujo de Darcy que circula por m2 de sección (𝑚𝑚𝑠⁄ )
𝐾 = Conductividad hidráulica (𝑚𝑚𝑠⁄ )
i = Gradiente hidráulico vertical expresado en incrementos infinitesimales (adimensional)
c.1) Conductividad hidráulica (k)
La conductividad hidráulica es una propiedad muy importante de los medios porosos, que
indica la movilidad del agua dentro del suelo y depende del grado de saturación y la
naturaleza del mismo. Las utilidades del conocimiento del valor de la conductividad
hidráulica, son innumerables, de ahí la importancia de su estimación. Dentro de estos
beneficios se puede resaltar, que sirve como indicador de la hidrodinámica del agua
subterránea, y este entendimiento es fundamental para analizar problemas hidrogeológicos
en relación con las obras civiles, como en presas y embalses; problemas hidrogeológicos en
estudios geotécnicos y de minería; y el diseño de drenajes22
22 Donado, L.D Colmenares J.E. Modelo de conductividad hidráulica en suelos (2004)
c.1.2.) Cálculo de la tasa de infiltración
La estimación de la conductividad hidráulica saturada y la tasa de infiltración, es
importante para entender los procesos de recarga.23
Para estimar las propiedades hidráulicas de la zona no saturada, se realizaron 14 mediciones
distribuidas en todo las zonas inundadas (Figura 12), con el uso de anillas de infiltración
(Fotografía II.c. – Anexo C) y el permeámetro de Guelph (Fotografía I.b. – Anexo C),
efectuadas entre julio del 2014 y agosto de 2014.
c.1.2.1.) Anillas de infiltración
Horton supuso que el cambio en la capacidad de infiltración puede ser considerada
proporcional a la diferencia entre la capacidad de infiltración actual y la capacidad de
infiltración final, introduciendo un factor de proporcionalidad final k.
𝑓 = 𝑓𝑐 + (𝑓0 − 𝑓𝑐) ∗ 𝑒−𝑘𝑡 (3.9)
Dónde:
F = capacidad de infiltración en el tiempo (mm/h).
K = constante que representa la tasa de decrecimiento de la capacidad (constante de
recesión).
Fc = capacidad de infiltración final (mm/h).
Fo = capacidad de infiltración inicial (para t=0),(mm/h).
T = tiempo transcurrido desde el inicio de la infiltración. (minutos).
23
Arriaga, F.J., Kornecki T.S., Balkcom K.S., Raper R.L. (2010) A method for automating
data collection from a double-ring infiltrometer under falling head conditions. Soil Use and
Management, Vol. 26, pp. 61-67.
c.1.2.2.) Permeámetro de Guelph
El permeámetro Guelph se utiliza para la medida en el campo en zona insaturada de la
conductividad hidráulica saturada de campo (Kfs). Aunque con el permeámetro Guelph se
puede medir la infiltración acumulada y la tasa de infiltración, usualmente se puede
determinar in situ la conductividad hidráulica saturada. La Ks medida es llamada
comúnmente ‘conductividad hidráulica saturada en campo’ “Kfs”.
Esto es en reconocimiento del hecho que normalmente las burbujas de aire son atrapadas en
el medio poroso cuando el suelo se satura por la infiltración de agua, particularmente
cuando la infiltración ocurre en condiciones anegadas, por lo tanto el contenido de agua del
medio poroso a ‘saturación de campo’ es más bajo que a saturación completa o verdadera
saturación24
. Dependiendo de la cantidad de aire atrapado, Kfs puede ser una o dos veces
más bajo que la verdadera conductividad hidráulica saturada Ks.
Es un permeámetro de pozo de carga constante que hace uso del principio Mariotte. Con
este aparato se mide la penetración a velocidad constante de agua en el suelo no saturado
desde un pozo cilíndrico, en el cual se mantiene una carga constante de agua25
. En el suelo
se forma un bulbo con dimensiones que depende de tipo de suelo, radio del pozo y de la
carga de agua en el pozo (Figura 6).
Este método se sustenta en los análisis efectuados por Richards, que ha encontrado una
solución efectiva de cálculo de la conductividad hidráulica saturada (Kfs), considerando el
flujo tridimensional del agua en el suelo, a partir de un hoyo en donde se mantiene una
carga hidráulica (h) constante según Reynolds et al., 2002.
24
Reynolds, W.D., Elrick, D.E., Topp, G.C. (1983) A reexamination of the constant head
well permeameter method for measuring saturated hydraulic conductivity above the water
table. Soil Sci., Vol. 136, no. 4, pp. 250–268.
25 Reynolds, W.D., Elrick, D.E., Topp, G.C. (1983) A reexamination of the constant head
well permeameter method for measuring saturated hydraulic conductivity above the water
table. Soil Sci., Vol. 136, no. 4, pp. 250–268.
Mientras el agua fluye a través del suelo, la columna de agua en los reservorios del
permeámetro desciende, manteniendo estable la altura de h. Esta velocidad de descenso es
registrada por medio de una escala graduada a 0,1 cm, en intervalos constantes de tiempo,
permitiendo las lecturas correctas aún a muy bajos caudales. Cuando las velocidades de
descenso se estabilizan obteniendo 3 ó 4 valores iguales o con diferencias menores al 5% se
termina la medición. Con el valor de velocidad de descenso estable obtenido se procede al
cálculo de la Kfs26
Figura 6: Permeámetro Guelph (Elrick y Reynolds, 1992)
La conductividad hidráulica saturada (Kfs) puede calcularse resolviendo la ecuación de
Richards:
26 Cerana, J., Duarte, O., Fontanini, P., Rivaola, S., Díaz, E.,Benavidez, R. (2002) Medición
de parámetros hidráulicos en suelos expansivos. Implementación de la metodología del
permeámetro de Guelph para la determinación de Kfs en suelos arroceros de la provincia de
Entre Ríos. XVIII Congreso Argentino de Ciencia del Suelo. Pto. Madryn, Chubut.DD9.
H1H2
a
Reservorio
Tubo de aire
H1=h1
H2=h2
Superficie del suelo
Zona de
humedecimiento
Frente de
humedecimiento
Bulbos
Saturados
H2H1
𝐾𝑓𝑠 =𝐶𝐴𝑞
2𝜋ℎ2 + 𝐶𝜋𝑎2 + (2𝜋ℎ𝑎∗)
3.10
Dónde:
C = factor de forma adimensional obtenido de h/a
A = área de la sección transversal del reservorio del permeámetro (m2)
q = estado estable de la caída del nivel de agua en el reservorio del permeámetro (m s-1)
h = profundidad de agua en el pozo (controlada por la altura del tubo de aire) (m)
a = radio del pozo (m).
a*= parámetro de textura/estructura (m-1)
El parámetro textura/estructura (a*) puede ser obtenido de la tabla 7; mientras que el factor
de forma (C) se puede conseguir en la figura 7.
Cuando se mide el flujo estable para dos potenciales de agua diferentes (cargas) aplicadas
secuencialmente a la superficie de infiltración, la conductividad hidráulica saturada de
campo puede estimarse mediante la siguiente expresión:
𝐾𝑓𝑠 = 𝐺2 ∗ 𝑄2 − 𝐺1 ∗ 𝑄1 3.11
𝐺2 = ℎ1𝐶2
𝜋(2ℎ1ℎ2(ℎ2 − ℎ1) + 𝑎²(ℎ1𝐶2 − ℎ2𝐶1)) 3.12
𝐺1 = 𝐺2
ℎ2𝐶1
ℎ1𝐶2 3.13
Siendo Q la descarga (m3 s-1) cuando el flujo es estable
𝑄1 = 𝐴 ∗ 𝑞1 3.14
𝑄2 = 𝐴 ∗ 𝑞2 3.15
Figura 7: Escala del factor C en función de h/a (Reynolds y Elrick, 1987)
Tabla 7: Categorías de medios porosos usados para la estimación de a*
Categoría del medio poroso Valor de a* (m-1)
*Materiales compactados, materiales arcillosos o limosos poco 1
estructurados, tales como sedimentos marinos o lacustrinos,
materiales de relleno, etc.
