Geofísica de Exploraciones Guysa S.A. de C.V. Geoevaluaciones y Perforaciones S.A. de C.V. Sistemas de Recarga Artificial de Acuíferos como bancos de agua ante el cambio climático en México. Octubre 2015

Antecedentes OBJETIVOS: Los objetivos que persiguen los proyectos de recarga artificial son diversos, por ejemplo, reducir la intrusión salina, subsidencia de terreno, almacenamiento de agua, mejoramiento de la calidad del agua a través de un tratamiento suelo-acuífero, etc. El uso de las metodologías y técnicas actuales, nos permiten obtener resultados de factibilidad de implementación de sistemas de manera rápida y con un grado de incertidumbre aceptable, por todo esto que se conoce nos dimos a la tarea de implementar un proyecto piloto, el cual nos permite, conocer las condiciones particulares que debe tenerse para cada sitio como posibilidad de almacenar agua. LA RECARGA EN EL MUNDO En el mundo se ha buscado siempre que la recarga nos proporcione sustentabilidad a las actividades ligadas a la disponibilidad del agua subterránea y seguridad de dotación de agua para distintos usos. Podemos crear “depósitos” ó bancos de agua como reserva de agua en el territorio, sin comprometer el uso del suelo con un embalse. Se puede planear a mediano y largo plazo con datos comprobados de disponibilidad en un banco de agua. Podemos tener una capacidad de respuesta ante fenómenos climáticos adversos como sequías prolongadas, Huracanes o fenómenos como “El Niño” o “La Niña” en los océanos.

Marco Legal La NOM-014-CONAGUA-2003 Presenta los requisitos para la recarga artificial de Acuíferos con Agua Residual Tratada Y define los siguientes términos: Proyecto de recarga artificial (PRA): Proyecto planeado con objeto de recargar artificialmente a un acuífero con agua residual. Proyecto "piloto" de recarga artificial: Proyecto construido expresamente para operar temporalmente un sistema de recarga artificial para evaluar su factibilidad técnica; monitorear y evaluar el comportamiento las variables hidráulicas y de calidad del agua relacionadas con la recarga artificial, así como su posible impacto al acuífero o medio ambiente. Sistema de recarga artificial (SRA): Obra o conjunto de obras construidas con el fin específico de recargar un acuífero. Clasificación Los tipos de recarga artificial se clasifican como sigue: a) Superficial: consiste en la recarga desde la superficie por infiltración; b) Subsuperficial: consiste en introducción del agua en la zona no saturada; c) Directo: consiste en introducción directa del agua al acuífero por medio de pozos cuya sección abierta lo penetran parcial o totalmente.

Metodología para seleccionar los mejores sitios para recarga Hidrología superficial y subterránea −Analizar corrientes superficiales −Zonas de inundación −Topografía −Acuíferos y factibilidad del sistema −Tipo de roca −Estratigrafía (espesores) −Discontinuidades Geología −Propiedades físicas de las rocas −Geometría del subsuelo −Diseño de pozos Geofísica −Pruebas de permeabilidad −Afectación a infraestructura civil −Modelo hidrogeoquímico −Modelo de flujo Hidrogeoquímica y Geotecnia Hidrogeología −Medio hidrogeológico −Parámetros hidráulicos −Análisis de la zona no saturada −Calidad del agua a infiltrar −Aprovechamientos cercanos Identificación de sitios para la infiltración de agua al subsuelo

5 Sondeo electromagnético Pozo Registro de pozo Corte litológico Valor de resistividad (Ohm-m) Simbología ATAT 62 Columna geológica A arcilla a arena T toba G grava An Andesita Rv roca volcánica Cortes litológicos Estudio geofísico

* Total: 394 pozos en 370 km 2 Censo de pozos, historial hidrométrico y Pruebas de bombeo

Estudios realizados Descripción de estudios hechos en la CONAGUA. Estudio hidrogeoquímico Muestreo, análisis en laboratorio y determinación de las condiciones hidrogeoquímicas de la zona estudiada, modelación con PHREEQC Ubicación de especies y familias hidrogeoquímicas en la zona de estudio y propuesta de parámetros de calidad en agua de recarga. Modelo geológico, censo, historial hidrométrico Ejecución de sondeos TEM, realización de modelo geológico 3D, censo de pozos, historial hidrométrico y piezométrico y pruebas de bombeo. Modelo geológico, ubicación de pozos y conformación de niveles y cuantificación de aprovechamiento. Parámetros promedio del acuífero de la zona. Estudios de perforación Habilitación de dos pozos de recarga con piezómetros como pozos de monitoreo, muestreo mineralógico y descripción de condiciones iniciales antes de las pruebas de recarga. Descripción de la columna de suelo, habilitación de 2 pozos de recarga y 4 pozos de monitoreo ActividadDescripciónResultado u objetivo

Clasificación del tipo de agua de la zona de acuerdo con muestreos realizados por la Coordinación y la UASLP CaNa+KHCO3Cl MgSO4 <=HCO3 Na+K=> <=Ca + Mg Cl + SO4=> M M M F F F C C C I I I D D D B B B KK K L L L N N N A A A J J J E E E G G G H H H SIMBOLOGIA B POZO 14 (RAMAL REYES-ECATEPEC) C POZO 16 (RAMAL REYES-ECATEPEC) D POZO 26 (RAMAL REYES-ECATEPEC) E POZO 31 LAS FUENTES (SAPASE) F POZO 314 (SAPASE) G POZO 315 (SAPASE) H POZO 325 (SAPASE) J POZO GAVM 2 (SAPASE) K POZO SOMERO EL CARACOL A BONITO ECATEPEC, POZO 35 (SAPASE) I POZO 33 (RAMAL REYES-ECATEPEC) L SAN CRISTOBAL (TEXCOCO) 2 M SAN RAMON 1 (TEXCOCO) 1 N SAN RAMON 2 (TEXCOCO) 3 Estudio Hidrogeoquímico

* La siguiente tabla muestra la composición que se propone debería contener el agua de recarga, a fin de que no se ocasionen condiciones hidrogeoquímicas adversas que precipiten minerales hacia el acuífero y reduzcan tanto la eficiencia de recarga como la vida útil de la infraestructura. ParámetroValor Temperatura25 pH5.5 Unidadesmg/l SO Cl10.0 NO Si2.0 Na25.0 K3.0 Fe0.16 Mn0.006 Ca5.0 Mg1.65 Alcalinidad50.0 Estudio Hidrogeoquímico

10 El Caracol Qué se logró 1.Modelo geológico 3D de la zona de estudio 2.Conocer la ubicación y situación de los estratos susceptibles de recibir recarga 3.Generar la base de datos para introducir los datos al modelo Geología

Pozos piloto y de monitoreo para pruebas de recarga. Se cuenta con 2 pozos de recarga a 250 y 300 m, así como 4 pozos de monitoreo; 2 a 250m, uno a 270m y uno a 300m. Ubicación de los pozos.

Esquema de recarga mediante pozos profundos, corte estratigráfico.

Estudios Recarga continua y monitoreo del SRA, incluye evaluación de sitios de recarga Limpieza de pozos, equipamiento y realización de los estudios de pruebas de recarga de manera continua a lo largo de un periodo constante. Determinar los parámetros de recarga a mediano y largo plazos con la interacción con el acuífero de forma continua. Estudios y actividades Con toda la información de los estudios anteriores obtuvimos un modelo geológico tridimensional que nos permitió ubicar la zona donde se llevaron a cabo las perforaciones y ubicación de los piezómetros para posteriormente determinar cual sería el diseño final de los pozos de recarga y a que profundidad deberían quedar los piezómetros y a que distancia y así poder obtener la información puntual del sistema de recarga. La prueba consistió en interconectar dos pozos, haciéndolos funcionar de tal forma que uno de estos pozos fuera de extracción y otro como pozo de recarga, y viceversa; de esta manera se obtuvieron los parámetros del acuífero. En las pruebas de recarga se logró introducir un caudal de 14 hasta 17 lps a una profundidad de 150 a 200m, solamente a descarga libre,posteriormente se realizo la prueba bajo una presión constante de 8.4 kg/cm 2 y un gasto de hasta 32 lps de manera puntual y de manera continua de 22 lps. Como en este proceso de recarga utilizamos agua nativa del acuífero, no se tuvo problemas de modificaciones en su química, lo cual, de acuerdo con los resultados de los análisis químicos, permitió llevar a cabo la recarga sin influencia de disolución o depositación de minerales o aireación durante el proceso. La conclusión más importante de este trabajo es que la aplicación del proceso propuesto tuvo éxito.

Se llevaron a cabo 6 pruebas a gravedad (recarga pasiva), 3 en cada pozo de recarga y 6 pruebas de recarga a presión (recarga activa) a distintas presiones para identificar el máximo de recarga y las condiciones óptimas de recarga por cada sitio. El monitoreo se lleva a cabo en los pozos de monitoreo (piezómetros) mediante sonda eléctrica y diver de monitoreo. Resultados de pruebas de recarga al acuífero.

Realización, monitoreo y registro de las pruebas de recarga  El Caracol Resultados de pruebas de recarga al acuífero.

Tipo de prueba Gasto infiltrado (m3)/d Tasa de recarga (lps) Pasiva Pasiva Activa Activa Tiempo (días) Presión (cm)

Modelo de flujoElaboración de modelo de flujo y transporte y determinación de datos para calibración y elaboración del proyecto Ejecutivo de recarga. Ampliación de la zona de estudio para análisis de alternativas de recarga adicionales. Contar con los datos finales para construcción-operación- mantenimiento de un SRA PTAR avanzada y construcción de pozos fase 1 SRA (5-10 pozos) Diseño, construcción y propuesta de operación de PTAR con tratamiento avanzado para recarga al acuífero. Elaboración de un proyecto ejecutivo para construcción de la fase 1 de SRA (5-10 pozos y PTAR Avanzada) Recarga continua y monitoreo del SRA, protocolo NOM-014 Operación continua de pozos de recarga con monitoreo y elaboración de protocolo de acuerdo con la NOM-014- conagua-2003 Continuación de la operación de los pozos piloto con monitoreo del sistema y elaboración del protocolo para autorización del SRA en las etapas que se definan. Implementación del Sistema de Recarga Artificial.

Información disponibleInformación faltante Análisis sensitivo Variar los parámetros del modelo e identificar los que son más sensibles a los cambios Validación Hidrógrafos Comparación puntual de cargas observadas vs calculadas Definir el porcentaje de error Alternativas de manejo del agua Volúmenes de agua residual y superficial Resultados de las pruebas de recarga Planteamiento de escenarios Modelo de flujo para la recarga al acuífero, verificación de almacenaje.

Prospección Nacional de alternativas de Recarga como bancos de agua. Atenuación de sequías y almacenamiento para uso potable en acuíferos del Norte y Centro del país. Opciones de tratamiento, recuperación de acuíferos y disponibilidad de agua. Sistema de Información Geográfica. Fuente: Sistema de Información Geográfica del Agua, CONAGUA

Prospección Nacional de alternativas de Recarga como bancos de agua. Se conocen los acuíferos con sobrexplotación y la distribución de los pozos, porque no hacemos Diagnósticos, evaluando alternativas que nos permitan determinar la factibilidad de implementar recarga en sitios donde hay escasés de agua. Fuente: Sistema de Información Geográfica del Agua, CONAGUA