S. E. P. I N S T I T U T O TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN

DEPARTAMENTO DEPOSTGRADO MAESTRÍA ENADMINISTRACIÓN DELA CONSTRUCCIÓN

TEMA DE TESIS LA RECARGA DE LOS ACUÍFEROS EN LA ZONA SUR DE MORELOS Y SU ADMINISTRACIÓN.

QUE PRESENTA EL ALUMNO: I N G . A N T O N I O BAEZA CASTILLO

BAJO LA DIRECCIÓN DE: M. I. J A I M E FRANCISCO G Ó M E Z V E G A

México, D. F. Enero de 2003.

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN A. C. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ZACATEPEC.

LA RECARGA DE LOS ACUIFEROS EN LA ZONA SUR DE MORELOS Y SU ADMINISTRACIÓN.

Tesis de grado. ANTONIO IÍAEZA CASTILLO.

ABSTRACT

Este trabajo de Tesis pone de relieve eldar atención a una necesidad urgente que es la de reabastecer a los acuíferos, ya que de ellos se extrae el agua para beber, regar y para otros usos. A la vez que con estos programas de recarga se activarán a corto, mediano o largo plazo las áreas vedadas y satisfarán los proyectos de perforación de pozos profundos que las dependencias oficiales realizan para satisfacer las demandas que cada día seincrementan debido al crecimiento demográfico. Se pone también de manifiesto lo importante que será una buena administración del recurso hidráulico, tanto en su explotación como proyecto, como en la distribución y uso del fluido.

Dedicatoria especial.

"Digno eres tú,Jehová, nuestro Dios mismo, de recibir la gloria y la honra y elpoder, porque tu creaste todas las cosas,y causa de tu voluntad existieron y fueron creadas". Revelación 4:11

A mi esposa Juanita por su cariño, afecto, comprensión y apoyo en las diferentes etapas de nuestro matrimonio.

Amis hijos, que son una herencia del Creador: Carlos Diana Otniel Jocabed

Al M. I.Jaime F.Gómez Vega por su apoyo incondicional en la realización de este trabajo.

Amis amigos Ingenieros y Maestros del Área de Ingeniería Civil del I.T.Z.

La recarga de los acuíferos en la zona Sur de Morelos ysu administración.

1 Antonio Bae/a Castillo.

ÍNDICE.

PAGS. INTRODUCCIÓN. CAPITULO I.-TOPOGRAFÍA DEL TERRENO. 1.-Terrenos accidentados. 2.- Lomeríos suaves. 3.- Terrenos planos.

5 6 7 8

CAPÍTULO II.- ESTRATIGRAFÍA DE LOS SUELOS. 1.- Suelos de origen ígneo. 2.- Suelos metamórficos. 3.- Suelos sedimentarios. 4.- Otros estratos.

10 11 12 13 14

CAPÍTULO III.- EL SUELO EN LA RECARGA. 1.- Mantos permeables. 2.- Mantos confinados. 3.- Influencia de la granulometría de lossuelos en la recarga. 4.- La recarga según la clasificación del suelo.

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21

CAPÍTULO IV.- ESTADÍSTICAS PLUVIOMÉTRICAS. 1.-Reportes de las estaciones pluviométricas. 2.- Estadísticas de campo. 3.- Realización de encuestas en el lugar.

27 30 37 39

CAPÍTULO V.-MEDICIÓN DE GASTOS. 1.- Cálculo de gastos mediante la aplicación de fórmulas. 2.- Medición de gastos a través del equipo de bombeo instalado en el lugar. CAPÍTULO VI.- PERFORACIÓN DE POZOS PROFUNDOS. 1.- Perforación de nuevos pozos en áreas recargadas. 2.- Perforación de pozos en zonas de veda.

16 18 20

41 44 57 66 72 75

CAPÍTULO VIL- ADMINISTRACIÓN DEL AGUA SUBTERRÁNEA. 77 1.- Programas actuales del uso del agua para beber y regar. 78 2.- Eficiencia de los programas actuales. 82 3.- Reprogramación de la administración del agua. 85 4.- Áreas vedadas. 88 5.- Causas que originan la veda. 91 CAPPITULO VIIL- OTRAS ALTERNATIVAS PARA LA OBTENCIÓN DE AGUA. 95 CONCLUSIONES 109 ANEXOS 110 BIBLIOGRAFÍA

115

Ia lecaiga de los acuiteros en la zona Sui de Moielos y su administración

2 Antonio Bae/a Castillo

OBJETIVO.

Este trabajo tiene como propósito lo siguiente:

1.- Investigar la recarga de los acuíferos en su forma natural y mediante procesos producto de experiencias de campo, cuando se presentan las precipitaciones pluviales. 2.- La forma de administrar racionalmente el agua captada en el subsuelo.

La recarga de los acuíferos en la zona Sur de Morelos ysu administración.

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Antonio Baeza Castillo.

HIPÓTESIS.

a).- Mediante la recopilación de información estadística y de campo se obtendrán losdatos necesarios, para calcular losvolúmenes de agua captada.

b).- Se ampliarán en número y gasto, los proyectos de perforaciones subterráneas para la obtención de agua para los conglomerados, para riego y otros usos.

c).- Se eliminarán en forma gradual las zonas de veda (áreas donde ya no es posible obtener agua subterránea mediante la perforación de pozos profundos).

La recarga de los acuíferos en la zona Sur de Morelos y su administración.

4 Antonio ñac/a Castillo

INTRODUCCIÓN.

A medida que los asentamientos humanos se incrementan, las necesidades de satisfactores primarios se hacen insuficientes y precarios. Tal es el caso de los suministros de agua para el uso doméstico y para otros usos. En México ya se sienten los estragos en varios lugares, debido a la escasez o deficiencia del suministro de agua para uso doméstico, industrial y agrícola. Desde luego cabe aclarar que en muchos de los casos, la insuficiencia se debe a factores como la mala educación del usuario, programas de gobierno mal encauzadas, tala inmoderada de los bosques, contaminación sin límite de los arroyos, ríos, lagunas, acuíferos y del mar. En algunos países de Asia donde la precipitación es baja y por ende la recarga de acuíferos es casi nula, han usado técnicas para captar el agua de lluvia e incluso el agua nocturna (sereno), a través de bordos o estanques y también por medio de terrazas, solucionando algunas de sus necesidades de suministro de agua. En nuestro país donde en la mayoría de los casos la precipitación es abundante o regular, no se ha aprovechado el agua meteórica y solo en contados casos se ha captado el agua en lostechos yse ha conducido a una cisterna o aljibe. El procedimiento de captar agua en los techos es adecuado y muy económico, y solventaría algunas necesidades; sin embargo, si esto se hiciera, todavía se estaría desaprovechando un alto porcentaje de las precipitaciones al dejar escapar el agua precipitada a los arroyos, ríos y ser llevada al mar. Es aquí donde este pequeño trabajo pone de relieve, que sería de mucho interés retener un mayor porcentaje del agua meteórica y canalizarla a la recarga de los acuíferos subterráneos, aumentando el caudal de estos, y como consecuencia aumentar el gasto de suministro de los pozos subterráneos en operación o bien el aumento del tiempo de bombeo. También el que se recarguen los acuíferos da pie para que de manera gradual secancelen las zonas de veda. Esta investigación está dirigida a estudiantes, profesores, investigadores, profesionistas, autoridades y toda persona en general, con la finalidad que la critiquen y a la vez abran mas canales de investigación como la reforestación, la captación de agua para sistemas de riego por goteo, programas educativos al usuario, proyectos agrícolas y otras imestigaciones.

La recarga de los acuíferos en la zona Sur de Morelos y su administración.

5 Antonio Bae¿a Castillo.

CAPÍTULO I.

TOPOGRAFÍA DEL TERRENO.

La recarga de los acuíteros en la zona Sur de Morelos y su adminislración.

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CAPÍTULO I.- TOPOGRAFÍA DEL TERRENO. Se entiende que la Topografía es la que nos marca las cuencas, valles, cerros, sierras y otros aspectos de un terreno. En el trabajo que aquí comienza, esta abocado a la topografía del Estado de Morelos en México; sin embargo, los estudios serán válidos para aplicarse en cualquier lugar de la tierra, siempre y cuando existan precipitaciones pluviales u otra forma de recarga del suelo. Uno de los factores que juegan un papel importante en el escurrimiento del agua o la saturación del suelo y por ende la retención del agua, es la configuración del terreno desde el punto de vista topográfico, auque esto no es absoluto, ya que terrenos altamente accidentados pueden retener agua gracias a su vegetación. Sin embargo lo real es que terrenos con un mínimo de pendiente serán mas propicios para retener el agua precipitada. La topografía del terreno también influye en las precipitaciones, ya que en áreas escarpadas y con una gran altura con respecto al nivel del mar propiciará mas lluvias, en comparación con áreas bajas. Esto se debe a que las temperaturas en las partes altas son mas bajas y condensan el vapor de agua de las nubes.

L-L- TERRENOS ACCIDENTADOS. En la parte Norte del Estado de Morelos se localizan los terrenos mas accidentados, como lo es la sierra del Ajusco cuyas alturas oscilan entre 2000 a 3400 y 4000 metros sobre el nivel del mar. Esta parte mas alta colinda con los Estados de México y Puebla y con el Distrito Federal. Otras áreas elevadas son entre otras el Cerro de Jantetelco en Jantetelco; los de la Cantera, Cuache y Dioloche en Jonacatepec; el Colorado en Tlayca; Cerro de Tenango en Tenango; una sucesión de cerros que van desde Ixtlilco el Grande, Tepalcingo y Zacapalco; el Cerro de las Sábilas entre Moyotepec, San Rafael y Temilpa; Cerro de la Corona en Jiutepec y que continúa con el Cerro de la Trinchera y donde se localiza el Cañón de Lobos; el Cerro de Xochicalco donde se localizan las ruinas del mismo nombre y otras elevaciones de considerable magnitud. Debido a esta topografía del suelo morelense, nacen las cuencas como lo son la Barranca de Amaczinac al Oriente del Estado; ríos Cuautla, Yautepec y Apatlaco en el centro del Estado y ríos Chalina y Amacuzac en el Poniente y Sur del Estado. Debido a estas diferencias de alturas en el Estado de Morelos, se cuenta con climas desde el subtropical en la parte Sur donde se localizan las poblaciones de Zacatepec, Tlaltizapán, Tlaquiltenango, Jojutla, Puente de Ktla, Amacuzac y otras comunidades, pasando por el clima templado en Cuernavaca, Tepoztlán, Totolapan, Tlayacapan y otros pueblos, > el clima frío en poblaciones como Tres Marías, Hueyapan, Ocuituco, Tétela del Volcán, San Francisco Tepango >otras.

La recarga de los acuífieros en la zona Sur de Morelos y su administración.

7 Antonio Bae¿a Castillo

En consecuencia y como resultado se tienen varios rangos de precipitaciones y recargas de los acuíferos producto de la topografía accidentada.

I.- 2.- LOMERÍOS SUAVES. También en esta región se localizan lomas y cerros poco pronunciados en las partes central, del Oriente, del Poniente y Sur del Estado. En estas porciones de terreno generalmente se han asentado poblaciones de las cuales se citan algunas como las Colonias de Cuernavaca, Colonias de Yautepec, poblados como Pedro Amaro, El Higuerón, Tlatenchi, Jicarero, Jiutepec, Atotonilco y otros. En esos asentamientos ha costado mucho esfuerzo el llevar agua a los usuarios, por la mala urbanización y los desniveles topográficos muy acentuados. El sistema de suministro por lo general es la perforación de un pozo en un sitio mas abajo de la población o Colonia y bombear el agua a un depósito localizado en alguna parte alta y suministrar por gravedad la dotación a los beneficiarios. Esta forma de suministro es muy cara y en muchos de los casos difícil de llevar a cabo con buenos resultados, ya que se presentan presiones muy discrepantes de un crucero con respecto a otro en función de los diámetros de tubería manejados, cotas de crucero y el colocado de las válvulas de seccionamiento.

En este tipo de terrenos al urbanizarse anárquicamente y sin que existan proyectos de drenaje del agua pluvial, cuando se presentan las lluvias existe un acarreo enorme de suelo que se deslava de las partes mas altas provocando azolves de terrenos, apantles, calles, carreteras y otros sitios, provocando incomodidades en el tránsito de vehículos, el transporte del agua de riego por los canales y desborde de agua, charcas y baches. La Secretaría de Obras Públicas tiene un gran trabajo a realizar al respecto, desde el inicio de los asentamientos hasta el suministro de servicios a los moradores de esas colonias o poblados. Por otro lado Protección Civil también estará al tanto de estos asentamientos, ya que las Colonias o poblados que se localizan en las lomas o Cerros, cuando llueve pueden deslizarse rocas de gran magnitud y provocar accidentes materiales y humanos. Debido a que el Estado de Morelos está cerca del Distrito Federal, la plusvalía de los terrenos se ha incrementado y esto ha dado como resultado la comercialización de terrenos en todo sitio \ sin la menor planeación.

La recarga de los acuíf'eros en la zona Sur de Morelos y su adminislración.

8 Antonio Bae/a Castillo

I.-,3.- TERRENOS PLANOS.

Como se mencionó anteriormente, el estudio presente está dirigido a los suelos del Estado de Morelos que se integra con el mayor porcentaje de sus suelos que son planos o tal vez con algunos desniveles, ya que la orografía en todo el suelo morelense es con pendientes de Norte a Sur.

Cuando hablamos de suelos planos, indicamos que son suelos aprovechables en su mayoría para la agricultura y susceptibles de irrigarse mediante agua rodada por gravedad, suministrada por presas derivadoras, canales de riego que se originan o nacen en los balnearios, y que estos últimos ya aprovecharon el agua de algún afloramiento natuial, como sucede con los balnearios de las Tazas, Agua hedionda y el Almeal en Cuautla; o bien los terrenos se irrigan por medio de agua extraída del subsuelo mediante la perforación de pozos. Las zonas de suelos planos se localizan en el Oriente y Sur del Estado de Morelos y donde se encuentran enclavadas las poblaciones de Tlacotepec, Zacualpan de Amilpas, Amilcingo, Huazulco, Amayuca, Jantetelco, Tetelilla, Tenango, San Ignacio, Telixtac, Quebrantadero y Axochiapan. Por la zona del Centro y Sur del Estado también hay terrenos planos y ahí se ubican las poblaciones de Yecapixtla, Cuautla, Anenecuilco, Ciudad de Ayala, Abelardo L. Rodríguez, Tenextepango, San Juan Ahuehueyo, Huitchila, Las Piedras, San Rafael, Yautepec, Tlaltizapán, Zacatepec, Galeana y Jojutla. En la parte del Poniente y Sur de Morelos también hay planicies y ahí se encuentran las poblaciones de Temixco, Alpuyeca, Xoxocotla, San José Vista hermosa, Mazatepec, Miacatlán, Puente de Ixtla y Amacuzac. Cabe aclarar que no se están registrando todas las poblaciones que se encuentran en el Estado morelense, solo las de mayor tamaño o bien por su importancia.

También en estas superficies planas encontramos algunas depresiones y que dieron origen a las lagunas del Rodeo, Coatetelco y Tequesquitengo ubicadas en el Poniente de la región morelense. Así mismo, en estas planicies se localizan varios afloramientos naturales, derivados de los deshielos del volcán Popocatepetl, del Ixtaccihuatl, del Nevado de Toluca y de las precipitaciones en la sierra del Ajusco. Estos afloramientos se encuentran en Cuernavaca, Palo Bolero, Cuautla, Atotonilco, Oaxtepec, Colonia Alejandra, Las Huertas, Tehuivtla y otros sitios; usándose estos caudales para suministro de agua potable, Centros de esparcimiento como son los balnearios \ para riego.

La recarga de los acuíferos en la zona Sur de Morelos y su administración.

9 Antonio Bae¿a Castillo

De todas las áreas con suelos planos en el Estado, solo los terrenos que se localizan en la parte Oriente y Sur que limitan con el Estado de Puebla son los menos ricos en cuanto a suministro de agua de riego, e incluso existen zonas de veda en cuanto a perforaciones de pozos subterráneos en terrenos de los poblados de Amayuca, Jonacatepec, Tepalcingo y otros.

Las zonas de veda las delimitan los factores siguientes: a).- Los pozos existentes ya no están suministrando el gasto para el cual fueron diseñados, ya que la recarga del acuífero es insuficiente. b).- La perforación de nuevos pozos podrían afectar a afloraciones naturales existentes y esto daría margen a problemas sociales ya que se afectarían intereses económicos.

Resumiendo, se puede decir que el Estado de Morelos es rico en lo que respecta a suministros de agua potable, industrial y de riego; pese a ello ya se sienten carencias cuando las precipitaciones son pocas y las épocas de estiaje muy calurosas. Debido a esta circunstancia se presentan algunos inconvenientes como son: 1.- Suministros intermitentes o tandeos del agua potable y de riego. 2.- Golpe de Ariete en las líneas de conducción o en las redes de agua potable, debido al boqueo de los tazones de las bombas de los pozos profundos, ya que al abatirse el nivel del agua subterránea (línea dinámica), uno o mas tazones jalan aire y esto origina que el tubo que conduce el agua lleve un cuerpo de agua y después un cuerpo de aire, y si la altura de descarga es grande puede regresar el cuerpo de agua que va adelante y chocar con el que le sigue y provocar un golpe de gran magnitud. 3.- Daño a la bomba e instalaciones. 4.- Abuso de los usuarios. Algunos usuarios al saber que solo tendrán en ciertas horas el suministro, y que además su propiedad se localiza en la parte mas alta de la manzana o cuadra, instalan una bomba a la línea de suministro y se abastecen de agua a costa de que los demás usuarios no reciban su dotación de agua. Por lo tanto es de vital interés, el que usuarios e instituciones de suministro de servicios tomen cartas en el asunto, \ definan que se planeará a corto, mediano \ largo plazo.

La recarga de los acuíferos en la zona Sur de Morelos y su administración.

10 Antonio Bae/a Castillo.

CAPÍTULO II.

ESTRATIGRAFÍA DE LOS SUELOS.

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CAPÍTULO II.- ESTRATIGRAFÍA DE LOS SUELOS.

Como se sabe, los estratos del subsuelo juegan un papel muy importante en el contacto que tienen con el agua, ya sea porque permiten el paso a través de ellos o bien, porque la retienen formando mantos acuiferos y que pueden ser explotados mediante la extracción del fluido por bombeo. En muchos de los casos cuando el manto impermeable por su topografía consigue llevar el agua a la superficie, da lugar a los nacimientos naturales del agua a través de veneros ovenas líquidas de gran magnitud. Por la importancia posteriormente hacia los ríos.

La recarga de los acuíferos en la zona Sur de Morelos vsu administración.

14 Antonio Bae/.a Castillo.

Es aquí donde se requiere de algunas técnicas para retener el agua ysuelo,y que haya el menor acarreo de estos y una mayor captación de agua en los estratos inferiores y que no se deslave el terreno superficial.

II.- 4.- OTROS ESTRATOS. En la composición geológica de la tierra no existe uniformidad de los estratos y en la mayoría de los casos, encontramos una combinación tan extensa y caprichosa como no lo imaginan los geólogos o los estudiosos de la mecánica de suelos. Estas presentaciones tan heterogéneas son de interés para los proyectos de la Ingeniería Civil, de la Minería y otros trabajos.

Como ejemplo citaré dos casos de suelos heterogéneos. A).- Dentro de las rocas de origen volcánico puede haber incrustaciones vesiculares de cuarzo, jade, suelo no fundido o bien espuma de la misma lava que quedó atrapado; estas presentaciones de la roca ígnea, permiten una variedad de propiedades y característica de un estrato con relación a otro, como son su resistencia o capacidad de carga, su color, su textura, su absorción, su peso volumétrico, etc.. B).- Las arcillas se pueden encontrar mezcladas con suelos como la arena, el limo, la grava, el boleo, pizarras, basaltos, con material orgánico y otros elementos de granulometría fina, y que al igual que las rocas volcánicas, estas combinaciones en los estratos harán que difieran en las propiedades y características de un estrato con relación a otro. Las variantes de una arcilla con relación a otra pueden ser en su contracción lineal, en su expansión, en su dilatancia, en su permeabilidad, en su capilaridad, en su módulo de finura, en su resistencia al esfuerzo cortante, en su saturación, en su tubificación, en sus límites de consistencia (límite líquido y plástico) y otras. Las rocas también como parte que son del suelo, también su conformación es muy heterogénea y esto hace que el Ingeniero Geólogo y de Mecánica de rocas estudie sus propiedades y características.

La recaíga de losacuileros en la zona Sui de Mótelos >su ddmmistiación

13 Antonio Bac/a Castillo

CAPÍTULO III.

EL SUELO EN LA RECARGA.

La recarga de los acuítelos en la zona Sur de Morelos y su administración.

16 Antonio Baeza Castillo.

CAPÍTULO HI.- EL SUELO EN LA RECARGA.

Como se bosquejó en las páginas anteriores, los suelos superficiales son el medio para que los estratos subsiguientes puedan ser recargados o no, es por eso que reviste importancia el conocerlos al detalle. Desde luego, los suelos en general tienen un grado de permeabilidad y en lo cual mucho tiene que ver la composición granulométrica de ellos,y en este capítulo se verán algunas propiedades de los suelos en la recarga de acuíferos.

III.- 1.- MANTOS PERMEABLES. Cuando hablamos de permeabilidad, se quiere decir que del 100% de un volumen de agua que se vierte o incorpora a un suelo, un porcentaje de este volumen satura dicho suelo, otro porcentaje del agua se evapora, otro porcentaje escurre sobre el suelo saturado y la diferencia penetra a los estratos inferiores para recargar los acuíferos. Según sea el tipo de suelo será su capacidad de saturación, y su porcentaje de agua se mide en función del peso volumétrico del suelo seco y está dado por la siguiente fórmula: % de agua de saturación = Peso del agua /peso del suelo seco. EJEMPLO.- Si un suelo al saturarse pesa 1.82 kg./l. y luego al ser secado pesa 1.49 kg./l., su cantidad de agua será: Cantidad de agua = 1.82 - 1.49 = 0.33 kg./l. Por lo que el % de saturación es : % de saturación = 0.33/1.49 = 0.2215 =22.15% Si aplicamos este valor de saturación a un terreno cuya superficie es de 100 m. de largo por 90 m. de ancho, y tiene la capa superficial un espesor de 0.30 ni., donde la topografía es sensiblemente plana, la cantidad de agua para saturarlo será: Volumen de la capa de suelo = 100 \ 90 x0.30 = 2700 m3. Peso del suelo seco = 2700 m3 x 1.49 ton./m3. = 4023 ton. Cantidad de agua para saturar el terreno =4023 x0.2215 =891.09 ton. Como 1ton. = 1m3de agua; luego entonces se requieren 891.09 m3de agua.

La recarga de los acuíferos en la zona Sur de Morelos ysu administración.

17 Antonio Bac/a Castillo.

Rebasando el porcentaje de agua de saturación en un suelo, este permitirá que el agua excedente se infiltre y que escurra según la topografía superficial de la capa de suelo. También es normal encontrar que las capas superficiales varían sus espesores y características físicas y químicas, por lo que la absorción puede variar de un sitio a otro y en los que a veces solo existen unos cuantos metros de separación. Existe una serie de factores que hace que los mantos o estratos (desde la capa superficial hasta las profundas) sean permeables, y estos son: A).- La granulometría. B).- El índice de vacíos u oquedades. C).- La heterogeneidad . D).- El peso volumétrico. De hecho, los cuatro factores mencionados son consecuentes, ya que si un suelo tiene una granulometría fina será mas denso con respecto a otro suelo cuya granulometría sea mas gruesa, donde la relación de vacíos será mayor y como consecuencia su permeabilidad será también mayor de este último. En el caso de suelos heterogéneos, no existe uniformidad de los factores enunciados y se tienen resultados tan variados en la permeabilidad que no se pueden predecir ni calcular.

En los suelos de Morelos existe un marcado contraste con respecto a la permeabilidad de estos, mientras que en la parte Norte donde se localiza la Sierra del Ajusco son altamente permeables, en la parte Central y del Sur son menos. Esto permite que las recarga de las mantos acuíferos sean diferentes, mientras que en Cuernavaca y Jiutepec hay que perforar un pozo a mas de 400 metros para hallar agua, en Jojutla se perforan 150 metros o menos. Cabe decir que en varios casos interviene la altura de los sitios de perforación con respecto al nivel del mar. Debido a la permeabilidad de los suelos, estos permiten que el flujo de agua fluya hacia los mantos inferiores, y se estima que mas del 90% del agua dulce que existe sobre la tierra se localiza en el subsuelo. También en base a estudios realizados, se considera que el agua subterránea es 20 veces mayor que el agua superficial y que representa el 95% del agua dulce disponible.

La recarga de ios acuíteros en la zona Sur de Morelos ysu administración.

Tipos de agua Aguas Superficiales

Aguas Subterráneas.

Otras.

18 Antonio Bae/a Castillo.

Distribución del agua en el mundo según U.S.Geological Survey. Sabor, profundidad y localización % del agua total. del agua. Agua dulce.

0.0091

Agua salada.

0.0080

En acuíferos hasta 1km. En acuíferos a mas de 1km. Casquetes polares, glaciares, en la atmósfera y océanos. SUMAS:

0.3350 0.2900

% del agua dulce. 1.435

52.835 45.730

90 3579 100.00%

100.00%

De la tabla anterior se ve que el agua dulce subterránea es en cantidad mucho mayor que el agua superficial y esto se debe a la permeabilidad de los suelos.

III.- 2.-MANTOS CONFINADOS. Son aquellos estratos que debido a su granulometría fina en su mayoría, su peso volumétrico alto y su índice bajo de oquedades o vacíos, son capaces de retener el agua en un porcentaje muy alto. Cuando se habla de mantos confinados, no se da a entender que solo los suelos finos son los que los conforman, sino que mas bien, estos son del total el mayor porcentaje en peso y que dentro de ellos hay materiales gruesos como la grava oel boleo. De acuerdo a estudios y experiencias de campo de la Geología, los mantos confinados pueden localizarse a poca, mediana o gran profundidad como se registró en la tabla de arriba, y por lo tanto esta profundidad influirá en el costo de la perforación de un pozo. Por otra parte si el manto confinado solo almacena un volumen de agua no relevante, el costo del agua será muy elevado ya que el bombeo no será permanente o tal vez sea por el tiempo en que no se agote el volumen almacenado. Los mantos confinados se pueden recargar de las formas siguientes: a).- Recarga gravitacional. b).- Recarga horizontal.

La recarga de los acuíferos en la zona Sur de Morelos vsu administración.

19

Antonio Bac/.a Castillo.

a).- La recarga gravitational se efectúa debido a la permeabilidad de los suelos o estratos superiores los cuales dejan pasar el agua. b).- La recarga horizontal se lleva a cabo por la acción de la permeabilidad del estrato o estratos que están localizados lateralmente al manto confinado, también pueden recargarse debido al fenómeno de tubificación originada por el exceso de agua en el subsuelo y ayudada por la topografía o bien por las fallas en estratos adyacentes que están sobre el manto confinado. Precipitación oagua superficial.

i— 1 I Mantos permeables.

Manto permeable. ^—

Agua almacenada.

Agua almacenada oen movimiento. Manto permeable "*

Manto confinado.

Manto confinado

RECARGAVERTICAL.

RECARGAHORIZONTAL.

Dependiendo de la velocidad de recarga y del volumen almacenado en los acuíferos, será la eficiencia del equipo de bombeo en su extracción del agua. Los mantos confinados están integrados por una cohesión muy alta, en la que influyen la finura del suelo, su peso volumétrico, la relación de vacíos y los componentes de naturaleza química que al tener contacto con el agua dan origen a los suelos altamente cementados, vitrificados, ferrosos y de otras composiciones; y se citarán algunas arcillas como: a).- Arcillas carbonatadas. b).- Arcillas fosfatadas. c).- Arcillas sulfatadas. d).- Arcillas con peróxidos. e).- Arcillas con amalgama. 1).- Arcillas con otros elementos o compuestos.

De ahí que muchas aguas al extraerse de un acuífero tengan cierto color, sabor, temperatura y contenido químico, que las hace curat¡\as, termales, venenosas o no aptas para el consumo humano o industrial.

La recarga de los acuíferos en la zona Sur de Morelos y su administración.

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En otros casos existen mantos confinados que sobre ellos se acumularon aguas salinas o de mar desde hace milenios de años y ahora esas aguas se extraen y se procesan para producir sal comestible.

Otros mantos confinados sirvieron de plataforma para que sobre ellos se degradaran animales, vegetales y tal vez otros productos y dieran origen a los yacimientos petroleros tan ambicionados por los países industriales. Como es obvio, los mantos confinados tienen una relevancia muy grande en la formación de la corteza terrestre, y también en la vida de los seres vivientes.

III.- 3.-INFLUENCIA DE LA GRANULOMETRIA DE LOS SUELOS EN LA RECARGA. De lo mencionado en páginas anteriores, se contempla que de acuerdo al tamaño de los granos y de acuerdo a la Mecánica de Suelos existen los suelos: A.- No cohesivos. B.- Cohesivos. Las partículas de los suelos no cohesivos guardan entre ellas una gran cantidad de oquedades y que al no contener muchas partículas finas, esas partes vacías de suelo permite que el agua pase llevando consigo en muchos de los casos elementos coloidales de tamaños micrométricos. Cuando el flujo del agua es abundante y la cohesión es poca, origina las corrientes subterráneas que pueden ser desde un gasto pequeño o corrientes de gran magnitud.

En las Obras de Ingeniería y en especial en la excavación de túneles, se han contactado venas líquidas cuyo gasto en litros por segundo inunda en cuestión de minutos los frentes de barrenación. También, en otros casos ha sucedido que al perforar pozos profundos se ha interferido con corrientes subterráneos y esto ha sido realmente un hallazgo, ya que el gasto de diseño a sustraer está casi asegurado y donde tal vez merme en la época de estiaje. Anteriormente se dijo que debido a los suelos son permeables, la recarga puede ser gravitacional u horizontal, lo cierto es que en caso de las venas líquidas que circulan por el suelo, siguen tnnectorias que los suelos les permiten y que puede ser horizontal osiguiendo cierto es\¡ajamiento con respecto a la horizontal.

La recarga de los acuíferos en la zona Sur de Morclos y su administración.

21 Antonio Bac/a Castillo.

Concluyendo se puede decir que los suelo no cohesivos permiten en mayor o menor grado el paso del agua a través de sus oquedades ovacíos y contribuyen a la recarga de los mantos acuíferos que están sobre los estratos confinados o bien permiten que venas líquidas fluyan a través de ellos.

En cuanto a los suelos cohesivos, debido a que sus partículas están muy unidas permiten que el agua sea retenida o almacenada y que en muchos de los casos cuando el fluido es abundante el agua empieza a circular y si la carga piezométrica sobrepasa a las pérdidas se presenta la subpresión y el agua por ser casi incompresible empieza a buscar salida hacia otros estratos mas blandos y que pueden localizarse a mas profundidad, al mismo nivel o sobre el estrato en cuestión. Los estratos de material cohesivo o suelo impermeable puede ser de superficies tan grandes como los de un lago superficial o mas grandes, y como se asentó con anterioridad, sobre estos localizamos los mantos petrolíferos, mantos de agua salada y mantos de agua de diferentes calidades en función de su PH (Potencial hidrógeno) ode los compuestas que tengan los suelos mismos. Los suelos cohesivos como veremos enseguida, su granulometría está en contraste con la de los suelos no cohesivos y esto influye en su cohesión y acomodo de sus partículas, de tal suerte que puede retener el solvente universal como lo es el agua. Por lo tanto, el tamaño de las partículas o sea la granulometría de los suelos, también cumplen un cometido en la recarga de los acuíferos o en el paso del agua a través de ellos formando corrientes subterráneas.

III.- 4.- LA RECARGA DE LOS ACUÍFEROS SEGÚN LA CLASIFICACIÓN DEL SUELO. Todos los suelos al igual que otras cosas, están debidamente clasificados según sus características físicas y en algunos casos hasta de su composición química. Se ha procurado que la clasificación de lossuelos sea universal y para ello se ha trabajado en estos últimos años \ el resultado es que se tiene una tabla con dicha clasificación, y que aquí se colocará de manera parcial para cumplir con el trabajo que se está tratando. La clasificación se denomina S I C S (Sistema unificado de la Clasificación de Suelos).

La recarga de los acuíferos en la zona Sur de Morelos \ su administración

22 Antonio Bacza Castillo.

TABLA PARCIAL DEL SUCS. Bien graduada. Grava con arena con poco o Limpias nada de finos. Suelos de Gravas partículas gruesas.

Mas del 50% es retenido en la malla 200

Arenas

GW

Mal graduadas. Grava con arena con poco o nada de finos.

GP

Grava con limo y arena.

GM

Con finos.

Grava con arcilla y arena.

GC

Limpias

Bien graduadas. Arena con grava con poco o nada de finos.

SW

Mal graduadas. Arena con grava con poco o nada de finos. Arena con limo.

SP SM

Con finos. Arena con arcilla. Resistencia Dilatancia. Tenacidad. en estado Reacción Consistencia seco. al agitado. cerca del Ruptura. LP Suelos de Limos Nula a ligera Rápida a Nula partículas y lenta. finas. arcillas Media a Nula a muy Media LL50 Suelos Identificables por su color, olor, sensación altamente esponjosa y frecuentemente por su textura fibrosa.

se

ML CL OL

MH CH

OH

Pt

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23 Antonio Bae/a Castillo

En la tabla anterior, los símbolos se registran tomando como base el nombre del suelo, su graduación, su compresibilidad u otras características, en el idioma inglés. TABLA DEL SIGNIFICADO DE LOS SÍMBOLOS. Símbolo del suelo osu Nombre ocualidad del cualidad. suelo en el idioma inglés. G Gravel. S Sand. Well graded. w Poorly graded. p M (del sueco mjala) C Clay L Low compressibility. H High compressibility. O Organic.

Nombre ocualidad del suelo en español. Arena gruesa o grava Arena. Bien graduada. Mal graduada. Limo o fino plástico. Arcilla. De baja compresibilidad. Altamente compresiva. Limos y arcillas orgánicas.

Mirando la tabla, encontramos que los suelos están bien definidos en cuanto a su clasificación debido a su tamaño o granulometría. Por lo tanto lossuelos que encontramos en la corteza terrestre son: A.- Rocas de gran tamaño y peso. B.- Suelos gruesos. C - Suelos finos. Las rocas y los suelos gruesos debido a su alto índice de oquedades, son altamente permeables, y por lo tanto, después de su saturación o antes de ella, el agua empieza a fluir a través de esos mantos o estratos. El paso del agua a través de los suelos también depende de la forma geométrica de los mismos, pues las rocas o partículas pueden ser redondas, de cantos filos oalargadas, en forma de panal, de otras formas. En cuanto a los suelos finos, en su mayoría tienen un grado de permeabilidad muy bajo y mucho depende el peso volumétrico de los mismos. Los suelos de mayor peso volumétrico su granulometría es muy pequeña, que es capaz de pasar por la malla número 200 (0.074 mm. ) con bastante facilidad, esto indica un índice de vacíos mínimo y como resultado una baja permeabilidad. Para medir cuanta agua puede fluir en un suelo grueso en el campo, solo basta conocer:

La recarga de los acuíferos en la zona Sur de Morelos v su administración.

24 Antonio Baeza Castillo.

a).- La absorción o índice de saturación del suelo. b).- Cantidad de agua precipitada oaportada al suelo. c).- Porcentaje de evaporación. Existen otros factores que también influyen en el escurrimiento del agua a través de los suelos o estratos, como es la heterogeneidad de los suelos en cuanto a tamaño de rocas y partículas, diferencias de pesos volumétricos, diferencias en cuanto a su absorción, topografía del suelo o manto. Sin embargo solo se tomarán las características primarias, ya que tomar en cuenta esto último sería bastante difícil precisar datos aún si sesondearan lossuelos de manera amplia. Considerando un ejemplo: Se tiene un terreno de cultivo, que de acuerdo con la siembra que está sobre el requiere de agua de riego,esta a la vez essuministrada por un canal. Datos del problema. Aportación.- Agua rodada por gravedad en un terreno de pendiente pequeña. Superficie del terreno.- 5.20 hectáreas. Lámina de agua.- De 10 centímetros. Evaporación .- Del 2.5% Tiempo en que se aporta el agua.- 36 horas. Gasto suministrado 1001/seg. Absorción del suelo medido en laboratorio.- Del 12.10% Suelo de granulometría gruesa. Espesor del suelo superficial de 0.60 m. Peso volumétrico de 1.81 ton./m3. Humedad de campo 1.9% Sedesea saber: 1.- Que cantidad de agua se requiere para saturar el suelo. 2.- Cuanta agua se evaporará. 3.- Cuanta agua fluirá a través del suelo.

La recarga de los acuífcros en la zona Sur de Morelos >su administración

25 Antonio Bae/a Castillo.

SOLUCIÓN. Volumen de agua necesario para la demanda del cultivo: V= 52000 m2 *0.10 = 5200 m3. Volumen de agua total aportado por el distrito de riego: Vt = 100 1/seg.*60 seg. *60 min. *36 hr. = 12960000 1. = 12960 m3. Cantidad de agua que se evapora : Ve= 0.025x12960 =324 m3. Cantidad real de agua que se aporta al terreno: Vr = 12960 - 324 = 12636 m3. Luego el volumen aportado es mayor al necesario par el cultivo del terreno. Saturación del suelo.Peso volumétrico del suelo seco=ys= y/ (1+% agua) ys = 1.81/1.019= 1.776 ton./m3. Volumen del estrato oterreno de cultivo: V= 0.60x52000 = 31200 m3. Peso total del suelo seco: Pt = 1.776x31200 = 55411.2 ton. Agua necesaria para saturar el suelo: Agua = 0.121x55411.2 = 6704.76 ton. o m3. Agua que tiene el suelo: As = 1810 kg./m3 - 1776 kg./m'. =34 l/m'. Agua total que tiene el suelo: Ats = 0.034x31200 = 1060.80 m\

[.a recarga de los acuíferos en la zona Sur de Morelos ysu administración.

26 Antonio Baeza Castillo.

Agua que el suelo requerirá del suministro: A' = 6704.76 - 1060.80 = 5643.96 m3. Agua que se infiltrará en el estrato siguiente: Ai = 12636- 5643.96 = 6992.02 m3. Cabe aclarar que si el estrato siguiente o capa de suelo también es permeable, también tendrá que saturarse antes de dejar pasar el restante de agua. Por otra parte también es razonable pensar que a medida que los estratos son mas profundos, la humedad de estos aumenta. En cuanto a la permeabilidad de los suelos finos se tratará n ^ adelante, así como la información que se requiere para su cálculo.

La iccaiga de los acuifeios en la 7ona Sui de Moielos\ su admmistiacion

27 Antonio Bac/a Castillo

CAPITULO IV.

ESTADÍSTICAS PLUVIOMÉTRICAS.

La recarga de los acuíferos en la zona Sur de Morelos y su administración.

28 Antonio Baeza Castillo.

CAPÍTULO IV.- ESTADÍSTICAS PLUVIMÉTRICAS. Antes de explicar como se miden las precipitaciones se mencionará como se lleva a cabo el proceso de precipitación. Para que el agua en forma de lluvia llegue al suelo requiere antes de los siguientes pasos: 1.- Los rayos solares al incidir en las superficies de lagos, océanos o mares, permite que el agua se evapore. Este vapor de agua contenida en el aire caliente tiene una densidad menor al del aire frío, por lo que el primero sube o asciende hacia la atmósfera. 2.- Este aire caliente al ir ascendiendo se va encontrando con masas de aire óc menor temperatura, lo que obliga a este aire caliente a saturarse de partículas microscópicas de agua. 3.- El aire ya saturado se expande y al tener contacto con otros corpúsculos microscópicos como el polen, polvos de suelos, material de origen volcánico, residuos de combustión de los motores de las unidades automotrices o de la industria, y otro,s, forman gotas de agua del tamaño de 1 a 20 mieras las cuales forman las nubes. 4.- las nubes son llevadas por el viento y que al encontrarse con otras masas de aire mas frío se sobresaturan y que al no ser incapaces de permanecer en la nube debido a su peso y por efecto de la gravedad se precipitan formando gotas de tamaños que oscilan entre 0.50 mm. hasta 20 mm. o mas. 5.- Si las nubes en su proceso de movimiento de un sitio a otro se encuentran con alguna masa de aire extremadamente frío, las partículas de agua se agrupan y congelan formando cuerpos de hielo entre 0.50 mm. hasta 2.50 mm. o de mayor tamaño, y que se precipitan en forma de nieve ode granizo.

SITUACIONES QUE HACEN POSIBLE EL ASCENSO DEL AIRE. A).- La Orografía del terreno. Si las superficies de los terrenos aledaños a la zona de evaporación del agua son planos, el aire caliente subirá rápidamente y será transportado a otro sitio, pero si existen sierras escarpadas y de gran altura, las nubes rápidamente descargarán su contenido de agua. B).- Convección de las masas de aire. Este fenómeno se presenta cuando a una masa de aire caliente le rodean masas de aire frío provocando la precipitación. Esto sucede a menudo en las grandes cuencas y cañones.

La recarga de los acuíteros en la zona Sur de Morelos y su administración.

29 Antonio líae/a Castillo.

C).- Frente ciclónico. Generalmente las masas de aire se desplazan en conjunto y es muy raro que se mezclen o se combinen entre ellas y pueden formar: C.I.- Frente frío. Este lo integran grandes y abundantes nubes provocando lluvias muy intensas pero de corta duración. C.2.- Frente caliente. Este se forma de nubes muy extensas y que provocan lluvias ligeras de larga duración.

FORMAS EN QUE SE PRESENTAN LAS PRECIPITACIONES. 1. -Llovizna. 2. - Lluvia. 3. - En forma de escarcha. 4. - Aguanieve. 5. - Nieve. 6. - Granizo. De las formas de precipitación enumeradas anteriormente se pueden resumir en dos: A.- Lluvia. B.- Nieve. En sitios donde las nevadas son escasas, solo se pondrá atención a las lluvias en sus características representativas como son: •

Tiempo o meses del año en que ocurre la temporada lluviosa.

•

Forma en que se presentan las lluvias.

•

Intensidad yduración de las lluvias.

•

Otras características.

Ia tecaiga de los acuiteios en la zona Sui de Morclos vsu administración

30 Antonio Bac/a tastillo

MEDICIÓN DE LAS PRECIPITACIONES. Para efectuar la medición de las lluvias, se hace un estudio previo de campo y se localizan sitios para la construcción de Estaciones Climatológicas. En las estaciones climatológicas se instalan aparatos especiales como lo son: 1. - El Pluviómetro. 2. - El Pluviógrafo. Tanto el pluviómetro como el pluviógrafo son instrumentos que no varía con otros en lo que respecta a su propósito, de medir la cantidad de agua precipitada en una región. La precipitación se mide en unidades de longitud y está dada por la siguiente fórmula. Hp = Volumen ocupado en un recipiente/ Área transversal del mismo. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL EQUIPO DE MEDICIÓN. Pluviómetro. Pluviógrafo. Este equipo es barato. El equipo es caro. Registra la hora en que empezó No registra la hora en que y terminó de llover. se presenta la lluvia. Registra el Hp de cada lluvia No se sabe si la Hp es producto ocurrida durante las 24 horas. de una o mas lluvias ocurridas en las 24 horas. Es fácil la toma de lecturas. Se requiere de instrucción para el tomado de lecturas. La toma de lecturas en los aparatos y sus registros respectivos en nuestro país, son a las 8a. m. todos los días. IV.L- REPORTES DE LAS ESTACIONES PLUVIOMÉTRICAS. Registro de un reporte diario de un pluviógrafoAltura total de la lluvia en mm. Hp: Número de lluvias: Cuantas lluvias produjeron ese Hp. Inicio y fin de la primera lluvia. Inicio a.m.( ) p.m.( ). Fin a.m.( )p.m.( ) Inicio y fin de la segunda lluvia. Inicio v fin de la tercera lluvia. Inicio a.m.( ) [).m.(_). Fin__=a.m.( íp.nM^J Altura de la primera lluvia en mm. j Hp 1: Altura de la segunda lluvia en mm. Hp 2: Altura de la tercera lluvia en mm. |Hp 3: IFecha: Lugar: Lector: Hora:

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31 Antonio Bae/a Castillo.

En el caso del PLUVIÓMETRO solo registra la altura total en mm. de la o las lluvias ocurridas durante 24 horas. Otros datos que se recaban en las estaciones climatológicas entre otros son: • Porcentaje de humedad en el medio ambiente. • Temperaturas ocurridas en las 24 horas. •

Velocidad y dirección del viento.

•

Nombre de la estación climatológica.

•

Ubicación o localización de la estación climatológica en el país.

• Número y clave de la estación climatológica. Otro término muy usual y que nos interesa cuando se presentan las precipitaciones es el de la INTENSIDAD (i).Este se representa así: i= Altura de lluvia/ Tiempo de duración de la lluvia. A través del tiempo se ha comprobado, que generalmente cuando ocurre una precipitación en un área determinada no lo hace de manera homogénea, ya que en un lugar lloverá mas que en otro, por lo que será necesario tener un criterio para determinar la Hp representativa de la precipitación, tomando en cuenta que se habrán registrado Hp diferentes en las demás estaciones climatológicas diseminadas en esa área o zona. Una vez determinada la altura de lluvia Hp ocurrida en una superficie, ahora será necesario calcular la Hp representativa de varias lluvias ocurridas en un periodo de años a futuro. Hay varias maneras de determinar la Hp representativa a futuro, en este trabajo solo se bosquejarán 3 métodos, a saber: 1. - Calculando la media aritmética. 2. - Método geométrico. 3. - Método de porcentajes.

MEDIA ARITMÉTICA. Este método parte del supuesto de que el incremento o decremento de la Hp producido por una lluvia será constante para años futuros, y consiste en determinar en promedio de las Hp producidas por las lluvias ocurridas en años anteriores yaplicarlas al futuro.

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32 Antonio Bae/a Castillo.

La fórmula a aplicar es la siguiente: PF = Xt/ n Donde: PF = Altura de la precipitación de una lluvia a futuro (Hp) medido en mm. Xt - Suma total de las Hp en mm. de todas las lluvias ocurridas en un número de años. n = Número total de lluvias ocurridas en un lapso de años.

EJEMPLO. Los datos de precipitaciones sevierten en la siguiente tabla y de ella se calculará le media aritmética. Tabla de datos estadísticos de lluvias ocurridas en una región. mm. totales de precipitación Años. Número de lluvias ocurridas en el año. Ocurridas en el año. mm. 432 1995 36 402 1996 39 491 1997 28 564 44 1998 399 1999 32 2000 488 38 2001 401 29 3177 Sumas. 246

Aplicando la fórmula obtendremos el Hp de una lluvia: PF = Hp = 3177/ 246 = 12.91 mm. /lluvia. Por lo tanto si se quisiera saber la cantidad de agua precipitada en un tiempo de 30 años y en una superficie de 44 hectáreas y 1500 m2, se procedería de la siguiente manera: Número de lluvias promedio ocurridas en un año = 246/7 = 35.14 Superficie donde ocurrirá la precipitación: 44 - 15- 00 Cantidad de agua precipitada en un aguacero = 0.01291 x441500 = 5699.77 m3.

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33 Antonio Bae/.a Castillo.

Agua precipitada en un año: PT = 35.14 x5699.77 = 200 289.77 m \ Para 30 años se tiene: P = 30 x200 289.77 = 6008 697.60 m3. Desde luego aquí no se ha tomado en cuenta la cantidad de agua a descontar debido a la evaporación, la que se requerirá para saturar el suelo en su capa superficial.

MÉTODO GEOMÉTRICO. Este método consiste en suponer que las precipitaciones tendrán un incremento o decremento, análogo al que tiene un capital depositado en una institución bancaria en el que el interés será el factor de crecimiento o decremento en un periodo de años. La fórmula a usar es: A= a (1+ r)" Donde si la aplicamos a nuestro caso: A= Lluvia que se presentará a futuro (Hp). a = