diseño adecuado de drenajes y recarga de · pdf filediseño adecuado de drenajes...
TRANSCRIPT
I
DISEÑO ADECUADO DE DRENAJES Y RECARGA DE ACUIFEROS EN ELVALLE DE LA CIUDAD DE GUATEMALA
Autor: Ing. Fernando López Choc
Guatemala, Septiembre de 1999
II
DISEÑO ADECUADO DE DRENAJES Y RECARGA DE ACUIFEROS EN EL VALLE DE LACIUDAD DE GUATEMALA
CONTENIDO
INTRODUCCION....................................................................................................................... 1
ANTECEDENTES ..................................................................................................................... 1
OBJETIVOS.............................................................................................................................. 3
EL AREA DE ESTUDIO............................................................................................................. 3
METODOLOGIA....................................................................................................................... 4
ANÁLISIS DE LLUVIA............................................................................................................... 4Análisis de Lluvia Horaria........................................................................................................... 5Análisis de Tormentas................................................................................................................ 6Infiltración ................................................................................................................................. 7
ESTUDIOS DE CALIDAD DEL AGUA........................................................................................ 8Agua de Lluvia........................................................................................................................... 9Escorrentía................................................................................................................................ 9Flujo Superficial........................................................................................................................10
ESTUDIO HIDROGEOLOGICO.................................................................................................10Geología Regional....................................................................................................................10Geología del Area de Estudio ....................................................................................................11Geología Estructural .................................................................................................................11Acuíferos .................................................................................................................................11Sistema de Recarga. ................................................................................................................13
SIMULACION DEL SISTEMA...................................................................................................13
MANEJO DE AGUAS ...............................................................................................................15Infiltración Inducida...................................................................................................................16Inyección de Agua....................................................................................................................17Sistema Recomendado.............................................................................................................18
CONCLUSIONES.....................................................................................................................19
RECOMENDACIONES .............................................................................................................20
BIBLIOGRAFIA........................................................................................................................20
LISTA DE GRAFICAS
Gráfica 1: El Ciclo Hidrológico en el Valle de la Ciudad de GuatemalaGráfica 2: Localización del Area del ProyectoGráfica 3: Estación Observatorio Nacional. Curva de Duración de LluviaGráfica 4: Estación Observatorio Nacional. Curva de Frecuencia de Precipitación Máxima en 24HorasGráfica 5: Resultados de la Prueba de InfiltraciónGráfica 6: Relación entre la Precipitación y la EscorrentíaGráfica 7: Disponibilidad de Agua para InfiltraciónGráfica 8: Resultados de la Simulación del Sistema de InyecciónGráfica 9: Relación entre la Infiltración y el Area Impermeable
III
LISTA DE CUADROS
Cuadro 1: Estación Observatorio Nacional. Precipitación Máxima en 24 Horas (Gumbel)Cuadro 2: Estación Observatorio Nacional. Horas de Lluvia y Períodos SecosCuadro 3:Estación Observatorio Nacional Precipitación Máxima en 24 Horas (Gumbel)Cuadro 4: Resultados de la Prueba de InfiltraciónCuadro 5: Balance de Agua Subterránea para la Cuenca Sur del Valle de la Ciudad de GuatemalaCuadro 6: Parámetros para la SimulaciónCuadro 7: Relación entre la Precipitación y la EscorrentíaCuadro 8: Disponibilidad de Agua para InfiltraciónCuadro 9: Resultados de la Simulación del Sistema de Inyección
1
DISEÑO ADECUADO DE DRENAJES Y RECARGA DE ACUIFEROS EN EL VALLE DE LACIUDAD DE GUATEMALA
INTRODUCCION
El presente trabajo ha sido preparado por la Escuela Regional de Ingeniería Sanitaria (ERIS) de laUniversidad de San Carlos, en colaboración con la Empresa Municipal de Aguas de la Ciudad deGuatemala (EMPAGUA) y el Instituto Nacional de Sismología Vulcanología Meteorología eHidrología (INSIVUMEH). El documento describe las actividades realizadas para desarrollar elproyecto de investigación “Diseño Adecuado de Drenajes y Recarga de Acuíferos en el Valle de laCiudad de Guatemala”.
El Proyecto de Investigación tiene el propósito de introducir en el medio los conceptos de manejode aguas de tormenta, para mejorar las condiciones en que la lluvia produce escorrentía, se captanlas aguas, se conducen y se disponen las aguas de tormenta. El propósito de manejar las aguasde tormenta, es por una parte mejorar la disponibilidad de agua y aliviar el impacto ambiental quetiene la forma en que se disponen actualmente las aguas.
El Proyecto de Investigación es parte del Programa de Investigación de Recursos Hidráulicos deERIS. El propósito del programa es cumplir con la función de investigación de la Universidad,promoviendo la investigación de los recursos hídricos mediante la solución de problemas prácticos.
ANTECEDENTES
La ciudad de Guatemala, como la mayor parte de las capitales de los países en desarrollo, crece aun ritmo muy acelerado. El crecimiento vegetativo y migratorio de la población ha provocado que laciudad de Guatemala ubicada en la meseta conocida como Valle de la Ermita, rebase los límites dela meseta y hoy ocupe incluso las montañas que la rodean.
El rápido crecimiento de la población ha creado una demanda de servicios (vivienda, transporte,agua potable, drenajes, electricidad, teléfonos, etc.) en forma masiva. Como sucede en las grandesciudades, con el propósito de satisfacer la necesidad de servicios, se ejerce una presión cada vezmayor sobre el medio ambiente. El ciclo hidrológico, que determina el flujo en cantidad ydistribución del agua es afectado en forma radical como se detalla en los siguientes párrafos.
Para satisfacer la demanda de servicios se utilizan los recursos disponibles, sin observar lasostenibilidad de su uso. Esta forma de explotación de los recursos hace que estos sean másescasos, que tenga que hacerse inversiones mayores para obtenerlos además de importarlos deotras regiones que administrativamente pertenecen a otra jurisdicción y que por lo tanto no cedenfácilmente sus derechos de propiedad. En este sentido es evidente que la administración adecuadade los recursos es la única forma de asegurarse servicios de buena calidad a precios razonables.
La satisfacción de las necesidades de la población en cuanto a agua potable, drenajes, vivienda ytransporte tienen un efecto sobre la cantidad y la calidad del agua en el entorno. La construcciónde vivienda, calles y carreteras modifican los procesos del ciclo hidrológico de la manera siguiente:
• Reduce la intercepción y evapotranspiración al eliminar la cobertura vegetal.• Elimina la infiltración al impermeabilizar la superficie.• Incrementa la velocidad del flujo superficial.
Por otra parte, la forma en que se utiliza el agua se ha desarrollado a partir del concepto de que elagua únicamente tiene valor si es potable. El agua de lluvia y los drenajes sanitarios debendispuestas tan rápido como sea posible. Este concepto es compartido por los profesionales quetrabajan en el tema, y los sistemas de drenaje son diseñados bajo este principio.
