Acuífero Purapurani y Viacha

PLAN DE MANEJO PRELIMINAR DE LOS ACUÍFEROS DE

PURAPURANI Y VIACHA

MINISTERIO DE MEDIO AMBIENTE Y AGUA AGUA VICEMINISTERIO DE RECURSOS HÍDRICOS Y RIEGO


PUrapuRANI Y VIACHA

La Paz, Bolivia 2016

MINISTERIO DE MEDIO AMBIENTE Y AGUA AGUA VICEMINISTERIO DE RECURSOS HÍDRICOS Y RIEGO


PUrapuRANI Y VIACHA

La Paz, Bolivia 2016

AUTORIDADES MINISTRA DE MEDIO AMBIENTE Y AGUA Alexandra Moreira Lopéz VICEMINISTRO DE RECURSOS HÍDRICOS Y RIEGO Carlos Ortuño Yañez Yañez Déposito legal: 4-1-33 4-1-3377-16 P.O. ISBN: 978-99954-774-7-9 Está permitida la reproducción, para fines no comerciales, citando la fuente. Ministerio de Medio Ambiente / Viceminsiterio de Recursos hídricos y Riego. Plan de manejo preliminar de los acuíferos de Purapurani y Viacha. La Paz, 2016. MINISTERIO DE MEDIO AMBIENTE Y AGUA Capitán Castrillo N° 434 entre 20 de Octubre y Héroes del Acre Teléfon eléfono: o: 21 2115571 15571 www.mmaya.gob.bo La Paz, Bolivia Impreso en Bolivia

Primera parte

ACUÍFERO PURAPURANI ÍNDICE GENERAL 1. 2. 3. 4. 4.1 4.1.1 4.2 4.2.1

Introducción Gestión de las Aguas Subterráneas Modelo de Gestión Sostenible para el Acuífero Purapurani Caracterización del Acuífero Purapurani para la Gestión de las Aguas Subterráneas Historia y descripción del área de estudio (Etapa I) Descripción del área de estudio – Acuífero Purapurani Investigación del sitio (Etapa II) – Establecimiento de un Modelo conceptual hidrogeológico Caracterización Hidrogeológica 4.2.1.1 Introducción: Definición del Régimen de flujo del Acuífero y estimación de la recarga del acuífero 4.2.1.2 Metodología y materiales empleados 4.2.1.3 Resultados 4.2.1.3.1 Régimen de Flujo del Acuífero 4.2.1.3.2 Estimación de la Recarga a través del balance del ión cloruro 4.2.2 Caracterización Hidrogeoquímica 4.2.2.1 Introducción: Calidad del Agua Subterránea y Vulnerabilidad del Acuífero Purapurani 4.2.2.2 Metodología y Materiales empleados 4.2.2.2.1 Diseño y Plan de Muestreo 4.2.2.2.2 Métodos Analíticos empleados en la determinaciones Químicas 4.2.2.2.3 Parámetros de campo y recolección de muestras 4.2.2.2.4 Análisis de las muestras 4.2.2.3 Resultados 4.2.2.3.1 Caracterización Hidrogeoquímica y Calidad de las Aguas Subterráneas 4.2.2.3.2 Elementos mayoritarios 4.2.2.3.3 Sílice 4.2.2.3.4 Posibles fuentes de Silicio 4.2.2.3.5 Mineralogía de los sedimentos del acuífero 4.2.2.3.6 Posibles fuentes de sílice en el Agua Subterránea 4.2.2.3.7 Meteorización de Silicatos 4.2.2.3.8 Análisis de las concentraciones de los metales de Aluminio, Hierro y Manganeso en las Aguas subterráneas 4.2.2.3.9 Análisis de Componentes Principales 4.2.3 Caracterización Isotópica 4.2.3.1 Introducción: “Recarga y Edad del Agua Subterránea del Acuífero Purapurani mediante la interpretación de Isótopos Ambientales” 4.2.3.2 Metodología y materiales empleados 4.2.3.2.1 Diseño y Plan de Muestreo 4.2.3.2.2 Métodos Analíticos empleados en las determinaciones Químicas e Isotópicas 4.2.3.2.3 Análisis de las muestras 4.2.3.3 Resultados 4.2.3.3.1 Línea meteórica local

9 11 15 17 18 18 21 22 22 24 24 24 27 28 28 28 28 28 29 29 29 29 32 32 32 32 33 33 34 35 40 40 40 40 41 41 41 41

3

5.

6. 7. 8.

4.2.4 Modelo Conceptual Hidrogeológico del Acuífero Purapurani 4.3 Monitoreo Constante y/o Remediación del Sitio (Etapa III) Participación de los Actores Involucrados en la Gestión de las Aguas Subterráneas 5.1 Modelo de Gestión del Recurso Hídrico Subterráneo en el Acuífero Purapurani 5.2 Definición del territorio como base para el modelo de Gestión 5.3 Vocación 5.4 Sistema de Gestión 5.5 Convergencia de los actores claves 5.6 Planificación estratégica a través de la caracterización del Sistema Acuífero 5.7 Gestión de la información y monitoreo, modelación y sistemas de apoyo para la toma de decisiones 5.8 Estrategia de Gestión del Acuífero Purapurani Conclusiones Recomendaciones Bibliografía

55 58 61 61 61 61 62 63 64 64 65 67 69 71

ANEXOS 1. 2. 3. 4. 5.

4

ANEXO MAPAS: ANEXO A: Contenidos de isótopos y ubicación de las estaciones disponibles, muestras de aguas subterráneas, manantiales, aguas superficiales y muestras de lluvia. ANEXO B: Parámetros asumidos y calculados para los modelos de cálculo de edades corregidas ANEXO C: Memoria Fotográfica ANEXO D: Mapas de Precipitación, Evapotranspiración y Recarga

73 87 101 105 113

Segunda parte

ACUÍFERO VIACHA

INDICE 1 INTRODUCCIÓN: 1.1 OBJETIVOS DE UN PLAN DE MANEJO.2 DIAGNÓSTICO GENERAL 2.1 DIAGNÓSTICO SOCIAL 2.2 DIAGNÓSTICO TÉCNICO 2.2.1 Recopilación de información del acuífero 2.2.2 Caracterización geológica e hidrogeológica 2.2.3 Inventario de pozos y red de monitoreo 2.2.4 Campañas de muestreo químico e isotópico 3 LÍNEAS DE ACCIÓN: CORRESPONDIENTE A ACTIVIDADES 3.1 LINEA DE ACCIÓN SOCIAL 3.2 LÍNEA DE ACCIÓN TÉCNICA.3.2.1 Propuesta para la atención de problemáticas. 3.2.2 Validación de resultados 3.2.3 Implementación de proyectos de preservación y protección del acuífero 3.3 NORMATIVA

121 121 121 121 121 121 121 122 122 122 122 122 122 122 122 123 123

DIAGNÓSTICO PARA LA FORMULACIÓN DEL PLAN DE MANEJO ACUIFERO VIACHA 1 INTRODUCCIÓN 2 GENERALIDADES 2.1 UBICACIÓN 2.2 VÍAS DE ACCESO 2.3 TOPOGRAFÍA 2.4 HIDROGRAFÍA 3 DIAGNÓSTICO SOCIAL.3.1 ORGANIZACIÓN SOCIAL 3.1.1 Población urbana.3.1.2 Población rural.3.1.3 Actividad industrial.3.2 ADMINISTRADORES DE LOS RECURSOS HÍDRICOS Y ORGANIZACIÓN 3.2.1 EMAPAV.3.2.2 GOBIERNO AUTÓNOMO MUNICIPAL DE VIACHA 3.2.3 USUARIOS INDEPENDENTES 4 DIAGNÓSTICO TÉCNICO.4.1 MARCO GEOLÓGICO 4.1.1 ESTRATIGRAFÍA 4.1.2 PERFILES LITOESTRATIGRÁFICOS 4.1.3 GEOMORFOLOGÍA

127 129 129 129 129 129 133 133 133 134 134 134 134 136 136 141 141 143 146 150

5

4.1.4 HIDROGEOLOGÍA 4.1.4.1 Geología 4.1.4.1 Geomorfología 4.1.4.3 Inventario de fuentes de agua 4.1.4.4 Monitoreo de modelos estáticos 4.1.4.5 Interpretación de resultados de monitoreo gestiones 2013 y 2014 4.1.4.6 Dirección de flujo 4.1.5 Potencial hidrogeológico 4.1.7 INTERPRETACION DE RESULTADOS PARÁMETROS FÍSICO QUÍMICOS EN CAMPO 4.1.8 MODELO CONCEPTUAL 4.1.9 ACUÍFERO DE PURAPURANI: 4.1.10 ACUÍFERO DE VIACHA: 4.1.11 ACUÍFERO DE PALLINA: 4.1.12 ÁREAS DE RECARGA. 5 PROPUESTAS PARA LAS LÍNEAS DE ACCIÓN 5.1 TECNICA 5.1.1 Monitoreo de niveles estáticos. 5.1.2 Monitoreo hidroquímico de zonas vulnerables. 5.1.3 Detección de zonas vulnerables a la contaminación. 5.1.4 Planes de recarga artificial 5.1.5 Explotación en pozos surgentes 5.1.6 Registro de perforaciones 5.1.7 Estudios isotópicos 6 NORMATIVA: 6.1 COMUNIDADES 6.2 MUNICIPIO, EMAPAV VRHR: 7 CONCLUSIONES

155 155 157 158 159 161 163 163 166 166 166 166 166 168 171 171 171 171 171 172 172 172 172 173 173 174 177

ANEXOS ANEXO MAPAS Anexo 1. Mapa geológico Anexo 2. Mapa geomorfológico Anexo 3. Inventario de fuentes de agua Anexo 4. Mapa hidrogeológico

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181 182 183 184

1ra. parte Acuífero purapurani

1 Introducción

A

nivel mundial, la disponibilidad generalizada del bombeo eléctrico a partir de mediados del siglo XX ha llevado a un dramático aumento de la extracción de las aguas subterráneas. El uso dominante es la agricultura, pero también las extracciones locales en y alrededor de áreas urbanas para el abastecimiento municipal pueden ser aún más intensas. La consiguiente reducción de la cantidad almacenada y de la calidad de las aguas subterráneas está teniendo impactos sociales, económicos y ambientales directos – pero muchos de éstos no son reconocidos ni definidos con suficiente cuidado para inducir cambios en el comportamiento humano No obstante, la necesidad de gestión de aguas subterráneas generalmente no aparece hasta que un descenso en el rendimiento de los pozos y/o en la calidad del agua afecte a los sectores relacionados con este recurso. Si se permite que haya más bombeo sin control, puede traer como resultado el daño de los recursos en general (con un grave descenso del nivel de agua subterránea y en algunos casos asentamientos del terreno). El mantenimiento de un acceso equitativo, a largo plazo, a aguas subterráneas de calidad aceptable implicará necesariamente soluciones muy localizadas y adaptadas a la escala adecuada. Esto implica involucrar a los diferentes usuarios individuales y a quienes contaminan a escala del acuífero, pero también implica un llamado más amplio a actores específicos de la industria, el sector agrícola y el nivel municipal, cuyas políticas tendrán un impacto directo en el uso y la contaminación del agua subterránea. En Bolivia, el Viceministerio de Recursos Hídricos y Riego del Ministerio de Medio Ambiente y Agua, a través del Plan Director de la cuenca del Rio Katari (PDCK)como parte de su componente hidrogeológico, viene trabajando en la formulación de una propuesta de Gestión Sostenible para el Acuífero Purapurani (proveedor de agua principalmente de la ciudad de El Alto, sectores municipios Viacha, Pucarani y Laja) cuyo objetivo es contribuir a la sostenibilidad de la oferta de los recursos hídricos subterráneos tanto en calidad como en cantidad suficiente, utilizando la modelación de flujo como herramienta principal para evaluar la respuesta del sistema a las perturbaciones inducidas por la actividad humana y de forma participativa con las comunidades y sectores involucrados con este recurso. Un proyecto de gestión y conservación de acuíferos debe realizar estudios para el conocimiento del sistema acuífero, su evaluación en cantidad y calidad, los aspectos legales y normativos, y las amenazas sobre la calidad y cantidad del agua subterránea. Con el fin de formular la propuesta de gestión para el acuífero Purapurani, ha sido muy importante el desarrollo de información técnica y para ello se ha utilizado un enfoque integrado aplicando técnicas hidrogeológicas, isotópicas, hidrogeoquímicas y la evaluación del acuífero a la contaminación. La aplicación de este enfoque ha permitido el establecimiento de un modelo conceptual hidrogeológico, el mismo que permite abordar más fácilmente el manejo óptimo del acuífero, su relación con otros acuíferos y aguas superficiales, la identificación de las zonas de recarga y descarga y en general establecer programas para el aprovechamiento sostenible del agua subterránea para diferentes usos. ACUÍFERO PURAPURANI

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Luego, la información generada será traducida en términos que sean comprensibles para que los actores relacionados con este recurso tengan conocimiento sobre sus recursos hídricos subterráneos y las consecuencias de sus decisiones en la gestión de la misma.

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ACUÍFERO PURAPURANI

2 Gestión de las aguas subterráneas

U

n acuífero es una formación geológica capaz de suministrar agua subterránea útil a pozos y manantiales. Los acuíferos tienen dos características fundamentales: capacidad de almacenar agua subterránea y capacidad de permitir el flujo del agua subterránea. Sin embargo, el grado en que se presentan estas propiedades varía mucho de una formación geológica a otra (Figura 1) y su magnitud puede variar con la estructura geológica, de unos cuantos km2 a muchos miles de km2.

FI GU RA 1 Régimen de flujo subterráneo y tiempos de residencia típicos de acuíferos importantes en condiciones climáticas semiáridas (extraído de foster et al., 2002).

El agua subterránea se mueve a través de los acuíferos (estratos permeables) desde zonas de recarga a zonas de descarga (determinadas por la estructura geológica), normalmente a tasas lentas que van desde 1-m/año a cientos de m/día. Pueden pasar décadas, cientos o incluso miles de años entre la recarga inicial y su descarga final hacia un manantial, un arroyo o el mar. Dichas tasas de flujo lentas y tiempos de residencia largos, resultado de grandes volúmenes de almacenamiento, son algunos de los aspectos característicos de los sistemas de agua subterránea (ver figura 1). Las fronteras del flujo del agua subterránea (en espacio y profundidad) por lo general resultan más difíciles de definir y pueden variar con el tiempo. La diferencia se ve acentuada debido a que el agua subterránea conforma la ‘parte invisible’ del ciclo hidrológico, lo cual puede generar conceptos erróneos entre los actores relacionados con este recurso. A menudo, los actores relacionados con los recursos hídricos subterráneos tienen una comprensión limitada ACUÍFERO PURAPURANI

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de los procesos que se inducen al bombear agua subterránea de un acuífero. Por lo tanto, son comunes la subutilización irracional de los recursos de agua subterránea (comparado con el agua superficial) y la excesiva complacencia en cuanto a la sustentabilidad del uso intensivo del agua subterránea (Foster et al., 2002). La gestión de los recursos de agua subterránea tiene que equilibrar la explotación de un recurso complejo (en términos de cantidad, calidad e interacciones con el agua superficial) con las crecientes exigencias de los usuarios del agua y la tierra (quienes pueden representar una amenaza a la disponibilidad y la calidad del recurso hídrico). Por ello la gestión de las aguas subterráneas tiene que basarse en una buena comprensión de las características del acuífero considerando a este como un sistema (ver figura 2). Esta comprensión requiere de datos fiables y válidos obtenidos a partir de una buena investigación, monitoreo e interpretación, dado que la disponibilidad de las aguas subterráneas depende del ambiente hidrogeológico, que puede presentar una diversidad hidrogeológica significativa.

FIGURA 2 Esquema general para la Evaluación en Cantidad y Calidad los Recursos Hídricos Subterráneos (adaptado de Foster et al., 2002).

La recolección y análisis de la información geológica, geofísica, inventario de fuentes de agua (pozos, manantiales, humedales, ríos), hidroquímica, hidráulica entre otros permitirá establecer un modelo hidrogeológico conceptual para un acuífero. Considerando que un modelo hidrogeológico conceptual es dinámico porque tiene variables temporales como las climatológicas, hidrológicas e hidráulicas y por lo tanto a medida que se disponga de información nueva, se debe reevaluar y ajustar.Esto implica la gran importancia de realizar periódicamente investigaciones hidrogeológicas.

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En este sentido, para la formulación de un Modelo de Gestión para el manejo y conservación de un acuífero, es importante realizar estudios para el conocimiento del sistema acuífero, su evaluación en cantidad y calidad, los aspectos legales y normativos, y las amenazas sobre la calidad y cantidad del agua subterránea. En la medida que se tenga nueva información, se podrá avanzar en el conocimiento de los acuíferos y en las medidas tomadas para su planificación y administración (Figura 3).

FIGURA 3 Esquema Conceptual para la Formulación de Planes de Gestión de Acuíferos.


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3 Modelo de gestión sostenible para el acuífero Purapurani

E

l Acuífero Purapurani, es fuente principal de agua para el consumo humano, industrial y agropecuario de las ciudades La Paz (Ladera Oeste), Achocalla (Cabecera), Viacha, Pucarani, Laja y El Alto (ciudad con una población mayor al millón de habitantes y con la tasa de crecimiento más alta de Bolivia desde el 2012). Existe cierta evidencia de que los niveles de las aguas subterráneas han disminuido de manera significativa y existe el temor de que la explotación de las mismas en sus tasas actuales no sea sostenible. Por otro lado, la interacción agua superficial-subterránea (aporte por ríos principalmente Subcuenca Río Seque - Seco) es de mucha preocupación por la posible contaminación del recurso hídrico subterráneo. Por lo tanto, existe la necesidad de conocer y manejar los recursos de aguas subterráneas además se requiere la participación de los sectores locales en la adopción de decisiones. El modelo de Gestión de Aguas Subterráneas para la gestión sectorial de este recurso a nivel local y que además sea aplicable en todo el contexto boliviano está siendo implementado y ensayado en el Acuífero Purapurani. Este modelo tiene cuatro componentes que promueven los siguientes objetivos: 1. Investigación Caracterización de los Sistemas Acuíferos para la Gestión de Aguas Subterráneas (Cantidad y Calidad): Fomentar el desarrollo de la Información Técnica necesaria a través de un enfoque integrado utilizando técnicas hidrogeológicas, hidrogeoquímicas, isotópicas, geofísicas para establecer un Modelo Conceptual Hidrogeológico y la evaluación de su vulnerabilidad a la contaminación para comprender el sistema de aguas subterráneas. Asimismo, se busca fomentar e incrementar las competencias de la Universidad Boliviana y sus institutos asociados, en el campo de la investigación del recurso hídrico subterráneo. 2. Sistema de Información Hidrogeológica Actualización y vinculación de una Base de datos de Aguas subterráneas de fácil acceso y disponibilidad (SIASBO). 3. Fortalecimiento Institucional Sensibilización y Capacitación - Educar a los sectores locales involucrados (El Alto, La Paz, Achocalla, Viacha, Pucarani y Laja) a un nivel adecuado para que puedan administrar sus recursos hídricos subterráneos a través de un enfoque de gestión sostenible de las aguas subterráneas. 4. Manejo y Aprovechamiento Plan de Gestión Acuífero Purapurani - Desarrollo de políticas y disposiciones reglamentarias ACUÍFERO PURAPURANI

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para el Manejo y Gestión de la cantidad y la calidad del Agua Subterránea en el Acuífero Purapurani. La modelización del comportamiento básico del sistema acuífero en respuesta a la recarga (cantidad disponible) y la demanda (extracción) es indispensable para poder evaluar, en particular, la posibilidad de agotamiento del almacenamiento. Sin embargo, un concepto general de “sostenibilidad” expresado simplemente en términos de recarga y extracción no es suficiente. Se requiere un conocimiento más completo de cómo los mecanismos de gobernanza se pueden utilizar para gestionar o mejorar el estado de los acuíferos sometido a diferentes estreses. Esto implicará necesariamente la integración de criterios bastante subjetivos en cuanto a cuáles son las consecuencias sociales, económicas y ambientales aceptables para un sistema par ticular de abastecimiento de agua subterránea y su uso. De esta manera, el enfoque del presente documento hará mayor énfasis en los componentes de Investigación y Sistema de Información Hidrogeológica. Esta información básica sobre el comportamiento del Acuífero permitirá involucrar a los usuarios a nivel del acuífero, por ejemplo para supervisar y acordar los límites de presión o los límites aceptables de contaminación. La presentación clara de la información pertinente a nivel local de las aguas subterráneas puede ser combinada con el seguimiento participativo del estado de los acuíferos para acordar los niveles aceptables de extracción o de la calidad del agua subterránea a través de los componentes de Fortalecimiento Institucional y Manejo y Aprovechamiento.

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4 Caracterización del acuífero Purapurani para la gestión de las aguas subterráneas

L

a gestión de las aguas subterráneas tiene que basarse en una buena comprensión de las características del acuífero considerándolo a este como un sistema. Esta comprensión requiere de datos confiables obtenidos a partir de estudios de investigación, de monitoreo y de interpretación que permitirán establecer un Modelo Conceptual Hidrogeológico (Figura 4). Para ello se debe recolectar y analizar toda la información geológica, geofísica, inventario de puntos de agua, hidroquímica, hidráulica, entre otros. La caracterización de un Acuífero, como base para su adecuada Gestión, requiere del levantamiento de datos a través de Investigaciones utilizando un enfoque integrado de técnicas hidrogeológicas, hidrogeoquímicas, isotópicas, geofísicas que generen los siguientes conocimientos: Extensión (límites del acuífero), propiedades del acuífero, fuentes de recarga, descargas del sistema (incluidas extracciones de pozos), calidad del agua (amenazas de la calidad). Esta información ayudará a responder las siguientes preguntas: ¿Dónde se encuentran los recursos de aguas subterráneas?, ¿Cuán vulnerable a la contaminación es el acuífero?, ¿Dónde se encuentran las zonas de recarga?, ¿Dónde se produce la interacción del agua subterránea con el agua superficial?, ¿Cuál es el rendimiento sostenible de un acuífero?, ¿Cuáles son los cambios a corto y largo plazo en las aguas subterráneas?, ¿Existen motivos de preocupación por la calidad natural del agua?. De esta forma, de acuerdo a las etapas previstas para el establecimiento de un Modelo Conceptual Hidrogeológico (Figura 4), a continuación se describirá cada etapa desarrollada para el Acuífero Purapurani.

FI GU RA 4 Etapas previstas en el desarrollo de un modelo conceptual hidrogeológico y/o numérico.


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4.1 Historia y descripción del área de estudio ( Etapa I ) Previo inicio de la investigación del área de estudio (figura 4) es muy importante obtener toda la información secundaria a nivel regional con el fin de tener una idea macro acerca de la misma. De esta manera, según sea la escala del estudio, se pueden identificar: • Cuencas hidrogeológicas que corresponden a una cuenca topográfica o de drenaje. • Cuencas de aguas subterráneas que son parte de la cuenca hidrológica (Acuífero

Purapurani).

• Acuíferos o unidades hidrogeológicas que contienen aguas subterráneas; uno o más

acuíferos pueden constituir una cuenca hidrogeológica.

Por otro lado, es importante conocer la historia del sitio de investigación, es decir las cosas más relevantes (recopilación de información). También como se mencionaba anteriormente es necesario contar con una descripción a nivel regional o a una escala mayor de las siguientes características:

DESCRIPCIÓN DEL SITIO DE ESTUDIO

4.1.1

• • • • • •

Localizacion del sitio de estudio Fisiografía - Topografía Meteorología (T, P, ETP) Hidrografía Geología Fuentes potenciales de contaminación (tipo y ubicacion)

Descripción del área de estudio Acuífero Purapurani

A) UBICACIÓN El acuífero Pura Purani, ubicado en el departamento de La Paz se encuentra emplazado en el sector noreste de la cuenca Katari, en el pie de monte del flanco occidental de la cordillera Real, ocupando una extensión aproximada de 370 Km2 (Mapa Nº 1). Purapurani, es fuente principal de agua para el consumo humano, industrial y agropecuario de las ciudades La Paz (Ladera Oeste), Achocalla (Cabecera), Viacha, Pucarani, Laja y El Alto (ciudad con una población mayor al millón de habitantes y con la tasa de crecimiento más alta de Bolivia desde el 2012). B) FISIOGRAFÍA La zona donde se encuentra ubicado el acuífero de Pura Purani pertenece morfoestructuralmente al área periférica del denominado altiplano andino norte, la misma que presenta una topografía casi plana con una ligera inclinación hacia el suroeste en donde sobresalen colinas disectadas, bofedales y pequeños lagos piedemontanos de origen glacial. La planicie que ocupa la mayor parte del área de estudio tiene una elevación promedio de 4,000 msnm (ver Mapa Nº 2).

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C) METEOROLOGÍA El clima en el área de estudio es típico de la puna y está principalmente determinado por el movimiento estacional de la Zona de Convergencia Inter-Tropical (ZCIT) y por su altitud promedio (4,000 msnm). Según datos de las estaciones de El Alto (Aeropuerto) y Viacha, la temperaturas mínima y máxima anual en la zona de estudio presenta valores de – 5.9°C y 17.1°C respectivamente (González et al., 2010). La precipitación media anual para el periodo 1999-2008, de acuerdo a las de El Alto (Aeropuerto) y Viacha, corresponde a 567.3 mm (Figura 5). La evapotranspiración potencial media mensual, es mayor que la precipitación media en todos los meses con excepción del mes de enero (Figura 3). Los meses con mayor y menor evapotranspiración potencial son noviembre y febrero con valores de 129 mm y 87 mm respectivamente.

FI GU RA 5 Precipitación, evapotranspiración potencial y temperatura máxima y mínima (1998-2008) para las estaciones de El Alto y Viacha, adaptado de (González et al., 2010).