*Suelos que tienen textura fina y sin estructura 4
*La mayor parte de los suelos estructurados desde arcillas, 12
pasando por francos; además incluyendo arenas finas y gruesas
desestructurados. Categoría más frecuentemente aplicada a suelos
agrícolas
*Suelos pedregosos y arenas gruesas, pueden además incluir algunos 36
suelos con buena estructura con grandes grietas y macroporos
Fuente: Elrick et al, 1989
c.2) Gradiente hidráulico vertical (i)
El gradiente hidráulico se define como el cambio que se produce en la nivel piezométrico
asociado con el cambio en la distancia en la dirección la cual da una tasa máxima de
disminución de este nivel. El gradiente hidráulico puede ser determinado a partir de mapas
2.0
3.0
1.0
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 100
12
3
C FACTOR C
1. Arena
2. Suelo arcillo limoso estructurado
3. Suelo arcillo limoso no estructurado
h/a
de niveles de agua o superficies potenciométricas utilizando medidas de niveles de agua
tomadas en el lugar objeto de estudio durante un tiempo específico. Es importante estimar
valores de los gradientes hidráulicos tanto verticales como laterales del lugar. Los
gradientes verticales son útiles en la evaluación del potencial para analizar las direcciones
de flujo por capas superiores o inferiores así como la capacidad de fluir del agua
subterránea entre acuíferos adyacentes. Los gradientes hidráulicos verticales pueden ser
determinados mediante comparación de niveles de agua en múltiples pozos con supervisión
en puntos individuales a diferentes profundidades verticales.27
Figura 8: Esquema del pozo
𝑖 = 𝐸𝑙𝑒𝑣𝑝𝑜𝑡 𝐴 − 𝐸𝑙𝑒𝑣𝑝𝑜𝑡 𝐵
∆𝑍 3.16
Donde:
𝐸𝑙𝑒𝑣𝑝𝑜𝑡 𝐴 = Elevación potenciométrica del primer pozo (msnm)
𝐸𝑙𝑒𝑣𝑝𝑜𝑡 𝐵 = Elevación potenciométrica del segundo pozo (msnm)
27
Donado, L.D Colmenares J.E. Modelo de conductividad hidráulica en suelos (2004)
Filtro
Elev. Pot
Elev.Suelo
∆𝑍= Distancia de la superficie hasta la rejilla
La ubicación de los pozos de monitoreo se encuentran mostrados en la figura 9
Figura 9: Mapa de ubicación de pozos de monitoreo
c.2.1) Equipotenciales y redes de flujo
En sistemas de flujo de Agua Subterránea es necesario conocer la dirección de flujo o la
carga hidráulica en cualquier lugar de la formación.28
Para condiciones estacionarias, podemos representar gráficamente el flujo de un sistema en
dos dimensiones usando un grupo de líneas que se intersectan: líneas de flujo y líneas
equipotenciales. Este grupo se denomina red de flujo.28
En realidad, una red de flujo es una solución gráfica de la ecuación de flujo de Aguas
subterráneas en estado estacionario28
- Líneas de flujo: Indican la trayectoria que una partícula de agua va a seguir a
medida que se mueve
- Líneas equipotenciales: Líneas de control de igual carga hidráulica en el subsuelo.
Intersectan a las líneas de flujo.
Figura 10: Esquema de equipotenciales y Líneas de flujo
28
Zapata R. (2013) Redes de flujo de Agua Subterránea. USFX. Posgrado de la Carrera de
Ingeniería Civil
Lineas de Flujo
(flow lines)
Trayectoria que
recorrerá una
partícula de fluido
Lineas Equipotenciales
(equipotencial lines)
H es constante a lo largo de
esta línea
Es necesaria la utilización de pozos de monitoreo (figura 9) en los cuales se tengan medidas
de carga hidráulica para la correcta gráfica de líneas equipotenciales y redes de flujo.
d) s)
El cambio del almacenamiento en el suelo, fue calculado a través del balance hídrico de
Thornthwaite y Mather, para cada zona subdividida del área de estudio; la metodología se
describe a continuación.
d.1.) Cálculo de la capacidad máxima de campo (Hmax)
Cuando en un mes se producen más entradas que salidas (Entradas>ETP), una parte del
agua sobrante pasa a formar parte de la reserva en el suelo,y la otra parte pasa al mes
siguiente, sin embargo, debe considerarse que cuando se alcanza la capacidad de retención
máxima del suelo, el exceso de agua escurre superficialmente o en profundidad, por lo que
el concepto de reserva máxima o cantidad de agua por unidad de superficie (mm) que el
suelo es capaz de almacenar en su perfil, debe ser determinada previamente. La capacidad
máxima de campo para las diferentes zonas subdivididas en el área de estudio, se
determinó mediante la siguiente ecuación:
𝐻𝑚𝑎𝑥 = 𝑊𝐻𝐶 × 𝑑 (3.17)
Donde:
Hmax = Capacidad máxima de campo (mm)
WHC = capacidad de retención de agua (mm/mm)
d = profundidad de la zona radicular (mm)
La capacidad de retención de agua para el tipo de suelo se obtuvo de los valores propuestos
por McDole, et al. (1974), mostrados en la Tabla 8 y la profundidad de la zona radicular, se
obtuvo de acuerdo al tipo de cultivo principal para cada zona subdividida de las áreas
inundadas, mostradas en la Figura 4
Tabla 8: Capacidad de retención de agua de acuerdo al tipo de suelo según textura
Tipo de suelo según textura Capacidad retención de agua (plg/pie)
Arenoso 0.43
Arenoso franco 0.94
Franco arenoso 1.67
Franco 1.67
Franco limoso 2.10
Limoso 2.44
Franco arcilloso 2.12
Franco areno arcilloso 2.0 – 2.16
Franco limo arcilloso 2.16
Arcillo arenoso 2.04
Arcilloso 1.94
Fuente: McDole, et al. (1974)
d.2.) Cálculo del cambio del almacenamiento en la zona no saturada
En el balance hídrico propuesto por Thornthwaite y Mather, el almacenamiento se calcula
agregando los incrementos (Vdisp-ETP) cuando estos son positivos, de esta forma el
almacenamiento en el mes "i" (en función de la del mes anterior "i-1") será:
𝐴𝑙𝑚𝑖 = 𝐴𝑙𝑚𝑖−1 + (𝑉𝑑𝑖𝑠𝑝 𝑖 − 𝐸𝑇𝑃𝑖) 𝑠𝑖 0 < 𝐴𝑙𝑚𝑖−1 + (𝑉𝑑𝑖𝑠𝑝 𝑖 − 𝐸𝑇𝑃𝑖) < 𝐻𝑚á𝑥 (3.18)
𝐴𝑙𝑚𝑖 = 𝐻𝑚𝑎𝑥 𝑠𝑖 𝐴𝑙𝑚𝑖−1 + (𝑉𝑑𝑖𝑠𝑝 𝑖 − 𝐸𝑇𝑃𝑖) > 𝐻𝑚á𝑥 (3.19)
𝐴𝑙𝑚𝑖 = 0 𝑠𝑖 0 > 𝐴𝑙𝑚𝑖−1 + (𝑉𝑑𝑖𝑠𝑝 𝑖 − 𝐸𝑇𝑃𝑖) (3.20)
Los valores del almacenamiento se acumularon mes a mes en el período húmedo, según los
incrementos Vdisp - ETP > 0 y disminuyeron al llegar el período seco, decreciendo mes a
mes según los valores mensuales Vdisp - ETP < 0.
Como se aprecia en la fórmula, se necesita el almacenamiento del mes anterior para
comenzar el cálculo, por esta razón, se asumió que después del período seco, el
almacenamiento del suelo es nulo.