2
La explotación sin control de los acuíferos para abastecimiento de agua potable, en combinacióncon los efectos de la urbanización, ha provocado el abatimiento del nivel friático, lo que a su ves haprovocado que el agua (superficial y subterránea) sea cada vez más escasa y difícil de obtener.
Aunque se hacen esfuerzos por mejorar la calidad de las aguas servidas, la calidad del aguadisponible en las fuentes superficiales cercanas a la ciudad continua deteriorándose. Actualmenteresulta prácticamente imposible encontrar una fuente superficial en las cercanías de la ciudadcapital que no contenga algún grado de contaminación.
El abatimiento del nivel friático es un factor importante en el deterioro de la calidad de las aguassuperficiales y subterráneas. Al bajar el nivel friático se impide la alimentación de los ríos, mientrasconstituye un peligro de contaminación de los acuíferos, al inducir un gradiente entre las aguassuperficiales contaminadas y el nivel friático. En la Gráfica 1 se muestra en forma esquemática ysimplificada la situación original del valle de la ciudad de Guatemala y la situación actual.
Gráfica 1: El Ciclo Hidrológico en el Valle de la Ciudad de Guatemala
Los sistemas de drenaje, que aunque en algunas partes se prevén separativos, al final se disponenen forma combinada, complican el proceso de purificación.
Por último, la carencia de un sistema efectivo de remoción y disposición de basuras, hace que lapoblación use los cauces de los ríos como sitio de disposición. El resultado es la contaminación delos ríos con desechos sólidos, que además contaminan los acuíferos poco profundos.
La ciudad de Guatemala sigue creciendo, sin que se tomen las medidas adecuadas para evitar quesus recursos sigan deteriorándose. En este sentido las aguas de lluvia se disponen sin considerarque se evita la recarga de los acuíferos y el daño en los cauces donde se descargan. Por estasrazones, se considera urgente implementar medidas como el manejo de aguas de tormenta quealivien la situación actual. Este proyecto de investigación se desarrolla dentro del marco de una
3
filosofía de recuperación de los recursos naturales y surge del convencimiento que elaprovechamiento sostenible de los recursos es la única alternativa viable para el desarrollo.
OBJETIVOS
El objetivo principal del proyecto es el de desarrollar una metodología que permita diseñar unsistema de manejo de aguas de tormenta en un área urbanizada de la Ciudad de Guatemala. Elsistema de manejo de aguas de tormenta, debe considerar la modificación de los componentes delciclo hidrológico, para restituir en lo posible la forma natural en que se disponen las aguas.
El manejo de aguas de tormenta tiene como objetivo fundamental la conservación del agua y comoconsecuencia, la reducción de la escorrentía, la reducción de los picos de crecida y de la erosión ytransporte de sedimentos, que se acentúan por la ampliación de las zonas urbanas. Ademásexisten una serie de consecuencias benéficas del manejo de las aguas, como la mayordisponibilidad de agua de mejor calidad en la cuenca y la reducción de derrumbes.
EL AREA DE ESTUDIO
Para la selección del área del proyecto, se tomaron en cuenta los criterios que se mencionan acontinuación:
El área no debe ser muy extensaDebe tener áreas verdesDebe tener un sistema separativo de drenajes
El área para desarrollar el proyecto se seleccionó en coordinación con EMPAGUA. Se trató deencontrar un área que cumpla con los requisitos anteriores, además de encontrarse en un áreacercana a los sitios donde EMPAGUA tiene pozos para aprovisionamiento de agua.
Gráfica 2: Localización del Area del Proyecto
4
El área seleccionada fue la urbanización conocida como Nimajuyú, que llena los requerimientosanteriores. El área fue posteriormente reducida a la urbanización Nimajuyú II por múltiples razones,pero principalmente debido a las condiciones de conservación de la urbanización y sus áreasverdes. El área se encuentra en la cuenca sur del valle, es decir drena en dirección del lago deAmatitlán. De acuerdo a los conocimientos generales sobre hidrogeología de la cuenca, la recarganatural o inducida en el área debe alimentar el acuífero del Ojo de Agua que EMPAGUA utilizapara el aprovisionamiento de agua a la capital. La localización del área del proyecto se muestra enla Gráfica 2.
METODOLOGIA
Para el desarrollo del Proyecto de Investigación, este se dividió en los siguientes sub-temas:
• Análisis de Lluvia• Análisis de Calidad del Agua• Análisis de la Escorrentía Superficial• Estudio Hidrogeológico• Desarrollo de un Modelo del Sistema
El Análisis de Lluvia comprendió la investigación del patrón de precipitaciones en el área con elpropósito de establecer y cuantificar la cantidad de lluvia y su distribución. El objeto del análisis delluvias es el de estimar la cantidad de lluvia que puede deducirse por infiltración y estimar los datosde lluvia que requiere el modelo hidrológico.
El Análisis de la Calidad del Agua comprende la toma y análisis de muestras de calidad del aguade lluvia, escorrentía y flujo superficial, además el procesamiento y análisis de los resultados de laspruebas de laboratorio. Esta actividad tiene el propósito de establecer la calidad del aguadisponible para recarga, la identificación de las posibles fuentes de contaminación si esta existe yel tratamiento requerido para que el agua pueda ser inyectada sin contaminar los acuíferos.
El Análisis de la Escorrentía Superficial, comprende el estudio de la forma en que las tormentasdesarrollan la escorrentía y el flujo superficial. También comprende la medición de los parámetrosque se requieren para elaborar el modelo hidrológico del área.
El Estudio Hidrogeológico se desarrolló para establecer los parámetros que se requieren paradimensionar las obras de inyección y establecer el tipo de obra más recomendable.
El Desarrollo de un Modelo del Sistema comprende la medición de los parámetros relevantes paradescribir el sistema hidrológico y su simulación. El propósito de esta actividad es determinar lacantidad y distribución de la escorrentía que puede estar disponible para inyección, además deestudiar la eficiencia con la que las obras propuestas son capaces de inyectar agua en el subsuelo.
ANÁLISIS DE LLUVIA
El análisis de lluvia tiene el propósito de sintetizar los datos de lluvia, de tal manera que permitandeterminar cantidad y distribución de la lluvia de acuerdo a los requerimientos del modelo dehidrología. Además el análisis de lluvia debe permitir establecer cantidades de lluvia globales quepuede descontarse de la escorrentía en concepto de infiltración, retención e inyección.
La lluvia es considerada como la fuente del ciclo hidrológico, que determina la cantidad de aguaque inicia el ciclo hidrológico por lo que es fundamental para establecer cantidades de agua.Debido a que no existe otra estación con información procesada, se adoptó la estación localizadaen las instalaciones del INSIVUMEH como representativa del área. De acuerdo a estudios que sehan realizado sobre la meteorología del valle, no existen diferencias acentuadas de precipitación
5
en la parte plana de este. Por esta razón, se considera que no se comete un error mayor al adoptarla estación Observatorio Nacional (INSIVUMEH) como representativa del área del proyecto.