En el Anexo D, Figura D.1 se muestra un análisis climático del área de estudio, trabajado en base al relleno de datos de 10 estaciones meteorológicas del SENAMHI, distribuidas en el área de la Cuenca Katari, mismo que muestra las variaciones espaciales de: precipitación anual, Evapotranspiración Potencial (ETP), Evapotranspiración Real (ETR) y Balance Climático. En el raster de Precipitación se puede notar una mayor precipitación en el área urbana correspondiente a la Ciudad de El Alto. La ETP es mayor en las partes más bajas del acuífero, vale decir al oeste y sur del área. Respecto a la ETR, los mayores valores coinciden con los humedales, y zonas de descarga del agua subterránea en el acuífero. Respecto al balance climático, las zonas con mayor déficit hídrico, coinciden con las zonas de descarga del acuífero, vale decir toda la parte oeste del área, como lo muestran los rasters. No obstante este análisis es preliminar ya que falta hacer un mayor análisis de discretización en la zona urbana, como también actualizar los datos de partida al 2015, ya que solo se trabajó al 2012. Para determinar los valores de recarga por precipitación directa al acuífero mediante análisis espacial, es necesario contar con un análisis textural de suelos del área a escala detallada, mismo que nos permitirá conocer el porcentaje de infiltración que es retenida por el suelo y el que finalmente aporta a la recarga del acuífero. ACUÍFERO PURAPURANI

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D) HIDROGRAFÍA Según las condiciones climatológicas y del suelo en la zona de estudio la mayoría de los cuerpos de agua superficiales son efímeros. Sin embargo, se destacan los cursos de agua perennes como el río Seque que recorre el sector oeste del área de investigación y desemboca en el río Pallina. Por otro lado, el río Seco que atraviesa el área de estudio de norte a suroeste en sentido paralelo al río Seque y desemboca también en el río Pallina. Finalmente, el curso de agua que delimita la frontera sur del área de estudio es el río Pallina, el cual atraviesa la ciudad de Viacha y es tributario del río Katari que desemboca en el lago Titicaca. Otros cursos de agua de impor tancia en el sector norte del acuífero son los ríos Vilaque, Poke y Chiarjahuira (Mapa Nº2). E) GEOLOGÍA De acuerdo al Mapa Nº3, el Acuífero Purapurani abarca dos sub-cuencas: la subcuenca del río Sallani y la del río Seque y Seco. Con el fin de realizar un análisis de la geología de la zona de estudio y aguas arriba de la misma, se considerarán como zona 1 a la subcuenca del río Seque y Seco y como zona 2 a la subcuenca del río Sallani. Es muy importante realizar esta consideración debido a que las muestras que se encuentran al Nor - Este y Sur – Oeste del acuífero, probablemente presenten una diferente señal isotópica y además hidroquímica que aquellas que abarcan el área Nor – Oeste y Sur – Oeste del mismo. En la zona 1 (Mapa Nº3 fuera del límite del acuífero), es posible observar que aguas arriba de los ríos Seco y Seque hacía el lago de Milluni, la geología está caracterizada además de depósitos fluvioglaciales por las formaciones Catavi (Sct), Uncía (Sun), Cancañiri (Scc), Amutara (Qam), asimismo resalta la presencia del batolito del Huayna Potosí (Trhp). Según Suarez et al., 1996, los afloramientos rocosos (Sct, Sun y Scc, Qam) en el área de estudio son de origen paleozoico y están representados por los periodos Ordovícico (solamente Qam) y Silúrico (Sct, Sun y Scc). Con respecto a la mineralogía la Fm. Amutara, está caracterizada por la presencia de facies cuarcíticas, areniscas con metamorfismo débil y pizarras. En cambio, las formaciones de Catavi, Cancañiri y Uncía presentan afloramientos rocosos compuestos de areniscas cuarcíticas y pizarras grises, diamictitas, cuarcitas y pizarras con metamorfismo débil y areniscas cuarcíticas y pizarras grises respectivamente. Suarez et al., 1996, indica que además la Fm. Catavi presenta juntas rellenas de cuarzo lechoso y minerales ferrosos de color marrón grisáceo en superficie alterada y marrón claro en superficie fresca. Por otro lado, el batolito del Huayna Potosí (Trhp) es un cuerpo intrusivo que se formó en la era Mezosoico en el periodo triásico y en cuya composición se resaltan compuestos graníticos con biotita y muscovita, textura hipidiomórfica holocristalina, contactos discordantes, aureolas de metamorfismo de contacto débil y de edad triásica superior- jurásico inferior, obtenida mediante el método K-Ar. En la zona 2 (aguas arriba, fuera del límite del acuífero), además de la presencia de afloramientos rocoso correspondientes a las formaciones Catavi y Uncía, se resaltan la presencia de las formaciones Peñas (Tpñ), Colpacucho (Tclp), Kollu Kollu (Tkk) y la presencia de Intrusiones Subvolcánicas (Tis 2). La Fm. Tclp, son afloramientos del Devónico y se caracterizan por la presencia de lutitas y areniscas marrón amarillentas y rojizas con niveles de limolitas grises. De esta forma, las formaciones Peñas y Kollu Kollu son afloramientos que pertenecen al periodo Terciario de la Era Cenozoica y se caracterizan por la presencia de conglomerados polimícticos rojizos y areniscas rojas a rosadas para la Fm. Tpñ y areniscas y lutitas con intercalaciones de tobas y conglomerados para la Fm. Tkk, las areniscas y arcillitas son yesíferas de facies lacustres. Luego, en el área del acuífero de Pura Purani podemos observar que predominan los depósitos fluvioglaciales, depósitos de abanicos aluviales, depósitos de Terraza y una pequeña área de

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la formación Cachilaya, de origen Terciario y caracterizada por la presencia de conglomerado polimícticos, arcillas marrón amarillentas rojizas con niveles de tobas. Según Gonzáles et al., 2010, regionalmente la geología estaría representada, de mayor a menor profundidad, por depósitos de la formación Cataví (Sct) de edad Silúrica, sedimentos del Terciario de la Formación Umala (Tum) - La Paz (Tlpz) y sedimentos Cuaternarios de origen fluvioglaciar y glaciar. En la zona del acuífero, la formación Catavi está cubierta por las formaciones Umala y sedimentos de la formación La Paz. La formación Umala compuesta por areniscas, arcillitas, cenizas volcánicas, bancos yesíferos y gravas. Las areniscas son de color gris, rosado y crema. La matriz es arcillosa y el cemento calcáreo y yesífero. La formación La Paz corresponde a una alternancia de capas de arcilla, limos, limos arcillosos, gravas y arenas más o menos consolidadas y gravas con clastos predominantes de granito. El color del sedimento es generalmente gris azul claro, pero en la parte inferior de la formación se encuentran algunas capas de arenas y arcillas rojizas y otras de color gris oscuro. En la parte superior de la formación se encuentra un horizonte guía que es la Cinerita Chijini, ceniza volcánica consolidada de color blanco o rosado y ocasionalmente con clastos redondeados de granito y cuarcita (Suarez et al., 1996). Con respecto al cuaternario la formación Calvario, de origen fluvioglaciar, está ubicada encima de la formación La Paz y está conformada por una arcilla limosa gris amarillenta con un manto de arena gruesa de color marrón con fuerte estratificación cruzada, luego se presenta intercalaciones de limos arcillosos con capas de grava fina interdigitada con arena gris gruesa; se encuentran

clastos graníticos. Cerca de la superficie se presenta una grava de origen fluvial con predominancia de clastos gruesos de cuarcita sub-redondeada a sub-angular, y en menor proporción clastos de granito y arenisca, todo en una matriz de arena y limo, presentando intercalaciones de lentes arcillosos o limosos de color ocre. Próxima a la superficie encontramos la Formación Pura Purani, compuesta en la parte inferior por capas de arcilla, limos, arenas y gravas, similares a las de la formación La Paz. Hacia su parte superior se presentan bancos de gravas intercaladas con lentes de limos y con alto contenido de material orgánico (Suarez et al., 1996). Es así que, los límites del acuífero han sido definidos en función a las unidades geológicas superficiales de edad Cuaternaria cuyas características en cuanto a su conformación de materiales van desde limoso a gravoso, unidades detríticas de la Formación Purapurani. Para la definición de los espesores del acuífero se han recurrido a informes de geofísica recopilados en anteriores fases donde se tienen espesores de líneas de SEV (sondeo eléctrico vertical) además de profundidades de perforaciones de pozos asumiendo que estas llegan hasta el estrato de arcilla de la Formación La Paz la cual se asume como el basamento del acuífero. 4.2 Investigación del sitio (Etapa II) Establecimiento de un Modelo conceptual hidrogeológico El objetivo de la Etapa II (Figura 4), es describir las condiciones de las aguas subterráneas en el Acuífero Purapurani utilizando un enfoque integrado de técnicas hidrogeológicas, hidrogeoquímicas, isotópicas, geofísicas y la evaluación de su vulnerabilidad a la contaminación. La recolección y análisis de la información geológica, geofísica, inventario de fuentes de agua (pozos, manantiales, humedales, ríos), hidroquímica, hidráulica entre otros permitirá establecer un modelo conceptual hidrogeológico para Purapurani. Así, esta información básica sobre el comportamiento del Acuífero permitirá involucrar a los usuarios a nivel del acuífero y entonces establecer las bases que permitan alcanzar los siguientes objetivos específicos:


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•

•

•

Caracterización hidroestratigráfica mediante el empleo de métodos geológicos, geofísicos e

hidráulicos para conocer la configuración tridimensional del acuífero y la distribución de sus propiedades hidráulicas. Establecimiento de un modelo conceptual hidrogeológico (Figura 6) sólido que describa las

características del sistema en condiciones naturales mediante el análisis de evidencias y manifestaciones del flujo subterráneo (dominio y funcionamiento de los sistemas de flujo subterráneo).

Evaluar el riesgo de contaminación del agua subterránea con el fin de impulsar a las

autoridades Municipales a tomar medidas preventivas y correctivas para detener aquellas actividades que representen una amenaza real para la calidad del agua subterránea.

FIGURA 6

4.2.1 Caracterización Hidrogeológica 4.2.1.1 Introducción: Definición del Régimen de flujo del Acuífero y estimación de la recarga del acuífero El monitoreo y la obtención de datos sobre el agua subterránea son condiciones necesarias para cualquier gestión efectiva de las mismas. La adquisición e interpretación de niveles de agua en el tiempo, son esenciales para determinar la dirección, velocidad y regímenes de recarga-descarga del agua subterránea (Nielsen, 2006; Fetter, 2001). Asimismo representan una alerta temprana

sobre el impacto de los efectos a corto y a largo plazo del bombeo excesivo y el cambio climático en los niveles de agua subterránea y que son condiciones necesarias para cualquier gestión efectiva de un acuífero. El trabajo de monitoreo que se realiza en el Acuífero Purapurani consiste en: - El Monitoreo de niveles estáticos de la red de monitoreo implementada desde el año 2009 por el PDCK, en la que se consideraron 40 pozos con medición manual y 10 pozos con

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medición automática de niveles hasta la gestión 2013. La medición de niveles estáticos es un trabajo continuo y mensual realizado con el fin de disponer de observaciones temporales para calibrar el modelo numérico de flujo a realizarse posteriormente. Además Los datos del monitoreo mensual de niveles y los datos obtenidos con los medidores de niveles automáticos (divers) se utilizarán para el cálculo de la recarga mediante el método de fluctuación de niveles (Figura 5; ver también Anexo C, fotografía C-2).

- Recolección de datos de sensores de humedad (Puchucollo y Bravol): La recolección de datos de los sensores de humedad es realizado con el fin de determinar las propiedades de la zona no saturada del acuífero (ver Anexo C, fotografía C-2). - Recolección de muestras de aguas de lluvia para el análisis de isótopos (Alto Lima e IBTEN) tiene como fin el monitoreo del contenido isotópico mensual en la precipitación (ver Anexo C, fotografía C-2). - La medición de los parámetros físico químicos in situ y el Análisis in situ (alcalinidad y medición de parámetros físico químicos in situ) en diferentes pozos de la red de monitoreo se lo realiza trimestralmente con el fin de validar de forma temporal el peligro potencial de contaminación en puntos clave (cercanos a fuentes de contaminación). La tasa natural de recarga de aguas subterráneas es uno de los componentes más importantes de los estudios hidrogeológicos, considerada como imprescindible para la gestión eficiente de este recurso, ya que es necesario determinar la cantidad de agua que llega a los acuíferos, su calidad, procedencia y las zonas donde se presenta recarga o descarga del flujo subterráneo, por este motivo su cuantificación es un aspecto incluido dentro de estudios referentes a los recursos de agua subterránea, al transporte de contaminantes, a la subsidencia o al diseño de campos de pozos (Healy y Cook, 2002; Simmers, 1990).

Los métodos para estimar la recarga son de variada naturaleza, destacan los balances hidrogeológicos, el seguimiento de trazadores ambientales o artificiales (químicos e isotópicos), las mediciones directas en piezómetros, la cuantificación del flujo subterráneo y las fórmulas empíricas entre los métodos más comunes (Carrica et al., 2004). En el acuífero Purapurani, se realizó una primera estimación de la recarga a partir de un balance químico de substancias conservativas procedentes exclusivamente de la lluvia (Rosenthal, 1987;

Custodio, 1997b). Para ello se deben obtener los valores medios interanuales del contenido de Cl- del agua de recarga y su rango natural de variación para un período amplio de observación. La estimación de la recarga mediante un balance de cloruros del agua en el suelo tiene su justificación en el comportamiento altamente conservativo de este ión (Custodio y Llamas, 1997). Las ventajas de utilizar el ión cloruro en el balance de masa surgen como consecuencia de su alta solubilidad, ausencia de intercambio con el medio, origen conocido, baja concentración en los medios rocosos y fácil medición. El método se basa en la comparación del aporte de cloruro en la lluvia con respecto al contenido de cloruro que transporta la recarga al nivel freático. Con el fin de aplicar otros métodos de cuantificación de la recarga del acuífero y en la construcción del modelo conceptual sobre el funcionamiento hidrogeológico, se requiere del conocimiento de la geometría del medio geológico y la distribución de sus propiedades hidráulicas, es decir, las propiedades del acuífero a través del desarrollo de investigaciones que tengan como objetivo detallar la configuración de las unidades hidroestratigráficas a profundidad, la distribución de las propiedades hidráulicas como la conductividad hidráulica y el rendimiento específico mediante pruebas hidráulicas de larga duración y pozos de observación.


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4.2.1.2 Metodología y materiales empleados Se realizaron mediciones de los niveles de agua de acuerdo a la red de monitoreo establecida (Mapa Nº4) con el fin de evaluar la variación espacial y temporal de la distribución de la carga hidráulica (tanto lateral como vertical), en época lluviosa y en época estiaje. La metodología para la medición de los niveles de agua de los pozos de monitoreo es descrita a continuación. Las mediciones del nivel de agua en los pozos de monitoreo se realizaron utilizando una sonda eléctrica marca Solinst de 50 metros, graduada al milímetro de acuerdo a las recomendaciones propuestos por Nielsen (2006). Por otro lado, las mediciones correspondientes a las profundidades de los niveles de agua fueron normalizadas a un Datum de referencia, mediante la sustracción de las elevaciones desde la parte superior del encamisado, con el fin de obtener los valores de las cargas hidráulicas, las mismas que luego han sido utilizadas para evaluar las direcciones de flujo del agua subterránea y los gradientes verticales en el sitio. Los datos del monitoreo mensual de niveles y los datos obtenidos con los medidores de niveles automáticos (divers) serán utilizados para el cálculo de la recarga a través del método de fluctuación de niveles. Es decir, la recarga neta se calculará con los datos del monitoreo mensual y la recarga total con los datos obtenidos con los medidores de niveles automáticos (divers). La aplicación del método de Balance de Cloruros se basa en varias suposiciones, entre las que se mencionan: i) el cloruro se comporta como especie conservativa, ii) no existen fuentes adicionales a las atmosféricas, iii) se conoce con detalle la zona de recarga del sistema analizado, iv) el volumen de precipitación en las zonas de recarga puede estimarse apropiadamente, v) se tienen estimaciones y/o mediciones de la concentración de cloruro en la precipitación y en el agua subterránea (zona de recarga). Cuando estas suposiciones son válidas y además el escurrimiento superficial es mínimo, la recarga natural promedio se estima a partir de la siguiente relación:

C R=P∙ Cl P CCl ASUB

R = recarga media (mm/año) P = precipitación media (mm/año) CCL P = concentración de cloruro disuelto en la precipitación (mg/l) CCL ASUB = concentración de cloruro en el agua subterránea (mg/l)

Allison (1994), señala que de todas las técnicas de trazadores disponibles, la del balance de cloruros es la más simple, económica y de uso más universal para estimación de la recarga. 4.2.1.3 Resultados 4.2.1.3.1 Régimen de Flujo del Acuífero En un contexto regional, el agua subterránea fluye de noreste a suroeste, existiendo una divisoria de agua subterránea, aproximadamente alineada con la carretera El Alto - Viacha, que hace que el agua fluya hacia el sureste a partir de este punto, que se evidencia en forma de manantiales en la ladera oeste de la ciudad de La Paz, al ser interceptada por el escarpe de más de 100 m de altura, y es aprovechada para el abastecimiento de viviendas a través de cooperativas de agua. En un contexto local existen direcciones de flujo que no están bien definidas lo que dificulta también la determinación de velocidades de flujo (ver Figura 6, JICA 1987).

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La distribución de los pozos de monitoreo de niveles estáticos en el área de estudio se las clasificó en 3 zonas: los pozos norte, pozos este, pozos sur – centro (Ver Anexo D, Figura D.1). Los niveles de agua en pozos de la zona norte del área de estudio son muy someros varían entre 0.1 y 2.5 m de profundidad, el nivel piezométrico se encuentra entre 3875 y 3895 msnm (Anexo D, Figura D.2); los niveles estáticos de los pozos Sur Centro se encuentran entre 10m al sur y

35 m aproximadamente al centro (Ver Anexo D, Figura D.3), también en la parte distal existen manantiales y sectores de descarga que se evidencian en la ocurrencia de vegetación esporádica en ciertos sectores. En las laderas del flanco oeste de las ciudades de La Paz y Achocalla existen manantiales a diversos niveles que son otra salida del sistema acuífero (Mapa Nº4). La Figura 7 muestra la variación de los niveles de agua en los pozos de monitoreo ubicados en la zona de El Alto que presentan datos para de monitoreo para las gestiones 2010 al 2015.

POZOS ESTE 0

) 4025 m n s m ( o c i r t é 3985 m o z e i P l e v 3945 i N

) a í / 40 d m m ( n ó i c a 80 t i p i c e r P 120

FIGURA 7 Comparación de la fluctuación de niveles en algunos pozos del Acuífero Purapurani con los que se cuenta con datos de monitoreo para las gestiones de 2013, 2014 y 2015.

3905 0 2 3 4 5 2 3 1 5 1 1 1 1 1 2 1 3 1 4 4 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 2 2 2 2 2 2 2 / 2 2 2 / 2 2 2 2 2 / / / / / / / / / / / / / 2 8 1 3 3 0 3 0 3 0 7 1 7 1 7 1 7 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 4 / 0 / / o 9 / 9 / 9 / / / / / / / / / / 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 3 1 2 3 1 2 3 3 0 0 3 3 3 3 2 3

Meses (Diciembre 2010 - Septiembre)

Así, podemos observar que existe un notable descenso para el pozo P-233 durante la temporada de monitoreo de mayo 2015 con respecto a las gestiones 2013 y 2014 (≈ 10 m). Asimismo, el pozo P-510 ubicado en la Avenida Jc. Valdez de El Alto muestra una tendencia muy variable, como respuesta a la estación lluviosa y seca, ya que se observa ascensos hasta de 6 m de los niveles en época lluviosa mayormente en los meses de enero y febrero 2014 y 2015, los mayores descensos entre julio a septiembre 2014 y 2015. Para los pozos que se encuentran ubicados en la zona de El Alto cercanos al río Seco (P-525 y P-524) (ver tablas 1 y 2), presentan un nivel casi constante en las diferentes temporadas mensuales de monitoreo. Mostrando un ligero ascenso para la temporada de enero y febrero (época lluviosa) tanto en el 2013, 2014 y 2015 respecto a la temporada de septiembre y octubre (2 metros aproximadamente para el pozo 524, cuya profundidad máxima es de 33 metros y que presenta una interacción con el Río Seque (actuando este como fuente de aporte al acuífero libre). De la misma forma el pozo P-525, el mismo que se encuentra muy cercano al pozo P-524 presenta una profundidad de 70 metros. ACUÍFERO PURAPURANI

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De acuerdo a los resultados de los divers (figuras 8 y 9) podemos observar que el diver F4965 ubicado a 3967 msnm presenta una variación a lo largo de las gestiones de monitoreo 2013, 2014 y 2015, mostrando niveles más altos en los meses de abril (etapa de finalización de la época lluviosa) cuyo comportamiento es característico de acuíferos libres (Voudouris, 2006; Farvolden,

1967). Asimismo, se pueden observar dos eventos de recarga uno entre los meses de noviembre y marzo y otro a partir de marzo hasta abril en el que se obtuvieron los niveles máximos.

POZO Sur Centro: B07-I (Diver) ) a í d / m m ( n o i c a t i p i c e r P

) m ( o c i t á t s E l e v i N

FIGURA 8 Mediciones automáticas del diver que se encuentra ubicado en el pozo P-092.

De acuerdo a la figura 9, el diver G0814 ubicado en la Industria Pepsi a 4044 msnm presenta una notable interferencia debido a que en esta industria se encuentran pozos de producción a 50 y 100 metros aproximadamente. No obstante, se pueden observar dos eventos de recarga uno entre los meses de noviembre y marzo y otro a partir de marzo hasta abril en los que pueden observarse niveles máximos.

FIGURA 9 Mediciones automáticas del diver G0814 que se encuentra ubicado en el pozo P-233.

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De esta forma en la zona de estudio, de acuerdo a los resultados de la medición de niveles, la red de flujo construida con la medición de niveles de la red de monitoreo instalada (2010-2014) puede apreciarse en el Mapa Nº5. 4.2.1.3.2 Estimación de la Recarga a través del balance del ión cloruro Para una primera estimación de la recarga, se consideraron las concentraciones de cloruro en la precipitación desde los años 2013 hasta el 2014 (promedio de dos estaciones El Alto y Viacha). La obtención de datos de ión cloruro para el agua subterránea proviene del análisis de muestras de pozos, es decir de la zona saturada. En la tabla1, se señalan los valores promedio y la relación entre el cloruro de la precipitación (CCLP) y el cloruro del agua subterránea (CCL ASUB). Multiplicando dicha relación por la precipitación media anual, se obtuvieron distintos valores de recarga en mm por año que finalmente fueron promediados para obtener un valor final (ver figura10). TABLA 1

Balance de masa del cloruro con datos del Acuífero Purapurani. PREC

CCL P*

CCL ASUB

(mm)

(mg /l)

(mg /l)

2010

590.1

2.06

2011

538.5

2.06

2012

566.9

2013

563.8

2014

AÑO

2010 - 2014

CCL P/CCL ASUB

RECARGA (mm)

RECARGA (%)

13.44

0.15

90.2

15.3

16.81

0.12

65.8

12.2

2.06

23.28

0.09

50.0

8.8

2.06

16.6

0.12

69.8

12.4

530.9

2.06

15.96

0.13

68.4

12.9

603,6

2.06

17.2

0.12

68.8

12.3

*

El dato del cloruro disuelto en la precipitación, es un promedio de datos de los años 2013 – 2014.

FIGURA 10 Variación de la recarga por precipitación en mm/año estimada a partir del método de balance de cloruros.


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Por tanto, la recarga al Acuífero Purapurani proveniente de la precipitación tiene un valor promedio de 68.8 mm/año equivalente al 12.3 %. Este valor es aceptable dado que de acuerdo a la figura 5, Mapa D.1-3, la evapotranspiración media anual es de 1296 mm (mayor a la precipitación en casi todos los meses). 4.2.2 Caracterización Hidrogeoquímica 4.2.2.1 Introducción: Calidad del Agua Subterránea y Vulnerabilidad del Acuífero Purapurani A escala mundial, los acuíferos están experimentando una creciente amenaza de contaminación causada por la urbanización, el desarrollo industrial, las actividades agrícolas y emprendimientos mineros. Por ello existe una gran necesidad de llevar a cabo campañas proactivas y acciones prácticas destinadas a proteger la calidad natural del agua subterránea (que por lo general es excelente), las cuales se pueden justificar sobre la base tanto de criterios amplios de sustentabilidad ambiental como de criterios más estrechos de beneficio económico. De hecho, se requieren medidas de protección especiales para todos los pozos y manantiales (tanto públicos como privados) cuya función es la de proveer agua potable o con calidad equivalente. De esta forma, se puede evaluar el riesgo de contaminación del agua subterránea considerando la combinación de vulnerabilidad del acuífero y la distribución, volumen y naturaleza de la carga contaminante. Las evaluaciones del riesgo de contaminación del agua subterránea deben impulsar a las autoridades a tomar medidas preventivas y correctivas para detener aquellas actividades que representen una amenaza real para la calidad del agua subterránea. Es así que con el propósito de formular un plan de gestión en términos de calidad es necesario evaluar el peligro potencial de contaminación del Acuífero Purapurani. 4.2.2.2 Metodología y Materiales empleados 4.2.2.2.1 Diseño y Plan de Muestreo En este estudio, la comprensión del funcionamiento del sistema hidrogeológico del acuífero de Pura Purani, determinando las características como el origen del agua, las zonas de recarga, las conexiones y las relaciones existentes entre las diversas fuentes, es fundamental. Por ello, se ha implementado una red de monitoreo para análisis isotópicos e hidrogeoquímicos considerando la selección de puntos para toma de muestras de aguas de lluvia, aguas subterráneas y aguas superficiales. Los puntos que conforman la red de monitoreo fueron escogidos en función a la representatividad de la zona de estudio (Mapa Nº5). De esta forma se realizaron dos campañas de muestreo hidrogeoquímico que incluye los análisis de datos para diferentes parámetros de iones mayoritarios Na+, K+, Ca2+, Mg 2+, Cl -, NO 3-, HCO 3-, SO42-, NO 2-, NH4+, Fe 2+, Mn 2+, SiO 2, Al 3+ y parámetros físico-químicos, recolectándose un total de 50 muestras en la Campaña de julio 2013 y un total de 54 muestras para la Campaña de mayo 2014. 4.2.2.2.2 Métodos Analíticos empleados en la determinaciones Químicas Las muestras de agua fueron recolectadas según protocolos de muestreo de laboratorio y además siguiendo las instrucciones del Manual de Campo Nacional para la Recolección de Datos de Calidad de Agua (USGS, 2010), (EPA, 1995) para análisis hidroquímicos.

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4.2.2.2.3 Parámetros de campo y recolección de muestras Los parámetros de calidad de agua medidos en campo fueron realizados en los pozos de monitoreo, pozos de producción, manantiales y aguas superficiales. En principio, éstas fueron purgadas, a través de la medición de por lo menos tres volúmenes de agua para asegurar que la muestra recogida de agua fuera representativa en la formación y que el agua estancada que residía en los pozos fueran eliminados. Los parámetros de calidad del agua medidos en campo incluyen, el pH, conductividad eléctrica (CE), oxígeno disuelto (OD) y temperatura (˚C). La medición de todos estos parámetros permitió tener una idea de las condiciones anóxicas u óxicas, reductoras u oxidativas, ácidas o básicas existentes en el acuífero. Las mediciones de estos parámetros se realizaron con una sonda multiparámetro, modelo WTW Multi 3430 Set F con cada sensor previamente calibrado. Las muestras para el análisis de alcalinidad en campo no fueron filtradas con el fin de evitar la remoción de especies inorgánicas de carbono. Por otro lado, las muestras recolectadas para el análisis hidroquímico de laboratorio fueron filtradas en campo utilizando un filtro de membrana de 0.45 µm y los recipientes de muestreo fueron previamente enjuagados con la muestra filtrada antes de ser llenados. Asimismo, las muestras para el análisis de cationes en laboratorio consistieron en 1 litro de muestra acidificada utilizando 5 ml de ácido nítrico concentrado y 500 ml de muestra no acidificada para el análisis de cloruros, sulfatos, fosfatos y nitratos. Así, la mayoría de las muestras analizadas corresponden a pozos de producción que tienen profundidades que varían entre los 60 y 120 metros con muestras recolectadas entre los 40 y 70 metros. 4.2.2.2.4 Análisis de las muestras a) Análisis de campo El análisis de campo fue realizado para la determinación de la alcalinidad, debido a que estas concentraciones son susceptibles a un cambio drástico bajo condiciones atmosféricas. El análisis de alcalinidad (recalculada como bicarbonato) fue realizado por un kit de alcalinidad marca HACH (ver Anexo C, fotografías C-1). b) Análisis de laboratorio Para el análisis de laboratorio, las muestras de 500 ml previamente preservadas para el análisis de cationes fueron analizadas por absorción atómica y los aniones por espectrofotometría UVvisible en el laboratorio de IBTEN (Instituto Boliviano de Ciencia y Tecnología Nuclear) de la ciudad de La Paz. 4.2.2.3 Resultados 4.2.2.3.1 Caracterización Hidrogeoquímica y Calidad de las Aguas Subterráneas Un total de 50 muestras de agua fueron recolectadas en la temporada de muestreo (julio 2013) (ver Tabla 2) y 54 muestras en la temporada de mayo de 2014 (ver tabla 3). Las muestras de agua fueron recolectadas de los pozos de monitoreo, pozos de producción, manantiales y aguas superficiales. En principio, se caracterizaron los datos para cada muestra individual. Una vez que los datos fueron validados de acuerdo con los protocolos de control de calidad de Hounslow (1995) y EPA (1995).