CAPITULO IV
CAPÍTULO IV: RESULTADOS Y DISCUSIONES
4.1. Introducción
Las aguas subterráneas son una fuente importante de agua dulce en todo el mundo, a
medida que la población mundial siga creciendo, se requerirá el uso de fuentes de agua
subterránea, especialmente en las zonas áridas y las zonas semiáridas, por lo que la
cuantificación de las tasas naturales de recarga de agua subterránea es imprescindible para
la gestión eficiente de aguas subterráneas29
.
En este capítulo, se constituye y observa y analiza toda la información generada
correspondiente a datos climatológicos, características de las zonas inundadas, suelo,
infiltración, con el fin de obtener tasas de recarga distribuidas en el área de estudio.
29
Simmers, I. (1990) Aridity, groundwater recharge and water resources management. In
Groundwater Recharge, A Guide to Understanding and Estimating Natural Recharge
4.2. Construcción del modelo conceptual de recarga para la zona de estudio
𝑅𝑒 = 𝑃 + 𝐿𝑎𝑚 − 𝐸𝑇𝑃 − ∆𝑆
.
Figura 11: Modelo Conceptual
Zona Inundada
Acuífero
Precipitación ETP
Infiltración
Almacenamiento
Lámina de agua
4.3. Recarga en el acuífero de Cliza mediante el balance hídrico
4.3.1. Estimación de los componentes de recarga
a) Recarga efectiva
Primeramente al cálculo de recarga por inundación se obtuvieron las precipitaciones
mensuales en Cliza según a la estación de San Benito, tomando en cuenta solo el año 2014
como año hidrológico, siendo este el año en el que ocurrió la mayor inundación registrada,
adquiriendo así las precipitaciones medias mensuales que se tomarán en cuenta para el
balance hídrico como factor que aporta a la inundación de la zona.
b) Volúmenes de las zonas inundadas
Para los volúmenes inundados se determinaron las áreas de las zonas inundadas de la
localidad de Cliza. Las áreas delimitadas por GPS fueron suministradas por el municipio.
Una vez obtenidas, se determinaron los volúmenes de las zonas inundadas mediante
modelación utilizando el programa ArcGis. (Anexo B información generada en campo)
Obteniendo los siguientes resultados mostrados en la Tabla 9
Tabla 9: Áreas y volúmenes de las zonas inundadas
ID Cota
Ref.
Volumen
(m3) Área (m2)
lámina
(m)
lámina en
(mm)
Vol. Adoptado
(m3)
A1 2693 593859.92 803773.92 0.74 738.84 593859.92
A2 2694 977720.07 1103897.00 0.89 885.70 977720.07
A3 2696 234747.26 249738.60 0.94 939.97 234747.26
A4 2700 700715.17 561802.72 1.25 1247.26 700715.17
La lámina obtenida en milímetros de agua será la altura representativa de la zona inundada.
c) Infiltración
c.1) Conductividad Hidráulica
Los lugares donde se realizaron las pruebas de infiltración con el permeámetro de guelph y
las anillas se encuentran ubicados en la figura 12
Figura 12: Mapa de pruebas de infiltración
Tabla 10: Valores de conductividades hidráulicas obtenidas por el permeámetro de Guelph
y las anillas de infiltración
ID
Permeámetro
de Guelph
Kfs m/dia
Anillas de
infiltración
fc m/día
P2 0.0102 0.020
P3 0.2201 0.050
P4 0.0231 0.010
P5 0.1629 0.050
P6 0.1271 0.040
P7 0.1334 0.070
P8 0.0062 0.040
P9 0.0531 0.040
P10 0.0057 0.200
P11 0.2238 0.100
P12 0.2111 0.100
P13 0.0113 0.001
P14 0.5877 0.030
Ambos métodos son válidos para realizar el cálculo de la conductividad en el acuífero, se
puede observar en la tabla 10 que los valores obtenidos para el permeámetro son similares a
los obtenidos por las anillas pero debido a que el permeámetro es un instrumento con
mayor precisión, se tomaron en cuenta para el cálculo de la descarga efectiva o flujo de
Darcy. Las pruebas de infiltración se realizaron dispersamente en las 4 zonas de estudio
como se muestra en la Tabla 11.
Tabla 11: Valores de conductividades hidráulicas pertenecientes a cada zona de inundación
ID Pruebas Areas kfc kfc real kfc real
mm2 mm/día mm/día mm/mes
A1
P6 5.75274E+11 127.10
72.44 2173.12 P9 9.31616E+11 53.10
P10 1.20957E+12 5.67
P5 7.44594E+11 162.86
A2
P2 9.2991E+11 10.25
63.32 1899.59
P3 2.20363E+11 220.09
P4 7.43722E+11 23.08
P7 1.17165E+12 133.44
P8 6.55569E+11 6.23
A3 P13 5.31371E+11 11.33
281.80 8453.95 P14 4.69821E+11 587.70
A4 P12 4.7227E+11 211.06
219.12 6573.55 P11 8.11188E+11 223.81
El valor de conductividad mínimo obtenido, como se muestra en la tabla 11 fue de 63.32
mm/día ubicado en el área A2 y el valor máximo obtenido fue de 281.80 mm/día ubicado
en las áreas A3.
El valor de las áreas respectivas a cada prueba de infiltración, se determinaron haciendo el
uso de los Polígonos de Thiessen como se muestra en la figura 13
Figura 13: Mapa de división de áreas por Polígonos de Thiessen
c.2) Gradiente hidráulico vertical
En el proyecto se utilizó para las zonas A1, A2, A3, y A4 los pozos P014, P050(PM1),
PM14, PM17 respectivamente al ser los más cercanos a las zonas inundadas, (figura 14)
Figura 14: Mapa de pozos de monitoreo utilizados
Los planos de pozos se muestran en el Anexo A, los valores de gradientes y flujo de Darcy
se detallan en la tabla 12.
Tabla 12: Valores de gradiente hidráulico vertical
Area Mes
Elev. De la
Superficie
(m)
Lámina
de agua
(m)
Elev. de
la zona
inundada
(m)
Distancia
ΔZ (m)
Elev.
Potenciométrica
(m)
Gradiente i
(adim.)
A1 Enero 2695 0.74 2695.74 32.75 2685.00 0.33
Febrero 2695 0.74 2695.74 32.75 2686.00 0.30
A2 Enero 2695 0.89 2695.89 25.00 2685.80 0.40
Febrero 2695 0.89 2695.89 25.00 2686.56 0.37
A3 Enero 2700 0.94 2700.94 57.50 2692.74 0.14
Febrero 2700 0.94 2700.94 57.50 2693.59 0.13
A4 Enero 2700 1.25 2701.25 34.00 2692.70 0.25
Febrero 2700 1.25 2701.25 34.00 2693.49 0.23
Los valores obtenidos de flujo de Darcy se detallan en el balance hídrico propuesto por
Thornwaite y Matter.
c.3) Equipotenciales y Redes de flujo
Se hizo uso de veinte pozos de monitoreo (figura 9), de los cuales ocho tienen información
litológica mostrada en el Anexo A. Se construyeron dos mapas de redes de flujo
pertenecientes a los meses de enero y febrero del año 2014 con ubicaciones de transversales
del río Siches que fueron determinadas en el mes de junio solo por carácter informativo del
río. (Figuras 15 y 16, anexo D planos).
Figura 15: Mapa de superficie potenciométrica y dirección de flujo
Enero 2014
2700
2695
2690
2685
LEYENDA
!A POZOS DE MONITOREO
! UBICACIÓN DE TRANSVERSALES
LINEAS DE FLUJO
EQUIPOTENCIALES
RIOS
CURVAS DE NIVEL CADA 20 M
AREAS INUNDADAS
LIMITE MUNICIPAL CLIZA0 1 2 3 40.5
Kilometros
µ
LEYENDA
!APOZOS DE MONITOREO
!