Análisis de Lluvia Horaria
Para determinar la cantidad de agua que puede deducirse de la lluvia en términos infiltración,almacenamiento en la cuenca e inyección se realizó un extensivo análisis de la precipitaciónhoraria. El análisis consistió en la clasificación de las tormentas por su intensidad, la determinaciónde la duración de las lluvias y la duración de los períodos que transcurren entre tormentas.
Para establecer la cantidad de lluvia que puede infiltrarse, se clasificaron las tormentas por suintensidad. Para clasificar las tormentas se ingresaron en computadora los datos disponibles delluvia horaria. El período disponible de lluvia horaria de la estación Observatorio Nacional es de 43años. A continuación se clasificaron las tormentas de mayor a menor y se plotearon curvas decantidad de lluvia – duración, que se denominaron curvas de duración de lluvia.
El producto de este trabajo es una serie de 43 curvas de duración de lluvias. Es relevante queentre las curvas de duración de lluvias para diferentes años no existe una gran dispersión. De talmanera, se considera que el promedio de las curvas es una buena representación de ladistribución de la precipitación en un año promedio. En la Gráfica 3 se presenta la curva deduración promedio de los 43 años disponibles.
Gráfica 3: Estación Observatorio Nacional. Curva de Duración de Lluvia
La Gráfica 3 permite establecer por una parte, que los mayores volúmenes de precipitación tienenuna intensidad moderada. Esto significa, que la mayor parte de la lluvia tiene una intensidad menorque los valores normales de infiltración de los suelos. Por otra parte, también es evidente en laGráfica 3 que las lluvias de intensidad elevada ocurren durante un período de tiempo muy corto.Estas dos características de la lluvia hacen posible manejar las aguas de tormenta.
A continuación, se establecieron los períodos en que se registra lluvia. Con este propósito secontabilizaron las horas en las cuales se registró precipitación durante el mismo período de 43años. Por diferencia entre el número de horas del mes y el número de horas de lluvia, se establecióla duración de los períodos sin lluvia. Los resultados se muestran en el Cuadro 2.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 100 200 300 400 500 600
Tiempo (Horas)
Pre
cipi
taci
ón (
mm
)
6
Cuadro 2Estación Observatorio Nacional
Horas de Lluvia y Períodos SecosNo de Horas
Mes Lluvia No LluviaEnero 3.2 740.8Febrero 3.2 668.8Marzo 4.2 739.8Abril 7.9 712.1Mayo 46.8 697.2Junio 103.5 616.5Julio 76.9 667.1Agosto 71.7 672.3Septiembre 96.4 623.6Octubre 61.0 683.0Noviembre 13.1 706.9Diciembre 4.8 739.2Total 492.7 8267.3
Por comparación entre los períodos con lluvia y sin lluvia que aparecen en el Cuadro 2, seconcluye que los períodos sin lluvia son mucho más largos que los períodos con lluvia. Esto hacemeditar sobre la posibilidad de utilizar obras de almacenamiento que se llenan durante los períodosde lluvia y se vacían en el subsuelo durante los períodos secos. Este concepto es muy importantesobre todo en el caso de obras de inyección cuya velocidad de vaciado es muy lenta. Estascaracterísticas de la lluvia también son positivas para el manejo de aguas de tormenta.
Análisis de Tormentas
El análisis de tormentas se desarrollo para alimentar al modelo de hidrología, que es un modelopara diseño de sistemas de drenaje y por lo que requiere lluvias asociadas a períodos de retorno.
El análisis de frecuencia de la precipitación máxima en 24 horas fue tomado de la Referencia 1,donde se hay un extensivo análisis de frecuencia de las precipitaciones máximas en 24 horas paralas estaciones pluviográficas del país. En esta referencia se incluye el análisis de frecuencia de laprecipitación máxima en 24 horas para la estación INSIVUMEH, para un período de 48 años. Elanálisis de frecuencia de la precipitación máxima en 24 horas para la estación ObservatorioNacional se muestra en el Cuadro 3 y en la Gráfica 3.
Luego de obtener la precipitación máxima para 24 horas, se estimó la precipitación promedio en 24horas, de la curva de duración de precipitación promedio. Estos valores fueron calculadosutilizando un valor de 0.45 como la relación entre la precipitación de 24 horas y la precipitación de1 hora. Este coeficiente fue estimado para precipitaciones máximas y para comprobar la validezpara tormentas promedio, se compararon los valores máximo obtenido de la curva de duración delluvias con el valor de la tormenta máxima de 24-horas para un período de retorno de 2 años.Estadísticamente el valor obtenido de la curva de duración de lluvias debe corresponder a latormenta con un período de retorno de 2.4 años, por lo que debe ser ligeramente mayor a latormenta máxima con un período de retorno de 2 años.
El valor máximo horario de la curva promedio de duración de lluvias es de 33.7 mm, que al dividirseentre 0.45 para obtener la precipitación correspondiente a 24 horas se obtiene 74.9 mm. El valorde la precipitación máxima de 24 horas para un período de retorno de 2 años es de 71 mm, comopuede observarse en el Cuadro 3. En consecuencia se concluye que el coeficiente es válido paralas tormentas mayores obtenidas de la curva de duración de tormentas.
7
Cuadro 3Estación Observatorio Nacional. Precipitación Máxima en 24 Horas (Gumbel)
Período deRetorno (años)
PrecipitaciónMáxima (mm)
2 71.05 91.9
10 104.325 122.050 134.0
100 146.3
Gráfica 4: Estación Observatorio Nacional. Curva de Frecuencia de Precipitación Máxima en 24-H
De acuerdo a lo discutido en el párrafo anterior, se concluyó que se puede utilizar el coeficiente de0.45 para estimar las precipitaciones máximas en 24 horas.
Infiltración
La infiltración es el proceso por medio del cual el agua penetra en el suelo. Existen muchosfactores que afectan la infiltración, entre los que está la condición del suelo, la cubierta vegetal, laspropiedades del suelo y contenido de agua. Estratos con diferentes propiedades normalmenteestán situados a diferentes profundidades, lo que modifica la capacidad del suelo de infiltrar agua.La infiltración es un proceso muy complejo, que solo puede ser descrito aproximadamentemediante ecuaciones matemáticas.
Para estimar la capacidad del suelo del área del proyecto de absorber lluvia, se realizó un ensayode infiltración. El ensayo consistió en la instalación en el terreno de un infiltrómetro, en el cual sevierten cantidades controladas de agua. Después de determinados períodos de tiempo, se realizanlecturas de las cantidades de agua que se han infiltrado. Los resultados de la prueba, se muestranen el Cuadro 4 y en la Gráfica 5.
