Descenso de Niveles de Agua Subterránea en la Sabana de Bogotá

Transcripción

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VIII JORNADAS GEOTECNICAS DE LA INGENIERIA DE COLOMBIA
II FORO SOBRE GEOTÉCNIA DE LA SABANA DE BOGOTÁ
Sociedad Colombiana de Ingenieros – Sociedad Colombiana de Geotécnia
Santafé de Bogotá, D.C., septiembre 13-15 de 1995
Descenso de Niveles
de Agua Subterránea
en la Sabana de Bogotá
Alberto Lobo-Guerrero Uscátegui, Geólogo, M.Sc.
Gerente, LOBO-GUERRERO GEOLOGÍA LTDA.
Contenido
Abstract
Resumen
1. Introducción
2. Caso PROMASA, Facatativá
3. Caso FLORES CÓNDOR, El Rosal
4. Conclusiones y Recomendaciones
5. Referencias
ABSTRACT
Two case studies are here presented to prove descent of groundwater potentiometric level
in the western portion of the artesian Sabana de Bogotá basin. The first case, located in
Facatativá, documents groundwater level descent in free aquifers of the Guadalupe Formation, during 24 years. The second, in the El Rosal region, presents descent in artesian leaky
aquifers in the Sabana and Tilatá Formations, during the past five years. All groundwater
users in the basin face a problem: they have to pump deeper every year, and must replace
wells for others of increasing higher cost. We are transforming a renewable natural resource
into a non-renewable one. This takes place precisely when surface water resources are not
enough to satisfy the demand.
Grondwater level descent is the main cause of uneven compaction and land subsidence
observed in surface layers of the Sabana Formation, of severe damage to constructions and
pavement, and of over-pressure in deep water wells. Negative experiences in the Mexico
Valley, also composed of non-consolidated lacustrine sediments, are being repeated in the
Sabana de Bogotá.
Subsidence due to un-controlled groundwater extraction is now well understood by
hydrogeology and may be remedied. Groundwater is indispensable for supply to several
towns, agricultural irrigation and industrial applications in the Sabana de Bogotá. The region
cannot continue without having a sound administration of this renewable natural resource.
RESUMEN
Para comprobar el descenso de niveles potenciométricos del agua subterránea en la cuenca artesiana de la Sabana de Bogotá se presentan dos casos de la parte occidental de la
cuenca. El primer caso, en la región de Facatativá, documenta descenso de niveles en
acuíferos libres de la Formación Guadalupe durante 24 años. El segundo, en la región de El
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Rosal, presenta descenso de niveles en acuíferos artesianos de goteo de las Formaciones
Sabana y Tllatá, durante los últimos cinco años. Se ha generado un problema para todos
los usuarios del agua subterránea: es preciso bombear cada vez a mayor profundidad
reemplazando los pozos por otros cada vez más costosos. Estamos transformando un
recurso natural renovable en un recurso no renovable. Esto sucede precisamente cuando
los recursos de agua superficial ya no dan abasto.
El descenso regional del agua subterránea es la principal causa de los fenómenos de compactación y hundimiento que se observan en las capas superficiales de la Formación Sabana, de los destrozos en construcciones y pavimentos, y de sobrepresiones en pozos profundos. En la Sabana de Bogotá se está duplicando la experiencia negativa del Valle de México, también constituido por sedimentos lagunares no consolidados.
La subsidencia debida a extracción descontrolada del agua es ahora un asunto bien entendido por la hidrogeología y puede contrarrestarse. En la Sabana de Bogotá el agua subterránea es indispensable para suministro a varias poblaciones, riego en agricultura y para
usos industriales. La región no puede continuar sin una buena administración de este
recurso natural renovable.
1. Introducción
En el trabajo sobre Geología e Hidrogeologia de Santafé de Bogotá y su Sabana presentado en el Primer Foro sobre Geotécnia de la Sabana de Bogotá (10/30/92) el autor afirma
que el nivel potenciométrico del agua subterránea en la cuenca artesiana de la Sabana de
Bogotá está descendiendo a tasas entre 3 y 5 m/año debido a una extracción agregada mayor que la recarga natural. Este artículo documenta el descenso de niveles de acuíferos
libres en la Formación Guadalupe en la región de Facatativá y de acuíferos artesianos con
goteo en las Formaciones Tilatá y Sabana en la región de El Rosal (Municipio de Subachoque). Deseo agradecer los permisos que concedieron tanto PRODUCTOS DE MAÍZ S.A.
como FLORES CÓNDOR DE COLOMBIA LTDA. para utilizar información de pozos profundos de su propiedad en este artículo.
2. Caso PROMASA, Facatativá
EI caso de PRODUCTOS DE MAÍZ S.A. es instructivo para comprender el fenómeno del
descenso de niveles en el área de Facatativá, en la esquina occidental de la Sabana de
Bogotá. La planta industrial de PROMASA está situada sobre la Carretera Troncal de Occidente en el barrio Cartagenita de Facatativá (Fig 1).
Hasta 1971 la fábrica se abastecía de un pozo (PROMASA-3) construido en el lote de la
planta con las siguientes especificaciones: profundidad: 72 m; litología: O a 38.50 m - Fm.
Tilatá (arenas, limos y arcillas): 38.50 a 72 m -Fm. Guadalupe, Mbr.Plaeners (areniscas finas y arcillolitas); rejillas: 42 a 48 m, 60 a 72 m; nivel estático (12/11/71): 11.50 m; caudal: 1
lps; nivel de bombeo: 36.00 m; transmisividad: 3.1 m2/d: coeficiente de almacenamiento:
0.0001. Anteriormente se habían construido otros dos pozos en el mismo lote (Fandiño, E.,
1971).
Para contribuir a resolver el déficit de abastecimiento a la población de Facatativá, en
septiembre de 1972 se terminó la construcción del pozo No.2 del Acueducto. Está situado
en un afloramiento del Miembro Plaeners de la Fm. Guadalupe, por la carretera Cartagenita-Zipacón, 730 m al SSW de la planta de PROMASA (Fig 1). El pozo FACATATIVÁ-2 tiene
las siguientes especificaciones: profundidad 208 m; revestimiento: 12 3/4" y 8 5/8"; tubería
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ranurada: 20 a 27 m, 33.50 a 111.50 m, y 125 a 197 m; litología: Fm. Guadalupe, Mbrs.
Plaeners y Arenisca Dura (areniscas, liditas y limolitas); nivel estático: 29.50 m: transmisividad promedio: 54 m2/d: caudal: 29 a 33.6 lps; bombeo: 12 br/d (Balda, U., 1972).
El bombeo del pozo FACATATIVÁ-2 fue abatiendo progresivamente los niveles de agua de
todos los pozos de la vecindad. Ante la imposibilidad de continuar bombeando el pozo de la
fábrica y al aumentar su demanda, se decidió perforar un cuarto pozo en un nuevo lote, en
la vereda Manablanca, ubicado 1,100 m al NW, e instalar una tubería hasta la planta. El lote
que se compró se halla en una pequeña depresión semi-circular, situada a 2,590 m de elevación, entre cerros altos que alcanzan los 2,680 m y 2,718 m, al NE y al SW. La depresión
hace parte de un valle alargado en dirección NW-SE, el cual separa los cerros antes mencionados; es un circo glaciar con relleno entre 11 y 26 m de arena, arcilla y bloques de arenisca (Qfg). Debajo yacen estratos consolidados y fracturados de la Formación Guadalupe,
en el flanco nororiental del Anticlinal de Loreto, buzando entre 20° y 25° al NE. El valle alargado en dirección NW-SE, por donde pasa la línea del ferrocarril, sigue la Falla de Manablanca, una falla inversa inclinada hacia el SW, cuyo bloque sur sube con respecto del bloque norte. Al norte de esta se encuentra el Anticlinal de Los Laureles (Fig 1).
El pozo PROMASA-4 tiene las siguientes especificaciones: profundidad: 130 m; revestimiento: 6"; ranuras: 51 a 53.29 m, 73.40 a 91 m, 102 a 117.40 m, y 121 a 129.86 m; litología: O a 26 m - Depósitos fluvioglaciares (arcillas), 26 a 130 m - Fm. Guadalupe, Mbrs. Arenisca Tierna y Labor (areniscas y arcillolitas fracturadas); nivel estático: 21.50 m (11/19/76):
transmisividad: 18 m*/d; caudal: 3.5 lps; profundidad de bombeo: 65 m (Fandiño, E., 1976).
El agua es de tipo cloruro-sódico-bicarbonatada, ácida, moderadamente corrosiva, suave,
con una muy baja cantidad de sólidos disueltos y baja en hierro.
El 25 de marzo de 1983 el Acueducto de Facatativá terminó la construcción del pozo FACATATIVÁ-4, 860 m al NW del PROMASA-4, con las siguientes especificaciones: profundidad
428.06 m; diámetros de revestimiento: 20", 14", 8", 6"; filtros: 84 a 87 m, 96 a 99 m, 115 a
118 m, 125 a 128 m, 153 a 165 m, 182 a 185 m, 202 a 208 m, 214 a 220 m; acuíferos: Fm.
Guadalupe, Falla de Manablanca: transmisividad: 130 m2/d; coeficiente de almacenamiento: 0.0005; nivel estático 13.40 m; caudal: 48.6 lps; tiempo de bombeo al día: 4 hr/d (CAR,
1983).
En febrero de 1985 durante el estudio hidrogeológico de la cuenca del Río Bojacá se informó a la CAR de tres casos comprobados de descenso de niveles:
A) Pozo MADRID-4, situado al SW de la población, en la Fm. Guadalupe, curo nivel estático
original en diciembre de 1982 era de 11.00 m y en solo ocho meses babía descendido
36.50 m.
B) Pozo CHAMBOURCY-4, situado en el costado occidental del Cerro de Córdoba (m2/d 1),
que capta agua subterránea de areniscas y arcillolitas fracturadas de la Fm. Guaduas, cuyo
nivel estático original era de 16.15 m en junio de 1975 y para octubre de 1983 había descendido 22.73 m en ocho años y cuatro meses (tasa de 2.73 m/año).
C) Los cuatro pozos de JARDINES DE COLOMBIA, 5 km al occidente de Madrid, donde
entre 7/27/74 y 2/1/85 el nivel estático había descendido desde 11.41 m hasta 47 m (tasa
de 3.5 m/año), en areniscas y arcillolitas fracturadas de las Formaciones Guadalupe y La
Frontera (Lobo-Guerrero, A., 1985a).
En mayo de 1986 se perforó el pozo PROMASA-5 para reemplazar al PROMASA-4, con las
siguientes especificaciones: profundidad: 100 m; revestimiento: 6",4"; filtros: 49.59 a 52.64
m, 66.96 a 68.44 m, 69.43 a 72.50 m. 76.92 a 83.14 m, 83.34 a 86.40 m, 88.37 a 91.45 m;
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acuífero: Fm. Guadalupe, Mbr. Arenisca Tierna-Labor; nivel estático: 31.00 m; caudal: 2.2
lps; profundidad de bombeo: 64.50 m.
Para el mes de agosto de 1989 el caudal se había reducido a 1.5 lps y el nivel a 38.00 m
(tasa de 2.35 m/año). Para solucionar el déficit de la planta se contrató la construcción del
pozo PROMASA-6, situado 33.70 m al NW del pozo 5, dentro del lote de la vereda Manablanca, con las siguientes especificaciones: profundidad: 200 m; revestimiento: 6"; filtros:
120.00 a 126.00 m, 126.96 a 132.96, 146.18 a 149.18 m, 152.62 a 155.62 m, 169.08 a
175.08 m, 179.08 a 185.08 m, 195.86 a 198.86 m; acuífero: Fm. Guadalupe. Mbr. Arenisca
Dura; transmisividad: 7.9 m2/d; nivel estático: 42.04 m (12/11/89): caudal: 5.0 lps; tiempo de
bombeo: 8 hr/d.; profundidad de bombeo: 96 m (Fig 2).
Por su estado de fracturación, en este sitio la Fm. Guadalupe es un acuífero de fisuras, anisotrópico, libre, que se alimenta por recarga de agua lluvia en los cerros vecinos (LoboGuerrero, A., 1989). A partir de 4/18/90 se lleva un registro diario del nivel del agua en el
pozo PROMASA-6, con el cual se documentó un descenso de 12.5 m hasta 6/31/95, con
nivel mínimo de 73.00 m, a una tasa promedio de 2.3 m/año (Fig 3). En el lote de Manablanca se ha observado un descenso total de niveles de 51.50 m.
Con los datos anteriores se puede coaprender el problema que se está generando para
todos los usuarios del agua subterránea en la zona. Por la escasés de agua superficial, la
cantidad de agua subterránea extraída es cada vez mayor, progresivamente los niveles son
más bajos, cada vez hay más pozos y hay que perforar a mayor profundidad. Se está agotando el agua en las Formaciones Guadalupe y Guaduas por sobre-explotación: ESTAMOS
TRANSFORMANDO UN RECURSO NATURAL RENOVABLE EN UNO NO RENOVABLE.
3. Caso FLORES CÓNDOR, El Rosal
La empresa FLORES CÓNDOR DE COLOMBIA LTDA. tiene un cultivo de flores para exportación en la finca La Constancia, a orillas de la Quebrada El Rosal, en cercanías de la
Autopista Bogotá-Medellín (Municipio de Subachoque) (Fig 4). El terreno es totalmente plano excepto por el valle de la quebrada, y se encuentra a una elevación entre 2,580 m y
2,585 m, con pendiente de 1% al sur. La finca se encuentra sobre capas horizontales de la
Formación Sabana (129 m de espesor), que yacen sobre la Formación Tilatá (203 m de
espesor). La Formación Guaduas se encuentra discordantemente bajo la Fm. Tilatá y aflora
2 km al W de la finca. Ya que la cantidad de agua procedente de la Quebrada El Rosal es
cada vez más incierta, se decidió construir un pozo profundo para complementar el suministro con agua subterránea. Inicialmente se construyó un pozo de 326 m, que rindió un caudal
máximo de 1.6 lps, por lo cual fue abandonado.
En marzo de 1990 se perforó un segundo pozo, el CONDOR-2, con las siguientes características: profundidad: 172.70 m; diámetros de revestimiento: 6"(0 a 102 m ), 4"{102 a 172.70
m); filtros: 104.50 a 106 m, 133 a 139 m, 163.70 a 171.20 m; acuíferos: arenas gruesas,
medias y finas de las Formaciones Sabana y Tilatá; transmisividad: 66.6 m2/d; nivel potenciométrico inicial: 61.74 m; caudal: 3.16 lps; modelo geohidráulico: flujo de no-equilibrio, en
un acuífero artesiano con goteo, con penetración parcial; calidad de agua: magnésica-férrica-bicarbonatada con pH de 6.9, 295 ppm de sólidos disueltos totales, 1.66 ppm de Fe y
0.25 ppm de Mn; profundidad de bombeo: 99 m (Fig 5) (Lobo-Guerrero, A., 1990).
En agosto de 1992 se hizo un mantenimiento al pozo porque el nivel potenciométrico había
descendido a 73.47 m y el caudal se había reducido. Fuera de encontrar una costra ferrosa
en los filtros se encontró que a 104.50 m el filtro superior con un diámetro 4" se había aplas-
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tado a solo 2". Afortunadamente los filtros no se rompieron pues no se encontró ni gravilla ni
arena dentro de la tubería de revestimiento.
De acuerdo con información de la compañía JOHNSON, fabricante de las rejillas, los filtros
instalados son de alambre de acero inoxidable do.63, con una resistencia al colapso de
37.4 kg/cm2. El primer filtro, con apertura de 0.020”. está colocado entre 104.50 m y 106.00
a. La presión litostática debido al peso de las rocas hasta esa profundidad se calcula en
23.16 kg/cm2 (105.25 m x 0.22 kg/cm2/m) (Levorsen, A.I., 1967). Cuando se comenzó a
operar el pozo (3/21/90) el nivel potenciométrico estaba a 61.74 m de profundidad, por lo
cual había adicionalmente una presión hidrostática calculada en 4.20 kg/cm2 (43.51 m
{lámina de agua} x 0.0966 kg/cm2/m {gradiente de presión hidrostática para agua pura}
(Levorsen,A.I., 1967)). Para el 8/22/9 el nivel potenciométrico había descendido a 73.47 m
de profundidad, con una presión hidrostática calculada en 3.07 kg/cm2. La presión teórica
del terreno y del agua al comenzar a operar el pozo, suma de las presiones litostática e
hidrostática, era de 27.36 kg/cm2, por lo cual había un margen de seguridad de 10 kg/cm2
en la resistencia al colapso. Para que hubiera ocurrido el aplastamiento observado, tuvo
que incrementarse con el tiempo la presión en más de 10 kg/cm2. La presión hidrostática
por encima de la rejilla va disminuyendo al bajar el nivel potenciométrico, por lo cual tuvo
que aumentar casi en un 50% la presión litostática (Lobo-Guerrero, A., 1993).
La explicación de este fenómeno es el comportamiento de los materiales de la Formación
Sabana ante el descenso de niveles de agua subterrinea. Se trata de arcillas, limos arcillosos, turbas y arenas, depositadas en una cuenca fluvial y lacustre de alta montaña, durante
unos dos millones de años. Por el peso de los sedimentos y el progresivo descenso del nivel potenciométrico regional, estos suelos no consolidados han perdido humedad y se han
venido desecando y compactando. Responden a la falta de humedad mediante contracción,
consolidación y agrietamiento. Por encima del nivel del agua subterránea se están convirtiendo en rocas litificadas de mucho menor porosidad (arcillolitas, limolitas, lignitos, areniscas, etc.), las cuales tienen mayor densidad y por lo tanto mayor peso que sus equivalentes
no consolidadas. En solo 17 meses el nivel descendió 11.73 m en el pozo CÓNDOR-2, a
una tasa de 8.28 m/año. Para 7/2S/9S el nivel había llegado a 78.78 m, habiendo descendido un total de 17.04 m, con una tasa promedio total de 3.18 m/año (Fig 5).
4. Conclusiones y Recomendaciones
El descenso regional del nivel potenciométrico es la principal causa de los fenómenos de
compactación y hundimiento que se observan en las capas superficiales de la Formación
Sabana, de los destrozos en construcciones y pavimentos, y de sobrepresiones en los
pozos profundos. En la Sabana de Bogotá estamos duplicando el caso del valle de México,
también constituido por sedimentos lacustres. Actualmente el problema de la subsidencia
debida a extracción descontrolada del agua subterránea es bien conocido por la hidrogeología, y constituye un fenómeno de muchas regiones densamente pobladas (Dolan, R. &
Goodell, H.G., 1986).
Hay formas de contrarrestar el descenso potenciométrico:
A) Determinar la extracción segura de la cuenca hidrogeológica.
B) Medir los caudales actualmente extraídos.
C) Controlar técnicamente la apertura de nuevos pozos.
D) Establecer una red de observación de niveles de agua subterránea. E) Construir pozos
de inyección y dársenas de esparcimiento para recargar artificialmente los acuíferos.
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Como en la cuenca de la Sabana de Bogotá es indispensable el agua subterránea para suministro de agua potable a varias poblaciones, riego para la agricultura y muchas industrias,
no es posible un desarrollo sostenible y ni siquera sobrevivir en el futuro, sin una buena administración de este recurso natural renovable.
El nuevo Ministerio del Medio Ambiente, dentro de la Política Nacional Ambiental tiene
como uno de los siete objetivos el programa de "mantener la productividad de los sistemas
hídricos, mejorar la eficiencia en el uso del agua, disminuyendo su desperdicio y contaminación, y proteger las cuencas, acuíferos y humedales."(Revista Ecológica Tierra Verde,
1995). Por ello, el autor tiene la esperanza que ahora las autoridades ambientales comprendan la gravedad del problema y procederán en consecuencia.
5. Referencias
Balda, U. (1972): Informe Hidrogeológico del Pozo Facatativá-2. TAHAL. Informe para la CAR.
CAR (1983): Informe sobre la construcción del Pozo Facatativá-4. Archivo. Sección de Aguas
Subterráneas.
Dolan, I. & Goodell. H.G. (1986): Sinking Cities.- American Scientist, Vol.74. pp. 38-47.
Fandiño, E. (1976): Hidrogeología y perforación de un pozo para la planta de PROMASA S.A.
(Facatativá, Cundinamarca). Informe de A. LOBO-GUERRERO & CÍA. LTDA. para PRODUCTOS
DEL MAÍZ S.A.
Levorsen. A.I. (1967): Geology of Petroleum.- 724 p., 2 ed., V.H. Freeman and Company, San
Francisco.
Lobo-Guerrero. A. (1965a): Rehabilitación de la Laguna de La Herrera y Manejo de la Cuenca del
Río Bojacá; Geología, Geomrfología, Hidrogeología y Geoténia. Informe de LOBO-GUERRERO
GEOLOGÍA LIDA. presentado a PIDELTA LTDA. para la CAR.
Lobo-Guerrero. A. (1985b): Estudio del funcionamiento del pozo PROMASA-4. Informe de LOBOGUERRERO GEOLOGÍA LIDA. para PRODUCTOS DEL MAÍZ S.A.
Lobo-Guerrero, A. (1989): Informe sobre la construcción del Pozo lo. 6 en la Planta de PROMASA
(Facatativá, Cundinamarca). Informe de LOBO-GUERRERO GEOLOGÍA LTDA. para PRODUCTOS
DEL MAÍZ S.A.
Lobo-Guerrero, A. (1990): Informe sobre la construcción del pozo No. 2 en la Finca La Constancia
(Subachoque, Cundinamarca). Informe de LOBO-GUERRERO GEOLOGÍA LIDA. para FLORES
CÓNDOR DE COLOMBIA LTDA.
Lobo-Guerrero, A. (1992): Geología e Hidrogeologia de Santafé de Bogotá y su Sabana.- VII
Jornadas Geotécnicas de la Ingeniería de Colombia; I Foro Sobre Geotécnia de la Sabana de
Bogotá, Tomo II, p.16-36, Sociedad Colombiana de Ingenieros, Santafé de Bogotá.
Lobo-Guerrero, A. (1993): Informe sobre la construcción del pozo No.l en la Finca San Felipe
(Subachoque, Cundinamarca). Informe de LOBO-GUERRERO GEOLOGÍA LTDA. para FLORES
CÓNDOR DE COLOMBIA S.A.
Revista Ecológica Tierra Verde (1995): Gestión Ambiental, Primer Balance. No.15, pp. 31-32. Cali.

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