UBICACIÓN DE TRANSVERSALES
LINEAS DE FLUJOEQUIPOTENCIALES
RIOSCURVAS DE NIVEL CADA 20 M
AREAS INUNDADAS
LIMITE MUNICIPAL CLIZA
0
1
2
3
4
0.5
Kilometros
µ
Figura 16: Mapa de superficie potenciométrica y dirección de flujo
Febrero 2014
LEYENDA
!A POZOS DE MONITOREO
! UBICACIÓN DE TRANSVERSALES
LINEAS DE FLUJO
EQUIPOTENCIALES
RIOS
CURVAS DE NIVEL CADA 20 M
AREAS INUNDADAS
LIMITE MUNICIPAL CLIZA0 1 2 3 40.5
Kilometros
µ
2700
2695
2690
LEYENDA
!APOZOS DE MONITOREO
!
UBICACIÓN DE TRANSVERSALES
LINEAS DE FLUJOEQUIPOTENCIALES
RIOSCURVAS DE NIVEL CADA 20 M
AREAS INUNDADAS
LIMITE MUNICIPAL CLIZA
0
1
2
3
4
0.5
Kilometros
µ
d) Cambio del almacenamiento en la zona no saturada
Para el cálculo del cambio de almacenamiento en la zona no saturada, por el método de
Thornthwaite y Mather, para cada zona subdividida del área de estudio, se calculó la
capacidad de máxima de campo (Tabla 4.4), con la capacidad de retención de agua para el
tipo de suelo de la zona de estudio (observado durante las pruebas de infiltración) y la
profundidad de la zona radicular30
, de acuerdo al tipo de cultivo principal para cada zona
subdividida. (Tabla 4.4, Figuras 2.3 y 3.2).
Tabla 13: Capacidad de retención de agua de acuerdo al tipo de suelo según textura
Área
Tipo de suelo
según
textura
Capacidad
retención
de agua
(plg/pie)
Cultivo
principal
Profundidad
radicular (pies -m)
Capacidad
retención de agua
(plg - mm)
A1
Franco limo
arcilloso
2.16
Alfalfa 5 - 1.52 10.8 - 274.32
A2 Alfalfa 5 - 1.52 10.8 - 274.32
A3 Maíz 3.5 - 1.06 7.56 - 192.02
A4 Papa 2.95 - 0.9 6.37 - 161.80
Con los valores obtenidos de los componentes del balance propuesto por Thornthwaite y
Mather, se obtuvieron los siguientes valores de recarga por precipitación en las diferentes
zonas inundadas de Cliza como se muestra en las Tablas de Balance Hídrico para cada área
respectiva (A1, A2, A3, A4).
30
McDole, R.E., McMaster, G.M., Larsen, D.C.(1974) Available water-holding capacities
of soils in southern Idaho. Current Information Series 236, Univ. of Idaho Agric. Exp.
Stn.,Moscow
Tabla 14: Balance hídrico A1 en (mm/mes)
A1
Capacidad máxima de
campo (Hmax)= 274.3 mm
OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV
Lam. de
Agua
738.8 147.8 0.0
P 41.5 35.0 104.0 209.5 43.5 36.5 5.4 11.0 0.0 0.0 0.0 8.0 25.0 80.0
Entradas 41.5 35.0 104.0 948.3 191.3 36.5 5.4 11.0 0.0 0.0 0.0 8.0 25.0 80.0
ETP 72.8 79.6 83.9 78.2 67.4 69.5 57.8 45.4 34.6 36.6 45.7 56.2 72.8 79.6
V disp 0.0 -44.6 20.1 870.1 123.9 -33.0 -52.4 -34.4 -34.6 -36.6 -45.7 -48.2 -47.8 0.4
i(adim) 0.0 0.0 0.0 0.3 0.3 0.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
Kfc 2173.1 2173.1 2173.1 2173.1 2173.1 2173.1 2173.1 2173.1 2173.1 2173.1 2173.1 2173.1 2173.1 2173.1
q 0.0 0.0 0.0 717.1 651.9 586.7 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
VR inf 0.0 -44.6 0.0 717.1 123.9 -33.0 -52.4 -34.4 -34.6 -36.6 -45.7 -48.2 -47.8 0.0
ALM 0.0 0.0 20.1 274.3 274.3 241.3 188.9 154.5 119.9 83.3 37.6 0.0 0.0 0.4
VALM 0.0 0.0 20.1 254.2 0.0 -33.0 -52.4 -34.4 -34.6 -36.6 -45.7 -37.6 0.0 0.4
REC 0.0 -44.6 -20.1 462.9 123.9 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 -10.6 -47.8 -0.4
REC 0.0 0.0 0.0 462.9 123.9 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
Recarga total = 586.8 mm/año
Tabla 15: Balance hídrico A2 en (mm/mes)
A2 Capacidad máxima de
campo (Hmax)= 274.3 mm
OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV
Lam. de
Agua
885.7 257.1 0.0
P 41.5 35.0 104.0 209.5 43.5 36.5 5.4 11.0 0.0 0.0 0.0 8.0 25.0 80.0
Entradas 41.5 35.0 104.0 1095.2 300.6 36.5 5.4 11.0 0.0 0.0 0.0 8.0 25.0 80.0
ETP 72.8 79.6 83.9 78.2 67.4 69.5 57.8 45.4 34.6 36.6 45.7 56.2 72.8 79.6
V disp 0.0 -44.6 20.1 1017.0 233.3 -33.0 -52.4 -34.4 -34.6 -36.6 -45.7 -48.2 -47.8 0.4
i (adim) 0.0 0.0 0.0 0.4 0.4 0.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
Kfc 1899.6 1899.6 1899.6 1899.6 1899.6 1899.6 1899.6 1899.6 1899.6 1899.6 1899.6 1899.6 1899.6 1899.6
q 0.0 0.0 0.0 759.8 702.9 645.9 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
VR inf 0.0 -44.6 0.0 759.8 233.3 -33.0 -52.4 -34.4 -34.6 -36.6 -45.7 -48.2 -47.8 0.0
ALM 0.0 0.0 20.1 274.3 274.3 241.3 188.9 154.5 119.9 83.3 37.6 0.0 0.0 0.4
VALM 0.0 0.0 20.1 254.2 0.0 -33.0 -52.4 -34.4 -34.6 -36.6 -45.7 -37.6 0.0 0.4
REC 0.0 -44.6 -20.1 505.6 233.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 -10.6 -47.8 -0.4
REC 0.0 0.0 0.0 505.6 233.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
Recarga total = 738.9 mm/año
Tabla 16: Balance hídrico A3 en (mm/mes)
A3
Capacidad máxima de
campo (Hmax)= 192.0 mm
OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV
Lam. de
Agua
940.0 0.0 0.0
P 41.5 35.0 104.0 209.5 43.5 36.5 5.4 11.0 0.0 0.0 0.0 8.0 25.0 80.0
Entradas 41.5 35.0 104.0 1149.5 43.5 36.5 5.4 11.0 0.0 0.0 0.0 8.0 25.0 80.0
ETP 72.8 79.6 83.9 78.2 67.4 69.5 57.8 45.4 34.6 36.6 45.7 56.2 72.8 79.6
V disp 0.0 -44.6 20.1 1071.3 -23.9 -33.0 -52.4 -34.4 -34.6 -36.6 -45.7 -48.2 -47.8 0.4
i (adim) 0.0 0.0 0.0 0.1 0.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
Kfc 8454.0 8454.0 8454.0 8454.0 8454.0 8454.0 8454.0 8454.0 8454.0 8454.0 8454.0 8454.0 8454.0 8454.0
q 0.0 0.0 0.0 1183.6 1099.0 169.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
VR inf 0.0 -44.6 0.0 1071.3 -23.9 -33.0 -52.4 -34.4 -34.6 -36.6 -45.7 -48.2 -47.8 0.0
ALM 0.0 0.0 20.1 192.0 168.1 135.1 82.7 48.3 13.7 0.0 0.0 0.0 0.0 0.4
VALM 0.0 0.0 20.1 171.9 -23.9 -33.0 -52.4 -34.4 -34.6 -13.7 0.0 0.0 0.0 0.4
REC 0.0 -44.6 -20.1 899.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 -22.9 -45.7 -48.2 -47.8 -0.4
REC
0.0 0.0 899.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
Recarga total = 899.3 mm/año
Tabla 17: Balance hídrico A4 en (mm/mes)
A4
Capacidad máxima de
campo (Hmax)= 161.8
OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV
Lam. de
Agua
940.0 0.0 0.0
P 41.5 35.0 104.0 209.5 43.5 36.5 5.4 11.0 0.0 0.0 0.0 8.0 25.0 80.0
Entradas 41.5 35.0 104.0 1149.5 43.5 36.5 5.4 11.0 0.0 0.0 0.0 8.0 25.0 80.0
ETP 72.8 79.6 83.9 78.2 67.4 69.5 57.8 45.4 34.6 36.6 45.7 56.2 72.8 79.6
V disp 0.0 -44.6 20.1 1071.3 -23.9 -33.0 -52.4 -34.4 -34.6 -36.6 -45.7 -48.2 -47.8 0.4
i (adim) 0.0 0.0 0.0 0.1 0.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