Período de Retorno (anos)
3.33 10 100
Pre
cipi
taci
ón M
áxim
a (m
m)
10
20
30
40
50
60708090
100
150
200
8
Cuadro 4Resultados de la Prueba de Infiltración
Hora Periodo(min)
Lectura(cm)
InfiltraciónAcumulada
(mm)
Capacidad deInfiltración
(mm/h)
InfiltraciónAcumulada
(mm/h)15:22 0 18.5 015:27 5 17.0 15 180.0 180.015:32 10 16.0 25 150.0 120.015:37 15 15.8 27 108.0 24.015:42 20 15.6 29 87.0 24.015:52 30 15.5 30 60.0 6.016:07 45 14.5 40 53.3 40.016:22 60 14.1 44 44.0 16.016:52 90 13.6 49 32.7 10.017:22 120 11.9 66 33.0 34.018:22 180 10.7 78 26.0 12.0
Inf Después de 24-horas 7.27Inf Después de 5-horas 18.03
Gráfica 5: Resultados de la Prueba de Infiltración
ESTUDIOS DE CALIDAD DEL AGUA
El propósito de esta parte de los estudios es el de determinar la calidad de las aguas de lluvia,escorrentía y de flujo superficial y conocer si llena los requisitos sanitarios para utilizarse en larecarga del acuífero. En el caso de encontrarse contaminación, los estudios deben indicar el origen
i = 239.58t-0.6183
i = 489.58t-0.5788
1
10
100
1000
1 10 100 1000
Periodo de Tiempo (minutos)
Infilt
ració
n (m
m)
Infiltración Acumulada (mm)Capacidad de Infiltración (mm/h)Infiltración Acumulada (mm/h)
9
de la contaminación y la forma mas adecuada de removerla, para evitar la contaminación delacuífero y protección de las obras de recarga.
Para el efecto se tomaron muestras de lluvia, escorrentía y flujo superficial durante el períodocomprendido entre Agosto y Octubre de 1998. Las muestras de lluvia se tomaron con unpluviómetro, las muestras de escorrentía se tomaron de los canales de drenaje de la urbanización,finalmente las muestras del flujo superficial se tomaron del sistema de drenajes.
Los análisis de laboratorio se efectuaron en el laboratorio de la Escuela Regional de IngenieríaSanitaria y Recursos Hidráulicos (ERIS). Los análisis realizados son los siguientes:
• Físicos: olor, color, temperatura, conductividad, turbiedad y pH• Químicos: alcalinidad, anhídrido carbónico, cloruros, sulfatos, dureza, oxígeno disuelto,
demanda química de oxígeno, demanda bioquímica de oxígeno, nitrógeno amoniacal, nitrítos,nitratos, fósforo, hierro y manganeso, fluoruros y metales pesados.
• Bacteriológicos: coliformes totales y coliformes fecales.
Las conclusiones de los análisis de calidad del agua indican en general que las aguas de lluvia nose encuentran contaminadas. El agua se contamina en la superficie debido a la presencia demateria fecal de origen animal. Sin embargo, los niveles de contaminación de las aguas puedenser removidos, por lo que las aguas de tormenta pueden ser utilizadas para recarga de acuíferos.En los siguientes párrafos se discute brevemente los resultados de los análisis de calidad del agua.
Agua de Lluvia
La calidad física de la lluvia está dentro de los límites aceptables para agua potable. Los niveles desólidos disueltos, Hierro, Zinc y Magnesio, se encuentran dentro de los límites aceptables paraagua potable. No se encontró Cobre ni Manganeso. La presencia de sustancias tóxicas (nitratos yFlúor) se encuentra dentro de los límites recomendados por las normas de calidad del agua parafuentes de agua. No se detectó la presencia de sustancias tóxicas (Cd, Cr y Pb). La demandaquímica de Oxígeno, la demanda bioquímica de Oxígeno y el Amoníaco presentan nivelesmenores a los límites máximos aceptados para fuentes de agua. No se encontró contaminaciónbacteriológica. Por lo que se puede concluir que el agua de lluvia captada bajo las condiciones delestudio y las fechas indicadas, puede utilizarse para recarga del acuífero.
Escorrentía
El color y la turbidez de las muestras de escorrentía presentan niveles más elevados que lospermisibles para agua potable, mientras la conductividad y el pH se encuentran bajo estos niveles.Los niveles de sólidos disueltos, Hierro, Zinc y Magnesio, se encuentran dentro de los límitesaceptables para agua potable. No se encontró Cobre ni Manganeso. La presencia de sustanciastóxicas (nitratos y Flúor), se encuentra dentro de los límites recomendados por las normas decalidad del agua para fuentes de agua. No se detectó la presencia de sustancias tóxicas.
Los análisis demuestran que la contaminación orgánica es alta. La demanda química de Oxígeno,la demanda bioquímica de Oxígeno y el Amoníaco presentan en oportunidades niveles mayores alos límites aceptados para fuentes de agua. Se encontró que la contaminación bacteriológica alta.
Al comparar los resultados con la Normativa Europea Contra la Contaminación relativa a la calidadrequerida de las aguas superficiales que se utilizan en la producción de agua para la alimentaciónen los Estados miembros, se encuentra que la mayoría de los parámetros se sitúan en la categoríaA 1. Estas aguas solo necesitan tratamiento de físico simple y desinfección, por ejemplo filtraciónrápida y cloración antes de utilizarlas para consumo humano. Los parámetros que miden la materiaorgánica y la calidad bacteriológica indican que el agua se encuentra en la categoría A 3, por loque antes de utilizar el agua para consumo humano debe recibir un tratamiento avanzado: físico,químico, refino y desinfección.
10
En suelos homogéneos la recomendación sanitaria para la instalación de letrinas y pozos negros,se basa en pruebas sobre el avance de la contaminación procedente de los pozos1. Durante esaspruebas se demostró que la contaminación inicialmente avanza hasta 3 metros de profundidad y12 metros en el sentido horizontal. Posteriormente la contaminación se retrae.
Los niveles de contaminación orgánica de las muestras de escorrentía son menores a los de unpozo de absorción de aguas negras, por lo que al seguir las recomendaciones mencionadas, seestará del lado conservador en lo relativo a la contaminación del agua subterránea.
De lo expuesto anteriormente, se puede concluir que las aguas de escorrentia se pueden inyectardirectamente sin necesidad de tratamiento alguno, ya que el suelo se encargaría de la filtraciónnecesaria. Sin embargo, considerando que los poros de los pozos de absorción se pueden obstruirpor los sólidos arrastrados, es recomendable el tratamiento físico simple.
Flujo Superficial
El color y la turbidez de las muestras de aguas superficiales presentan niveles mayores que losniveles permisibles para agua potable, mientras la conductividad y el pH se encuentran bajo estosniveles. Los niveles de sólidos disueltos, Hierro, Zinc y Magnesio, se encuentran dentro de loslímites aceptables para agua potable. No se encontró Cobre ni Manganeso. La presencia desustancias tóxicas (nitratos y Flúor) se encuentra dentro de los límites recomendados por lasnormas de calidad del agua para fuentes de agua. No se detectó la presencia de sustanciastóxicas (Cd, Cr y Pb). La demanda química de Oxígeno, la demanda bioquímica de Oxígeno y elAmoníaco presentan en oportunidades niveles mayores a los límites máximos aceptados parafuentes de agua. Se encontró contaminación bacteriológica.
Comparando los resultados con la Normativa Europea anteriormente mencionada, se encuentraque la mayoría de los parámetros se sitúan en la categoría A 1 que únicamente necesitatratamiento de físico simple y desinfección para consumo humano. Los parámetros de que midenla materia orgánica y la calidad bacteriológica indican que el agua se encuentra en la categoría A2, por lo que de utilizar el agua directamente para consumo humano antes debería dársele untratamiento normal: físico, químico y desinfección.
Al igual que el caso de la escorrentía, el flujo superficial puede infiltrarse directamente sintratamiento y solo es necesario tratar el agua antes de infiltrar por medios físicos simples.
ESTUDIO HIDROGEOLOGICO
El propósito del estudio hidrogeológico es el de determinar los parámetros que se requieren paraestablecer el método más adecuado de recarga del acuífero. Previamente se han realizadoestudios hidrogeológicos en el valle de la ciudad de Guatemala, que permiten tener unconocimiento adecuado de las características de los estratos y de los acuíferos para los fines deeste proyecto. En este sentido el estudio hidrogeológico es una recopilación de estos estudios.
Geología Regional
El valle de Guatemala es una estructura tipo graben dentro de los sistemas de falla Motagua yJalpatagua. Además las fallas de Mixco y Santa Catarina Pinula bordean el valle de la ciudad deGuatemala.
Las principales unidades que afloran en la región son las siguientes:
1 Wagner, E. G. y Lanoix, J. N.: Evacuación de Excretas en las Zonas Rurales y en las PequeñasComunidades; OMS, Ginebra; 1960
11
Rocas del terciario (Tv), depósitos de pómez superficiales, depósitos de caída y flujos “R”,depósitos cuaternarios y depósitos lacustres y paleosuelos.
Geología del Area de Estudio
El basamento del área de estudio está constituido por flujos de lavas andesíticas terciarias, lascuales constituyen la zona saturada, mientras la zona no saturada esta constituida por flujos ydepósitos de caída, producto de erupciones volcánicas cuaternarias.
En el área del estudio se pueden distinguir básicamente cinco unidades estratigráficas.
Las lavas basálticas y andesíticas del Terciario, que son flujos de lavas andesitico – basalticas,anteriores a la formación de la caldera de Amatitlán. Los flujos lávicos están fuertementetectonizados, lo que le da al acuífero inferior (zona saturada) buena permeabilidad secundaria.
Los depósitos de pómez superficiales y del cuaternario, constituye la zona no saturada y estáconformada por intercalaciones de flujos piroclásticos (diamictón), depósitos de caída y depósitoslacustres que formaron parte de la paleocuenca del lago de Amatitlán. En el área de Nimajuyú seencuentran depósitos superficiales de flujos piroclásticos.
Diamicton H es una unidad que consiste en 80% de granos de pómez y 20% de granos líticos, conun coeficiente de uniformidad de 9, lo que lo clasifica como un suelo bien graduado positivamente.
Los depósitos lacustres cuaternarios (Qtl) se encuentran intercalados en la unidad de depósitos depómez superficiales del cuaternario, pero se considera que pueden funcionar como filtros naturalespor la presencia de materiales porosos. Los depósitos lacustres en el área de Nimajuyú seencuentran cercanos al pie de monte y son visibles en los escarpes de cerros.
Los depósitos piroclásticos recientes cubren la mayor parte del valle de la ciudad de Guatemala.Estos depósitos están constituidos por cenizas de color café obscuro fuertemente meteorizadas,alternando con depósitos de caída de gravas muy bien seleccionados, con un tamaño uniforme decolor blanco. Se considera que este estrato tiene un espesor máximo en el área del cerro Gordoque oscila entre los 80 y los 100 m.
Geología Estructural
La cuenca sur del valle de la ciudad de Guatemala, donde se encuentra el área del proyecto, estáfracturada por una serie de fallas normales de dirección norte – sur, que permiten la recarga delacuífero superior y dan al gradiente hidráulico una tendencia hacia el sur con descarga en el lagode Amatitlán. Se ha determinado por estudios gravimétricos, que el basamento del graben de laciudad de Guatemala esta compuesto por dos estructuras de cuenca, una para la ciudad deGuatemala y otra para el lago de Amatitlán. Los barrancos que circundan el área de Nimajuyú sonproducto de un graben formado por el desplazamiento de fallas normales.
Se ha concluido que la región de Amatitlán es una caldera de tamaño moderado, que está limitadapor la intersección de la cadena volcánica al sur, la fractura de Palín al Oeste y por el sistema defalla de Jalpatagua al Norte.
Acuíferos
En área de estudio se han identificado dos acuíferos importantes que han sido denominadosacuífero superior e inferior. Las características de los mismos se detallan a continuación:
Acuífero Superior. Consiste esencialmente de potentes depósitos piroclásticos pomáceos, cuyosmateriales varían desde sueltos a compactos, mal clasificados y mal estratificados, con
12
intercalaciones locales de sedimentos fluvio – lacustres, paleosuelos y lavas. Las característicashidrogeológicas del acuífero superior son muy variables, se estima una producción promedio de200 gpm. Este acuífero está siendo sobre explotado debido a la accesibilidad y a la falta de controly regulación para la explotación del agua subterránea. El nivel friático de este acuífero esgeneralmente cercano a la superficie (dentro de los primeros 20 m) y muestra grandes variacionesestacionales. El nivel friático del acuífero superior responde a las irregularidades del terreno yalimenta el flujo base de los ríos Villalobos y Pinula. Se estima que el volumen de aguaalmacenada en el acuífero superior es de 4 * 109 m3.
Acuífero Inferior. Está constituido por lavas andesíticas y tobas vítricas, las cuales subyacen alacuífero superior. Las lavas por sus características de alta permeabilidad secundaria, fracturación yespesor, constituyen el principal acuífero del área. En el pozo Ojo de Agua II, el espesor essuperior a 218 m. El acuífero inferior puede producir caudales de hasta 1000 gpm, sin embargodebido a su profundidad no es muy conocido. El acuífero inferior al igual que el acuífero superiortiene condiciones libres y de semiconfinamiento. El semiconfinamiento es provocado por lospiroclástos compactados y semi compactados que sobreyacen a las lavas fracturadas. En el áreade Nimajuyú el acuífero inferior se encuentra aproximadamente a una profundidad entre 80 y 150m. Se estima que el volumen de agua almacenada en el acuífero inferior es de 27.5 * 109 m3.
En el Cuadro 5 se muestra el balance de aguas de la cuenca sur del valle de la ciudad deGuatemala. Se debe mencionar que los valores del Cuadro 5 han variado en forma sustancial,sobre todo por el incremento de la importación de agua y la extracción de agua de pozos.