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De la tabla 3, se puede resumir que los NO -3,NH +4,DBO5 y DQO exceden los límites permisibles para el agua potable de la norma NB-512, en 27%, 96%, 15%y 8% de las muestras de agua subterránea respectivamente, con Al3+ excediendo los límites en un 79% del total de la muestras para la temporada de julio de 2013. TABLA 2

Concentraciones inorgánicas en mg / L para los diferentes pozos de monitoreo. Temporada de muestreo - Julio 2013

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TABLA 3

Concentraciones inorgánicas en mg / L para los diferentes pozos de monitoreo. Temporada de muestreo - Julio 2013


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4.2.2.3.2 Elementos mayoritarios Los elementos mayoritarios comprenden los cationes Ca 2+, Mg2+,Na+ y K+ y los aniones HCO -3,SO2-4, Cly NO-3, los valores para estos elementos se encuentran resumidos en la tabla 3. Las concentraciones de los iones mayoritarios para las muestras reflejan una carga de solutos ligeramente elevada, sin embargo éstas no exceden las concentraciones de la NB-512 (ver Tabla 1, para observar las comparaciones con el Reglamento de Ley 1333 y la guía de la Organización Mundial de la Salud (OMS, 1996)).

De este modo y de acuerdo a estos resultados es importante prestar atención a aquellos parámetros que presenten elevadas concentraciones y que podrían estar influyendo en la composición química natural de las aguas del acuífero como se detalla en el siguiente análisis. 4.2.2.3.3 Sílice El origen de la sílice en el agua subterránea está relacionado con los procesos de meteorización de silicatos e hidrólisis de feldespatos en general. El cuarzo (sílice amorfa) por su baja solubilidad fuertemente dependiente de la temperatura, no son fuentes significativas del SiO2 del agua subterránea. Es así que por lo general las concentraciones de SiO2 en las aguas subterráneas sobrepasan los 3 – 8 mg/l (solubilidad del cuarzo a 25ºC) pero en ocasiones puede aproximarse a 100 mg/l. Según Davis, 1964 (citado en Hem. 1971: Mathess. 1982), el valor medio de sílice en aguas subterráneas oscila entre 17 y 25 mg/l. (Davis. 1964, citado en Hem. 1971: Mathess. 1982). En el acuífero Purapurani las concentraciones de sílice varían entre 11.2 a 44 mg/l (ver tablas 2,3), valores que pueden atribuirse a la composición mineralógica del acuífero, seguramente compuesta principalmente de silicatos con pequeñas fracciones de minerales carbonatos. 4.2.2.3.4 Posibles fuentes de Silicio Considerando que las concentraciones de sílice sobrepasan la media encontrada en aguas subterráneas naturales, es importante realizar un análisis que permita explicar dichas concentraciones con respecto a la mineralogía propia del acuífero y a las posibles fuentes de sílice en aguas subterráneas. Este análisis coadyuvará en el funcionamiento del modelo hidrogeológico conceptual y seguramente permitirá una mayor comprensión en la interpretación isotópica del mismo. 4.2.2.3.5 Mineralogía de los sedimentos del acuífero De acuerdo a la geología del lugar es posible afirmar que: Aguas arriba de la zona 1, principalmente predomina la presencia de cuarzos y minerales ferrosos de hace más de 400 millones de años. Asimismo, la presencia del batolito Huayna Potosí formado hace más 250 millones de años, indica una fuerte presencia de minerales de micas máficas (ferro-magnésicas) y de micas félsica (alumínicas). Aguas arriba de la zona 2, existe también la presencia de cuarzos y minerales ferrosos de hace más de 400 millones de años, pero además cerca del límite del acuífero existe la presencia de conglomerados polimícticos en donde seguramente predominan minerales de cuarzo, feldespatos (plagioclasas y feldespatos potásicos) y además destacan las arcillitas yesíferas correspondientes a facies lacustres. En el área del acuífero es importante destacar la presencia de bancos de gravas intercaladas con lentes de limos y con alto contenido de material orgánico (Suarez et al., 1996) y capas de arcilla, limos, arenas y gravas en la parte inferior de la Formación Pura Purani de origen

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reciente. Además, la presencia de gravas de origen fluvial con predominancia de clastos gruesos de cuarcita sub-redondeada a sub-angular, y en menor proporción clastos de granito y arenisca, todo en una matriz de arena y limo, presentando intercalaciones de lentes arcillosos o limosos de color ocre, correspondiente a la parte superior de la formación Calvario cuyo origen es también reciente. Destacan también, los sedimentos terciarios (alrededor de 1.6 millones años) Tlpz y Tum, en cuya composición es importante la presencia de clastos de granito y cuarcita y una matriz arcillosa de cemento calcáreo y yesífero 4.2.2.3.6 Posibles fuentes de sílice en el Agua Subterránea Con respecto a las posibles fuentes de sílice en el agua subterránea, además de la geología propia del lugar es necesario considerar las posibles fuentes de recarga. A nivel general, las presencia de sílice se debe principalmente a la meteorización de cuarzo, sílice amorfa y minerales aluminosilicatos (feldespatos). Sin embargo, es importante considerar que: - El cuarzo presenta elevadas tasas de saturación pero una tasa muy baja de disolución. El cuarzo es soluble a elevadas temperaturas y pH mayores a 9.5. - Los minerales de arcilla y mica presentan también una tasa muy baja de disolución. - Los feldespatos alkalis (aluminosilicatos sódicos y potásicos) presentan tasas de disolución más rápidas que las del cuarzo y las micas. - Las plagioclasas presentan tasas de disolución mucho más rápidas que las del cuarzo y las micas. Por otro lado, es muy importante mencionar que es posible relacionar la presencia de sílice en el agua subterránea con la edad de la misma. Por ejemplo, Tesoriero et al., (2005) demostraron que existe una fuerte correlación entre el sílice disuelto y la edad del agua subterránea. Ellos encontraron que para un acuífero libre costero de origen glaciar, 1 mg SiO2 equivale a 3 años de edad del agua subterránea y que el agua que tiene 0 años de edad presenta concentraciones de alrededor de 2 mg/l de sílice disuelto y esto se debe principalmente a la mineralización del suelo o de la zona no saturada. 4.2.2.3.7 Meteorización de Silicatos De acuerdo a la figura 11, representando los datos de (Ca2++Mg2+) y (HCO3-+SO42-) en un diagrama scatter podemos observar que la mayoría de las muestras caen por debajo de la equilínea. Datta and Tyagi (1996), explicaron que las concentraciones iónicas que caen por encima de la equilinea resultan de la disolución de carbonatos, mientras que aquellas que caen a lo largo de la equilínea resultan por la meteorización de carbonatos y silicatos. Entonces, los iones HCO3- y SO42- dominan sobre los de Ca2+ y Mg2+ entonces domina la meteorización de silicatos. Por tanto, podemos definir cuatro grupos de aguas subterráneas. Unas fuertemente dominadas por la meteorización de silicatos (área amarilla, figura 11), cuyo origen probablemente se relaciona a una recarga muy antigua. Luego un grupo de aguas (área azul) que también se encuentra dominada por la meteorización de silicatos, sin embargo es probable que su origen no sea tan antiguo como el anterior. Un tercer grupo que presenta un patrón de mezcla de aguas (área verde), aquellas provenientes por una disolución de carbonatos probablemente de origen reciente y aquellas provenientes de aguas de origen antiguo. Finalmente un grupo (área roja) en el que dominan los iones de calcio y magnesio, por tanto domina la disolución de carbonatos, siendo además probablemente de origen reciente y afectada por la contaminación urbana.


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FIGURA 11 Diagrama Scatter (Ca2++Mg2+) vs (HCO3-+SO42-). La zona roja representa las muestras en donde predomina la disolución de minerales carbonatos, la zona amarilla y azul se caracteriza por la meteorización de silicatos y la zona verde se caracteriza tanto por la disolución de carbonatos como por la meteorización de silicatos.

Haciendo un análisis similar para el año 2014, es posible validar la existencia de una zona altamente dominada por la meteorización de silicatos cuya recarga es de origen muy antiguo. Una zona cuyo componente de recarga antigua presenta un componente de recarga reciente (precipitación). Una tercera zona que presenta una tendencia de distribución también combinada (componente antiguo y reciente), pero cuyo componente de recarga reciente puede atribuirse a recargas urbanas (fugas sistema alcantarillado y/o abastecimiento) asimismo por un aporte de los ríos Seco y Seque. Finalmente una cuarta zona en la que predomina el componente de recarga reciente. En lo sucesivo, a través de la caracterización isotópica se determinará la edad de cada componente de recarga. 4.2.2.3.8 Análisis de las concentraciones de los metales de Aluminio, Hierro y Manganeso en las Aguas subterráneas Debido al pH es probable que la presencia de Al3+, tiene como especie predominante en el acuífero al sólido Al(OH)3. Las concentraciones de aluminio se encuentran en el acuífero probablemente en una variedad de minerales tales como feldespatos y micas. Por otro lado, es normal encontrarlas como constituyente de los suelos, plantas y en tejidos animales. Sin embargo, de acuerdo a la figura 9, es posible notar que los resultados de concentraciones de aluminio en su mayoría sobrepasan los límites permisibles en la NB-512 (ver tabla 2). En la zona 2 (dentro de los límites del acuífero) la presencia de aluminio oscila entre 0.001 – 0.25 mg/l, esto se debe a la presencia de minerales aluminosilicatos pertenecientes a las formaciones del Terciario y de acuerdo a los resultados de la figura 11, es posible apreciar que existe una predominancia del sílice sobre el aluminio mostrando así que predomina la meteorización de cuarzo sobre los feldespatos.

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Por otro lado, las concentraciones de aluminio en la zona 1 (dentro de los límites del acuífero) oscilan entre 0.256 y 3 mg/l. Esto puede deberse a que aguas arriba, se presenta una fuente natural que se caracteriza por la presencia de minerales de micas máficas (ferro-magnésicas) y de micas félsicas (alumínicas) de acuerdo a la geología de la zona. Sin embargo es importante mencionar también que la presencia de Industrias mineras en la zona del Lago Milluni podría influir en las elevadas concentraciones de aluminio, considerando además que las aguas superficiales también presentan elevadas concentraciones. De acuerdo al Mapa Nº7, es posible observar que existe casi una relación inversa entre el contenido de aluminio y sílice en las aguas subterráneas. Es decir, a mayor contenido de sílice menor contenido de aluminio, validando así que la meteorización del cuarzo, gracias a la alternancia de períodos húmedos y secos, cálidos y glaciares que formaron la cordillera de los Andes, domina sobre la meteorización de aluminosilicatos. Para el año 2014, las concentraciones de hierro se encuentran ligeramente elevadas con respecto al límite permisible establecido en las normas de calidad de Agua para consumo humano (0.3 mg/l) para el hierro (Tabla 3). Sin embargo, el manganeso sobrepasa los límites permisibles establecidos en la NB-512 (0.1 mg/l). Las tendencias ligeramente elevadas de concentraciones de hierro puede atribuirse a los sedimentos propios del acuífero. También podría tratarse de efluentes de aguas residuales ya que en muchas zonas del acuífero no existe un sistema de alcantarillado provocando un aumento en las concentraciones de este parámetro (Mapa Nº7). Aunque no exista evidencia de toxicidad de hierro en la dieta en la población general, elevadas concentraciones de hierro en el agua potable afectan en el sabor y pueden manchar los accesorios de lavandería y fontanería. Asimismo, no se descarta que estas concentraciones puedan atribuirse a la falta de mantenimiento de los pozos pues muchos de estos presentan una rejilla y encamisados metálicos. De igual manera, las elevadas concentraciones de manganeso (Mapa Nº7) pueden atribuirse a las mismas razones que las del hierro. Sin embargo, el manganeso es uno de los elementos menos tóxicos y de acuerdo a las normas de agua potable, sólo influye en la aceptabilidad por el sabor y al igual que el hierro puede manchar los accesorios de lavandería y fontanería. 4.2.2.3.9 Análisis de Componentes Principales Con el fin de comparar el análisis que precede, se utilizó el Análisis de Componentes Principales (ACP) (Mardia et al., 1979) con los datos hidroquímicos para cuantificar los cambios de la composición de las aguas subterráneas y definir diferentes grupos de aguas en el Acuífero de Pura Purani. La característica más importante del Análisis de Componentes Principales (ACP) es su capacidad para reducir un gran número de variables a un número más pequeño de factores. Dado que muchas de las variables químicas son positiva o negativamente correlacionadas, algunas de las variables contienen esencialmente la misma información. El ACP encuentra un sistema de coordenadas ortogonales de variables no correlacionadas para representar los datos químicos originales. Cada dirección de las coordenadas (vectores principales) se expresan como una combinación lineal de las variables originales. El primer vector principal se encuentra en la dirección donde existe mayor variación del conjunto de datos original. Los valores propios (eigen values) asociados con cada dirección son una medida de la varianza medida para esa dirección.


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Cada vector principal es ortogonal a los vectores anteriores y está en la dirección de la mayor varianza no explicada por los vectores anteriores. La dimensionalidad de los datos se puede reducir haciendo caso omiso de los vectores asociados con pequeños valores propios que representan una pequeña cantidad de la varianza. Este procedimiento es muy útil para identificar la correlación de variables. En consecuencia, el ACP es una poderosa herramienta a la hora de identificar y agrupar los tipos de calidad del agua. En este sentido para el Análisis de Componentes Principales, se consideraron las variables de T, CE, pH, OD, Ca2+, Na+, Mg2+, K+, Al3+, HCO3-, SO42-, Cl-, NO3 - , NH4+, SiO2, DQO incluyendo ∂18O y ∂2H. En una primera instancia se consideraron el total de las muestras (50 muestras), considerando aguas superficiales, subterráneas y manantiales. Sin embargo, debido a que la muestra R-02 presenta una gran variabilidad con respecto al conjunto de datos, en un segundo análisis no se lo consideró. A continuación se muestran las correlaciones entre las diferentes variables y las componentes principales (Tabla 4).

TABLA 4

Tabla de Correlaciones entre los Componentes Principales y las variables observadas. Campaña

Factor

Factor

Facto r

Campaña (2014)

Factor

Factor

Factor

Elemento

CP1

CP2

CP3

Elemento

CP1

CP2

CP3

T

0,146

0,129

-0,78

T

-0,187

0 ,7 45

0,027

EC

0,953

-0,044

-0,092

EC

0,686

-0,24

-0,09

pH

-0,325

0,369

0,38

pH

0,003

-0,132

0,422

OD

OD

(2013)

Ca

-0,288

-0,24

0,026

2+

0,824

0,325

0,206

Ca

+

0,524

0,431

-0,037

Na

Na

2+

0,869

Mg +

0,609

K

3+

-0,161

Al

HCO3 SO4

-

2-

-

0,46 0,619 0,709

Cl

NO3

-

+

0,455

-0,286 0,482 - 0, 621 0,724 0,25 -0,362 -0,637

-0,193

-0,56

-0,638

2+

0,869

0,081

-0,108

+

0,575

-0,583

0,062

2+

0,843

0,298

-0,336

-0,191

Mg

0,078

+

0,532

-0,545

0,208

0,263

HCO3

-

0,454

-0,599

0,104

0,014

SO4

2-

0,621

-0,369

0,112

0,547

-

K

0,733

0,479

-0,239

NO3

-

0,494

0,577

-0,541

NO2

-

0,318

0,2

0,625

+

0,299

0,328

0,651

Cl

-0,472 -0,486

0,15

-0,746

0,13

NH4

SiO2

0,109

0,747

0,264

SiO2

-0,215

- 0,227

-0,449

DQO

0,353

-0,321

0,185

Fetotal

0,081

0,052

0,267

0,319

-0,615

0,589

Mntotal

0,474

0,318

-0,028

0,359

-0,462

0,7

4,92

4,14

2,63

4,46

3,03

2,22

27,3

22,9

14,6

26,3

17,9

13,1

NH4

Eigenvalues Porcentaje total de la

Eigenvalues

Porcentaje

varianza (%)

total de la varianza (%)

De acuerdo a la figura 12, podemos resaltar que existen 3 principales grupos de aguas subterráneas. El grupo A (área amarilla) se caracteriza porque predomina los ionesHCO3- y Na+. Según Hounslow (1995), las muestras del tipo bicarbonatada sódica representan aguas

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subterráneas profundas y frescas influenciadas por intercambio catiónico. También, destaca la presencia de SiO2 que se correlaciona inversamente con el iónAl3+, indicando que predomina la meteorización de cuarzos sobre los feldespatos mostrando también una relación con la edad del agua.

FIGURA 12 Distribución de las variables de acuerdo al Análisis de Componentes Principales (porcentaje de los componentes en paréntesis) y factores para cada punto de muestreo graficados en el espacio bidimensional expresado por los dos componentes extraídos.

Las aguas pertenecientes al grupo B (área azul) que también se caracterizan por la presencia de sílice disuelto debido a la meteorización de cuarzo, además es posible observar que las muestras P-506, P-662, P-277, P-224 y P-195 hacia la derecha en su composición presenta altos contenidos de los iones sulfato y calcio. Esto probablemente se deba a la influencia de una fuente externa que esté contribuyendo en la disolución de minerales de yeso debido a que además se encuentra inversamente relacionado al pH. Es decir a pH bajos ocurre una disolución de minerales de yeso, incrementando así las concentraciones de sulfatos y calcio. En el grupo C (área roja) es posible observar que dominan los iones de Al3+, NO3- y NH4+ y justamente las muestras correspondientes a los pozos que se encuentran sobre el área urbana de El Alto (P-221, P-653, P-339, P-231, P-288, P-172, P-338) también predomina el ión cloruro. Es probable que en esta zona exista una recarga por aguas residuales debido a que es una zona urbana, además la presencia de efluentes industriales podría explicar la presencia de elevado aluminio en esta zona. De la misma forma, de acuerdo a la tabla de correlaciones entre variables (tabla 4), para el factor 1 (Campaña 2014) los cationes calcio, sodio, magnesio, potasio y los aniones sulfatos y cloruros presentan una correlación positiva entre los mismos y la conductividad eléctrica, indicando que el grado de mineralización en el acuífero se atribuye principalmente a estos parámetros.


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Según los resultados de la clasificación realizada por el Análisis de Componentes Principales (ACP), en el diagrama piper de la figura 13, se puede observar la composición química de las muestras de aguas subterráneas, manantiales y aguas superficiales según los datos recolectados durante la temporada de muestreo julio 2013. Es posible observar que el Ca2+ es el catión que domina en la mayoría de las muestras de agua. También podemos observar que existen mezclas entre diferentes tipos de aguas. Así, podemos observar que existe una mezcla de aguas (Figura 13, símbolos de color amarillo) de tipos bicarbonatada cálcica y sódica que de acuerdo al análisis ACP, corresponderían a aguas subterráneas profundas y frescas influenciadas por intercambio catiónico. Luego, las muestras del Grupo B que originalmente presentan facies bicarbonatadas cálcicas, sin embargo éstas son afectadas por las aguas superficiales (zona gris figura 13) modificando su composición a una mezcla de tipo sulfatada cálcica. Las muestras del Grupo C se caracterizan por presentar facies del tipo sulfatada sódica y cálcica con cierta influencia de aguas superficiales y mostrando una zona de mezcla con aguas del Grupo B (muestras símbolos color verde). Es importante resaltar que probablemente existe alguna influencia proveniente del drenaje de minas por el tipo de agua resultante (sulfatada cálcica), debido a que la geología en esta zona no hace referencia a la presencia de minerales de yeso. Para el evento de muestreo de la gestión 2014 (figura 14), la tendencia es similar a la gestión 2013. Sin embargo, comparando algunos datos específicos de pozos de monitoreo es posible observar una diferencia en el tipo de aguas de una campaña a la otra. Tal es el caso del pozo P-514, cuya tendencia cambia de un agua Sulfatada Cálcica para el 2013 a una Bicarbonatada Cálcica para el año 2014. Es importante resaltar que en ambos eventos de muestreo, la campaña se realizó en época de estiaje (julio 2013 y mayo 2014) entonces estos resultados pueden atribuir a un descenso de niveles. Ciertamente el pozo P-514 que pertenece a la red de monitoreo de niveles estáticos y cuyos valores de nivel de acuerdo a la base de datos de monitoreo para las temporadas de muestreo mide 3967.2 msnm (mayo 2013) y 3967.6 msnm (mayo 2014). De acuerdo a estos resultados puede observarse que hay un incremento en la carga hidráulica de temporada a temporada. Si analizamos los datos precipitación (Estación El Alto) para mayo de 2013 se tiene una precipitación de 17.3 mm mientras que mayo de 2014 el valor es de 23.9 mm. Por otro lado, el pozo P-514 se encuentra cerca al río (Mapa Nº6) cerca de una zona de bastante infiltración por tener características de depósitos aluviales. El 2013, las características sulfatadas cálcicas del agua del pozo P-514 se atribuyen a un aporte del río Seque (figura 13). Esta situación no varía para el año 2014, sin embargo las concentraciones del río variaron por una dilución a consecuencia de la variación de precipitación de temporada a temporada. Es importante hacer referencia a la variación en las concentraciones de NO3- y NH4+ (ver tablas 2,3 Mapa Nº8). De acuerdo a este mapa, es posible observar que sobre todo en el área de urbanización de la ciudad de El Alto, esa zona del acuífero es vulnerable contra las descargas y lixiviados provenientes de actividades urbanas e industriales. Sin embargo, es probable que las concentraciones de amonio presentes por el lado de Laja, Pucarani y Viacha se deban al uso de fertilizantes en los cultivos agrícolas. De acuerdo a las tablas 2 y 3, existen concentraciones que sobrepasan los límites permisibles para las concentraciones de nitratos. Por ejemplo, el pozo P-221 el año 2013 presentaba una concentración de 50.2 mg/l, sin embargo, el año 2014 su concentración es 48.6 mg/l. Este cambio puede atribuirse a la precipitación al igual que en el pozo P-514, no obstante el aporte de aguas urbanas e industriales es mucho mayor por ello la disminución de esta concentración es de 1.6 puntos.

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Por otro lado, las elevadas concentraciones de DBO5 y DQO (ver tabla 2) se deben principalmente a la construcción y/o al diseño inadecuado del pozo que permite el ingreso directo de agua superficial o agua subterránea poco profunda contaminada.

FIGURA 13 Diagrama piper mostrando datos de iones mayoritarios de la campaña de muestreo 2013. Los símbolos de color amarillo corresponden a muestras del Grupo A del análisis ACP, los símbolos de color azul corresponden al Grupo B del análisis ACP y los símbolos de color rojo corresponden al grupo C del análisis CP. El tamaño de los símbolos se encuentra graficado en función al TDS medido (R-02=655.1 mg/L)

FIGURA 14 Diagrama piper mostrando datos de iones mayoritarios de la campaña de muestreo 2014 (época estiaje). Los símbolos cuadrados representan muestras provenientes de pozos y los símbolos circulares representan muestras provenientes de manantiales. El tamaño de los símbolos se encuentra graficado en función al CE medido (P510=1209 mg/L)


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4.2.3 Caracterización Isotópica 4.2.3.1 Introducción: “Recarga y Edad del Agua Subterránea del Acuífero Purapurani mediante la interpretación de Isótopos Ambientales” Las técnicas isotópicas se han aplicado en hidrogeología a nivel mundial por más de 50 años, constituyéndose en una herramienta muy valiosa para la investigación en donde el origen del agua subterránea, zonas de recarga, direcciones de flujo, patrones de mezcla y la vulnerabilidad a la contaminación son tópicos a descubrir. Los isótopos ambientales presentes en la naturaleza como resultado de procesos naturales o por actividades antrópicas y que se presentan en gran abundancia (entre ellos tenemos: H, C, N, O y S) son fundamentalmente de dos tipos: isótopos estables e isótopos radioactivos o inestables y son actualmente utilizados como herramientas de rutina para resolver problemas tanto en hidrología como en hidrogeología (Clark & Fritz, 1997;

Kendall &Mcdonell, 1998).

Así, algunos de los principales isótopos utilizados para determinar procesos de recarga son el oxígeno (O18O) y el deuterio (O2H) (Kendall y McDonnell, 1998). Por otro lado, la utilización de isótopos inestables está orientada hacia temas como la edad del agua y las tasas de renovación, entre otros. En Bolivia se han realizado algunos estudios que involucran técnicas isotópicas a nivel investigativo y como herramienta de apoyo para la solución de problemas hidrogeológicos a nivel local, entre los que se encuentran aplicaciones como estudios isotópicos en conjunto a otras técnicas para la determinación de modelos conceptuales hidrogeológicos (Zapata, 2011), aproximaciones sobre la estimación de las tasas de recarga en acuíferos (Hernández, 2013), estudios isotópicos de la precipitación (Gonfiantini, 2001). Los isótopos estables en agua de 2H (deuterio) y 18O (oxígeno 18), son afectados por los procesos meteorológicos que proporcionan una firma característica de su origen. Esta firma es fundamental en la investigación de la procedencia de las aguas subterráneas. En numerosas investigaciones la firma meteórica (2H y 18O) en el agua subterránea es igual a la composición media anual ponderada de la precipitación. Sin embargo, suelen existir desviaciones importantes de la precipitación. Es muy necesario que esto sea comprensible, dado que a partir de ello se podrán definir la proveniencia de las aguas subterráneas y también vislumbrar mecanismos de recarga. Por lo tanto, en investigaciones regionales o locales es muy importante comparar tanto el agua superficial como el agua subterránea con datos de una línea meteórica local de agua. De la misma forma, los isótopos radiactivos de 3H (tritio) y 14C (carbono 14) son una herramienta potencial para la datación de aguas subterráneas. Esto es muy importante dado que la edad del agua tiene implicaciones muy importantes sobre el Manejo de Recursos Hídricos. En este sentido, el objetivo de este estudio ha sido determinar las áreas de recarga mediante el uso de isótopos estables de 2H y 18O y la datación mediante isótopos inestables de 3H y 14C del Acuífero Purapurani. 4.2.3.2 Metodología y materiales empleados 4.2.3.2.1 Diseño y Plan de Muestreo Al igual que para las Campañas de Muestreo Hidrogeoquímico, se ha diseñado una red de monitoreo con el fin de obtener datos de análisis isotópicos considerando la selección de puntos de muestras de aguas de lluvia, aguas subterráneas y aguas superficiales. Los puntos que conforman la red de monitoreo fueron escogidos en función a la representatividad de la zona de estudio (Mapa Nº9).

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Las campañas de muestreo isotópico se realizaron paralelamente a las campañas de muestreo hidrogeoquímico con el fin de validar y respaldar los resultados isotópicos. Recolectándose un total de 65 muestras para el análisis de los isótopos estables de deuterio y oxígeno 18, 16 muestras para el análisis de tritio y 9 para el análisis de radiocarbono durante la Campaña de Julio de 2013. Para la Campaña de mayo de 2014, se recolectaron un total de 64 muestras de aguas subterráneas para análisis isotópicos de deuterio y oxígeno 18 correspondientes a pozos de monitoreo, pozos de producción y manantiales, 10 muestras para análisis de radiocarbono y carbono 13 y 23 muestras para análisis de tritio. 4.2.3.2.2 Métodos Analíticos empleados en las determinaciones Químicas e Isotópicas Las muestras de agua fueron recolectadas según protocolos de muestreo de laboratorio y además siguiendo las consideraciones del Sampling booklet del OIEA (Organismo Internacional de Energía Atómica) y recomendaciones de expertos para el análisis de isótopos estables y no estables. 4.2.3.2.3 Análisis de las muestras Análisis de laboratorio Las muestras recolectadas para los análisis isotópicos de deuterio y oxígeno 18, fueron enviadas a la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) en México. Aquellas recolectadas para el análisis de radiocarbono fueron enviadas a la Universidad de Groningen en los Países Bajos. Finalmente, las muestras recolectadas para el análisis de tritio fueron enviadas a la CNENComissao Nacional de Energía Nuclear en Brasil para su análisis bajo el marco del proyecto de Hidrología Isotópica en América Central y el Caribe con la participación del Organismo Internacional de Energía Atómica. 4.2.3.3 Resultados En cuanto a la interpretación isotópica, la estación de monitoreo de isótopos en precipitación considerada para la construcción de la línea meteórica local fue la de Laicacota. Esta estación representa la estación disponible de monitoreo de precipitación más cercana de la GNIP (Global Network of Isotopes in Precipitation disponible en: http://www.iaea.org/water) y cuyos datos corresponden al período (1995 – 2006) (ver tabla B.1, Anexo B). También se han analizado los datos (Gonfiantini et al., 2001) de las estaciones de El Alto y Chacaltaya (Mapa Nº9 y tabla B.2 Anexo B), cuyos monitoreos isotópicos a pesar de no ser continuos han sido utilizados para hallar la marca isotópica (promedio ponderado del contenido isotópico) del agua de lluvia. Por lo tanto, la información de datos isotópicos disponibles para la zona de estudio procede de 4 fuentes principales: la primera corresponde a datos de la GNIP para la estación de Laicacota en donde se presentan datos de isótopos de agua (18O, 2H y 3H). La segunda fuente de información son datos de las estaciones de El Alto y Chacaltaya con series casi continuas sólo para los años (1983 y 1984) (Gonfiantini et al., 2001). También se cuenta con una recopilación de los datos isotópicos para 18O y 2H de muestras de aguas subterráneas para los periodos 2010, 2011 y 2013 (ver tabla B.3, anexo B) procedentes de campañas realizadas con anterioridad en donde también se analizaron 14C y 3H para algunas muestras en el año 2013. Por último, se encuentran los datos de análisis de muestras de aguas de lluvia y aguas superficiales realizadas el año 2013. 4.2.3.3.1 Línea meteórica local La línea meteórica regional confiable y aplicable a escala local (LMWL), es una herramienta utilizada para la interpretación de los resultados isotópicos de muestras de agua provenientes de acuíferos, ríos, lagos, embalses y mediante la comparación o correlación permiten inferir los ACUÍFERO PURAPURANI

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orígenes del agua subterránea, pasando por la cuantificación del componente del flujo de base, hasta la determinación de tiempos de tránsito en cuerpos de agua, aplicando los conceptos básicos de hidrología e hidrogeología, o mediante la utilización de modelos matemáticos alimentados con información isotópica (Rodríguez, 2004). La concentración de los isótopos estables en la lluvia está controlada por diversos factores entre los que se encuentran la temperatura de formación de las nubes, la topografía o altura sobre el nivel del mar, la latitud, la continentalidad (transporte de las masas húmedas desde el mar hacia el continente), la época del año y la cantidad de precipitación (Clark and Fritz, 1997). El efecto altitudinal de la composición isotópica en la precipitación es un relación muy útil en hidrología isotópica, ya que permite identificar la elevación a la que se produce la recarga, y por lo tanto diferenciar las aguas que se recargan a grandes alturas de aquellas que lo hacen a bajas alturas. Puede ser utilizado de manera directa para reconocer la incidencia de la infiltración local en la recarga. De este modo, con los resultados derivados del monitoreo de isótopos estables en la precipitación, datos recopilados para la estación de Laicacota por la GNIP (Global Network for Isotopes in Precipitation IAEA/WMO (2014)) durante el periodo 1995-2006 se ha construido la línea meteórica para la zona de estudio (figura 15).

FIGURA 15 Línea meteórica local para la estación de Laicacota (elaboración propia en base a datos disponibles desde 1995-2006 por la GNIP, ver tabla B.1- Anexo B).

Por lo tanto, la construcción de la línea meteórica para la zona de estudio utilizando los datos de la estación de Laicacota tiene la siguiente expresión: ∂2H = 8.3∙∂ 18O+17.3 R2=0.9863

Por otra parte, en la figura 16 es posible observar que las marcas isotópicas (promedios ponderados en base a datos publicados en Gonfiantini et al., 2001) de las estaciones de El Alto y Chacaltaya para el periodo 1984-1985 y los resultados de muestras de lluvias (Alto Lima, Ibten, Of. MMAyA y Sergeotecmin) año 2013 siguen la misma tendencia que la línea meteórica local.

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Harmon Craig (1961) encontró la relación lineal del 18O y 2H para las aguas superficiales a escala global y la denomina “Craig’s global meteoric global line” (Línea de Agua Meteórica Global de Craig”, representada por la siguiente ecuación: ∂2H = 8.3∙∂18O+ 10

Sin embargo, Rozanski et al., (1993) le dieron una mayor precisión a la línea de Craig con la regresión lineal de promedios de series largas de mediciones de ∂18O y ∂2 Hen la precipitación para 219 estaciones de la red de monitoreo de la GNIP a nivel mundial obteniendo la siguiente expresión: ∂2H = 8.17 (±0.07) ∂ 18O+ 11.27 (±0.65) VSMOW

Esta línea, es línea meteórica global verdadera (GMWL), ya que está basada en la precipitación y no en aguas superficiales. Así en la figura 16, comparando la línea meteórica local de la zona de estudio con la línea meteórica global se observa una pendiente ligeramente mayor y un desplazamiento derivado del intercepto. La línea meteórica para la estación de Laicacota es muy cercana a diferentes líneas meteórica locales para climas áridos.

FIGURA 16 Marcas isotópicas ponderadas para las estaciones de El Alto y Chacaltaya. Los promedios ponderados derivan de al menos 10 meses de valores disponibles para 18O para los años (1983-1984) y para 2H (1983 (elaboración propia en base a datos disponibles campaña 2013 y Gonfiantini et al., 2001; ver tablas B.1 y B.2 -

Anexo B).

4.2.3.3.2 Variación Altitudinal de los isótopos estables en la precipitación Según Clark and Fritz (1997), la mayoría de los estudios de recarga de aguas subterráneas dependen de las variaciones en la composición isotópica de la precipitación a escala local, tales como la fisiografía local, topografía más que a escala continental. Una observación clave realizada por Craig (1961) fue que las aguas isotópicamente empobrecidas están asociadas a regiones frías.


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En la figura 17, podemos observar que el contenido isotópico en la precipitación presenta tasas de cambio del orden de -0.14 unidades para 18O por cada 100 metros de altitud, valor que concuerda según Clark and Fritz (1997) que indica que a elevadas altitudes donde el promedio de las temperaturas son bajas, la precipitación será isotópicamente empobrecida. Para el 18O, este empobrecimiento varía entre -0.15 y -0.5 ‰ por cada 100 metros de altitud (subida), con un correspondiente decremento de -1 a -4 para el 2H. Sin embargo, los valores promedios ponderados de las muestras de lluvia para el 2H, no fueron consideradas dado que estos datos no son continuos y representativos para las estaciones de El Alto y Chacaltaya. Tampoco fueron consideradas las muestras de lluvia de Alto Lima, IBTEN, Of. MMAyA y Sergeotecmin dado que estas muestras no son representativas porque corresponden sólo a un valor de medición del mes de agosto de 2013.

FIGURA 17

Laicacota

) ‰ ( O 8 1 δ

δ18O = -0.0014 z - 9.25

Chacaltaya

Variación del contenido isotópico con la altura para los promedios ponderados de las estaciones de Laicacota, El Alto y Chacaltaya (los promedios anuales fueron para al menos 10 meses de datos disponibles). Las muestras de lluvias para el año 2013 no fueron consideradas debido a que no son representativas (elaboración propia en base a datos disponibles).

Elevacion, z (m.s.n.m)

4.2.3.3.3 Características isotópicas del Agua Subterránea y Superficial Los contenidos isotópicos del agua subterránea en la zona de estudio varían entre 17.3‰ y 13.5‰ con una media de 16.1‰ unidades para el 18O, y entre 105.6 ‰ y 134 ‰ con una media de 121.3 ‰ para el 2H. Los manantiales presentan a su vez valores entre 15.8 ‰ y 16.1 ‰ con una media de 16.1 ‰ para el 18O y 116.8 ‰ y 117.1 ‰ con una media 117.8‰ unidades para el 2H. En la figura 18, es posible observar que los valores de la composición isotópica de las aguas subterráneas caen por debajo de la línea meteórica local de precipitación. Algunos investigadores como Fritz et al., (1979), indicaron que esta tendencia refleja un fraccionamiento secundario por evaporación previa a la infiltración o la presencia de aguas antiguas que se originaron en un régimen climático diferente. Además, Schwartz and Zhang (2002), explicaron este patrón como un cambio climático a largo plazo, con aguas muy antiguas relacionadas con la última glaciación, siendo éstas isotópicamente livianas (esto implica, más negativas) que las aguas recargadas recientemente. La línea de agua subterránea (figura 18), presenta una pendiente (s=7.5) lo que también podría representar la presencia de una agua profunda y antigua. Sin embargo, es interesante notar que existe una línea de tendencia para el agua superficial la misma que presenta una pendiente de

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enriquecimiento isotópico (pendiente de evaporación) cuyo valor es aproximado a 5, propia de una superficie abierta. Además de esto podemos observar como varias muestras de aguas subterráneas caen sobre esa tendencia (zona C, figura 18), esto podría representar la una cierta conexión hidráulica con las aguas superficiales y mostrando una mezcla de recarga reciente (proveniente de las aguas superficiales) y antigua (una mezcla de diferentes eventos de recarga). En este caso el desplazamiento de estos datos de la línea meteórica local (LMWL) también es un reflejo de una pérdida por evaporación. Ésta pendiente por lo tanto, será una función de la humedad, así como de la temperatura, la velocidad de viento y podría ser estimada (Mook, 2000). Según Clark and Fritz (1997), las aguas subterráneas someras en regiones áridas recargadas por infiltración directa de lluvias deberían presentar una evaporación de la zona no saturada, cuya pendiente para el δ2H y δ18O es una función de la humedad y varía entre 3 y 5 (valor que concuerda con la tendencia de las aguas superficiales) causando un fuerte enriquecimiento isotópico del agua durante la evaporación. En nuestro caso, estimando la pérdida por evaporación tendremos que para una pendiente de 5 obtendríamos un valor de humedad de 0.75. Luego, utilizando las ecuaciones propuestas por Gonfiantini (1986), siendo los valores de ∆є18 Ov-bl=-3.55‰y∆є2 H v-bl=-3.125‰, entonces los valores de enriquecimiento isotópicos por evaporación totales serán (єtotal=єv-l+∆єv-bl-14.33 ‰ para el 18O y -98.64 ‰ para 2H, en donde є18Ov-l=-10.78 ‰yє Hv-l=-95.52 ‰ para una temperatura promedio anual de 8.2 ºC en El Alto (Gonfiantini, 2001). Así, la pérdida fraccional por evaporación podría ser estimada de acuerdo al modelo de destilación de Rayleigh. Siendo para ∂18O (figura 18), el enriquecimiento evaporativo aproximado de 3‰, tendremos que ε18Ototal∙ln f =2 ‰. Por lo tanto, para una fracción residual de agua f de 0.87 tendremos un promedio de pérdida por evaporación del 13 %. Es importante resaltar que de acuerdo a la composición hidroquímica del acuífero, existe un patrón de mezcla importante entre las aguas superficiales y el agua subterránea de origen antiguo. En la figura 16, es posible observar que los datos correspondientes a las muestras P-224, P-514, P-125, P-277, P-195, P-506 y P-661 presentan una señal isotópica evaporada esto puede explicarse por la geología del lugar (ver Mapa Nº 3 y figuras 13 y 14) debido a que justamente estas muestras se encuentran sobre depósitos de abanico aluviales. Es decir, la presencia de gravas y arenas probablemente permita una recarga por infiltración directa de lluvias y además una fuerte conexión hidráulica (que es evidente en la figura 18) dando como resultado un fuerte enriquecimiento isotópico del agua. Por otro lado, en la zona B de la figura 18 y corroborando la interpretación hidroquímica, podemos observar una recarga probablemente de origen más reciente pero seguramente muy influida por el aporte de las aguas residuales. Sin embargo, es posible también observar que el aporte de las precipitaciones locales recientes y las aguas superficiales ha influido en algunas muestras de esta zona. Asimismo, es posible observar que las muestras de aguas subterráneas en la zona A (Mapa Nº10) presentan un mayor empobrecimiento de 18O y 2H, lo que según Clark and Fritz (1997) podrían representar aguas subterráneas artesianas profundas mejor identificadas como paleoaguas. También, al igual que en la zona B es posible observar que existe una mezcla con el aporte local de las precipitaciones más recientes y probablemente una influencia del r ío Wilaque (límite noroeste del acuífero).


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FIGURA 18 Composición isotópica (δ2H y δ18O) para el agua subterránea y agua superficial (Campaña 2013). Zona A: Recarga antigua proveniente de una fuente A y mezcla con el aporte local de precipitaciones, zona B: recarga antigua proveniente de una fuente B y mezcla con el aporte local de precipitaciones y zona C: Mezcla entre recarga antigua (Zona B) y recarga de aguas superficiales (elaboración propia en base a datos disponibles para la campaña 2013, ver tabla B.4 – Anexo B).

FIGURA 19 Composición isotópica (δ2H y δ18O) para el agua subterránea y agua superficial (Campaña 2014). Zona A: Recarga antigua proveniente de una fuente A y mezcla con el aporte local de precipitaciones, zona B: recarga antigua proveniente de una fuente B y mezcla con el aporte local de precipitaciones y zona C: Mezcla entre recarga antigua (Zona B) y recarga de aguas superficiales (elaboración propia en base a datos disponibles para la campaña 2014.

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4.2.3.3.4 Estimación de la edad mínima del agua subterránea Existe un gran número de métodos isotópicos que pueden ser utilizados para evaluar los tiempos promedios de residencia del agua subterránea. Las técnicas más aplicadas están basadas en el decaimiento de los radioisótopos, aquellos con un promedio de vida larga (14C, 36Cl, 39Ar y 81Kr) pueden ser utilizados para datar a las paleo aguas. Mientras que los radioisótopos de vida corta como el (3H, 32Si, 37Ar. 85Kr y 222Rn) y otros producidos por las actividades nucleares del hombre en las últimas cuatro décadas (3H, 14C, 36Cl y 85Kr) indican una recarga de origen reciente. Los métodos de tritio (3H) y carbono (14C) son técnicas de rutina dado que las otras técnicas radioisotópicas requieren muestreos y/o técnicas de análisis muy complicados. El tritio (3H) tiene un periodo de vida promedio de 12.43 años y es un isótopo radiactivo del hidrógeno que por formar parte íntegra de la molécula de agua constituye otro trazador ideal para estudiarla, su desintegración radioactiva permite introducir una dimensión temporal en el estudio del agua que se encuentra almacenada en los acuíferos. Su origen está relacionado por dos procesos: en forma natural, por las reacciones nucleares originadas por los rayos cósmicos con los gases de la alta atmósfera y en forma artificial por las explosiones termonucleares que se desarrollaron en la atmosfera a partir de 1952 con un pico en 1963 y una disminución después con la firma de un tratado internacional en esta misma esta fecha. Estas explosiones liberaron altas cantidades de tritio en la atmósfera, haciendo que su contenido en las precipitaciones aumentara hasta 1000 veces, particularmente en el hemisferio nor te en las latitudes medias y altas. Es así, que este aumento ha traído como consecuencia el marcado del agua de toda la fase del ciclo hidrológico lo que nos permite estimar aproximadamente el tiempo de residencia de las aguas en el acuífero. La recarga de aguas subterránea por la infiltración de lluvias en el acuífero de Pura Purani ocurre desde febrero a octubre, teniendo su pico máximo durante el mes de abril, según los niveles estáticos en los pozos que se instalaron medidores de niveles automáticos. De esta forma, el ingreso de tritio actual al agua subterránea puede ser calculado como el promedio ponderado de tritio y la precipitación durante el periodo de recarga (Febrero – Octubre) representada por la ecuación de (Knott and Olimpio, 1986;Clark y Fritz, 1997):

T Pond.=(∑ Pm ∙Tm) (∑Pm )

Donde: TPond.= Promedio ponderado de la concentración de tritio para cada año sobre el periodo de recarga (Febrero a Octubre), utilizando la precipitación mensual como el factor de ponderación, en UT. Pm= es la precipitación mensual en la estación de Laicacota (Datos disponibles IAEA/WMO (2014). Global Network of Isotopes in Precipitation.The GNIP Database. Accessible at: http://www.iaea.org/water y generados para 2005 y 2006 con CHAC 4.01). Tm= es la concentración de tritio mensual medida en la precipitación (Datos obtenidos de IAEA/WMO (2014). Global Network of Isotopes in Precipitation. The GNIP Database. Accessible at: http://www.iaea.org/water). ∑=es la sumatoria sobre el periodo de recarga (febrero a octubre para cada año).

Luego que los promedios ponderados de las concentraciones de tritio son calculadas, se debe utilizar la ecuación de decaimiento radioactivo con el fin de corregir las concentraciones de tritio sobre el tiempo transcurrido entre la precipitación y la toma de muestras de aguas subterráneas (2013).


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La figura 21, representa el promedio ponderado de tritio corregido para el decaimiento radioactivo al año 2013, año en que se llevó a cabo la toma de muestras para el acuífero de Pura Purani. Esta curva debería representar la cantidad teórica de tritio restante en el sistema de agua subterránea para el año 2013.

FIGURA 21 Figura 21.Entrada ponderada de tritio para la estación de Laicacota, corregida para el decaimiento radioactivo al año 2013 (elaboración propia en base a datos disponibles IAEA/WMO (2014) ver tabla A.3, Anexo A).

Los niveles corregidos para tritio están dentro del rango de alrededor de 2 UT para el agua recargada en el 1996 y 3 UT para el agua recargada en 2002. Combinando los registros de tritio en la precipitación con las mediciones de tritio en las muestras de aguas subterráneas se podrá estimar las edades mínimas de las muestras de aguas subterráneas. Por lo que este método tendrá que considerar Los niveles corregidos para tritio están dentro del rango de alrededor de 2 UT para el agua recargada en el 1996 y 3 UT para el agua recargada en 2002. Combinando los registros de tritio en la precipitación con las mediciones de tritio en las muestras de aguas subterráneas se podrá estimar las edades mínimas de las muestras de aguas subterráneas. Por lo que este método tendrá que considerar los siguientes supuestos: 1. El tritio en la precipitación correspondiente a la estación de Laicacota deberá ser representativa para el acuífero de Pura Purani perteneciente a la cuenca Katari. Este supuesto tiene justificativo dado que las muestras de lluvias de IBTEN, Alto Lima y Sergeotecmin para los contenidos isotópicos de δ2H y δ18O guardan cierta correlación con la línea meteórica local correspondiente a la estación de Laicacota. 2. La precipitación infiltra en el subsuelo inmediatamente después de que cae, es decir la escorrentía superficial deberá ser despreciable. Este supuesto tiene validez, dado que la mayoría de las muestras de agua subterránea fueron recolectadas de zonas donde el suelo es gravo arenoso y relativamente llanas. Además, anteriormente se explicó que las aguas subterráneas someras en regiones áridas recargadas por infiltración directa de lluvias presentan una evaporación de la zona no saturada, cuya pendiente para el δ2H y δ18O es una función de la humedad y tiene un valor de 5 (ver figura 18).

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3. El tritio no se concentra debido a la mezcla de aguas subterráneas u otros procesos. La mezcla de agua subterránea probablemente ocurre en alguna extensión en áreas donde el flujo es horizontal, donde el agua recientemente recargada agua “joven” pudo ser mezclada con agua “vieja” en el sistema de flujo. Dependiendo de su edad, el agua antigua podría contener muy poco tritio (< 2 UT) o no tener tritio (0 UT). 4. El agua subterránea que contiene concentraciones de tritio elevadas no pudo haber ingresado al subsuelo después de que la curva de promedios ponderados de tritio caigan sobre ese punto. Es decir, en la figura 21, una muestra de agua de 2013 con una concentración de 2.4 UT no pudo haber ingresado en el subsuelo antes del año 2000. 5. El agua subterránea con resultados no detectables de tritio pudo haber ingresado en el acuífero antes de 1953, debido a que recién a partir de 1953 el tritio entró en la atmósfera en concentraciones elevadas como consecuencia de las pruebas de armas nucleares, o bien es una mezcla de agua subterránea “reciente” y “antigua”. Por tanto, las muestras libres de tritio, son aguas que carecen de un componente de recarga reciente, y por tanto con una edad superior a los cien años. Asimismo, la ausencia de tritio se puede observar en acuíferos profundos confinados, con edades del agua subterránea de varios miles de años y perfectamente aislados de acuíferos someros y de fuentes de contaminación. Por otro lado, las aguas con valores de tritio inferior al de la precipitación actual, son aguas relativamente recientes o bien se trata de una mezcla entre aguas más o menos recientes y aguas con contenido muy bajo o nulo de tritio. Estos valores se observan en sistemas donde se extrae agua de varios horizontes geológicos, cuyas aguas pueden tener tiempos de residencia muy variables. Como podemos observar en la tabla 5, de las 16 muestras analizadas, 4 muestras (P-102, P-514, P-504, P-667) presentan un valor nulo para el tritio. Aparentemente estas muestras fueron recargadas mucho antes de la llegada de las pruebas de armas nucleares y pueden ser interpretadas como aguas que carecen de un componente de recarga reciente y por tanto representan aguas con una edad superior a los cien años. O probablemente aguas de acuíferos profundos confinados, con edades de varios miles de años y perfectamente aislados de acuíferos someros y de fuentes de contaminación. En la figura 22, podemos observar que las aguas de origen reciente “aguas modernas” se encuentran encima o cerca de la LMWL, tal es el caso del pozo P-296 que según la estimación mínima del agua subterránea realizada, esta muestra tiene una edad de aproximadamente 17 años o correspondería a lluvias actuales de los últimos 25 años. De la misma forma, podemos observar que efectivamente las muestras analizadas libres de tritio muestran un efecto paleoclimático (muestras trazadas por debajo de la línea meteórica). Además claramente se observa que existe una mezcla entre aguas de origen reciente como aguas muy antiguas, probablemente aguas someras y profundas.


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TABLA 5

Interpretación cualitativa del contenido de tritio en las agua subterráneas del acuífero de PuraPurani (ver ubicación de muestras en Anexo A, figura A.2).

H (UT)

Edad mínima (años)

0.3

0.0

60 ó >

±

0.3

0.4

±

0.3

1.8

Muestra

3

P-102

0.0

±

P-125

0.4

P-172

1.8

H (UT)

3

Clasificación Antigua/ acuífero confinado Antigua/Mezcla entre aguas recientes y aguas con contenido muy bajo o nulo de tritio Mezcla entre aguas recientes y aguas con contenido muy bajo o nulo de tritio

P-188

1.1

±

0.3

1.1

Mezcla entre aguas recientes y aguas con contenido muy bajo o nulo de tritio

P-195

0.1

±

0.3

0.1

Antigua/Mezcla entre aguas recientes y aguas con contenido muy bajo o nulo de tritio

P-288

1.5

±

0.3

1.5

P-296

2.1

±

0.3

2.1

P-300

1.2

±

0.3

1.2

Mezcla entre aguas recientes y aguas con contenido muy bajo o nulo de tritio 17.0

Aguas subterráneas de origen reciente o de los últimos 25 años Mezcla entre aguas antiguas y aguas con contenido muy bajo o nulo de tritio (muy antiguas) Mezcla entre aguas recientes y aguas con contenido muy bajo o nulo de tritio

P-338

1.4

±

0.3

1.4

P-504

0.0

±

0.3

0.0

60 ó >

Antigua/ acuífero confinado

P-514

0.0

±

0.3

0.0

60 ó >

Antigua/ acuífero confinado

P-518

1.3

±

0.3

1.3

Mezcla entre aguas de origen reciente y aguas con contenido muy bajo o nulo de tritio

50

P-653

2.1

±

0.3

2.1

17.0

P-667

0.0

±

0.3

0.0

60 ó >

R-01 (Río Seco)

2.6

±

0.3

2.6

R-02 (Río Seque)

3.2

±

0.3

3.2


Aguas subterráneas de origen reciente o de los últimos 25 años Antigua/ acuífero confinado Sus aguas proceden de lluvias recientes Sus aguas proceden de lluvias recientes

FIGURA 22 Figura 22. Composición isotópica (∂2H y ∂18O) para el agua subterránea y agua superficial, mostrando los contenidos de tritio (3H) para las muestras analizadas (elaboración propia en base a datos disponibles, ver tabla A.5 – Anexo A).

4.2.3.3.5 Datación de las aguas subterráneas por radiocarbono La datación de las aguas subterráneas mediante el radiocarbono es la técnica más accesible y ampliamente usada para datar la edad de los recursos de aguas subterráneas. El radiocarbono (14C) es el isótopo radioactivo de carbono y tiene un promedio de vida de 5730±40 años. Se produce naturalmente en la atmósfera por los rayos cósmicos y posteriormente se oxida a CO2, donde se mezcla con la atmósfera y luego se incorpora a la biósfera e hidrósfera. La ubicuidad del carbono en el agua subterránea hace que sea un isótopo ideal para el uso datar la edad del agua subterránea. La edad del agua subterránea que no se encuentra en contacto con la atmósfera, se calcula reordenando la siguiente ecuación de decaimiento:

at=ao∙e- t λ

ao es la actividad inicial de 14C en la muestra de agua subterránea. at es la actividad medida de 14C medida después de algún tiempo t. λ es igual a ln 2 /t(1/2). Para el 14C, t1/2=5730 años

Para determinar la edad de las muestras de aguas subterráneas, es necesario conocer ao. En la datación del agua subterránea con radiocarbono, no puede asumirse que este valor sea igual a la actividad atmosférica al tiempo de la recarga. Para datar el agua subterránea, el carbono inorgánico disuelto (DIC) usualmente analizado y generalmente tendrán un valor de ao alrededor de 100 pmC (percent of modern carbon). En muchos casos, como el agua fluye a través de un acuífero, el DIC se compondrá de CO2 disuelto de la zona del suelo (la fuente de carbono activo) y el carbono del acuífero (la fuente de carbono inactivo). La adición y remoción del carbono en el ACUÍFERO PURAPURANI

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agua subterránea, a medida que migra a través del acuífero debe tenerse en cuenta en el cálculo de las edades representativas del agua subterránea. Las edades corregidas para el radiocarbono fueron calculadas utilizando los modelos de FontesGarnier’s (F-G) (Fontes and Garnier, 1979) y modelo δ13C. Según Clark and Fritz (1997), los modelos para corregir las edades del agua subterránea comúnmente sobreestiman la edades del agua pero siguen siendo una mejora sobre las edades no corregidas o medidas de 14C. Por lo tanto la ecuación de decaimiento corregida para la dilución, será: at=q∙a0∙e

t

-λ

Donde: q es el factor de dilución y puede ser calculado por varios modelos, entre ellos (Fontes-Garnier’s (1979), Pearson (1965)) El modelo F-G considera dos etapas en la evolución de la recarga de aguas, toma en cuenta la disolución y el intercambio isotópico de los minerales de carbonato con CO2 en la zona no saturada y el intercambio isotópico con minerales carbonato en la zona saturada (Fontes and Garnier, 1979). Es necesario notar que el modelo F-G no considera otras fuentes de DIC (carbono inorgánico disuelto) más allá de la disolución e intercambio de carbonatos (Clark and Fritz, 1997). El modelo F-G ha sido calculado en este estudio para resaltar la influencia del intercambio isotópico en las edades modeladas. Este modelo asume que: Las actividades del CO2(g) en el suelo δ13C y 14C se asume que tienen valores de - 22‰ y 100 pmC respectivamente (Mook, 2000; Han et al., 2013).

Las actividades de δ13C y 14C para el CaCO3 se asume que tienen valores de 0 ‰ y 0 pmC respectivamente. Mientras que el δ13C es una gran trazador de evolución tanto de un sistema abierto o cerrado de DIC en aguas subterráneas. El modelo de mezcla δ13C permite la incorporación del DIC de 14C durante la disolución del carbonato sobre condiciones de sistema abierto y una subsecuente disolución de 14C considerando un sistema cerrado. Aunque el principal problema con esta aproximación depende del factor de enriquecimiento que se escoja δ13CDIC-CO2(soil) puede afectar las edades considerablemente. Este factor de enriquecimiento está basado en el pH del agua subterránea durante la recarga que deberá ser medida in situ. Sin embargo, esto no será una representación precisa de las condiciones del pasado si las aguas subterráneas son antiguas y la condiciones de recarga han cambiado.

52


TABLA 6

Resultados del radiocarbono (pmC) medidos y corregidos utilizando los modelos de corrección de δ13C y Fontes- Garniers (F-G).

Observando la tabla 6, y analizando los resultados de las edades corregidas por los modelos de δ13C y Fontes- Garniers (F-G), podemos indicar que: 1. La edad corregida por el modelo F-G para el pozo P-125 con respecto a la edad medida, podría estimar de una mejor manera la edad del agua de esta muestra, dado que según los resultados de tritio (0.4 UT) y el análisis de la figura 22, esta muestra representaría una mezcla entre aguas antiguas provenientes de la zona de recarga (4700 – 5600 m.s.n.m) y aguas superficiales (río Seco y Seque) (ver figuras 18,19,20), corroborando que existe un patrón de mezcla importante con las aguas superficiales y validando que la geología del lugar influye en la infiltración directa por la precipitación y la fuerte conexión hidráulica, dando como resultado un fuerte enriquecimiento isotópico del agua que es evidente en la figura 16. 2. El pozo P-188, según su composición isotópica y el análisis hidroquímico presenta una mezcla entre aguas del grupo B y aguas del grupo C (ver figuras 13, 18 y 20). Según el diagrama piper (figura 13) éstas aguas tendrían un mayor componente de aguas del grupo C (aguas de origen reciente) y que además presenta un contenido de tritio de 1.1 UT, por lo que ninguno de los modelos de corrección de radiocarbono podría representar una estimación sobre la edad del agua subterránea para el pozo P-188. 3. El pozo P-195 presenta un valor casi nulo de tritio (0.1 UT) ver figura 22, y sigue el mismo comportamiento que el pozo P-125, una fuerte conexión hidráulica con las aguas superficiales y además una gran permeabilidad por su geología (arenas y gravas), por lo que la mejor estimación para la edad en este pozo se representa con el modelo F-G (259.1 años). 4. Observando el pozo P-296 en las figuras 13,18 y 22, vemos que esta muestra corresponde al grupo B, y de acuerdo a la figura 18 sigue una tendencia cercana a la LMWL. Lo que indica ACUÍFERO PURAPURANI

53

que existe un componente de recarga reciente, valor que se corrobora con el modelo F-G y con la aproximación realizada utilizando los datos de contenido de tritio en la precipitación. 5. Para el pozo P-300, quizás el mejor modelo de ajuste sea representado por el modelo δ13C, dado que éste tipo de agua correspondiente al grupo B presentan un componente de recarga antiguo. 6. Los valores obtenidos con los modelos δ13C y F-G, no se ajustan a las interpretaciones anteriormente realizadas para el pozo P-504, debido a que esta muestra contiene un valor nulo de tritio y valores muy empobrecido de deuterio y oxígeno18, por lo que esta agua es muy antigua. Por tanto, la edad medida sería la que mostraría una mejor aproximación en este caso. 7. El manantial P-518, presenta un contenido de tritio de 1.3 UT y según el análisis hidroquímico pertenece al grupo C, es decir está influido por una mezcla de aguas antiguas y además por precipitaciones locales no recientes pero tampoco muy antiguas. Por lo que la edad en este caso no estaría representada por ninguno de los modelos de corrección. 8. Para el pozo P-653, cuya muestra representa una fuerte conexión hidráulica con los ríos, además de una recarga superficial y una mezcla entre aguas del grupo C y considerando además que estas aguas presentan un contenido de tritio de 2.1 UT, la edad de esta agua no está representada por ninguno de los modelos. Probablemente las muestras que pertenecen al grupo C (P-518 y P-653) y cuyo origen según la figura 11 se debe a la disolución de minerales carbonatos, los modelos de corrección de radiocarbono utilizados sobreestiman la edad del agua subterránea, por la sensibilidad de los modelos de corrección hacia este parámetro. 9. Finalmente, el pozo P-667 con un valor nulo de tritio representa un agua muy antigua, en la que predomina la meteorización de silicatos (Figura 11) y que además está mejor representada por el modelo F-G. En general y según los resultados obtenidos, las muestras correspondientes a las zonas B que se ven afectadas por la infiltración directa de lluvias y con una fuerte conexión hidráulica con los ríos Seco y Seque (P-195, P-125) presentan edades alrededor de los 200 y 250 años. Por otra parte, las muestras del grupo B con una pequeña afección de recarga por precipitación son muestras provenientes de una recarga muy antigua y oscilan alrededor de los 800. Mostrando un dato correspondiente al pozo P-296, cuyo resultado es un ejemplo de un aporte grande de precipitaciones locales recientes de los últimos 10 años. Asimismo, las muestras en las que predomina la meteorización de silicatos (figura 11) muestras del grupo A, la edad promedio estimada se encuentra alrededor de los 4000 años.

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4.2.4 Modelo Conceptual Hidrogeológico del Acuífero Purapurani Las características hidrogeológicas del acuífero Purapurani y las firmas químicas e isotópicas de las muestras de aguas subterráneas de los pozos de monitoreo cuyos niveles de agua se encuentra alrededor de los 25 m en la zona norte del área de estudio, alrededor de 35 m en la parte central y a 10 m en el sector sur, sugieren la existencia de un acuífero no confinado, conformado por sedimentos areno-gravosos (K = 2.02 x 10-4 m/s) de origen fluvioglacial de edad cuaternaria, caracterizado por la presencia de lentes limo arcillosos y cuya dirección de flujo en un contexto regional es de noreste a suroeste (Figura 23). La tasa de recarga por precipitación del Acuífero Purapurani estimada a través del método de balance de cloruros fue de 68 mm/año. De acuerdo los resultados isotópicos e hidrogeoquímicos ha sido posible evidenciar que las aguas subterráneas del acuífero Purapurani provienen de una recarga que se dio durante un régimen climático diferente probablemente producto de la última desglaciación que experimentó el altiplano boliviano. También se ha encontrado la presencia de aguas que presentan una fuerte conexión hidráulica con las aguas superficiales y muestran una mezcla de recarga reciente (proveniente de las aguas superficiales) y antigua (una mezcla de diferentes eventos de recarga) con una pérdida por evaporación estimada del 13 %. Además, se identificaron dos zonas de recarga, una alta por encima de los 4500 m.s.n.m (47005600 m.s.n.m) correspondientes a las zonas más altas del borde de la cordillera de los Andes y una baja localizada entres los 4100 y 4600 m.s.n.m y la presencia de mezcla entre aguas de recarga alta y recarga baja. Por tanto, las principales fuentes de recarga pueden resumirse en: la infiltración de agua de los ríos Seco y Seque, una recarga proveniente del deshielo de los nevados (Huayna potosí) cuya edad de acuerdo a técnicas de radiocarbono y tritio oscila entre 800 y 4000 años, los excedentes de riego en la zona noroeste del área de estudio y las fugas y aguas residuales en la zona noreste del acuífero (zona urbana). En una primera instancia, se adoptaron valores teóricos representativos de las características físicas del acuífero de acuerdo a datos recopilados en anteriores fases del PDCK (tabla 7). Una tarea pendiente y muy importante es mejorar el conocimiento del sistema hidrogeológico del Acuífero Purapurani mediante el desarrollo de investigaciones que tengan como objetivo detallar la configuración de las unidades hidroestratigráficas a profundidad, la distribución d0e las propiedades hidráulicas como la conductividad hidráulica y el rendimiento específico mediante pruebas hidráulicas de larga duración y pozos de observación en toda la extensión del Acuífero a través de la Caracterización Geofísica y Pruebas de Bombeo. Las fronteras del Acuífero Purapurani, sus límites naturales, fronteras de flujo y condiciones de frontera se describen a continuación: · El borde este del Acuífero Purapurani (ladera Achocalla) es igual al límite del Altiplano. Por tanto, el flujo de Agua subterránea no puede continuar es esta dirección, asimismo, la pendiente en esta zona ayuda a definir una frontera de no flujo. · El borde norte del Acuífero está formado por morrenas de tercera y cuarta glaciación que sobreyacen depósitos glaciales y fluvioglaciales. Estos depósitos a su vez se encuentran sobre depósitos de la formación La Paz (TLpz). De acuerdo a un estudio realizado en el Relleno Sanitario de Villa Ingenio (Barroso, 2010), las morrenas de la tercera y cuarta glaciación presentan principalmente bloques de rocas graníticas, cuarcita, areniscas entremezcladas con limo y arcilla con conductividades hidráulicas bajas, comprendidas entre 0.0012 m/día y 0.0287 m/día. Por tanto, en esta zona no hay una infiltración significativa por precipitación, por ello, esta frontera también es una frontera de flujo cero.


55

El límite noroeste del Acuífero está formado por un río, el río Wilake (perteneciente a la subcuenca Sallani), por tanto, la condición de frontera en este límite es caracterizada por un flujo y una carga hidráulica. Es importante resaltar que de los límites de la cuenca del río Katari, el límite noroeste del Acuífero coincide con el de la cuenca, sin embargo, de acuerdo a la geología de la zona este límite podría extenderse incluso más allá del límite de Pucarani cerca de Batallas (río Suricama que desemboca directamente al Lago Titicaca). Por lo que se requiere extender y complementar los estudios en esta zona. · El límite oeste del Acuífero se caracteriza por una secuencia de formaciones geológicas diferentes caracterizadas por las formaciones Ulloma (Qul) y Cachilaya (Tcl), las mismas que presentan arcillas, limos, arenas y costras calcáreas y conglomerados mezclados con rocas sedimentarias y niveles de tobas respectivamente. Por tanto, este límite también forma una frontera de no flujo. · En el límite sur del acuífero se encuentra el río Achachicala, más allá de presentar una geología muy diferente, en esta zona la dirección de flujo cambia. Por tanto, al igual que para el río Wilake es caracterizada por un flujo y una carga hidráulica.

TABLA 7

Adopción de Parámetros teóricos considerando un flujo de Aguas Subterráneas en una dimensión y el sistema homogéneo. Parámetro

Unidad

Valor

Observación Dato teórico asumido considerando a todo el acuífero con características isotrópicas y homogéneas por tanto este valor es el mismo en las direcciones x, y, z.

Conductividad Hidráulica (K)

m/s

Almacenamiento específico (Ss)

1/m

Rendimiento específico (Sy)

Adimen.

0.2

Dato aproximado de acuerdo a las observaciones de un pozo del campo Tilata

Porosidad efectiva (ne)

%

15

Dato teórico asumido de acuerdo a las unidades detríticas de edad cuaternaria (asumiendo contenidos de arena)

Porosidad total (nt)

%

30

Recarga (R)

mm/año

68

Dato aproximado de acuerdo a las observaciones de un pozo del campo Tilata

Dato teórico asumido de acuerdo a las unidades detríticas de edad cuaternaria (asumiendo contenidos de arena) Valor promedio de las estaciones cercanas al acuífero (Método balance de cloruros)

De acuerdo a los valores de la tabla 7 y al Mapa Nº5 ( promedio i=0.019), es posible estimar que la velocidad del agua subterránea en el Acuífero Purapurani es de v=2.7×10-5 m⁄s (dato estimado considerando características homogéneas en el acuífero y flujo unidimensional). Considerando un transporte de contaminantes por advección, el tiempo que tardaría un contaminante en recorrer 100 m sería de 42 días.

56


Asimismo, considerando un espesor saturado promedio de 50m (González et al., 2010) es posible estimar el almacenamiento del acuífero (volumen de agua que se libera del almacenamiento por unidad de área del acuífero y por unidad de descenso del nivel freático) cuyo valor es de 0.21 m3 ⁄ m2∙m y presenta una transmisividad muy alta que oscila entre los 872 m2 ⁄día por cada metro de ancho del acuífero.

FIGURA 23 Modelo Conceptual Hidrogeológico de acuerdo a los resultados obtenidos aplicando el enfoque integrado de técnicas hidrogeológicas, hidrogeoquímicas e isotópicas.

La falta de datos fiables sobre la extracción de las aguas subterráneas en el Acuífero Purapurani es un impedimento crucial para la comprensión del balance de aguas subterráneas y su recuperación. Por otro lado, los resultados isotópicos (julio 2013) muestran que la mayor parte del agua subterránea explotada corresponde a un agua muy antigua. Por lo tanto, pareciera no haber conexión con el sistema de flujo activo lo que podría implicar a la larga una sobreexplotación ya que esta agua profunda y antigua no se recarga activamente. Este análisis es muy importante por las implicaciones que podrían existir sobre la Gestión de los Recursos Hídricos subterráneos, toda vez que las aguas subterráneas que forman parte de un ciclo hidrogeológico de origen reciente son constantemente renovadas, por tanto este tipo de explotación debería ser potencialmente sostenible. En este sentido, es muy importante que aún si se están explotando aguas subterráneas profundas y/o regionales, se presenten ciertos patrones de mezcla de aguas de origen reciente y antiguo. La ACUÍFERO PURAPURANI

57

presencia aunque de un componente de recarga reciente aún menor es muy impor tante, debido a que indica una conexión hidráulica con el sistema de flujo activo. Por lo tanto, un incremento en el bombeo implicaría un incremento en la contribución de las aguas subterránea de origen reciente. 4.3

Monitoreo Constante y/o Remediación del Sitio (Etapa III)

El planteamiento del sistema de monitoreo del Acuífero Purapurani incluye la calidad y disponibilidad del recurso. Es así que el monitoreo de las aguas subterráneas en este acuífero tiene como objetivos garantizar el cumplimiento con los permisos de extracción o descarga de efluentes. También es importante para evaluar los efectos del bombeo intensivo en un pozo que suministra agua a una industria crítica. Asimismo es importante con el fin de monitorear los efectos en la calidad del agua subterránea en el acuífero vulnerable a cualquier tipo de contaminación. De la misma forma el monitoreo permite la recolección de datos de referencia científicos para evaluar las tasas naturales de recarga y la calidad del agua (Tabla 8).

TABLA 8

Clasificación de los sistemas de monitoreo de aguas subterráneas

SISTEMA

FUNCION BÁSICA Evaluación del comportamiento general del agua subterránea:

Monitoreo de Referencia

• •

Tendencias que resultan del cambio en el uso de la tierra y de la variación climática Proceso tales como recarga, ujo y contaminación difusa

UBICACION DE LOS POZOS En áreas uniformes con respecto a la hidrología y uso de la tierra

Protección contra los posibles impactos en: • •

Monitoreo de Protección

• •

Áreas de captación de aguas subterráneas Campos de pozos/manantiales para abastecimiento público de agua Infraestructura urbana por asentamiento del suelo Ecosistemas dependientes del agua subterránea

Alerta temprana sobre los impactos del agua subterránea debido a:

Monitoreo de la calidad

• • • •

Uso intensivo de tierras agrícolas Sitios Industriales Vertederos y/o rellenos sanitarios Minas y canteras

Áreas circundantes/instalaciones/ características que deben ser protegidas

Inmediatamente abajo y arriba, según el gradiente hidráulico a partir de la amenaza de contaminación

El propósito del monitoreo del Acuífero Purapurani es controlar los parámetros que deben ser monitoreados con el fin de llevar a cabo una gestión sostenible del recurso, se requieren tasas específicas de extracción de los pozos de producción de alto rendimiento y de los niveles de agua distribuidos espacialmente en el tiempo para evaluar el efecto del bombeo en el acuífero. El monitoreo de la contaminación requerirá de un muestreo y análisis del agua subterránea para el contaminante específico en consideración (o un parámetro indicador alternativo que sea más fácil y económico de analizar) a fin de brindar una representación adecuada de la ubicación y concentración del contaminante real. El monitoreo de descargas de efluentes es también una parte importante del monitoreo de la contaminación.

58


Por tanto, el sistema de monitoreo del Acuífero Purapurani permitirá el establecimiento de políticas de Manejo de la Cantidad del Agua Subterránea a través del control de la perforación de pozos y tasas de bombeo, así como el planteamiento de medidas de Protección de este recurso contra diferentes amenazas de contaminación.


59

5 Participación de los actores involucrados en la gestión de las aguas subterráneas

5.1 Modelo de Gestión del Recurso Hídrico Subterráneo en el Acuífero Purapurani

L

as aguas subterráneas y las aguas superficiales están estrechamente interconectadas y, desde un enfoque de GIRH, ambas deberían gestionarse como un solo recurso. La gestión de las aguas subterráneas tiene por principal objetivo el desarrollo sostenible del recurso para diferentes usos. Un asunto clave para la sostenibilidad de las aguas subterráneas es el equilibrio entre los recursos disponibles y las crecientes demandas de agua. A tal efecto, los siguientes objetivos son fundamentales: - Equilibrar la recarga de aguas subterráneas y la extracción. - Proteger las aguas subterráneas de la contaminación. En el Acuífero Purapurani, lograr un uso sostenible de las aguas subterráneas es un objetivo que se debe alcanzar con la formulación del Plan de Manejo para este acuífero. En este sentido, se plantean preguntas fundamentales de cómo gobernar el uso de las aguas subterráneas y cómo proteger el acuífero que la contiene, al mismo tiempo que las aguas superficiales que contribuyen en forma esencial a la recarga de los mismos. 5.2 Definición del territorio como base para el modelo de Gestión En el Acuífero Purapurani, se han identificado los siguientes actores: •

Gobiernos Autónomos Municipales (El acuífero Purapurani es la fuente principal de agua

para consumo humano, industrial y agropecuario para las ciudades de El Alto (sector sur), La Paz (Ladera Oeste), Achocalla (Cabecera) ,Viacha (sector norte), Pucarani y Laja)

•

Gobierno Autónomo Departamental

•

Población urbana, periurbana, rural y dispersa

•

Mataderos, curtiembres, ladrilleras, industrias farmacéuticas, embotelladoras y cementera

(Actor clave)

•

Agricultores y ganaderos en escala menor

•

EPSA y EPSAS (Empresas prestadoras de Servicios Públicos de Agua Potable)

5.3 Vocación Sostenibilidad y gobernanza del recurso agua en cantidad y calidad para el Acuífero Purapurani.


61

- Impactos Socioeconómicos • • •

No existe responsabilidad sobre la explotación ni disposición del recurso hídrico. La agricultura y ganadería a menor escala se ve afectada desfavorablemente debido a la

contaminación y en otros por la escasez.

En el noroeste del acuífero no se cuenta con servicios básicos (agua potable y alcantarillado

sanitario).

- Impactos Institucionales •

• •

No existe la aplicación de normativas para que se regulen aspectos relacionados con la

explotación de acuíferos y que a la fecha no cuentan con reglas específicas tanto en el proceso de explotación del recurso así como en el aspecto de normar las actividades que los usuarios particulares tienen sobre el agua. Los gobiernos autónomos municipales y departamentales no cuentan con la normativa

legal para intervenir contra el tipo de explotación y uso indiscriminado del agua.

La disposición de aguas residuales muchas veces no reúnen las características dispuestas

en los reglamentos vigentes del sector.

5.4

Sistema de Gestión

El sistema de gestión en el Acuífero Purapurani debe establecer políticas e instrumentos legales dando la mejor posibilidad de aprovechamiento del recurso hídrico subterráneo de manera consensuada con los actores involucrados. En la figura 24, se detalla sobre cómo deben involucrarse los diferentes actores (identificados) en la gestión del agua y se describe la manera de identificar y movilizar a estos actores. Además se analizan las estructuras de los actores involucrados en la cuenca y los roles y las responsabilidades que puedan tener. La noción de que las partes interesadas deben tener voz y voto en la gestión del agua es uno de los pilares del concepto de gestión integrada de los recursos hídricos (GIRH). La razón principal de por qué es importante la participación de los actores involucrados es que solo su interés en el sistema de gestión de las aguas subterráneas y su aceptación posibilitará su implementación. El enfoque para la gestión de las aguas subterráneas en el Acuífero Purapurani depende de la información sobre los siguientes factores, así como la interacción entre ellos: - Dimensiones y complejidad hidrogeológica - Tasa de recarga del acuífero y renovación del recurso - Escala de la extracción de agua subterránea y cantidad y tipos de usuarios - Susceptibilidad y vulnerabilidad del sistema acuífero a la degradación - Calidad natural del agua subterránea (amenaza de elementos traza)

62


FIGURA 24 Modelo de cogestión para el Acuífero Purapurani.

5.5

Convergencia de los actores claves

Es imposible alcanzar el desarrollo sostenible de los recursos hídricos abordando únicamente la gestión de los recursos hídricos superficiales. Se necesita un nuevo enfoque guiado por los principios y las metas de la GIRH para lograr la gobernabilidad y la gestión de las aguas superficiales. La gestión de los recursos hídricos a nivel de cuenca requiere que se tengan en cuenta tanto las aguas superficiales como las subterráneas debido a que: - La recarga de las aguas subterráneas es afectada por el uso de las aguas superficiales. - Los recursos superficiales, aguas abajo pueden incluir un aporte significativo del flujo base de agua subterránea, especialmente durante los períodos de estiaje. -

Las aguas subterráneas son más confiables que las superficiales en épocas de sequía;

- La contaminación del agua subterránea puede persistir por siglos, lo cual reduciría su disponibilidad para las generaciones futuras. En este sentido, la Plataforma Interinstitucional de la Cuenca Katari (Figura 25) coadyuvará a la Gestión Sostenible del Acuífero Purapurani, tomando en cuenta los diferentes roles y responsabilidades de cada uno de los actores involucrados y descritos en el Plan Director de la Cuenca del río Katari.


63

FIGURA 25 Modelo de convergencia de los actores claves.

5.6 Planificación estratégica a través de la caracterización del Sistema Acuífero La caracterización del Acuífero Purapurani permitirá la: • Identificación de las zonas y cantidad de recarga • Identificación de las zonas potenciales para la explotación del acuífero • Determinación de zonas para implementar estrategias de recarga artificial • Determinación de la susceptibilidad a la contaminación del acuífero • Delimitación de áreas de protección y captura

5.7 Gestión de la información y monitoreo, modelación y sistemas de apoyo para la toma de decisiones La gestión de la información está íntimamente relacionada con el monitoreo. El monitoreo de la calidad y cantidad de agua subterránea en el Acuífero Purapurani está diseñado de acuerdo con las necesidades de información, y los datos recopilados en los programas de monitoreo que necesariamente deben volver a traducirse en información para la gestión (Sistema de Información Hidrogeológica – SIASBO). Es muy importante que la información generada a través del sistema de monitoreo (datos históricos) sea utilizada con el fin de la calibración del modelo en estado transitorio y la utilización de la modelación con propósito de simulación que irán allanando el camino en términos de una mayor certidumbre en losresultados que se logren.

64


Es importante considerar los modelos de simulación en el proceso de toma de decisiones a fin de brindar a los responsables de la toma de decisiones las herramientas de modelación de simulación para analizar situaciones hipotéticas mientras se toman las decisiones. 5.8 Estrategia de Gestión del Acuífero Purapurani La Estrategia de Gestión del Acuífero Purapurani es la implementación del modelo de gestión con el fin de contar con un modelo de gobernanza del recurso hídrico subterráneo (ver figura 3).


65

6 Conclusiones

L

a recolección y análisis de la información geológica, inventario de fuentes de agua (pozos, manantiales, humedales, ríos), hidrogeológica, hidrogeoquímica e isotópica ha permitido el establecimiento de un modelo conceptual hidrogeológico del acuífero Purapurani, considerando que éste, al ser dinámico por tener variables temporales como las climatológicas, hidrológicas e hidráulicas y por lo tanto a medida que se disponga de información nueva, debe reevaluarse y ajustarse. Esto implica la gran importancia de realizar periódicamente investigaciones hidrogeológicas. Las características hidrogeológicas del acuífero Purapurani y las firmas químicas e isotópicas de las muestras de aguas subterráneas sugieren la existencia de un acuífero no confinado, conformado por sedimentos areno-gravosos (K=2.02 x 10-4 m/s) de origen fluvioglacial de edad cuaternaria, caracterizado por la presencia de lentes limo arcillosos y cuya dirección de flujo en un contexto regional es de noreste a suroeste. La medición de niveles estáticos de la red de monitoreo (50 pozos) implementada por el PDCK (2010-2014), muestra que algunos pozos en la zona del acuífero próxima a la ciudad de El Alto decrecen gradualmente en la época seca (mayo a octubre) teniendo el comportamiento contrario en la época lluviosa (noviembre – abril). Sin embargo la adquisición e interpretación de niveles de agua en el tiempo, son esenciales para determinar la dirección, velocidad y regímenes de recarga-descarga del agua subterránea. Los contenidos de 2H y 18O (campaña 2013) muestran que las aguas subterráneas explotadas del acuífero Purapurani, provienen de una recarga probablemente producto de la última deglaciación que experimentó el altiplano boliviano. También se ha encontrado la presencia de aguas someras indicando cierta conexión hidráulica con las aguas superficiales y mostrando una mezcla de recarga reciente (proveniente de las aguas superficiales) y antigua (una mezcla de diferentes eventos de recarga) con una pérdida por evaporación estimada del 13 %. Los resultados isotópicos (julio 2013) muestran que la mayor parte del agua subterránea explotada corresponde a un agua muy antigua sugiriendo que no existe conexión con el sistema de flujo activo lo que podría implicar lo que podría implicar una sobreexplotación de las aguas subterráneas, debido a que éstas son aguas profundas y antiguas que no se recargan activamente. Las principales fuentes de recarga en el acuífero Purapurani son la infiltración de agua de los ríos Seco y Seque, una recarga proveniente del deshielo de los nevados (Huayna potosí) cuya edad de acuerdo a técnicas de radiocarbono y tritio oscila entre 800 y 4000 años, los excedentes de riego en la zona noroeste del área de estudio y las fugas y aguas residuales en la zona noreste del acuífero (zona urbana). De acuerdo a los valores teóricos adoptados sobre las características físicas del acuífero y considerando un flujo unidimensional, se ha estimado que la velocidad media del agua subterránea en el Acuífero Purapurani es de v=2.6× 10-5 m⁄s con un almacenamiento de 0.21 m3 ⁄(m2∙m) y una transmisividad muy alta que oscila entre los 872 m2 ⁄día por cada metro de ancho del acuífero.


67

Los resultados de interpretación de la campaña 2013, indican que las concentraciones de nitratos (NO3-), amonio (NH4+), demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) y demanda química de oxígeno (DQO) exceden los límites permisibles para el agua potable de la norma NB-512, en 27%, 96%, 15%y 8% de las muestras de agua subterránea respectivamente. Para el año 2014, existe una disminución de las concentraciones, este cambio puede atribuirse a la dilución por eventos de precipitación que son mayores para una misma temporada de muestreo. El aluminio (Al3+) excede los límites en un 79 % del total de las muestras para la temporada de julio de 2013 cuyo origen puede ser atribuible a la presencia de micas félsicas (alumínicas) por la geología de la zona. Asimismo es importante mencionar también que la presencia de la actividad minera en la zona del Lago Milluni podría influir en las elevadas concentraciones de aluminio. Para la gestión 2014, las tendencias elevadas de concentraciones de hierro y manganeso puede atribuirse a los sedimentos propios del acuífero. Aunque no exista evidencia de toxicidad de hierro en la dieta en la población general, elevadas concentraciones de hierro y/o manganeso en el agua potable afectan en el sabor y pueden manchar los accesorios de lavandería y fontanería. El borde este del Acuífero Purapurani (ladera Achocalla) es igual al límite del Altiplano, por tanto, el flujo de Agua subterránea no puede continuar es esta dirección, definiéndose en esta zona una frontera de no flujo. Asimismo, el borde norte del Acuífero está formado por morrenas de tercera y cuarta glaciación que sobreyacen depósitos glaciales y fluvioglaciales caracterizadas por conductividades hidráulicas bajas, comprendidas entre 0.0012 m/día y 0.0287 m/día, definiéndose por ello, también una frontera de flujo cero. El límite noroeste del Acuífero está formado por un río, el río Wilake (perteneciente a la subcuenca Sallani), por tanto, la condición de frontera en este límite es caracterizada por un flujo y una carga hidráulica. De la misma forma, en el límite sur del acuífero se encuentra el río Achachicala, por tanto la condición de frontera tambien se caracteriza por un flujo y una carga hidráulica Por otro lado, el límite oeste del Acuífero caracterizado por una secuencia de formaciones geológicas diferentes, las mismas que presentan arcillas, limos, arenas y costras calcáreas y conglomerados mezclados con rocas sedimentarias y niveles de tobas respectivamente, se considera también una frontera de no flujo. El establecimiento de un sistema de monitoreo rutinario en el acuífero Purapurani permitirá el desarrollo de políticas de Manejo de la Cantidad del Agua Subterránea a través del control de la perforación de pozos y tasas de bombeo, así como el planteamiento de medidas de Protección de este recurso contra diferentes amenazas de contaminación. Es importante considerar la temática de los recursos hídricos en subterráneos en la Plataforma Interinstitucional propuesta por el Plan Director de la Cuenca Katari, a fin de coadyuvar en la formulación del Plan de Gestión Sostenible del Acuífero Purapurani, tomando en cuenta los diferentes roles y responsabilidades de cada uno de los actores involucrados del directorio del PDCK.

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7 Recomendaciones

Se recomienda: - Mejorar el conocimiento del sistema hidrogeológico del Acuífero Purapurani mediante el desarrollo de investigaciones que tengan como objetivo detallar la configuración de las unidades hidroestratigráficas a profundidad, la distribución de las propiedades hidráulicas como la conductividad hidráulica y el rendimiento específico mediante pruebas hidráulicas de larga duración y pozos de observación en toda la extensión del Acuífero a través de la Caracterización Geofísica y Pruebas de Bombeo. - Se requiere la realización de un inventario detallado de las cargas contaminantes al subsuelo en el Acuífero Purapurani con el fin de estimar la carga potencial de contaminación del acuífero. El conocimiento de las fuentes potenciales de contaminación es crítico ya que son ellas las que generan las emisiones de contaminantes en el ambiente subterráneo. - Mejorar la red de monitoreo existente, redistribuyendo los pozos de observación y dotándolos de sistemas automatizados de adquisición permanente de información. Un sistema similar deberá ser instalado para monitorear la calidad del agua superficial y subterránea, o en su defecto un programa continuo de monitoreo cuyos resultados estén disponibles para consulta del público en general. - Proteger las áreas de recarga ubicadas en las zonas montañosas, declarándolas áreas naturales protegidas y sometiéndolas a intensivos programas de reforestación. - Fortalecer las instituciones de manejo del agua en forma efectiva, con un buen conocimiento de los acuíferos, con personal calificado y eficiente, instalaciones y recursos económicos adecuados y asesoría de expertos y científicos. Es importante el intercambio de experiencias con otras instituciones y organismos que enfrenten problemáticas similares en otras regiones del país.


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8 Bibliografía

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72


1 Anexo mapas ACUÍFERO PURAPURANI

73

Viceministerio de Recursos Hídricos y Riego



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76



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85


86


2 Anexo a Contenidos de isótopos y ubicación de las estaciones disponibles, muestras de aguas subterráneas, manantiales, aguas superficiales y muestras de lluvia.


87

TABL A A . 1 .

Valores mensuales de precipitación, de oxígeno 18 y deuterio para la estación de Laicacota (datos disponibles en GNIP -IAEA/WMO (2014))


89

CONT INUACI ÓN TABLA A.1

Valores mensuales de precipitación, de oxígeno 18 y deuterio para la estación de Laicacota (datos disponibles en GNIP -IAEA/WMO (2014))

90


TABLA A. 2.

Valores mensuales de precipitación, de oxígeno 18 y deuterio para las estaciones de Chacaltaya y El Alto (Gonfiantini et al., 2001).


91

TABLA A. 3

.Valores mensuales de precipitación y de tritio para la estación de Laicacota (datos disponibles en por la GNIP -IAEA/WMO (2014).

92


CONTINUACIÓN TABLA A.3

.Valores mensuales de precipitación y de tritio para la estación de Laicacota (datos disponibles en por la GNIP -IAEA/WMO (2014).


93

TABLA A. 4

Parámetros físico-químicos medidos in situ y contenidos de δ2H y δ18O en (‰) de las muestras de aguas subterráneas, aguas superficiales y lluvias para las temporadas de muestreo 2014, 2013, 2011 y 2010.

94





95



96





97



98


FIGURA A.1. Ubicación de la zona de estudio mostrando los puntos de monitoreo isotópico (aguas subterráneas y manantiales) durante la campaña de septiembre de 2011 (época de estiaje) y campaña de febrero de 2010 (época lluviosa) sólo para la línea de pozos de Tilata.


99

FIG URA A.2. Ubicación de la zona de estudio mostrando los puntos de monitoreo isotópico para los contenidos de 3H, 14C y 13C (aguas subterráneas, manantiales y aguas superficiales) durante la campaña de julio de 2013 (época de estiaje).

100


3 Anexo b Parámetros asumidos y calculados para los modelos de cálculo de edades corregidas.


101

TABL A B.1 .

Contenidos geoquímicos e isotópicos de las muestras de aguas subterráneas en el acuífero de Pura Purani (campaña 2013).

TABL A B .2.

Resultados corregidos de radiocarbono en (pmC) utilizando el modelo de δ13C (mostrando los parámetros asumidos y los calculados).

TABL A B . 3 .

Resultados corregidos de radiocarbono en (pmC) utilizando el modelo de Fontes Garnier’s (F-G), (mostrando los parámetros asumidos y los calculados).


103

4 Anexo c Memoria fotográfica.


105

F O T O G R AF Í A C . 1 .

Metodología de muestreo químico-isotópico: a

FOTOGRAFÍA A Toma de muestra con un muestreador manual (bailer) de una noria (pozo excavado),

FOTOGRAFÍA B Medición de parámetros físicoquímicos in situ con unmultiparámetro de medición modelo WTW Multi 3430 Set F en un manantial.


107

FOTOGRAFÍA C. 1.


FOTOGRAFÍA C

FOTOGRAFÍA D medición in situ de alcalinidad con un kit marca HACH

108


FOTOGRAFÍA C. 1.


FOTOGRAFÍA E Recolección de muestras provenientes de un pozo de producción

FOTOGRAFÍA F Etiquetado y revisión de las muestras para el envío y análisis de isótopos de las mismas.


109

F O T O G R AF Í A C . 2 .

Observaciones temporales para definir el régimen de flujo y calibrar el modelo numérico

FOTOGRAFÍA A Monitoreo de niveles estáticos

FOTOGRAFÍA B Descarga de datos de medidores de niveles automáticos (divers)

110


F O T O G R A FÍ A C . 2 .


FOTOGRAFÍA C Colector de lluvia ubicado en Alto Lima (EPSAS)

FOTOGRAFÍA D Recolección de muestras de lluvia para análisis isotópcios


111

FOTOGRAFÍA C. 2.


FOTOGRAFÍA E Sensores de humedad Puchukollo y Brabol

FOTOGRAFÍA F Descarga de datos de sensores de humedad para el análisis de la zona no saturada.

112


5 Anexo d Mapas de Precipitación, Evapotranspiración y Recarga


113

Fi gur a D. 1 Distribución de pozos de monitoreo manual de niveles estáticos por zonas, en el Acuífero Purapurani.


115

FIGURA D. 2. Niveles piezométricos de los pozos de monitoreo ubicados al norte del acuífero, y precipitación diaria Estación Aeropuerto.

FIGURA D. 3. Niveles piezométricos de los pozos de monitoreo ubicados al sur y centro del acuífero, acuífero, y precipitación diaria Estación Aeropuerto.

116


FIGURA D. 4. Distribución espacial preliminar (falta discretizar los rasters en zonas urbanas) de la variación climática en el área del acuífero. Fuente: VRHR, derivado de datos rellenados en base a estaciones meteorológicas de SENAMHI (al 2012) distribuidas en la Cuenca Katari y rasters topográficos.


117

2da.parte Acuífero Viacha ACUÍFERO viacha

119

Acuífero Viacha

1 Introducción

U

n plan de manejo de acuíferos es un Documento que plantea acciones, a diferentes niveles, que se pueden/deben seguir para avanzar hacia el aprovechamiento racional del agua subterránea y el manejo sostenible de un acuífero. Al no existir guías ni lineamientos en Bolivia para la elaboración de Planes de manejo de acuíferos, lo más factible es que éstos deben ser elaborados por los interesados y encargados de los acuíferos así también por las autoridades tales como municipios, gobernaciones y Ministerio. El presente documento muestra un diagnóstico para llegar a un plan de manejo del (los) Acuífero de Viacha. 1.1 OBJETIVOS DE UN PLAN DE MANEJO.El objetivo de un plan de manejo de un acuífero es el de aprovechar racionalmente el agua subterránea, manejar y/o administrar el acuífero sosteniblemente aplicando acciones prácticas. 2 DIAGNÓSTICO GENERAL La formulación de un diagnóstico general es la base para la formulación de un plan de manejo, la información obtenida desde el punto social y técnico define las acciones que se llegarán a tomar. 2.1 DIAGNÓSTICO SOCIAL Los actores principales, usuarios y autoridades, identifican sus debilidades en cuanto al manejo del acuífero y las demandas existentes a través de un listado de objetivos a alcanzar. 2.2 DIAGNÓSTICO TÉCNICO Involucra una serie de actividades de orden investigativo que dan lugar a la caracterización del acuífero. Éstas pueden resumirse en las siguientes tareas: 2.2.1 Recopilación de información del acuífero Con la recopilación de datos concernientes al acuífero provenientes de fuentes diversas como ser tesis de grado, informes técnicos, registros geofísicos y otros de empresas públicas y privadas. Toda la información luego almacenada en una base de datos la misma que constantemente es alimentada con datos recientes. 2.2.2 Caracterización geológica e hidrogeológica Estudios geológicos e hidrogeológicos que son la base para definir las propiedades del acuífero, para tener un diagnóstico general que den lugar a tomar acciones que se adecuen al manejo del mismo.

ACUÍFERO viacha

121

2.2.3 Inventario de pozos y red de monitoreo El inventario de pozos como una actividad continua en ciudades y comunidades donde la fuente principal o única de agua sea por medio de perforaciones, se hace necesario e importante tanto para el control local como para prever afectaciones posteriores como ser la sobre explotación del acuífero. Así también la conformación de una red de monitoreo implica que se tenga la información periódica y constante de las variaciones de nivel estático tanto como dirección de flujo, lo que bien podría delimitarse como una forma de alerta en caso de existir efusiones contaminantes dentro el acuífero. 2.2.4 Campañas de muestreo químico e isotópico Las campañas deberán realizarse dos veces de forma anual en un lapso mínimo de tres años, con los resultados obtenidos se apreciará las variaciones que tenga el acuífero y la determinación de otros aspectos como áreas de recarga, edad del agua y mezcla. Sin embargo ante la existencia de zonas de contaminación, el muestreo químico debería ser frecuente (una o dos veces por año) a fin de monitorear las afectaciones o mejoras en el acuífero. Las técnicas isotópicas aplicadas a recursos hídricos pueden ser mayores en costo a comparación de un análisis químico, sin embargo los datos que se obtiene son así también importantes ya que proporcionan información acerca del origen, edad y procedencia del agua. 3 LÍNEAS DE ACCIÓN: Correspondiente a actividades que se basan en los resultados y recomendaciones del diagnóstico y que pueden también tener una actividad de forma paralela a éste. Las líneas estratégicas de acción corresponden a las siguientes: 3.1 LINEA DE ACCIÓN SOCIAL Es importante la socialización y difusión de resultados para que las actividades y responsabilidades tanto de usuarios como autoridades tengan continuidad y sostenibilidad. Estas entidades pueden organizarse través de comités de agua u organizaciones comunales que velen por el buen manejo del acuífero y trabajen conjuntamente con el equipo técnico. 3.2 LÍNEA DE ACCIÓN TÉCNICA.Con la conformación de un equipo técnico a cargo del Municipio y/o EPSAS y que a corto o mediano plazo se hagan cargo de los aspectos técnicos para el manejo adecuado y sostenible del acuífero mediante los resultados obtenidos en la etapa de diagnóstico. Las actividades de esta línea de acción podrían ser las siguientes: 3.2.1 Propuesta para la atención de problemáticas. Elaboración de propuestas técnicas, en función al listado de deficiencias establecidas y los resultados del diagnóstico. 3.2.2 Validación de resultados Los resultados y diagnósticos deben ser validados a fin de tener mayor certeza en los datos obtenidos y que las acciones a tomar a partir de ellos tengan mayor consistencia.

122

ACUÍFERO viacha

3.2.3 Implementación de proyectos de preservación y protección del acuífero Al ser el acuífero un recurso limitado y/o con tiempos de recarga no inmediatos, las prácticas para su conservación son necesarias para la sostenibilidad y aprovechamiento del recurso de forma equilibrada. Estas prácticas pueden resumirse en la protección de áreas de recarga, recarga artificial, análisis de la demanda, banco de datos, análisis de la vulnerabilidad, etc. 3.3 NORMATIVA Se hace la necesaria aplicación de normativas para que se regulen aspectos relacionados con la explotación de acuíferos y que a la fecha no cuentan con reglas específicas tanto en el proceso de explotación del recurso así como en el aspecto de normar las actividades que los usuarios particulares tienen sobre el agua. En función a los resultados técnicos y sociales obtenidos, se puede llegar a una clasificación de actividades normativas por instituciones participantes.

ACUÍFERO viacha

123

DIAGNÓSTICO PARA LA FORMULACIÓN DEL PLAN DE MANEJO ACUíFERO VIACHA ACUÍFERO viacha

125

Diagnóstico para la for formulación mulación el plan de manejo del acuífero Viacha

1 INTRODUCCIÓN Viacha viene a ser el segundo municipio más poblado de la Cuenca Katari. Según Según datos del censo 2012, el número de habitantes supera los 35.000 y así también el alto crecimiento poblacional, económico e industrial en las últimas décadas. Esta situación ha dado lugar a la mayor demanda de agua, por lo que el diagnóstico del acuífero se hace necesario debido a que la provisión del líquido elemento depende del recurso hídrico subterráneo, casi en su totalidad. La Empresa Municipal de Agua Potable y Alcantarillado Viacha – EMAPAV tiene a su cargo la captación y distribución del agua para el área urbana; para ello dispone de diez pozos semi-

profundos ubicados dentro el radio urbano y comunidades cercanas a la ciudad de Viacha. De acuerdo a los datos proporcionados por EMAPAV, al 2012 existen 6124 usuarios registrados que mensualmente consumen 76,724 m3 de agua y un número no cuantificado de usuarios clandestinos. La utilización creciente y no controlada de agua subterránea para estas tres actividades (doméstica, industrial y ganadera) generan escenarios de vulnerabilidad a la sobreexplotación y la contaminación. En los años 201 20122 y 2013 el Viceministerio Viceministerio de Recursos Hídricos y Riego mediante el Plan Director de la Cuenca Katari en coordinación con el Organismo Internacional de energía Atómica – OIEA e Instituto Boliviano de Tecnología Nuclear - IBTEN, realizaron las respectivas gestiones para viabilizar el proyecto “Caracterización y Plan de Manejo del Acuífero de Viacha - Bolivia mediante la aplicación de técnicas tradicionales complementadas por Técnicas Hidroquímicas e Isotópicas” BOL 2012 001 (BOL 7004) que tiene por objetivo el estudio del recurso hídrico subterráneo y la aplicación de técnicas isotópicas para elaborar un plan de manejo del acuífero con las consideraciones de recarga, origen, edad del agua, vulnerabilidad a la contaminación y sobreexplotación. Dentro las actividades del área agua subterránea del PDCK (2013 – 2014) y posteriormente con la Unidad de Presas (2015) y apoyo del mencionado proyecto, se procedió al estudio del (los) acuíferos de Viacha teniendo en cuenta las características geológicas, geomorfológicas y la aplicación de análisis isotópico realizado por la OIEA resultados que se presentan a continuación con el siguiente diagnóstico. diagn óstico.

ACUÍFERO viacha

127

2 Generalidades

2 GENERALID GENERALIDADES ADES 2.1 UBICACIÓN El municipio de Viacha se encuentra al a l Noroeste de Bolivia, en el e l Departamento de La Paz. Limita al norte con el municipio de El Alto, al este con los municipios de Achocalla y Calamarca, hacia el oeste con el municipio de Laja y hacia el sur con el municipio de Comanche y Collana. Se extiende aproximadamente entre las coordenadas 590025, 8168384 y 562400, 5624 00, 815434 y tiene un área aproximada de 850 Km2 en su totalidad, (Figura 1.) 2.2 VÍAS DE ACCESO El ingreso al municipio de Viacha se lo realiza por la vía principal de la autopista La Paz – El Alto Alto y la carretera asfaltada El Alto Viacha con una distancia aproximada de 23 km desde la ciudad de La Paz. Otra vía corresponde a la carretera interdepartamental La Paz Oruro hasta la altura de Achica Arriba y entrada hacia el oeste por camino de ripio. Internamente el municipio cuenta con una red de caminos ripio y tierra los cuales se tornan de tráfico dificultoso dificultoso en época de lluvia. 2.3 TOPOGRAFÍA El área de Viacha corresponde a una meseta intermontana limitada por serranías de dirección nor oeste - sud este ubicadas a los flancos del municipio y que llegan a un cierre ya al extremo sur; entre están mencionadas serranías se encuentra una planicie plan icie de bajo reliev relieve. e.

La altura promedio es de 3900 m.s.n.m. en la parte baja y hasta los lo s 4000 m.s.n.m en las serranías y elevaciones aisladas como ser los cerros San Pedro y Letanías ubicados al sur oeste del municipio. (Figura 2). 2.4 HIDROGRAFÍA El diseño hidrológico de Viacha se rige principalmente al control estructural y tipo de litología existente (Figura 3). Hacia el norte del municipio, se presenta un diseño tipo parrilla y dendrítico cuyo principal afluente es el rio Pallina el cual tiene una dirección sur este nor oeste. A este rio confluyen otros menores como el Jiska y Kala. En el área este del municipio, el diseño es de tipo dendrítico, una serie de ríos menores con dirección este oeste confluyen en el rio Jacha Jahuira el cual tiene una dirección sur a norte para llegar finalmente al rio Pallina. Cabe notar que en el área este, los ríos desembocan a un área común donde se infiltran y/o evaporan quedando un sistema de ríos colgados. Hacia el oeste del municipio el diseño principal es el de dendrítico y parrilla denotando un control estructural de las serranías presentes. Los ríos secundarios desembocan al principal rio r io Katari el cual tiene una dirección de sur a norte.

ACUÍFERO viacha

129


FIGURA 1

130

ACUÍFERO viacha


FIGURA 2

ACUÍFERO viacha

131

Diseño parrilla FIGURA 3

132

Diseño Hidrográfico en el municipio de Viacha.

ACUÍFERO viacha

Diseño dendrítico

3 Diagnóstico social

3

DIAGNÓSTICO SOCIAL.-

3.1 ORGANIZACIÓN SOCIAL Viacha representa el de más alto nivel de crecimiento municipal dentro la Provincia Ingavi del Departamento de La Paz (Tabla 1). Con un crecimiento aproximado al doble de lo que representaba el año 2001 tanto en el área urbana como rural, la distribución de población y actividades pueden clasificarse de la siguiente forma. TABLA 1

Población en el municipio de Viacha y crecimiento poblacional DEPARTAMENTO LA PAZ Provincia Ingavi Municipios Viacha Guaqui Tiahuanacu Desaguadero San Andrés de Machaca Jesús de Machaca Taraco

CENSO 2001

CENSO 2012

CRECIMIENTO POBLACIONAL 2001-2012 (%) Total Urbana Rural 40.3 112.5 5.2

Total 95,906

Urbana 31,327

Rural Total Urbana 64,579 134,535 66,581

Rural 67,954

46,596 7,552 11,309 4,981 6,299

29,108 0 0 2,219 0

17,488 7,552 11,309 2,762 6,299

80,388 7,278 12,189 6,987 6,145

62,516 0 0 4,065 0

17,872 7,278 12,189 2,922 6,145

72,5 -3.6 7.8 40.3 -2.4

13,247 5,922

0 0

13,247 5,922

14,950 6,598

0 0

14,950 6,598

12.9 11.4

114,8

83.2

2,2 -3.6 7.8 5.8 -2.4 12.9 11.4

3.1.1 Población urbana.Cuenta con 80,388 habitantes (Censo 2012) y está centrada en la ciudad de Viacha y alrededores, representa el punto focal del intercambio comercial de productores de comunidades del interior del municipio y así también de tránsito en otras actividades como la industrial y explotación minera. Como en muchas ciudades en crecimiento, el área urbana de Viacha también es propensa a tener un cambio acerca del uso del agua, que puede conllevar a un uso indiscriminado del recurso.

ACUÍFERO viacha

133

3.1.2 Población rural.Cuenta con 17,872 habitantes y las actividades agropecuaria y pecuaria son las principales fuentes de ingresos económicos, en especial la actividad lechera. La actividad agropecuaria, como en muchos casos, sigue un proceso de uso de químicos a manera de abono, mismos que a la larga y gracias al tipo de suelo, pueden llegar a las capas freáticas. 3.1.3 Actividad industrial.Ubicada principalmente al norte y este del municipio. Las actividades son la explotación de áridos, fábrica de ladrillos, fábricas de cal y concentradoras de minerales. La explotación de áridos en ríos y explotación de depósitos de arena arcilla ocasionan la abertura de fosas mismas que son abandonadas para proseguir en otras zonas. Esta situación provocaría inestabilidad en el suelo y contaminación al acuífero ya que las fosas se llenan en época de lluvia. 3.2 ADMINISTRADORES DE LOS RECURSOS HÍDRICOS Y ORGANIZACIÓN La organización en lo que respecta al manejo del agua en Viacha se resume a la siguiente figura. Distritos cercanos a la Zona Urbana

EMAPAV

Area urbana GAMV

DAPSB

Comunidades Mallkus de Agua

Figura 4. Sistema de organización para el manejo del recurso hídrico GAMV: Gobierno Autónomo Municipal de Viacha DAPSB: Dirección de Agua Potable y Saneamiento Básico EMAPAV: Empresa Municipal de Agua Potable de Viacha es una unidad descentralizada

3.2.1 EMAPAV.La Empresa Municipal Autónoma de agua Potable y alcantarillado de Viacha, tiene dentro su jurisdicción el área urbana y comunidades cercanas a la ciudad, así también en el último año ha incluido dentro su administración al pozo de la comunidad de Achica Arriba. (Figura 5). Dentro las funciones de la empresa están la administración, mantenimiento del servicio y cobro diferenciado tanto para el uso doméstico como industrial.

134

ACUÍFERO viacha


FIGURA 5

ACUÍFERO viacha

135

La siguiente tabla presenta los pozos administrados por EMAPAV.

TABLA 2

Pozos administrados por EMAPAV CARACTERISTICA

POZO UNO

POZO DOS

POZO TRES

POZO CUATRO

POZO CINCO

POZO SEIS

POZO SIETE

POZO OCHO

POZO NUEVO

Comunidad/Zona

Uma Chua

Uma Chua

Uma Chua

Uma Chua

Santa Bárbara

Santa Bárbara

Viliroco

Murillo

Uma Chua

Caudal (lt/seg.)

12.2

15.3

3.8

2.7

3.3

3.3

4

4

Profundidad 40 40 26 26 26 32 Bomba (metros) 42 42 Nivel Estático del 3 3 3 3 Surgente Surgente 4 4 Pozo (metros) Nivel Dinámico 12.9 11.7 5.2 14.5 17.6 4.6 6.3 10.5 del Pozo (metros) Profundidad Pozo 70 70 70 30 30 50 (metros) 72 72 Diámetro del Pozo 8 8 8 8 6 6 (pulgadas) 6 6 Material Revestimiento PVC PVC PVC F.G. PVC PVC PVC PVC Pozo Coordenada x 576193 576487 576794 576437 574666 574747 578868 579738 Coordenada y 8160050 8160112 8160181 8160273 8158350 8158240 8163910 8164740

30

Fuente: EMAPAV

3.2.2 GOBIERNO AUTÓNOMO MUNICIPAL DE VIACHA El Gobierno Autónomo Municipal de Viacha, través de la Dirección de Agua Potable y Saneamiento Básico (DAPSB), tiene por función viabilizar la provisión de agua potable en el resto de comunidades donde no interviene EMAPAV. La tabla 3 muestra las comunidades que tiene bajo su jurisdicción. La Dirección de Agua Potable y Saneamiento Básico lleva un trabajo conjunto con las comunidades a través de autoridades locales denominadas Uma Mallkus los cuales tiene por tarea el cuidado del pozo para el abastecimiento de la población local. La forma de regular los pagos para el mantenimiento del servicio es a través de una tarifa plana con montos mínimos mensuales y en algunas comunidades mediante medidores. El municipio de Viacha cuenta con una perforadora lo que ha facilitado llegar a más comunidades, dando un total de 55 pozos implementados. Así también la DAPSB también tiene otros proyectos para el suministro de agua como ser presas subterráneas para el riego (Foto 1).

136

ACUÍFERO viacha

Captación de agua en terraza aluvial a través de presa subterránea. Comunidad de Pocohota

FOTOGR AFÍA 1

TABLA 3

Pozos administrados por la DAPSB No.

COMUNIDAD

INVENTARIADO

MEDIO DE SUMINISTRO

POR VRHR

DE AGUA

1

Achica Arriba

SI

Pozo perforado

2

Achica Baja

SI

Pozo perforado

3

Ancara

SI

Pozo perforado

4

Callisaya (Sub Central Irpa Chico)

SI

Pozo surgente

5

Canaviri Irpa Chico

SI

Pozo surgente

6

Central Jalsuri

SI

Pozo perforado

7

Chacoma Irpa Grande

8

Challa Jahuira

9

Chañojahua

10

Charahuayto Jacha Pampa

SI

Pozo perforado

11

Chicachata

SI

Pozo perforado

12

Chojña Pujo

NO

13

Choquenaira

NO

14

Chuquiñuma

SI

15

Chusñupa

NO

16

Colina Blanca

NO

17

Coniri

NO

18

Contorno

19

Contorno Letanias

NO SI

Pozo perforado

NO

SI

Pozo perforado

Pozo perforado

NO

ACUÍFERO viacha

137

TABLA 3


138

COMUNIDAD

INVENTARIADO

MEDIO DE SUMINISTRO

POR VRHR

DE AGUA

20

Copalacaya

NO

21

Hequeri Rosa Pata

NO

22

Hilata Arriba

SI

Pozo surgente

23

Hilata Centro

SI

Pozo surgente

24

Hilata San Jorgue

SI

Pozo surgente

25

Hilata Santa Trinidad

SI

Pozo surgente

26

Ichuraya Grande

SI

Pozo perforado

27

Ingavi

SI

Pozo perforado

28

Irpuma Irpa Grande

29

Jalsuri

29

Jekeri

30

Llajma Pampa

SI

Manantial

31

Mamani

SI

Pozo perforado

32

Mullojahua

SI

Pozo perforado

33

Muruamaya

SI

Pozo surgente

34

Pacharaya

35

Pallina Centro

SI

Pozo perforado

36

Pallina Chico

SI

Manantial

37

Pallina Grande

NO

38

Pan De Azucar

SI

Pozo surgente

39

Pocohota

SI

Pozo perforado

40

Pongoni

SI

Pozo perforado

41

Puente Arriba

SI

Pozo perforado

42

Quinamaya

SI

Pozo perforado

43

Sangramayu

SI

Pozo perforado

44

San Vicente De Collagua

45

Santa Rosa De Limani

46

Seke Choro

NO

47

Seke Jahuira

SI

48

Sullcatiti Arriba

49

Surusaya - Suripata

50

Tacagua

NO

51

Tonkho Pujio

NO

52

Villa Arrienda

SI

ACUÍFERO viacha

NO SI

Pozo perforado

NO

NO

NO SI

Pozo perforado Pozo perforado

NO SI

Pozo perforado

Pozo perforado

TABLA 3


COMUNIDAD

INVENTARIADO POR VRHR

53

Villa Ponguini

NO

54

Villa San Miguel De Mazo Cruz

NO

55

Villa Santa Chacoma

56

Villa Santiago De Chacoma

NO

57

Chacoma Alta

NO

58

Chacoma Irpa Grande

NO

59

Hichuraya Alta

SI

Pozo perforado

60

Hichuraya Grande

SI

Pozo perforado

61

Irpuma Irpa Grande

62

Mazo Cruz

SI

Pozo perforado

63

Villa Remedios

SI

Pozo perforado

SI

MEDIO DE SUMINISTRO DE AGUA

Pozo perforado

NO

3.2.3 USUARIOS INDEPENDENTES Previo a la creación de empresas de agua como ser EMAPAV, la población en general se abastecía de agua de pozos artesianos los cuales en la actualidad son usados para proveer al ganado y/o consumo humano en aquellas comunidades donde no existe la provisión de agua potable por red (Foto 2).

FOTO GR AFÍ A 2 Pozos excavados en las comunidades de Llajma Pampa y Surusaya

ACUÍFERO viacha

139

•

4 Diagnóstico Técnico

4 DIAGNÓSTICO TÉCNICO.4.1 MARCO GEOLÓGICO El municipio de Viacha incluido en la cuenca endorreica del Altiplano y se caracteriza por presentar tres eventos geológicos importantes. A. Procesos Tectónicos.- Producto de la formación de la Cordillera de los Andes, dan lugar a una serie de afloramientos devónicos de edad silúrica y devónica, como ser la formación Vila Vila y Belén compuesta de areniscas marrón amarillentas con niveles de limolitas. Estos afloramientos forman estructuras anticlinales y sinclinales y fallas inversas marcando una dirección nor oeste sur este. Hacia el extremo Este del municipio, los afloramientos terciarios de la formación Umala forman serranías bajas de dirección nor oeste sur este. Ambas serranías devónicas y terciarias llegan a un cierre en el extremo sur del municipio rodeando la planicie inter-montana. B. Procesos de sedimentación en ambiente lacustre.- Presentes hacia el centro del municipio, con depósitos fluvio-lacustres ampliamente desarrollados formando una extensa planicie delimitada hacia el extremo Este por afloramientos terciarios de la formación Umala y hacia el oeste por serranías devónicas. Este proceso de sedimentación fluvio lacustre, han marcado los límites inferiores del acuífero de Purapurani en el extremo Norte del municipio y depósitos extensos de arena limo y arcilla hacia el extremo sur, mismos que alojarían al sistema de acuíferos de Viacha. C. Procesos de avance y retroceso de glaciales hacia el norte del municipio caracterizado por depósitos fluvio glaciales con intercalaciones de grava arena y arcilla típico de avance y retroceso ocurridos en la última etapa glacial ocurrida hace xx millones de años. Una de las características de las glaciaciones del Cuaternario es la formación de dos enormes mantos de hielo septentrionales, denominados Laurentino y Finoescandinavo (Laurentide y Fennoscandian), los cuales crecían y avanzaban hacia el sur y cuando llegaban a un máximo de volumen acumulado invertían la tendencia, se licuaban y retrocedían, hasta que desaparecían por completo durante unos períodos cortos —de unos cuantos miles de años de duración— denominados interglaciares (Anton, 2003). La descripción litológica se representa por la estratigrafía seguidamente descrita de acuerdo al Léxico Estratigráfico YPFB y en orden cronológico, (Mapa 1).

ACUÍFERO viacha

141

V i c e m i n i s t e r i o d e R e c u r s o s H í d r i c o s y R i e g o

M A P A 1 ,

G E O L O G Í A

142

ACUÍFERO viacha

4.1.1 ESTRATIGRAFÍA A. DEVÓNICO Formación: Belén Litología: Lutitas y limolita, con intercalaciones de arenisca. Distribución: Norte y Centro del Altiplano y borde occidental de la Cordillera Oriental. Espesor: 2500 m. Límites: Inferior concordante con la Formación Vila Vila y superior concordante con la formación Sica Sica. Localidad tipo: 3 km al norte del pueblo de Belén. Descripción: Esta formación se presenta como areniscas y cuarcitas marrones a verdosas. Las mismas están dispuestas como serranías de dirección Nor Oeste – Sur este y se presentan como rocas cuarciticas que afloran particularmente en la serranía San Pablo y Letanías. B. ERA CENOZOICA Compuesta por formaciones terciarias al sur oeste de la cuenca y otros afloramientos aislados al oeste y afloramientos cuaternario que ocupan más del 50% en la cuenca. b.1) TERCIARIO Formación: Cachilaya Litología: Conglomerado, arenisca y lutita, con niveles de toba intercalados. Distribución: Altiplano norte. Localidad tipo: Cachilaya, entre Batallas y Aigachi al SE del Lago Titicaca. Descripción: Conformado por conglomerado polimícticos, arcillas marrón amarillentas y matrix areno arcilloso permeable de color rojizo con nivele de tobas. Estos afloran en la parte nor te de Viacha (Foto 3 y 4).

FOTOGRAFÍA 3 Conglomerados de la formación Cachilaya

FOTOGRAFÍA 4 Afloramiento de la formación Cachilaya

ACUÍFERO viacha

143

Formación Umala Litología: Areniscas, tobas y conglomerados. Distribución: Altiplano norte Espesor: Más de 100 m. Límites: Inferior discordante con el grupo Corocoro. Localidad tipo: Poblado de Umala, entre Callapa y Patacamaya. Descripción: Areniscas de color rojizo con niveles de toba hacia el tope, el material presenta una compactación intermedia a deleznable.

FOTOGRAFÍA 5 Bancos de arena de la formación Umala

FOTOGRAFÍA 6 Estratos de arena con intercalación de tobas

b.2) CUATERNARIO SUPERIOR Formación Ulloma Litología: Areniscas, limos y tobas. Distribución: Altiplano norte Espesor: Hasta 10 m. Límites: Inferior discordante con la formación Coro Coro y superior limitado por la superficie actual de erosión. Localidad tipo: Pueblo homónimo en la orilla del rio Desaguadero, en la Provincia Pacajes del depto. De La Paz. Descripción: Arcillas, limos, arenas y costras calcáreas con alto grado de compactación.

144

ACUÍFERO viacha

FOTOGRAFÍA 7 Pozo excavado en sedimentos areno arcillosos de alto grado de compactación

FOTOGRAFÍA 8 Fosa en sedimentos areno arcillosos.

C. CUATERNARIO RECIENTE c.1 Depósitos Fluvio glaciales Descripción: Gravas con un matrix areno arcilloso. c.2 Depósitos Fluvio Lacustres Descripción: Gravas, arenas, limos y arcillas. c.3 Depósitos de terraza Descripción: Se compone de depósitos de cantos gravas, arenas limos y arcillas. c.4 Depósitos coluvial Descripción: Bloques y gravas. c.5 Depósitos de abanico fluvial Descripción: Cantos gravas, arenas y limos. c.6 Depósitos aluviales Descripción: Cantos gravas, arenas, limos y arcillas.

ACUÍFERO viacha

145

FOTOGRAFÍA 9

FOTOGRAFÍA 10

Depósitos fluvio glaciales compuestos de gravas y matrix arenoso. Comunidad Viliroco

Depósitos fluviales de terraza.

1.1.1 PERFILES LITOESTRATIGRÁFICOS Los cortes litológicos fueron construidos en base a la descripción litológica de informes de perforación de entidades públicas como ser SERGEOTECMIN y EPSAS; así también se usó

los registros geofísicos SEV con una descripción generalizada de acuerdo a la resistividad presentada (Anexo 2). Con los datos existentes se realizó la correlación lito estratigráfica sin embargo en algunos casos la descripción no muestra similitudes como para llegar a una correlación más representativa, por lo que se optó a delimitar algunas unidades como solo lentes. Debido a que se tiene una descripción a detalle por metro y en otros casos una interpretación de sondeos SEV con una descripción más generalizada; se optó por realizar una clasificación más

representativa tomando, en el caso de descripción a detalle, al componente mayoritario como el representativo. La Figura 6 muestra las unidades consideradas.

FIGURA 6 Referencias Litológicas

146

ACUÍFERO viacha

El criterio utilizado para realizar los cortes fue la proximidad de los pozos y los sitios donde se quería tener más información de subsuelo. Aunque se tiene suficientes pozos dentro la base de datos de descripción litológica, en muchos casos las distancias entre los mismos no da lugar para obtener una interpretación confiable por lo que se determinó realizar 2 cortes litológicos que se especifican en la tabla 4.

TABLA 4

Lista de cortes litológicos y su ubicación. Corte No.

Línea

Ubicación

Figura No.

1

A-A’

Alrededores de Viacha

5

2

B-B’

Camino Tilata - Viacha

6

A. Línea A-A´ Ubicación: Viacha, dirección sur oeste y noreste Pozos: Ae-GAP-100, Ae-GAP-103, Ae-GAP-96, Ae-GAP-102, CBN, Ae-GAP-148 y Ae-GAP-84. Descripción: El perfil A-A’ está ubicado sobre afloramientos de la formación Ulloma (Qul) y depósitos aluviales en la ciudad de Viacha (Figura 7).

FÍGURA 7 Ubicación de la línea A-A’ en la ciudad de Viacha.

ACUÍFERO viacha

147

El perfil muestra en el extremo SO la presencia de un paquete de sedimentos arenosos de aproximadamente 50 m de espesor los cuales cambian abruptamente hacia el pozo Ae-GAP-103 pasando a depósitos de grava arenosos y nuevamente cambiando a una sucesión de lentes de arena arcilla y sedimentos gravo - arcillosos hacia el nor este. El perfil en general no presenta una sucesión continua de los estratos y debido a que la ubicación es próxima a una serranía y se podría interpretar esta disposición de capas como aquella que ocurre en un borde de cuenca donde se daría lugar a la intercalación de depósitos fluvio glaciales del norte de la cuenca y depósitos terciarios (Figura 8).

FÍGURA 8 Corte A-A’ ubicado en la ciudad de Viacha. No existe una continuidad en el tipo de material, por lo que en el área sería el punto de confluencia de depósitos glaciales y depósitos terciarios.

B. Línea B-B Ubicación: Camino a Viacha, dirección sur oeste y nor este (Figura 9). Pozos: Ae-GAP-06, Ae-GAP-166, Ae-GAP-166-2 y Ae-GAP-137. Descripción: El perfil muestra dos unidades representativas arena y grava arenosa con una lente de ceniza volcánica en el pozo Ae-GAP-166. Como la distancia entre los pozos Ae-GAP-86 y AeGAP-166 son de aproximadamente de 2 km la secuencia litológica muestra un abrupto cambio

148

ACUÍFERO viacha

de arena a grava arenosa lo cual se interpretaría como la transición de una formación a otra definiendo un límite entre los depósitos fluvioglaciares del norte con los depósitos fluvio lacustres del sur (Figura 10).

FÍGURA 9 Ubicación de la línea B-B’ en camino El Alto - Viacha.

FÍGURA 10 Corte A-A’ ubicado en la ciudad de Viacha. No existe una continuidad en el tipo de material, por lo que en el área sería el punto de confluencia de depósitos glaciales y depósitos terciarios.

ACUÍFERO viacha

149

1.1.1 GEOMORFOLOGÍA La geomorfológica de Viacha esta descrita según la metodología del ITC de Holanda (Verstappen y Van Zuidam (1975), Verstappen, 1983 y Van Zuaidam, 1986), el cual tiene una clasificación de acuerdo a indicadores geomorfológicos que denotan aspectos relacionados con la forma y morfometría del paisaje que permiten deducir el origen, evolución y posibles amenazas que lo modifiquen. Formas del paisaje tales como depresiones, lagos, abertura de grietas y prominentes escarpes, sugieren reciente desplazamiento de las fallas y constituyen contundentes indicadores de trazos activos de estas. Colinas residuales, escarpes denudacionales, cuerpos de deslizamiento, cárcavas, tierras malas, terracetas, entre otros, representan ciclos de denudación del paisaje. Cauces actuales, planicies de inundación, terrazas, meandros y otras geoformas relacionadas con la actividad aluvial, demuestran el poder erosivo y de deposición de las corrientes fluviales. El municipio de Viacha desde el punto de vista geomorfológico responde a movimientos tectónicos de gran magnitud dando lugar a serranías con dirección nor oeste sur este ubicadas en la ladera Oeste, Este y en el área central. En el extremo norte, la depresión formada por procesos tectónicos, ha sido rellenada por depósitos fluvio glaciales pertenecientes a procesos avance y retroceso glacial y que conforman parte del acuífero de Purapurani. Hacia el centro yace una planicie de gran extensión, conformada por depósitos fluvio lacustres y que se extienden hacia el sur del municipio. En los límites entre serranías bajas de la ladera este y planicie, se denota la alineación de abanicos aluviales y/o depósitos coluviales mismos que se extienden hacia el sur del municipio. A continuación se hace la descripción de las geoformas existentes en el municipio de Viacha. A. GEOFORMAS DE ORIGEN ESTRUCTURAL Son aquellas geoformas generadas a partir de la combinación de procesos endógenos (internos) y exógenos (externos), los cuales crean cambios significativos sobre la superficie. Los aspectos que se relacionan con estas geoformas son la estratificación, fallas, pliegues, lineamientos, foliación, entre otros. Tales cerros desplazados pueden ser transportados grandes distancias a lo largo de la falla de rumbo, pudiendo producir cerros o lomos de obturación (Selby, 1985). Asociadas a éstas geoformas se reconocieron los siguientes subunidades: A.1 Serranía alta (Esa).- Corresponden a los afloramientos rocosos del Devónico. Se caracteriza por montañas de origen estructural modeladas por procesos denudacionales, constituyendo valles como resultado de procesos fluviales posteriores (Fotografías 13,14 y 15). Esta geoforma se desarrolla sobre areniscas y cuarcitas de la formación Belén, se caracteriza por presentar un relieve alto, de crestas redondeadas y roca altamente fracturada como el cerro Esperanza ubicado al oeste del municipio. La actividad tectónica y denudacional se caracterizan por presentar formas aproximadamente circulares y desde las cuales divergen laderas en todas las direcciones. Se ubican en la parte oeste del municipio como ser los cerros Pantatani y Sajira.

150

ACUÍFERO viacha

F O T O G R A FÍ A 1 3 Y 1 4 Serranías bajas en la comunidad de Pallina Centro

FOTOGRAFIA 15 Cerro Letanias.

B.

GEOFORMAS DE ORIGEN FLUVIAL

B.1 Abanicos aluviales (Faba).- Son depósito de sedimentos en forma de abanico que se crea cuando la pendiente de una corriente fluvial disminuye abruptamente. En el área norte de la zona de estudio se obser va esta geoforma de forma muy extensa entre las comunidades de Viliroco y Chonchocoro; y hacia el este en cercanías de la comunidad Villa Santa

Chacoma y comunidad Villa San Miguel de Mazo Cruz (Fotografías 16 y 17). ACUÍFERO viacha

151

F O T O G R A FÍ A 1 6 Y 1 7 Depósitos de abanico aluvial con gravas de clastos redondeados en la comunidad de Hichuraya Grande. Vista satelital y perfil.

B.2 Terrazas aluviales (Fta).- Constituyen pequeñas plataformas sedimentarias o mesas construidas en un valle fluvial por los propios sedimentos del río que se depositan a los lados del cauce en los lugares en los que la pendiente del mismo se hace menor, con lo que su capacidad de arrastre también se hace menor. Un río, al entallar el terreno, discurre por un lecho cada vez más bajo. Abandona así capas de aluviones en forma de terrazas escalonadas que ya no son cubiertas por las aguas de los ríos mayores. Dentro el municipio se encuentra medianamente desarrollado en las comunidades de Santa Rosa de Limani y Chicachata. B.3 Llanuras aluviales (Fla).- Una llanura aluvial es la parte orográfica que contiene un cauce y que puede ser inundada ante una eventual crecida de las aguas. En el área de estudio se observa que las llanuras aluviales están asociadas a ríos que tienen o tuvieron un cauce importante como ser los ríos Pallina y Kala (Fotografía 18).

FOTOGRAFÍA 18 Llanura aluvial y terraza fluvial en la quebrada Kala y Pallina.

152

ACUÍFERO viacha

B.4 Depósitos Fluvio Lacustres (Fdl).- Son sedimentos que son transportados por procesos fluviales y son depositados en el fondo de lagos, estos al secarse exponen superficies planas compuestos por sedimentos de grano fino. Estas geoformas se hallan principalmente expuestas en los alrededores de la Ciudad de Viacha y extendiéndose hacia el noroeste de este punto y hacia el sur. Las localidades de Pallina Grande, Laja y Comunidad Surusaya se caracterizan por presentar estos depósitos de forma masiva (Fotografía 20 y 21).

F O T O G R A FÍ A 2 0 Y 2 1 Depósitos arcillosos y arenosos en un ambiente fluvio lacustre de la comunidad Pallina Centro y Surusaya.

C. GEOFORMAS DE ORIGEN FLUVIO GLACIAR Corresponde a las geoformas cuya expresión morfológica está o fue establecida por procesos glaciales y posteriormente por procesos fluviales. C.1 Depósitos Fluvio Glaciales (Gfg).- Son sedimentos y bloques de diferentes tamaños que han sido transportados por procesos glaciales y fluviales y depositados en planicies; con

los procesos de avance y retroceso y avance de los glaciales, estos depósitos presentan una secuencia de grano grueso intercalado con planos de material arenoso. Estos depósitos están ampliamente desarrollados al norte del municipio en las comunidades de Seke Choro, Viliroco, Ingavi y Challa Jahuira (Fotografía 22 y 23).

ACUÍFERO viacha

153

FOTOGRAFÍA 22 Y 23 Depósitos fluvio glaciales sobre un horizonte de arcilla de la formación La Paz.

D.

FORMAS DE ORIGEN BIOLÓGICO.

Son geoformas que han sido diseñadas por procesos biológicos. D.1 Bofedales (Bb).- Son rasgos característicos de altos topográficos es un humedal de altura y se considera una pradera nativa poco extensa con permanente humedad. Los vegetales o plantas que habitan el bofedal reciben el nombre de vegetales hidrofíticos. Los bofedales se forman en zonas como las de los macizos andinos ubicadas sobre los 3.800 metros de altura, en donde las planicies almacenan aguas provenientes de precipitaciones pluviales, deshielo de glaciares y principalmente afloramientos superficiales de aguas subterráneas. En el municipio se observan varios bofedales, en la parte Noreste en la comunidad Viliroco, al oeste en la comunidad Challa Jahuira y hacia el centro en la comunidad Canaviri Irpa Chico (Fotografía 24 y 25).

FOTOGRAFÍA 24 Y 25 Bofedales en la comunidad de Viliroco

E.

FORMAS DE ORIGEN ANTRÓPICO.

Se considera a aquellas formas que han sido modeladas debido a la intervención humana.

154

ACUÍFERO viacha

E.1 Actividad urbana e industrial (Aurb).El área de estudio comprende la ciudad de Viacha que representa un área industrial y comercial como por ejemplo la cementera Viacha y ladrilleras (Fotografía 26 y 27).

FOTOGRAFÍA 26 Área de explotación de áridos para la fabricación de ladrillos

FOTOGR AFÍ A 27 Explotación de arcillas

4.1.4 HIDROGEOLOGÍA El análisis hidrogeológico del acuífero de Viacha se basa en bases geológicas, geomorfológicas, estructurales, inventario de fuentes de agua y características de la misma. A continuación la descripción de los mencionados aspectos. 4.1.4.1 GEOLOGÍA El municipio de Viacha presenta características diversas y desde el punto de vista hidrogeológico, están representan situaciones diferentes en lo que respecta a la ocurrencia de aguas subterráneas. El acuífero de Purapurani situado al norte del municipio se caracteriza por estar alojado en depósitos fluvio glaciales conformados por gravas y arenas intercalados con horizontes arcillosos que delimitan a los acuíferos en niveles diferentes. Esto depósitos yacen sobre la formación La Paz de edad terciaria que se conforma de arcilla y arena muy compacta con un horizonte de ceniza volcánica denominado Cinerita Chijini y que marca la base del acuífero. El sistema de acuíferos que conforman el acuífero Purapurani contemplan niveles estáticos que van desde los 0.5 m de profundidad hasta más profundos como ser de 40 m. La característica de los depósitos de grava y arena es tener una buena condición de permeabilidad y fácil infiltración por parte de precipitaciones pluviales o aporte de otros cuerpos de agua como ser lagunas o ríos al acuífero sin embargo ésta situación da lugar a que el acuífero tenga mayor vulnerabilidad a la contaminación. Debido a que el acuífero de Purapurani se extiende más allá de los límites del municipio de Viacha, las zonas de recarga se encuentran en Milluni y zonas de Rio seco y Alto Lima de la ciudad de El Alto, por consiguiente la zona de transición y descarga se encontrarían dentro el municipio de Viacha (Figura 10).

ACUÍFERO viacha

155

Hacia el centro y sur este de Viacha, las características litológicas se tornan diferentes, los principales depósitos corresponden a estratos de arena limo y arcilla con espesores que alcanzarían los 100 m y que pertenecen a la formación Umala del Terciario y por debajo estaría los estratos de edad más antigua es decir Silúrico y Devónico lo que marcarían la base del acuífero. La permeabilidad para éste tipo de material se hace menor que en el caso anterior por lo que se trataría de un acuífero semiconfinado y alojado en profundidades de 45 m aproximadamente. Los niveles estáticos en la mencionada pueden clasificarse de la siguiente manera, 60 m en el extremo este, específicamente en las comunidades de Achica Arriba y Pocohota; 35 40 m

en la parte central como, comunidades Pongoni, Surusaya y Villa Santa Chacoma y finalmente al extremo centro oeste, la profundidad promedio sería de 45 m del acuífero y se encontrarían caracterizados por pozos surgentes dando a entender la existencia de un acuífero confinado (Fotografías 33, 34 y 35).

F O T O G R AF Í A 3 3 , 3 4 Y 3 5 Pozos perforados surgentes en el extremo oeste del municipio. Comunidades de Hilata y Muruamaya.

156

ACUÍFERO viacha

Desde el punto de vista estructural, la tendencia de las fallas y pliegues de dirección nor oeste sur oeste, han formado el límite vertical del acuífero. Por otra parte la existencia de fallas de dirección nor oeste sur este en la región extremo sur este del municipio, pueden haber desplazado el acuífero de tal forma que en comunidades como la de Llajmapampa no se cuente con un acuífero relativamente somero, muy al contrario de la comunidad vecina, Achica Arriba, donde la profundidad de la capa freática explotada se encontraría entre los 60 a 70 m (Fotos 28).

FOTOGRAFÍA 28 Caseta de pozo perforado en la Comunidad de Achica Arriba

4.1.4.2 GEOMORFOLOGÍA El acuífero de Pura Purani se aloja en depósitos fluvio glaciales y abanicos aluviales de gran extensión como por ejemplo en la comunidad Seke Choro y Chonchocoro. La composición de estas geoformas favorece a la ocurrencia de acuíferos someros y así también a la infiltración. Hacia las zonas centrales y extremo este del municipio, las estructuras existentes corresponden a extensas planicies fluvio lacustres y hacia el oeste dos alineamientos de serranías fracturadas y de edad más antigua; estas estructuras favorecerían también la infintracion debido a la disposición

de las fracturas en la roca.

Finalmente en el extremo sur este, claramente se nota un alineamiento de abanicos aluviales producto de descargas de ríos y/o material coluvial cuya composición porosa permeable favorecería a la recarga del acuífero (Fotografía 29 y 30).

ACUÍFERO viacha

157

F O T O G R A FÍ A 2 9 Y 3 0 Pozos excavados en material limo arcilloso en la comunidad de Surusaya y pozo excavado en material gravoso fluvio glacial en la comunidad de Viliroco

4.1.4.3 INVENTARIO DE FUENTES DE AGUA En el inventario de pozos se tomaron los datos tanto de pozos excavados, perforados, manantiales y pozos surgentes dentro el área del municipio. Hasta la fecha se cuenta con 138 registros (Anexo 3 y fotografías 31 y 32).

F O T O G R A FÍ A 3 1 Y 3 2 Pozos inventariados, excavados con bomba manual y pozos perforados con tanque elevado y bomba sumergible.

158

ACUÍFERO viacha

El Anexo 3, muestra la distribución de pozos inventariados hasta la fecha, nótese que se encuentra una amplia concentración en el área urbana de Viacha y esto debido a la creciente actividad industrial que existe. 4.1.4.4 MONITOREO DE NIVELES ESTÁTICOS El monitoreo de niveles estáticos consiste en delimitar áreas representativas e instaurar una red de pozos de observación con el fin de registrar las variaciones de nivel estático en un año hidrológico. Las medidas tomadas tienen una frecuencia de tipo mensual. Dentro el acuífero de Viacha y Acuífero de Pura Purani se escogieron 9 puntos (Tabla 5) para realizar el monitoreo mensual de niveles freáticos (Figura 11) solo en pozos excavados; para

tal efecto se tomaron en cuenta la ocurrencia, accesibilidad y representatividad geográfica de los mismos, es decir que tengan una distribución que pueda cubrir el área del acuífero. En la mayoría de los casos, las comunidades incluidas dentro el acuífero tienen una conexión a la red de suministro de agua por lo que los pozos usados para el monitoreo son en su mayoría para uso de riego y ganado. El área de monitoreo fue dividida en tres zonas y los datos tomados fueron interpretados de forma trimestral. TABLA 5

Niveles freáticos durante el año 2013 Código

ESTE

NORTE

Altura

abr-13

may-13

jul-13

ago-13

sep-13

nov-13

Vch-14

580579

8164522

3749

3,90

4,08

4,20

4,38

4,52

4,66

Vch-15

580595

8164508

3767

3,76

4,00

4,25

4,32

4,45

4,59

Vch-18

578144

8162528

3891

0,60

0,70

0,77

Vch-11

576493

8158199

3891

0,61

0,72

0,73

0,76

Vch-45

576363

8158281

3876

1,35

1,46

1,40

1,47

1,50

1,58

Vch-47

576449

8157824

3873

1,91

2,03

1,94

2,12

2,21

2,22

Vch-19

577366

8157621

3876

1,38

1,50

1,45

1,52

1,58

1,58

Vch-21

579440

8156147

3875

2,87

2,85

2,87

2,92

2,96

2,99

Vch-46

579248

8155610

3873

2,82

2,80

2,72

2,85

2,92

3,06

Vch-24

579287

8154943

3875

2,57

2,55

2,58

2,61

2,66

2,78

Vch-25

578648

8154852

3876

0,44

0,55

0,33

0,37

0,44

0,46

ACUÍFERO viacha

159

TABLA 5

Niveles freáticos hasta setiembre 2014 Código

ESTE

NORTE

Altura

ene-14

mar-14

abr-14

may-14

jun-14

jul-14

ago-14

sep-14

Vch-14

580579

8164522

3749

4,60

4,70

4,74

4,79

4,92

4,98

5,16

5,3

Vch-15

580595

8164508

3767

4,58

4,72

4,55

4,38

4,97

5,6

5,74

5,87

Vch-18

578144

8162528

3891

0,82

Vch-11

576493

8158199

3891

0,7

0,77

0,81

0,86

0,9

0,97

1,05

Vch-45

576363

8158281

3876

0,90

1,18

1,35

1,41

1,48

1,45

1,39

1,42

Vch-47

576449

8157824

3873

1,71

2,00

2,15

2,20

2,34

2,29

2,47

2,56

Vch-19

577366

8157621

3876

1,40

1,47

1,53

1,56

1,67

1,65

1,72

1,78

Vch-21

579440

8156147

3875

3,06

3,13

3,15

3,18

3,18

3,19

3,24

3,28

Vch-46

579248

8155610

3873

3,66

3,53

3,04

3,07

3,09

3,13

Vch-24

579287

8154943

3875

2,78

3,73

3,65

3,52

3,06

3,07

3,1

3,15

Vch-25

578648

8154852

3876

0,34

0,31

0,33

0,45

0,50

0,45

0,49

0,56

160

ACUÍFERO viacha

FÍGURA 11 Zonas de monitoreo

4.1.4.5 INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS DE MONITOREO GESTIONES 2013 Y 2014 ZONA 1. La Zona 1 corresponde a el área urbana e industrial de Viacha, el acuífero está alojado en depósitos fluvio glaciales compuestos de gravas y arenas con intercalaciones de arcilla, como base estaría la formación La Paz compuesta de arcillas. Los datos muestran un descenso notorio con respecto a medidas tomadas en la gestión 2013, aproximadamente una diferencia de 1m con respecto a las épocas de lluvia y época seca. Teniendo en cuenta que el área está poblada y que es prácticamente industrial, el uso intenso de los pozos de agua influiría en el descenso del nivel freático (Figura 12). ZONA 2. El comportamiento es casi regular a excepción del pozo Vch-11 que muestra un descenso de 0.5 m. los pozos Vch-19 y Vch-45 muestran el mismo comportamiento salvo por datos que varían para los meses de enero y abril donde factores externos podrían haber alterado los niveles freáticos como ser bombeos y recuperación del pozo (Figura 13).

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FÍGURA 12 Variación de los niveles freáticos en la Zona 1.



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Zona 3. El pozo Vch-47 presenta variaciones notorias en los meses de enero con un aumento notable en el nivel freático para esa fecha, los siguientes meses muestra un descenso de aproximadamente 1m (Figura 14). La Zona 2 y 3 muestran comportamientos casi regulares para las gestiones 2013 y 2014 esto debido a que nos encontramos en la zona de descarga y transición. El área está ubicada en un área rural y existe poca influencia de procesos de explotación industrial existente en el área norte del municipio. 4.1.4.6 DIRECCIÓN DE FLUJO. De acuerdo a los datos tomados en el monitoreo, se puede inferir que la dirección de flujo para el área norte sigue una dirección nor este sur oeste hacia el rio Pallina. Para el sector Este del municipio, la dirección estaría definida como de Este Oeste y hacia el extremo sur este la dirección estaría delimitada de sur este nor oeste llegando a un punto de concentración donde se ubicaría la zona de pozos surgentes 4.1.5 POTENCIAL HIDROGEOLÓGICO La descripción del Potencial Hidrogeológico sigue el formato de la publicación ‘’Leyenda Internacional para Mapas Hidrogeológicos’’ de la UNESCO (Tabla 7).

TABLA 7

Clasificación hidrogeológica según la Leyenda Internacional para mapas hidrogeológicos de la UNESCO. Tipo de acuífero

Acuíferos intergranulares

Acuíferos fisurados

Características

Color

Nivel

Extensivos y altamente productivos Acuíferos locales o discontinuamente productivos. Extensivos pero moderadamente productivos Roca sedimentaria acuíferos locales o discontinuamente productivos.

Azul

1

Celeste

2

Celeste claro

3

Estratos con agua subterránea local y muy limitada Roca fracturada sin existencia de agua subterránea

Marrón claro Marrón oscuro

4 5

Ocurrencia de agua subterránea Alto

Medio

Bajo

El municipio de Viacha se caracteriza por presentar una litología heterogénea pero bajo control geológico y geomorfológico, por lo que la relación potencial hídrico va relacionada a los anteriores aspectos. ACUÍFERO viacha

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En el área norte está directamente relacionada con depósitos fluvio glaciales compuestos de grava, arena y arcilla correspondientes al acuífero Purapurani con un potencial alto de agua subterránea. En el área este y sur del municipio se compone de depósitos fluvio lacustres de edad cuaternaria y cuyo potencial de agua subterránea se la considera como de medio a alto. Los depósitos de las formación Ulloma del cuaternario y formación Umala del Terciario, con una litología areno limo arcillosa tienen un potencial bajo al igual que los afloramientos silúricos y devónicos del extremo oeste. Hacia el sur este y centro del municipio el potencial de agua subterránea es alto debido a la zona de abanicos aluviales y posible existencia de acuíferos confinados (Mapa 4). Para los estudios hidro-geoquímicos se realizaron 3 campañas de monitoreo entre los años 2014 y 2015. Las respectivas campañas consisten en la toma de parámetros físico químicos in situ tales como pH, Conductividad, Oxígeno Disuelto, Temperatura, Electro Conductividad, Sólidos Disueltos Totales y Cloruro de Sodio. Los parámetros de medición para ser analizados en laboratorio son: Ca, Mg, Na, K, HCO3, Cloruros, Sulfatos, Nitratos y Sílice, Deuterio 2H, 180, C13, C14, 3H. La siguiente tabla presenta las propiedades de cada parámetro y el rango de valores permisibles para el agua potable TABLA 8

Características de parámetros físicos químicos

Análisis pH

ANÁLISIS FÍSICO QUÍMICOS DEL AGUA Definición Características Parámetros aceptables

Mide la acidez relativa de una solución acuosa. Determina la acidez o Se basa en una escala alcalinidad de una de 0 - 14 y el valor 7 sustancia. indica una solución neutral.

Conductividad [μS/m]

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Es la facilidad del agua para conducir corriente eléctrica, es lo opuesto a la resistividad.

Permite la estimación del Total de Sólidos Disueltos (TDS) en una muestra acuosa y puede ser relacionada a la pureza química de agua.

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Agua Ultra Pura: 0.00055 µS/cm Agua potable: 50 µ S/cm – 550 µ S/m Agua del mar: 5000 µS/cm

Análisis Oxígeno Disuelto %O2

TDS Ppm Sólidos Disueltos Totales

Definición

Parámetros aceptables

El oxígeno es un elemento necesario para todas las formas de vida. Si el nivel de oxígeno disuelto es El análisis mide la bajo indica una cantidad de oxígeno contaminación con gaseoso disuelto (O2) en materia orgánica, una solución acuosa. septicización, mala calidad del agua e incapacidad para mantener determinadas formas de vida.

Es una medida de las sustancias orgánicas e inorgánicas en forma molecular, ionizada o micro-granular, que contienen los líquidos.

Salinidad Cantidad total de sales g/l, mg/l y disueltas en un ppm

volumen determinado de agua

ORP Mili voltios [mV]

Características

Reducción / Oxidación, mide la tendencia de una solución a reducir o oxidar materiales en solución. Si el sistema tiende a liberar electrones, es un sistema Reductor; Cuando el sistema tiende a aceptar electrones, es un

Es un indicador de las características del agua y de la presencia de contaminantes químicos, es decir, de la composición química y concentración en sales u otras sustancias en el agua. Valores elevados de TDS producen el sabor amargo, a metal o salado. La sal es difícil de sacar del agua. El contenido salino es un importante factor para determinar la potabilidad del agua. Se relaciona con el “clima interno” del agua favorece o no un eventual desarrollo de microorganismos o bacterias. Agentes reductores -> “malos muchachos” Agentes oxidantes -> “buenos muchachos”

Buena: 90 % Regular: 89 – 75 % Dudosa: 74 – 50 % Contaminada: < 50 %

Agua potable: 0 – 50 ppm o 50 mg/l Máximo 500 mg/l

Permisible 250 ppm

Valores negativos: Agentes oxidante = Bueno Valores positivos: Agentes reductores = Malo

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Los puntos inspeccionados corresponden a muestras de agua de los pozos inventariados de los cuales se pudo obtener una muestra de agua y realizar el respectivo análisis in situ se muestran en el Anexo 3. 4.1.7 INTERPRETACION DE RESULTADOS PARÁMETROS FÍSICO QUÍMICOS EN CAMPO En general, el rango de valores de pH presenta un valor mínimo de 6,23 y máximo de 7,8 lo cual representa que el pH está dentro el rango admisible. La conductividad presenta valores que oscilan entre los 100 y 500 µS/cm. lo cual indica que el agua es considerada como potable. Los valores mayores a los 500 µS/cm son considerados como anómalos y sujetos a revisión. Oxígeno disuelto presenta valores bajos considerándose como ‘’contaminada’’ dentro los parámetros aceptables, sin embargo las muestras tomadas en esta prueba provienen del nivel freático somero el cual al estar a poca profundidad puede estar afectado por agentes externos contaminantes. Los valores de TDS presentan valores fuera del rango de agua potable, pero está dentro los límites aceptables. 4.1.8 MODELO CONCEPTUAL El municipio de Viacha en sus límites incluye al acuífero de Purapurani hacia el norte y al acuífero de Viacha hacia el centro y sur, otros acuíferos menores se encontrarían sobre el flanco oeste del municipio particularmente en las comunidades de Pallina e Hilata. Por consiguiente se presenta una situación de la existencia un sistema de acuíferos no conectados. 4.1.9 ACUÍFERO DE PURAPURANI: Éste acuífero ya estudiado dentro el PDCK, presenta características geológicas típicas de depósitos fluvio glaciales con material fluvio glacial compuesto de gravas y arenas con intercalaciones de capas arcillosas que marcarían un límite entre capas acuíferas. Las fuentes de recarga para el acuífero estarían en la cordillera oriental, siendo parte de la zona de transición y descarga incluidas en los límites de Viacha, más propiamente en la zona urbana comunidad de Uma Chua. 4.1.10 ACUÍFERO DE VIACHA: El límite con el acuífero de purapurani estaría marcado en superficie por el rio Kala (Ver mapa topográfico). El acuífero, en sus capas más profundas, estaría alojado en sedimentos cuaternarios de la formación Ulloma y depósitos cuaternarios de tipo terraza aluvial y abanicos en los acuíferos someros. Según una delimitación en cuanto a la ocurrencia de la explotación, el acuífero tendría una extensión aproximada de 200 Km2, sin embargo cabe hacer notar que al no existir homogeneidad en lo que respecta a las capas de acuífero, los niveles estáticos varían desde los 60 m hasta los 10 m y una zona de pozos surgentes ya hacia la zona de descarga (Figura 15). 4.1.11 ACUÍFERO DE PALLINA: Es el nombre propuesto para otro sistema de acuíferos ubicados al extremo nor oeste del municipio. Estos acuíferos estarían ubicados en las comunidades Pallina Chico e Hilata, como

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se puede observar en el mapa delimitación de acuíferos (Figura 15), existiría entre éstas dos zonas una serranía de bajo relieve la cual limitaría a los acuíferos y daría una dirección nor oeste sur este. Las características de acuerdo a que si estaría conectado o nó con los otros sistemas de acuíferos, bien pueden darse con los análisis isotópicos.

FÍGURA 15 Límite acuíferos

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4.1.12 ÁREAS DE RECARGA. Éstas se ubicarían en las partes altas del municipio, sin embargo otro factor que se relaciona al proceso de recarga es el tipo de material, por lo que se asumiría que la recarga en la parte norte del municipio sería en un tiempo menor (en tiempo geológico) a comparación de los acuíferos de Viacha y Pallina mismos que al estar compuestos de un material menos poroso y permeable, los tiempos podrían ser mayores. Poniendo de lado los tiempos de recarga, el municipio de Viacha presentaría zonas favorables para la recarga pluvial, ya que se encuentra en una cuenca cerrada delimitada por serranías y la presencia de abanicos aluviales de gran extensión que favorecen éste proceso.

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FÍGURA 16 Zonas de recarga

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5 Propuestas para las líneas de acción

5 PROPUESTAS PARA LÍNEAS DE ACCIÓN 5.1 TECNICA De acuerdo al diagnóstico estipulado, las acciones a tomar por el equipo técnico se basarían en: 5.1.1 Monitoreo de niveles estáticos. Corresponde a un seguimiento de los niveles, ya que aunque no sean particularmente del acuífero explotado, las variaciones indican las afectaciones que pueden ocurrir en caso de sobreexplotación. La zona norte del municipio, debido al alto porcentaje de actividad industrial, da lugar a que los volúmenes extraídos por la EMAPAV no sean suficientes para el abastecimiento continuo hacia la ciudad de Viacha, por lo que la empresa esta en busca de nuevas zonas para realizar perforaciones. Además de proceder solo a la perforación, la instalación de piezómetros en lugares estratégicos y que lleguen a profundidades promedio que correspondan al acuífero explotado, podrían ser de mucha ayuda para apreciar en si las variaciones en cuanto a la explotación del acuífero. Como una forma de política, se debería instruir o normar la construcción de piezómetros en una red adecuada de zonas de recarga transición y descarga; misma actividad bien puede ser

delegada a industrias que desarrollan sus actividades en Viacha. El control debe ser llevado por el equipo técnico para así tener un registro no solo de los niveles estáticos, sino también de las direcciones de flujo, mismas que pueden variar de acuerdo a la explotación del acuífero. 5.1.2 Monitoreo hidroquímico de zonas vulnerables. Después de un análisis químico y la interpretación, la siguiente tarea es delimitar los puntos que marquen una anomalía en cuanto a su composición y llevar un registro periódico (2 veces al año) para ver las variaciones en cuanto a la mejora de la calidad del agua en caso de implementar planes de remediación. 5.1.3 Detección de zonas vulnerables a la contaminación. Hacia el extremo oeste, en las comunidades de Mamani y Pallina Laja, así como al extremo este, en las comunidades de Checachata camino a Achica arriba, es notoria la explotación de áridos para la fabricación de ladrillos. Esta actividad provoca que existan enormes excavaciones mismas que luego son abandonadas para la explotación en otros sectores. Esto representa claramente un punto de vulnerabilidad al acuífero, ya que el agua que se infiltra mediante estas enormes fosas podría acarrear contaminantes al acuífero.

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Otro caso es la actividad de procesamiento mineral existente en cercanías de la ciudad. Por lo que definir las afectaciones a los acuíferos representa un punto importante. 5.1.4 Planes de recarga artificial. La recarga artificial de acuíferos es una forma de mantener o inducir de forma ar tificial para que los volúmenes extraídos sean incrementados. Este tipo de técnica bien puede instaurarse en la zona norte del municipio, ya que las características de infiltración favorecerían a la implementación de zanjas de infiltración, sin embargo también hay que tener en cuenta que la zona norte al estar en un área industrial y comercial no solo por la actividad industrial mayor sino también actividades menores (gasolineras, derrame de combustibles, etc) afectaría de forma negativ a una recarga artificial. Por otra parte las zonas de explotación de árido ha dejado enormes fosas que bien podrían ser usadas como áreas para una recarga artificial, sin embargo también hay que tomar en cuenta el tipo de material existente (areno limo arcilloso) que podría demorar a una infiltración. 5.1.5 Explotación en pozos surgentes Relacionado o en a la hipótesis de existir por la presencia de acuíferos confinados, en las inspecciones realizadas la presencia de pozos surgentes en un área determinada (zona de descarga) se evidencia que no se tiene control alguno y el agua extraída está prácticamente desperdiciándose. Es una tarea fundamental controlar esta situación mediante el sellado apropiado. 5.1.6 Registro de perforaciones. Tarea que debería normarse a los nuevos usuarios y así también mantener un registro verdadero de los pozos existentes para delimitar áreas de sobreexplotación. 5.1.7 Estudios isotópicos Se han realizado desde el año 2014 tres campañas para el muestreo y análisis isotópico. Los resultados están todavía pendientes, sin embargo estos nos darán indicios de la procedencia del agua, edad y origen. La realización de ésta técnica demanda un alto costo, sin embargo con el proyecto “Plan de Manejo del Acuífero de Viacha mediante técnicas tradicionales e isotópicas”, se ha podido hacer 3 campañas cuyos resultados preliminares indican que el agua en la zona este del municipio correspondería a una mezcla de recarga reciente (lluvia) y recarga antigua (glacial). Hacia la zona central (acuífero confinado) el agua tendría una edad más antigua y hacia el área este una recarga antigua y reciente.

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6 Normativa

6

NORMATIVA

De acuerdo a la ley de autonomía y los usos y costumbres de las comunidades, las normas a aplicarse para el control de perforaciones y resguardo del acuífero podrían ser de la siguiente forma. 6.1 Comunidades • Ante el propósito de perforación de un pozo, éste deberá regirse bajo las Reglamentaciones de

perforación indicadas de acuerdo a la norma Propuesta por el MMAyA – VRHR.

• Las empresas de perforación de pozos deberán hacer entrega de una copia impresa y digital

del informe del pozo perforado a la comunidad.

• El usuario y/o comunidad deberá informar al municipio de la fecha de instalación de la bomba

sumergible, de sus características y la profundidad de instalación y diámetro de ad ucción, o del tipo de mecanismo que utilizará para extraer el agua y sus características.

• Deberá existir un intercambio fluido de información entre VRHR, EPSAS, AAPS, GAMV,

EMAPAV, Uma Mallkus de las respectivas comunidades, etc.

• Deberá existir la respectiva inspección por parte de las entidades involucradas en el manejo del

acuífero, es decir Municipio, Uma Mallku y EMAPAV (si corresponde) en los sitios específicos antes durante y después de la perforación del pozo nuevo.

• Implementar una recarga artificial del acuífero, mediante obras civiles y/o técnicas ancestrales. • Todos los pozos que se perforen por la Gobernación o por encargo de ella, en el acuífero,

deberán quedar registrados a través de la entrega del informe del pozo en copia impresa y digital a los directos interesados.

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6.2

Municipio, EMAPAV VRHR:

•

Siendo éstas entidades gubernamentales, el control a desarrollar debe estar enfocadas

• • • • • • •

•

• •

•

tanto al control de perforación de industrias, procesadoras de minerales y otros cuya actividad sea mayor al de comunidades. Conformación de un equipo técnico y social que tenga por tema principal el manejo del

acuífero desde el punto de vista de atención y sostenibilidad.

El municipio dentro sus competencias, debe autorizar o no la perforación de pozos. La autorización o no de perforación de pozos debe estar respaldada con estudios suficientes

que demuestren la no afectación al acuífero y/o comunidad en general.

Todos los pozos que se perforen deberán quedar registrados en el Municipio mediante una

copia impresa y otra digital del informe del pozo elaborado por la empresa contratista.

Las empresas de perforación de pozos deberán hacer entrega de una copia impresa y

digital del informe del pozo perforado al municipio.

El vecino y/o Comunidad que desee perforar un pozo deberá informar al municipio y a la

AAPS (si corresponde) de su intención de perforar y armar un pozo.

El vecino y/o comunidad que tenga un pozo deberá informar al municipio y AAPS (si

corresponde) de la conclusión del pozo y facilitar una copia del informe que el contratista le facilitó. Deberá existir la respectiva inspección por parte de las entidades involucradas en el manejo

del acuífero, es decir Municipio, Uma Mallku y EMAPAV (si corresponde), en los sitios específicos antes durante y después de la perforación del pozo nuevo.

El Municipio deberá informar a las entidades involucradas en el manejo del acuífero,

respecto a los pozos que se estén perforando en el acuífero dentro su jurisdicción.

El formulario de contenido mínimo del informe de los pozos elaborado por el SIASBO,

perteneciente al VRHR, se encuentra adjunto (Anexo 3) y deberá ser difundido por el Municipio, EMAPAV hacia los vecinos, comunidades y empresas de perforación de pozos para su correcto llenado. Municipio, EMAPAV y VRHR deberán analizar si la bomba propuesta, la profundidad de

instalación y el caudal de extracción previsto no interfiere con otros pozos y si está dentro de lo permitido para el acuífero.

•

Personal del Municipio EMAPAV y VRHR deberán asistir el día que se instale la bomba.

•

EMAPAV en coordinación con AAPS deberán instalar un micro medidor en cada uno de los

• •

pozos en las zonas donde exista la jurisdicción de ambas entidades.

Deberá existir un intercambio fluido de información entre VRHR, EPSAS, AAPS, GAMV,

EMAPAV, etc.

EMAPAV y VRHR deberán realizar inspecciones rutinarias para identificar equipos de

perforación.

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•

•

Municipio, VHRH, EMAPAV y Autoridades Comunales deberán implementar normas para

construcciones de envergadura que de alguna forma implementen la recarga artificial del acuífero. Todos los pozos que se perforen por la Gobernación o por encargo de ella, en el acuífero,

deberán quedar registrados a través de la entrega del informe del pozo en copia impresa y digital a los directos interesados.

FOTOGRAFÍA 36 Reuniones informativas y de coordinación con el GAMV y representantes de las comunidades

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7 Conclusion C onclusiones es

7

CONCLUSIONES De forma general el municipio de Viacha se abastece casi en su totalidad de agua subterránea, constituyendo así el área norte y centro como un importante reservorio de agua subterránea actualmente en explotación desordenada. Las condiciones geológicas indican dos ambientes distintos donde se aloja el/los acuíferos por lo tanto debería considerarse con siderarse al Acuífero Acuífero de Viacha como un Sistema de Acuíferos. Acuíferos. Los análisis físicos químicos in situ realizados indican que los acuíferos que conforman este sistema presentan rangos admisibles, pero cabe también mencionar que los valores altos de conductividad están en el límite superior a ser considerados como agua potable. La existencia de una mayor densidad de pozos en el área urbana de Viacha debido a la existencia de industrias y la red de pozos pertenecientes a EMAP EMAPA AV puede conllevar con llevar a una sobre explotación, por lo que se propone realizar pruebas de bombeo para ver la influencia que tienen los pozos aledaños. Actualmente se tiene un control en el cobro a industrias por el uso del agua, sin embargo es una realidad que algunas de las industrias no declaran la totalidad de pozos que utilizan. Existe una heterogeneidad entre la zona urbana de Viacha y las comunidades con respecto a la densidad poblacional y el uso del agua, por lo que un plan de manejo del acuífero se adecúa más a la zona urbana desde el punto de vista de control y demanda. Los análisis de las campañas de isótopos de los años 20 2014, 14, 20 2015 15 y finalmente 201 20166 indicarán la procedencia del agua, edad y origen lo cual representa también una herramienta para la formulación de un plan de manejo del acuífero.

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Anexo mapas

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Acuífero Purapurani y Viacha

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