Kfc 6573.6 6573.6 6573.6 6573.6 6573.6 6573.6 6573.6 6573.6 6573.6 6573.6 6573.6 6573.6 6573.6 6573.6
q 0.0 0.0 0.0 1643.4 1511.9 1380.4 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
VR inf 0.0 -44.6 0.0 1378.5 -23.9 -33.0 -52.4 -34.4 -34.6 -36.6 -45.7 -48.2 -47.8 0.0
ALM 0.0 0.0 20.1 161.8 137.9 104.9 52.5 18.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.4
VALM 0.0 0.0 20.1 141.7 -23.9 -33.0 -52.4 -34.4 -18.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.4
REC 0.0 -44.6 -20.1 1236.9 0.0 0.0 0.0 0.0 -16.5 -36.6 -45.7 -48.2 -47.8 -0.4
REC 0.0 0.0 0.0 1236.9 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
Recarga total = 1236.9 mm/año
Tabla 18 Recarga total por el método de balance hídrico en el acuífero de Cliza
Área Recarga Total
(mm/año)
A1 586.8
A2 738.9
A3 899.3
A4 1236.9
Los datos de recarga obtenidos nos indican que existe una cantidad considerable de agua
infiltrada al acuífero en las zonas inundadas lo cual es lógico debido a que se tratan de
zonas en las cuales el terreno tiene un grado considerable de permeabilidad lo cual se
demuestra en los datos de infiltración obtenidos mediante el permeámetro de Guelph y las
anillas de infiltración
Como se observa en las Tablas de Balance hídrico, las áreas en las que existe mayor
recarga por precipitación y aporte de río en la zona de estudio, son las áreas A3 y A4,
debido a que el volumen que alberga el agua es mayor por la profundidad de las zonas. La
lamina representativa del área A4 es relativamente alta con una altura de 1247.3 mm
En las áreas A1, A2 la recarga son menores, a pesar de tener un área mayor pero una
capacidad mucho menor de almacenar agua.
CONCLUSIONES
- Las áreas de estudio se determinaron por medio de su ubicación geográfica, del cual
para hacer el trabajo de campo se seleccionaron puntos proporcionalmente
distribuidos en cada sector.
- Se aplicaron los métodos de las anillas de infiltración y del permeámetro de Guelph
para la determinación de la tasa de infiltración que por medio del ajuste de Horton
en el caso de las anillas y de la resolución de la ecuación de Richard en el caso del
permeámetro de Guelph, se obtuvieron resultados aproximadamente cercanos entre
uno y otro método, de esta manera se corroboró que los resultados obtenidos son
más reales.
- Comparando con algunos estudios realizados en lugares con características
parecidas a la zona de estudio de Cliza (zona semi-arida), se encontró que las tasas
de recarga obtenidas se aproximan. Un estudio realizado de recarga en zonas semi-
aridas: “Groundwater recharge in irrigated semi-arid áreas. Quantitative
hydrological modelling and sensitivity analysis” by Jimenez J, Candela L:
determinó recargas alrededor de 397 mm/año por precipitación afirmando que estos
valores pueden aumentar en épocas de eventos extremos de lluvias. El valor mínimo
obtenido para Cliza fue de 586.8 mm/año. Se debe considerar que el estudio fue
realizado en El Campo Cartagena, una zona con características muy similares a
Cliza.
- Es muy importante mencionar que en la zona 4 donde se obtuvo la tasa más alta de
recarga, tiene una capacidad basta de almacenaje de agua, en este caso, de agua que
se desbordó del río y que llegó por precipitación, es por eso que la lámina
representativa supera el metro de altura, y debido a esto podría decirse también que
fue un factor que insidió en el resultado.
- Las zonas inundadas demostraron tener una infiltración muy buena, lo cual permitió
que gran parte del agua que se encontraba en las zonas infiltre sin problemas hacia
el acuífero, de este modo también podría explicarse los valores elevados de recarga
obtenidos
- Las láminas de agua son valores representativos de los volúmenes de las zonas
inundadas determinados con el software ArcGis 9.3 que se aproximan a las
referencias brindadas por las autoridades y los pobladores. Se optó por este método
para determinarlas debido a la falta de datos de niveles de agua.
- Las ecuaciones del balance hídrico utilizadas, fueron planteadas mediante un
razonamiento lógico e hipotético tomando en cuenta las características de la zona y
su modelo conceptual, cabe mencionar que las características de toda zona en el
mundo son únicas y particulares, debido a esto las investigaciones de recarga en
otros sectores, pueden ser utilizados como referencia pero no de marea
determinística.
RECOMENDACIONES
- Realizar estudios sobre hidrología e hidrogeología en las zonas de inundación
debido a la importancia de las inundaciones que se presentan en ese sector y la
presencia de acuíferos subterráneos, para la perforación de pozos y la extracción y
aprovechamiento de aguas subterráneas para consumo o riego.
- Seleccionar un método apropiado y eficaz para la determinación de los valores de
las tasas de infiltración en el momento de realizar el trabajo de campo, debido a que
buenos resultados son indispensables para los cálculos posteriores.
- Utilizar diferentes métodos de cálculo para tasas de infiltración con el fin de hacer
comparaciones de resultados obtenidos en el presente proyecto y corroborar datos
de campo.
- Hacer un estudio de resistividad para determinar la conductividad hidráulica de la
zona y poder tener una mayor idea de los estratos existentes en Cliza y así definir
parámetros y características del acuífero. De este modo se podrá corroborar los
datos de perfiles y cortes longitudinales.
- Si se requieren valores más certeros sobre niveles de agua, es importante hacer
levantamientos topográficos tanto de las zonas inundadas como del río. También
realizar aforos si se quiere adentrar más al estudio del río.
BIBLIOGRAFÍA
Balek, J.1988 Groundwater recharge concepts. En: Estimation of Natural
Groundwater Recharge. Boston: Ed. Reidel, NATO ASI Series, pp. 3–9.
Centro Andino para la Gestión y Uso de Agua (AGUA) (2007) Proceso de
transferencia y autogestión en los sistemas de riego de Punata, Cochabamba -
Bolivia.
Clarke, R., Lawrence, A. and Foster, S (1996) Groundwater: A threatened resource.
Nairobi, Kenya: United Nations Environment Programme Environment Library No.
15.
Custodio, E., Llamas, M.R., Sauquillo, A. (2000) Retos de la hidrología
subterránea. Ingeniería del Agua, Vol. 7, no.1.
De Vries, J., Simmers, I. (2002) Groundwater recharge: an overview of processes
and challenges. Hydrogeology Journal, Vol. 10, pp. 5-17.
Delgadillo O., Lazarte N. (2007) Inventario de pozos perforados en el Abanico de
Punata, Cochabamba. Centro Andino para la Gestión y Uso de Agua (AGUA),
Cochabamba – Bolivia.
Gates J.B., Scanlon R.B., Mu, X., Zhang, Lu. (2011) Impacts of soil conservation
on groundwater recharge in the semi-arid Loess Plateau, China. Hydrogeology
Journal, Vol. 19, no. 4, pp. 865-875.
GEOBOL (1979) Proyecto Integrado de Recursos hídricos en Cochabamba
(PIRCH). Servicio Geológico de Bolivia. GEOBOL.
Gobierno Municipal de Poopó (2007) Ajuste Plan de Desarrollo Municipal 2007-
2011. Elaborado por APEMIN II, pp. 189. Poopó, Oruro, Bolivia.
Healy, W.R. y Scanlon B.R. (2010) Estimating Groundwater Recharge. (1st ed.).
New York: United States of America by Cambridge University Press.
Leopold et al., 1984. " Schmudde, 1968. Leopold et al., 1964. Definición de llanura
de inundación y evaluación del peligro de inundaciones
M.C. Landavazo G.O.,2005, Cosecha y Recarga de agua en eventos de
Precipitación Extrema, Universidad de Sonora Olanda, 1-16
Moral. 2011/2012. Álvarez. 2011/2012 Geodinámica Externa. Universidad de
Sevilla
Nimmo, J.R., Healy, R.W., and Stonestrom, D.A., 2005, Aquifer Recharge,
University of Sao Paulo, Department of Hydraulics and Sanitary Engineering, 1-18
Plan de Desarrollo Municipal, 2010 – 2015, Instrumento de planificación de la
gestión del desarrollo, CLIZA-COCHABAMBA, 1-225
Scanlon et al. 2002. Healy. R. 2010.Estimating Groundwater Recharge
Schwartz B and Schreiber M. 2002, Quantifying Potential Recharge in Mantled
Sinkholes Using ERT, 1-12
Zapata R. (2013) Redes de flujo de Agua Subterránea. USFX. Posgrado de la
Carrera de Ingeniería Civil
ANEXOS
ANEXO A: INFORMACIÓN RECOPILADA
Los siguientes datos de información pluviográfica fueron obtenidos del SENHAMI
Estación: San Benito Latitud Sud: 17º 31' 43"
Departamento: Cochabamba
Longitud
Oeste: 65º 54' 17"
Provincia: Punata
Altura
m/s/n/m: 2710
DATOS DE : PRECIPITACIÓN TOTAL (mm)
AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ANUAL
1999 77.7 47.5 **** 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 36.0 12.0 45.5 58.0 ****
2000 92.8 37.7 76.1 3.2 0.0 2.1 0.0 0.0 4.3 16.2 11.5 70.7 314.6
2001 161.1 134.3 58.6 6.6 10.0 0.0 0.0 13.0 0.0 24.2 5.3 43.0 456.1
2002 31.5 98.1 55.8 21.0 1.5 0.0 10.0 4.7 2.7 4.0 19.2 27.7 276.2
2003 133.1 49.4 58.1 5.5 0.0 0.0 1.5 2.0 19.8 28.5 3.5 208.1 509.5
2004 115.6 56.9 7.8 7.4 3.4 0.0 8.2 1.6 10.2 9.9 69.6 67.0 357.6
2005 143.2 107.5 2.0 26.2 0.0 0.0 0.0 0.0 13.5 5.1 74.2 62.8 434.5
2006 108.1 67.5 68.8 39.2 0.0 0.0 0.0 0.0 6.0 21.0 33.5 34.5 378.6
2007 93.0 95.5 20.5 27.5 0.0 0.0 0.0 0.0 8.5 2.0 53.5 101.0 401.5
2008 99.5 55.5 64.5 26.5 2.5 1.0 0.0 0.0 0.0 15.5 20.0 88.0 373.0
2009 80.5 65.5 83.0 19.5 0.0 0.0 6.5 0.0 3.0 14.5 40.0 89.0 401.5
2010 83.0 34.5 46.5 0.0 0.0 0.0 3.5 16.0 3.0 0.0 12.5 91.5 290.5
2011 62.3 164.5 95.0 9.5 0.0 0.0 4.0 0.0 20.0 0.0 45.5 63.5 464.3
2012 100.5 76.5 37.0 7.5 0.0 0.0 2.0 0.0 0.0 18.5 17.5 105.5 365.0
2013 49.5 66.0 40.5 8.0 8.0 4.0 2.0 6.5 2.0 41.5 35.0 104.0 367.0
2014 209.5 43.5 36.5 5.4 11.0 0.0 0.0 0.0 8.0 25.0 80.0 40.0 458.9
2015 145.5 93.8 35.5 17.5 **** **** **** **** **** **** **** **** ****
DATOS DE : TEMPERATURA MEDIA (ºC)
AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ANUAL
1999 16.9 17.0 **** 15.5 13.4 11.2 11.5 12.8 14.3 16.0 16.6 17.7 ****
2000 16.9 16.6 16.8 15.4 14.0 11.0 10.3 13.0 13.8 16.5 17.1 17.1 14.9
2001 16.3 16.4 15.7 15.2 13.0 11.9 11.9 13.3 15.0 16.2 18.3 17.6 15.1
2002 17.9 17.5 17.0 15.9 14.4 12.6 11.4 13.8 15.4 16.7 17.2 18.5 15.7
2003 17.3 17.5 16.6 15.0 13.7 12.3 11.7 12.8 14.4 16.8 17.8 18.2 15.3
2004 16.8 16.7 17.6 16.8 13.2 11.8 12.1 13.1 15.5 16.9 18.0 18.6 15.6
2005 17.8 16.8 17.9 17.1 14.0 12.0 13.0 13.7 15.4 17.2 18.3 18.6 16.0
2006 17.0 18.0 18.0 16.3 13.3 12.9 12.1 13.5 15.2 17.9 18.2 19.5 16.0
2007 18.6 17.9 17.0 16.5 14.3 12.9 11.6 13.8 15.6 17.1 18.1 17.1 15.9
2008 16.8 17.1 15.7 15.0 12.6 11.9 11.6 13.6 15.2 17.1 18.5 18.2 15.3
2009 17.4 17.5 16.6 15.4 13.9 10.9 12.4 13.3 15.7 17.7 19.7 19.5 15.8
2010 18.8 19.2 18.8 16.9 15.2 13.4 12.9 14.6 15.9 17.4 18.7 19.1 16.7
2011 18.9 17.0 16.1 15.7 13.9 12.6 12.2 13.9 15.4 17.0 18.8 18.4 15.8
2012 17.7 17.0 16.4 16.3 13.3 12.3 12.3 12.9 15.5 17.8 19.0 18.7 15.8
2013 17.8 17.1 18.2 15.4 14.4 11.8 12.6 13.3 15.4 17.7 18.7 18.4 15.9
2014 17.9 17.2 17.2 16.7 13.9 13.2 12.4 14.0 15.8 17.2 18.8 18.6 16.1
2015 17.5 17.5 16.8 15.8 **** **** **** **** **** **** **** **** ****
SUMA 818.0 806.5 761.1 745.7 615.2 535.3 559.5 630.8 671.0 749.7 772.5 793.7 548.4
MEDIA 17.0 16.8 16.6 15.5 13.4 11.6 11.7 13.1 14.9 16.7 17.6 17.6 15.2
FACTORES DE CORRECCION DE LA EVAPOTRANSPIRACION (K)
Latitud: Sur
Lat. MESES
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
20 1.14 1.00 1.05 0.97 0.96 0.91 0.95 0.99 1.00 1.08 1.09 1.15
PLANILLA TECNICA CON INFORMACION DE POZOS DE MONITOREO
Carga hidráulica
Po
zo d
e
mo
nit
ore
o
Coordenadas UTM
Stick
up
total
Fecha de monitoreo
X Y Z
08
/10
/201
3
16
/01
/201
4
24
/01
/201
4
07
/02
/201
4
21
/02
/201
4
09
/04
/201
4
15
/05
/201
4
16
/06
/201
4
15
/07
/201
4
PM1 189267 8055601 2697 0.90 2665.40 2685.80 2686.06 2686.56 2686.49 2685.55 2685.35
PM2 189118 8054846 2703 1.00 2680.20 2690.00 2690.09 2690.49 2689.70
2689.44
2688.80
PM3
PM4 187307 8051110 2711 1.07 2694.97 2697.67 2697.89 2698.80 2699.59 2701.44
2700.19 2699.74
PM5 186637 8049688 2724 0.40 2698.00 2701.00 2700.75 2701.46 2701.83 2702.95 2703.18 2703.40
PM6 186256 8054159 2697 0.50 2676.15 2684.60 2684.85 2685.20 2685.55 2687.63
PM7 184807 8055605 2695 1.20 2674.50 2681.63 2682.05 2681.71 2683.19 2682.89 2682.60 2682.78 2682.30
PM8 187272 8054627 2702 0.20
2688.17 2688.30 2689.10 2688.96 2689.37 2688.51 2687.44 2687.04
PM9 187301 8054228 2700 0.55 2674.10 2687.17 2687.20 2687.36 2687.94
2686.09 2685.60
PM10 187595 8055361 2700 0.50 2677.19 2687.00 2687.27 2688.21 2688.76
2686.78
PM11
PM12 189021 8049569 2720 1.10 2694.80 2701.24 2702.06 2703.59 2704.62 2705.81 2704.34 2703.80 2701.90
PM13 191008 8051080 2709 0.80 2695.20 2698.98 2698.81 2700.08 2700.57
2700.90 2700.09 2699.57
PM14 190728 8053354 2704 0.15
2692.74 2692.89 2693.59 2694.05 2694.20 2692.75 2693.45 2690.23
PM15 187922 8049944 2719 0.45
2698.57 2699.11 2699.75 2700.55 2702.50 2702.35 2702.42 2701.40
PM16 187389 8052484 2706 1.00
2695.65 2695.76 2696.58 2697.00 2697.89 2696.71 2696.78
PM17 186869 8053136 2700 0.60 2685.50 2692.70 2692.74 2693.49 2693.78 2694.51 2693.28 2693.40 2693.05
PM18
PM19 190617 8054690 2703 0.58 2683.38 2691.51 2691.68 2692.09 2692.25 2692.38 2691.68 2691.25 2691.11
PM20 191800 8052720 2702 0.93
2695.74 2695.96 2696.52 2696.89 2697.01 2695.06 2694.95 2693.66
ANEXO B: INFORMACIÓN GENERADA EN CAMPO
EVAPOTRANSPIRACIÓN POTENCIAL
Meses Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
ETP 78.22 67.39 69.48 57.84 45.42 34.56 36.57 45.73 56.16 72.79 79.55 83.89
TABLA DE INFILTRACIÓN DEL PERMEÁMETRO DE GUELPH
ID A h1 h2 a q1 q2 Q1 Q2 h1/a h2/a C1 C2
m2 m m m m/s m/s m3/s m3/s
P2 0.003522 0.25 - 0.03 8.33E-06 - 2.93E-08 - 8.33 - 2.14 -
P3 0.003522 0.13 0.20 0.03 3.30E-05 6.76E-05 1.16E-07 2.38E-07 4.40 6.50 1.43 1.85
P4 0.003522 0.23 - 0.03 1.67E-05 - 5.87E-08 - 7.57 - 2.04 -
P5 0.003522 0.12 0.20 0.03 3.00E-05 6.67E-05 1.06E-07 2.35E-07 3.83 6.73 1.28 1.89
P6 0.003522 0.10 0.22 0.03 2.22E-05 6.11E-05 7.83E-08 2.15E-07 3.47 7.30 1.20 1.99
P7 0.003522 0.14 0.22 0.03 2.20E-05 5.00E-05 7.75E-08 1.76E-07 4.70 7.37 1.50 2.00
P8 0.003522 0.09 0.24 0.03 1.11E-05 1.67E-05 3.91E-08 5.87E-08 3.13 7.83 1.09 2.07
P9 0.003522 0.13 0.22 0.03 8.33E-06 2.08E-05 2.93E-08 7.34E-08 4.20 7.20 1.38 1.96
P10 0.003522 0.23 - 0.03 4.17E-06 - 1.47E-08 - 7.67 - 2.05 -
P11 0.003522 0.17 0.22 0.03 6.25E-06 3.33E-05 2.20E-08 1.17E-07 5.50 7.23 1.66 1.96
P12 0.003522 0.10 0.16 0.03 5.00E-05 8.33E-05 1.76E-07 2.93E-07 3.30 5.33 1.15 1.62
P13 0.003522 0.12 0.19 0.03 2.76E-05 3.33E-05 9.72E-08 1.17E-07 3.90 6.20 1.30 1.80
P14 0.003522 0.16 0.17 0.03 6.67E-05 8.33E-05 2.35E-07 2.93E-07 5.40 5.80 1.64 1.71
ID α* G2 G1 Kfs
m-1
m/s
P2 12.00 - - 1.19E-07
P3 - 24.20 27.63 2.55E-06
P4 12.00 - - 2.67E-07
P5 - 17.27 20.55 1.89E-06
P6 - 12.70 16.12 1.47E-06
P7 - 18.17 21.36 1.54E-06
P8 - 10.03 13.21 7.21E-08
P9 - 16.20 19.55 6.15E-07
P10 12.00 - - 6.57E-08
P11 - 27.89 31.07 2.59E-06
P12 - 26.71 30.64 2.44E-06
P13 - 22.53 25.87 1.31E-07
P14 - 131.80 135.77 6.80E-06
GRÁFICAS DE ANILLAS DE INFILTRACIÓN (METODO DE HORTON)
P2: 0.76 mm/hora
P3:1.91 mm/hora
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Infi
ltra
ció
n (
mm
/hr)
Tiempo (hor)
f(t) vs t (Horton)
f(t) vs t
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
0.0 0.1 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4
Infi
ltra
ció
n (
mm
/hr)
Tiempo (hor)
f(t) vs t (Horton)
f(t) vs t
P4:0.58 mm/hora
P5: 1.95 mm/hora
0
2
4
6
8
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4
Infi
ltra
ció
n (
mm
/hr)
Tiempo (hor)
f(t) vs t (Horton)
f(t) vs t
0
2
4
6
8
10
12
14
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
Infi
ltra
ción
(m
m/h
r)
Tiempo (hor)
Series2
Series1
P6: 1.55 mm/hora
P7: 2.90 mm/hora
P8: 1.83 mm/hora
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
Infi
ltra
ció
n (
mm
/hr)
Tiempo (hor)
f(t) vs t (Horton)
f(t) vs t
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Infi
ltra
ción
(m
m/h
r)
Tiempo (hor)
f(t) vs t (Horton)
f(t) vs t
P9: 1.65 mm/hora
P10: 8.13 mm/hora
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
Infi
ltra
ció
n (
mm
/hr)
Tiempo (hor)
f(t) vs t (Horton)
f(t) vs t
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Infi
ltra
ción
(m
m/h
r)
Tiempo (hor)
f(t) vs t (Horton)
f(t) vs t
P11: 4.04 mm/hora
P12: 3.99 mm/hora
02468
10121416182022242628303234363840
0.0 0.1 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4
Infi
ltra
ció
n (
mm
/hr)
Tiempo (hor)
f(t) vs t (Horton)
f(t) vs t
02468
10121416182022242628303234363840
0.0 0.1 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4 0.4 0.5
Infi
ltra
ció
n (
mm
/hr)
Tiempo (hor)
f(t) vs t (Horton)
f(t) vs t
P13: Infiltración lenta por la existencia de una capa orgánica negra la cual impide el ingreso
del agua. El agua se infiltra en un tiempo relativamente extenso y un gran porcentaje se
evaporaría
P14: 1.38 mm/hora
OBTENCION DE ÁREAS Y VOLÚMENES CON EL PROGRAMA ARCGIS
0
2
4
6
8
10
12
14
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
Infi
ltra
ció
n (
mm
/hr)
Tiempo (hor)
f(t) vs t (Horton)
f(t) vs t
0
2
4
6
8
10
12
14
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Infi
ltra
ció
n (
mm
/hr)
Tiempo (hor)
f(t) vs t (Horton)
f(t) vs t
AREA 1
AREA 2
AREA 3
AREA 4
ALGORITMO DE CÁLCULO
Balance hídrico para el mes de enero A1
Zona inundada A1
Volumen= 593859.92 m3
Área= 803773.92 m3
Precipitación total para el mes de enero (P)= 209.5 mm
Evapotranspiración Potencial para el mes de enero (ETP) = 78.22 mm
Elevación de la superficie = 2695 msnm
Elevación potenciométrica = 2685 msnm
Distancia ΔZ = 32.75 m
Conductividad hidráulica Kfc = 2173.1 mm/mes
Almacenamiento del mes de diciembre = 20.1 mm
1. Lámina de agua representativa de la zona inundada
𝐿 = (𝑉𝑜𝑙𝑖
𝐴𝑖)
𝐿 = (593859.92
803773.92)
𝐿 = 0.7388 𝑚
2. Volumen disponible
𝑉𝑑𝑖𝑠𝑝 = 𝑃 + 𝐿𝑎𝑚 − 𝐸𝑇𝑃
𝑉𝑑𝑖𝑠𝑝 = 209.5 + 738.8 − 78.22
𝑉𝑑𝑖𝑠𝑝 = 870.08 𝑚𝑚
3. Gradiente hidráulico vertical
𝑖 = 𝐸𝑙𝑒𝑣𝑝𝑜𝑡 𝐴 − 𝐸𝑙𝑒𝑣𝑝𝑜𝑡 𝐵
∆𝑍
Elevación de la zona inundada
𝐸𝑙𝑒𝑣 = 𝐸𝑙𝑒𝑣𝑠𝑢𝑝 + 𝐿
𝐸𝑙𝑒𝑣 = 2695 + 0.7388
𝐸𝑙𝑒𝑣 = 2695.74 𝑚𝑠𝑛𝑚
𝑖 = 2695.74 − 2685
32.75
𝑖 = 0.33 (adimensional)
4. Descarga o flujo de Darcy
𝑞 = 𝐾 ∗ 𝑖
𝑞 = 2173.1 ∗ 0.33
𝑞 = 717.1 𝑚𝑚/𝑚𝑒𝑠
5. Volumen real infiltrado
𝑉𝑅𝑖𝑛𝑓 = 𝑉𝑑𝑖𝑠𝑝 𝑆𝑖 𝑞 > 𝑉𝑑𝑖𝑠𝑝
𝑉𝑅𝑖𝑛𝑓 = 𝑞 𝑆𝑖 𝑞 < 𝑉𝑑𝑖𝑠𝑝
717.1𝑚𝑚
𝑚𝑒𝑠 <
870.08𝑚𝑚
𝑚𝑒𝑠
𝑉𝑅𝑖𝑛𝑓 = 717.1 𝑚𝑚/𝑚𝑒𝑠
6. Cambio del almacenamiento en el suelo s)
⍙𝐴𝑙𝑚𝑖 = 𝐴𝑙𝑚𝑖 − 𝐴𝑙𝑚𝑖−1
Cálculo de la capacidad máxima de campo (Hmax)
𝐻𝑚𝑎𝑥 = 𝑊𝐻𝐶 × 𝑑
La capacidad de retención de agua (𝑊𝐻𝐶 = 2.16 𝑝𝑢𝑙𝑔/𝑝𝑖𝑒) para el tipo de suelo se
obtuvo de los valores mostrados en la tabla 8 y la profundidad de la zona radicular (d=5
pies), se obtuvo de acuerdo al tipo de cultivo principal (alfalfa)
𝐻𝑚𝑎𝑥 = 2.16 × 5
𝐻𝑚𝑎𝑥 = 10.8 𝑝𝑢𝑙𝑔 ≈ 274.32 mm
Cálculo del almacenamiento en la zona no saturada
Deberán cumplirse las siguientes condiciones:
𝐴𝑙𝑚𝑖 = 𝐴𝑙𝑚𝑖−1 + (𝑉𝑑𝑖𝑠𝑝 𝑖 − 𝐸𝑇𝑃𝑖) 𝑠𝑖 0 < 𝐴𝑙𝑚𝑖−1 + (𝑉𝑑𝑖𝑠𝑝 𝑖 − 𝐸𝑇𝑃𝑖) < 𝐻𝑚á𝑥 (3.18)
𝐴𝑙𝑚𝑖 = 𝐻𝑚𝑎𝑥 𝑠𝑖 𝐴𝑙𝑚𝑖−1 + (𝑉𝑑𝑖𝑠𝑝 𝑖 − 𝐸𝑇𝑃𝑖) > 𝐻𝑚á𝑥 (3.19)
𝐴𝑙𝑚𝑖 = 0 𝑠𝑖 0 > 𝐴𝑙𝑚𝑖−1 + (𝑉𝑑𝑖𝑠𝑝 𝑖 − 𝐸𝑇𝑃𝑖) (3.20)
Como se aprecia en la fórmula, se necesita el almacenamiento del mes anterior para
comenzar el cálculo. El almacenamiento en diciembre es de 20.1 mm
𝐴𝑙𝑚𝑖 = 20.1 + (738.8 − 83.4)
𝐴𝑙𝑚𝑖 = 675.5 𝑚𝑚 > 274.32 𝑚𝑚
𝐴𝑙𝑚𝑖 = 274.32 𝑚𝑚
Cálculo del cambio del almacenamiento en la zona no saturada
⍙𝐴𝑙𝑚𝑖 = 𝐴𝑙𝑚𝑖 − 𝐴𝑙𝑚𝑖−1
⍙𝐴𝑙𝑚𝑖 = 274.32 − 20.1
⍙𝐴𝑙𝑚𝑖 = 254.22 mm
7. Recarga efectiva por precipitación y aporte de río en la zona inundada para el
mes de enero
𝑅𝑒 = 𝑉𝑅𝑖𝑛𝑓 − ∆𝑆
𝑅𝑒 = 717.1 − 254.22
𝑅𝑃𝑅 = 462.88 𝑚𝑚
La recarga total para el mes de enero será 462.88 mm
ANEXO C: MEMORIA FOTOGRÁFICA
I. Pruebas de Infiltración en la Zona no Saturada de las Áreas de Inundación –
Permeámetro de Guelph
a) Perforación del pozo para la formación del bulbo saturado; b) Instalación del
Permeámetro de Guelph; c) Sección transversal del Reservorio del Permeámetro;
d) Relleno de agua y determinación de la carga hidráulica de la prueba e) Lectura
y registro de datos de la prueba.
II. Pruebas de Infiltración en la Zona no Saturada de las Áreas de Inundación –
Anillas de infiltración (doble anillo)
a) Instalación de la anilla al terreno; b) Preparación del terreno para iniciar la
prueba; c) Anilla instalada; d) Relleno de agua e inicio de la prueba; e) Lectura y
registro de datos de agua penetrada en el suelo en área y tiempo
18
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18
18
18
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18
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19
19
19
19
19
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