Cuadro 5Balance de Agua Subterránea para la Cuenca Sur del Valle de la Ciudad de Guatemala
Volumen por AñoHidrológico (m3*106)Concepto1975-76 1976-77
Infiltración (22% de la precipitación) 77.35 75.7Flujo base que alimenta los ríos que drenan hacia el lago deAmatitlán
10.08 9.55
Flujo subterráneo que ingresa al lago de Amatitlán 57.43 57.43Salidas naturales del sistema 67.51 66.98Extracciones del sistema (pozos, manantiales, flujo base y galeríasde infiltración)
55.7 55
Retorno al sistema 27% por riego y 15 % por fugas de tuberías 0.32 0.24Salidas artificiales del sistema 55.376 54.76Pérdidas o ganancias del embalse subterráneo (diferencias entrelos niveles friáticos interanuales)
-15.93 -38.82
Volumen no balanceado 29.606 7.22
El movimiento del agua subterránea en la cuenca Sur del valle de la ciudad de Guatemala, estácontrolado por las fallas normales con dirección Norte y por el graben con dirección Norte queforma el valle. El control de la circulación por la estructura es mayor en la zona saturada. El flujodel agua subterránea en el área de Nimajuyú tiene una dirección de norte a sur, sin embargo, treskilómetros hacia el Sur de la zona de estudio, la recarga proviene tanto del área de Santa CatarinaPinula, como del área de Villanueva, es decir flujos con direcciones este y oeste provenientes delos flancos del graben. Estos flujos se unen para recargar la margen Norte del lago de Amatitlán.
La profundidad del agua subterránea varía en el valle de la ciudad. Cerca de la villa de Mixco, laprofundidad del agua subterránea se encuentra entre 110 y 150 m, debido a la gran explotación delacuífero y a la baja permeabilidad de las unidades piroclásticas de la zona. En el valle los nivelesvarían de Oeste (cerca de la colonia La Brigada) al centro del valle de 120 a 60 m, mientras del
13
centro al este varía entre 60 y 100 m. En el Sur a inmediaciones de los pozos del Ojo de Agua, laprofundidad del agua subterránea es de aproximadamente 10 m.
La sobre explotación del acuífero se manifiesta por el sostenido descenso del nivel friático. Seestima que en la cuenca sur del valle de la ciudad, el descenso promedio oscila entre 1 y 1.47 mpor año.
Sistema de Recarga.
Debido a las condiciones del área de estudio, que incluye tanto las condiciones de la urbanización,como las condiciones geológicas e hidrogeológicas, se recomienda la construcción de un pozoartesanal de 60 m de profundidad. El pozo recomendado tiene paredes impermeabilizadas de 40m, mediante tubos de cemento de 60”, con un filtro de grava mezclada de ½” y 2 ¼” y 20 m decontacto directo con los piroclástos. El pozo tiene las funciones de servir como área de recarga ycomo depósito del agua de tormenta. En caso que el pozo se llene debe tener un sistema dedesfogue hacia el drenaje pluvial.
Para evitar que el pozo se colmate, se ha diseñado un filtro con paredes de concretoimpermeabilizado con el propósito de evitar que la filtración dañe los cimientos de los edificios. Elagua captada por el sistema de drenajes será conducida al sistema de filtros, el agua filtrada seconducirá luego al pozo de recarga.
Se estima que la capacidad de un filtro es de 0.275 m3/hora, mientras que la capacidad del pozo,conservadoramente se estima en 0.112 m3/hora.
SIMULACION DEL SISTEMA
La simulación del sistema tiene el propósito de establecer la forma en que se distribuye el agua enel sistema y sobre todo para establecer la distribución del flujo superficial a la salida del sistema dedrenaje. El programa utilizado para simular el sistema es el TR-55, que es un programa decomputadora desarrollado por el Servicio de Conservación de Suelos de los EUA (SCS), con elpropósito de estimar escorrentía, y picos de crecidas en pequeñas cuencas, dando un énfasisespecial a cuencas urbanizadas.
El TR-55 está basado en el Reporte Técnico No 552 del SCS, sobre Hidrología Urbana paraCuencas Pequeñas. Una descripción completa de los métodos que utiliza el programa, seencuentra en el reporte mencionado. Existe además una guía para la operación del programa3.
TR-55 considera una precipitación uniformemente distribuida sobre la cuenca, en un determinadoperíodo de tiempo. El programa incluye cuatro distribuciones regionales de precipitación, quepermiten estimar precipitaciones para períodos mas cortos o más largos de acuerdo al tiempo deconcentración de la cuenca, a partir de la precipitación máxima de 24 horas. Para estimar laprecipitación el parámetro crítico es el tiempo de concentración (Tc). En consecuencia, lasdistribuciones de precipitación permiten estimar la intensidad de cualquier duración.
La precipitación es convertida en escorrentía, utilizando el método del Número de Curva (CN)desarrollado por el SCS. Los factores que determinan el CN son el grupo de suelos, el tipo decobertura, la condición hidrológica y las condiciones antecedentes.
El modelo utiliza el tiempo de concentración (Tc) y el tiempo de recorrido (Tt) que es el tiempo queel flujo tarda de un sitio a otro de la cuenca y es un componente del tiempo de concentración. El 2 US,SCS. Technical Release No TR-55, Urban Hydrology for Small Watersheds. Washington,June 1986.3 US,SCS. Technical Release No TR-55, Urban Hydrology for Small Watersheds, HydrologyTrainning Series, Microcomputer Program Manual. Washington, June 1986.
14
tiempo de concentración es estimado sumando los tiempos de recorrido. Para estimar el tiempo deconcentración, el programa utiliza flujo en láminas (sheet flow) sobre la superficie, flujo concentradopoco profundo (shallow concentrated flow) y flujo en canales.
La escorrentía es transformada en un hidrograma utilizando la teoría del hidrograma unitario y eltránsito de hidrogramas. El programa utiliza el método de la Estimación Gráfica del Pico de laDescarga, desarrollado por el SCS para cuencas rurales y urbanas. Los datos que se requierenpara aplicar el método son: (1) El tiempo de concentración (Tc), (2) El área de la cuenca en millascuadradas, (3) La distribución de lluvia apropiada, (4) La precipitación de 24 horas y (5) El númerode curva (CN).
Los parámetros que describen el sistema hidrológico e hidráulico de la urbanización fueronmedidos de un plano del sistema de drenajes de la misma. Los parámetros que se obtuvieronaparecen en el Cuadro 6, en sistema inglés, que es el sistema de medidas que utiliza el programa.
El modelo fue corrido para una serie de condiciones de precipitación, que incluyen desde lasprecipitaciones máximas en 100 años, hasta la tormenta que produce cero escorrentía. Para cadatormenta, el modelo produjo un hidrograma. A continuación, se calculó el volumen de agua de cadahidrograma. Los resultados de las simulaciones se resumen en el Cuadro 7. En la Gráfica 6 semuestra la relación entre la precipitación y el volumen de escorrentía para cada tormenta.
Cuadro 6Parámetros para la Simulación
Escorrentía (pies) Flujo en Canales AreaSubcuencaLámina(pies)
Concent(pies)
Long(pies)
Pend Diam(pulg)
Area(pies2)
PerMoj(pies)
Perm(acres)
Imperm(acres)
CN
36.1 137.8 404.2 0.026 10 0.55 2.62 1.21 1.21 98SC 1423.9 0.026 12 0.79 3.14
82.0 82.0 316.6 0.014 12 0.79 3.14 3.89 1.24 70SC 2320.6 0.014 20 2.18 5.24
65.6 114.8 353.7 0.016 16 1.40 4.19 1.81 0.67 71SC 3Tránsito 226.4 0.008 20 2.18 5.24SC 4 (Tr) 36.1 32.8 229.3 0.010 24 3.14 6.28 0.19 98
82.0 147.6 380.6 0.010 16 1.40 4.19 4.17 1.57 71SC 5Tránsito 203.4 0.020 24 3.14 6.28
98.4 114.8 271.7 0.015 12 0.79 3.14 0.81 0.30 71SC 6101.1 0.010 16 1.40 4.19
49.2 131.2 131.2 0.037 10 0.55 2.62 0.21 0.59 88SC 7Tránsito 121.4 0.006 16 1.40 4.19SC 8 (Tr) 36.1 32.8 101.1 0.010 30 4.91 7.85 0.08 0.08 100SC 9 98.4 131.2 184.7 0.017 16 1.40 4.19 1.95 0.22 65SC 10 36.1 164.1 321.2 0.013 10 0.55 2.62 0.24 98
En la Gráfica 6, se incluye una función matemática que describe la relación entre la precipitación yel volumen de escorrentía. Esta función se utilizó para estimar los volúmenes disponibles pararecarga de una serie real de precipitación.
15
Cuadro 7Relación entre la Precipitación y la Escorrentía
Período deRetorno/duración
Precipitación(mm)
Volumen dePrecipitación
(m3)
Volumen deEscorrentía
(m3)100-Años 146.3 12128.27 4795.5850-Años 134.0 11108.60 4020.9525-Años 122.0 10113.80 3144.3910-Años 104.0 8621.60 2211.785-Años 91.9 7618.51 1600.232-Años 71.0 5885.90 800.111-Hora 74.8 6200.92 927.522-Horas 62.2 5156.38 555.495-Horas 43.8 3631.02 163.0810-Horas 32.6 2702.54 71.3520-Horas 23.0 1906.70 30.5840-Horas 16.8 1392.72 10.1960-horas 11.0 911.90 0.00
Gráfica 6: Relación entre la Precipitación y la Escorrentía
MANEJO DE AGUAS
Para determinar el sistema de manejo de aguas mas adecuado para las condiciones de unaurbanización como la del área del proyecto, se consideraron varias las diferentes opciones queexisten para conservar el agua en las cuencas. Estas opciones se describen a continuación.
VE = 0.0036P2.8618
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Precipitación (mm)
Volum
en (m
3)
Vol de Prec
Vol de Escorr
16
Infiltración Inducida
La infiltración inducida, consiste en aprovechar las áreas verdes que son permeables, como áreasde infiltración. El drenaje de las áreas impermeables descarga en las áreas permeables.
Para estimar el volumen de agua que puede conservarse en la cuenca por infiltración inducida, secalculó el volumen que se infiltra normalmente en el área. Para esto se tomo la curva de duraciónde la precipitación promedio, descontándose 70% por evapotranspiración.
A continuación se estimó la capacidad de infiltración para la duración promedio de las tormentas,que es de aproximadamente 5 horas. Para esta duración, de acuerdo a la Tabla 4, la infiltraciónacumulada es de 18 mm/h. Esto significa que toda el agua de lluvia menos la abstracción inicial,que tiene una intensidad menor de 18 mm/h puede infiltrarse. Se descontó la lluvia en las áreasimpermeables que es un 31% del área total de la urbanización.
Para estimar la cantidad de infiltración inducida, se sustrajo de la precipitación un total de 115 mm,como abstracción inicial para zonas urbanas. A continuación se estimó la cantidad disponible parainfiltración del 31% del área que representa la zona impermeable.
En la Gráfica 7 se muestra las cantidades disponibles para infiltración y para infiltración inducida.En el Cuadro 8 aparecen los volúmenes totales de infiltración original (antes de la construcción dela urbanización), actual e incluyendo la actual más la inducida.
Gráfica 7: Disponibilidad de Agua para Infiltración
El Cuadro 8 muestra que el volumen de infiltración inducida es significativo, por lo que debe serparte de la solución de los problemas del manejo de aguas.
0.01
0.1
1
10
100
0 100 200 300 400 500 600
Duración (horas)
Pre
cipi
taci
ón -
Infil
traci
ón (m
m)
PrecipitaciónInfiltración NormalNormal + Inducida
17
Cuadro 8Disponibilidad de Agua para Infiltración
Descripción Original Actual ConInfiltraciónInducida
Precipitación 1097 1097 1097Evapotranspiración/Abstracción Inicial 769 769 115Infiltración 328 328 982*31%Area Permeable (km2) 0.0829 0.0573 .0573Infiltración (m3) 27,181 18,787 34,478
Para las condiciones de la urbanización Nimajuyú, se calcularon los porcentajes de infiltración quese puede lograr mediante la inducción de infiltración, de acuerdo al porcentaje de áreaimpermeable. En la Gráfica 8 se resumen los resultados de los cálculos.
Gráfica 8: Relación entre la Infiltración y el Area Impermeable
La Gráfica 8 muestra que mediante la infiltración inducida, se puede hacer más eficiente el procesode infiltración. De acuerdo a la Gráfica, el incremento de infiltración es mayor, cuando el áreaimpermeable es de 30%. El porcentaje de área impermeable en Nimajuyú es 31%, por lo que lainfiltración inducida reducirá considerablemente la escorrentía superficial.
Inyección de Agua
Con los resultados de las corridas del modelo hidrológico, se estimaron los volúmenes deescorrentía que pueden inyectarse en el subsuelo de acuerdo al régimen de lluvias, al sistemahidrológico, a las condiciones hidrogeológicas y a las características del sistema de inyección.
Del análisis de lluvias se seleccionó el año promedio y se simuló la forma en que funciona elsistema de inyección de acuerdo al régimen de precipitaciones de ese año. El sistema de inyecciónpropuesto consiste de varios filtros y un pozo. El número de filtros y el volumen del pozo dependende las condiciones del sistema físico y de los beneficios a obtener.
0
20
40
60
80
100
120
140
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Area Permeable (%)
Volu
men
Infilt
rado
(%)
Con Infiltración Inducida
Situación Actual
18
Para establecer el efecto del sistema de inyección, se simuló con uno hasta seis filtros. Para cadacondición, se determinó el volumen del pozo necesario para inyectar la cantidad de agua filtrada.
A continuación, se redujo el volumen del pozo y se determinó el volumen de agua inyectada. Estoimplica que parte del agua filtrada es conducida hacia el sistema de drenaje y por lo tanto elvolumen disponible para recarga del acuífero es menor. Los resultados de las simulaciones semuestran en la Gráfica 8 y aparecen en forma numérica en el Cuadro 9.
Gráfica 9: Resultados de la Simulación del Sistema de Inyección
Cuadro 9Resultados de la Simulación del Sistema de Inyección
Volúmenes Disponibles para Recarga del Acuífero (m3)2 Filtros 3 Filtros 4 Filtros 5 Filtros 6 Filtros
Pozo Recarga Pozo Recarga Pozo Recarga Pozo Recarga Pozo Recarga60.6 354.1 126.9 474.7 183.8 581.9 235.8 666.3 308.4 745.5
50 333.8 110 447.1 150 540 200 618.8 250 676.340 323.8 90 427.1 120 510 175 591.1 225 648.630 313.8 70 407.1 90 480 150 566.1 200 62120 298.4 50 375.7 60 415.6 125 541.1 150 57110 266.8 30 337.7 30 369.8 100 516.1 100 521
10 275.6 10 296.4 75 465.3 50 442.5
Sistema Recomendado
Siguiendo a los resultados resumidos en los Cuadros 8 y 9, es evidente que la infiltración inducidaproduce volúmenes de recarga muy superiores a los que se obtienen con la inyección mediantepozos de absorción. Sin embargo, la infiltración inducida no garantiza la recarga del acuífero,
100
1000
10 100 1000
Volumen del Pozo (m3)
Vol
umen
de
Rec
arga
(m3)
2 filtro3 Filtros4 Filtros5 Filtros6 Filtros
19
debido a que la existencia de estratos impermeables puede provocar el flujo en el sentidohorizontal del agua infiltrada.
De acuerdo a los resultados del estudio hidrogeológico, existen en el área estratos de paleosuelosde baja permeabilidad, que podrían detener el flujo vertical y motivar la aparición de manantiales,que pueden provocar inestabilidad en los taludes de los barrancos aledaños.
La posición de los estratos de paleosuelos está aproximadamente entre los 20 y los 40 metros deprofundidad.
Para garantizar que el agua infiltrada recargue el acuífero, se deben construir pozos que actuaríancomo conexión entre los estratos permeables superiores y el acuífero. El número de pozos y suprofundidad se determinará de acuerdo a la estratigrafía. La estratigrafía puede determinarsedurante la construcción de un pozo.
El sistema recomendado consiste en obras de derivación de las aguas de lluvia de las zonasimpermeables hacia áreas verdes. Estas obras son muy sencillas en el caso de los edificios devivienda, pero no lo son en el caso de las calles y los parqueos, que deberán elevarse de nivel. Eldrenaje actual de los edificios y las áreas verdes deberá ser modificado para que sirvan de drenajede las áreas verdes en los casos en que la capacidad de infiltración del suelo sea superada.
En principio se recomienda la construcción de un pozo para determinar en detalle la estratigrafía ypara estudiar el comportamiento del sistema, sobre todo del nivel friático. Esto permitirá establecerla necesidad de construir mas pozos.
CONCLUSIONES
La situación de deterioro de los recursos de las cuencas del valle de la ciudad de Guatemala, haceurgente tomar medidas para revertir el daño que se produce por la expansión del área urbana. Unade estas medidas es el manejo de las aguas, que es el tema principal de este documento.
La ejecución del presente proyecto de investigación ha permitido llegar a importantes conclusionessobre las posibilidades para el manejo de aguas en el valle de la ciudad de Guatemala. Sinembargo es evidente que el tema no esta agotado y que debe continuarse la investigación.
Las áreas verdes además de otros beneficios ambientales, pueden ser de gran utilidad para laconservación del agua, si se hace un diseño adecuado del sistema de drenajes. En este sentido, elmanejo de aguas, es una técnica que permite mejorar conservar cantidades importantes de agua,que de otra manera se pierde y causa destrucción en los sitios donde se dispone.
La cobertura de información básica y su disponibilidad al usuario, en lo que se refiere a datosmeteorológicos e hidrogeológicos no es suficiente para el diseño de sistemas de drenajes bajo elconcepto de la conservación.
La infiltración inducida es el método más eficiente para manejar las aguas de tormenta. Sinembargo, para garantizar la recarga del acuífero, se requiere conocer en detalle las condicioneshidrogeológicas del área y eventualmente la construcción de pozos.
Aunque los volúmenes de agua que pueden reducirse de la escorrentía superficial mediante lainyección con pozos de absorción son reducidos, comparados con los que se logran mediante lainfiltración inducida, este método debe ser estudiado y considerado como una alternativa. Enalgunos casos la construcción de pozos puede ser la única solución.
La construcción de pozos de absorción debe ser utilizada en sitios donde no existen áreas verdes,además pueden utilizarse en jardines y para reducir los picos de las crecidas.
20
Para mejorar las condiciones de conservación del agua en el valle de la ciudad, es necesaria laimplementación de un programa de manejo de aguas, que incluya la construcción bajo condicionescontroladas del sistema propuesto en este documento.
RECOMENDACIONES
Continuar la investigación sobre el manejo de aguas, sobre todo en los temas que se refieren alrégimen de precipitaciones, modelos hidrológicos, capacidad de infiltración de los suelos, lascondiciones hidrogeológicas en general del valle y sobre materiales y métodos de construcción deobras de infraestructura que permiten la conservación del agua.
Promover la protección y expansión de las áreas verdes en las zonas urbanas existentes y suconservación en los nuevos desarrollos urbanos, para mejorar las condiciones ambientales que sehan deteriorado por la expansión urbana, que incluye la conservación del agua.
Desarrollar programas de infiltración inducida, mediante la readecuación de los sistemas actualesde drenaje y la jardinización de las áreas verdes existentes.
Mejorar la cobertura de la información básica, especialmente meteorológica e hidrogeológica.
Continuar la investigación sobre la utilidad de los pozos de absorción, sobre todo en zonas dondeno existen áreas verdes, en jardines y para reducir los picos de las crecidas.
Implementar un programa de manejo de aguas en el valle de la ciudad, dentro del cual se procedaa construir bajo condiciones controladas el sistema propuesto en este documento.
BIBLIOGRAFIA
1. INSIVUMEH. Análisis de Precipitación Máxima en 24 Horas para la República deGuatemala. Sección de Hidrología Aplicada. Guatemala, Mayo de 1980.
2. IGN. Estudio Integral de los Recursos Hidráulicos del Departamento de Escuintla.Guatemala, Diciembre de 1974.
3. US,SCS. Technical Release No TR-55, Urban Hydrology for Small Watersheds.Washington, June 1986.
4. US,SCS. Technical Release No TR-55, Urban Hydrology for Small Watersheds, HydrologyTrainning Series, Microcomputer Program Manual. Washington, June 1986.
5. Chow, V.T.,Maidment, D.R., Mays, L.W. Applied Hydrology. McGraw-Hill. New York, 1987.6. Departamento de Sanidad y Bienestar Social; Red de Centros de Vigilancia de las Aguas
Potables de Consumo Público; Instituto de Salud Publica de Navarra; Pamplona, Navarra,España, 1987.
7. Wagner, E. G. y Lanoix, J. N.: Evacuación de Excretas en las Zonas Rurales y en lasPequeñas Comunidades; OMS, Ginebra; 1960
8. Metclf and Eddy; Ingeniería de las Aguas Residuales; Mc Graw Hill; México 1995.9. CEPIS, Filtración Lenta en Arena para Abastecimiento Publico de Agua en Países en
Desarrollo; CEPIS/OPS, Lima, Perú, 1978.10. EPA; Guidelines for Water Reuse, EPA/625/R-92/004; USAID; Washington, D.C.; 1992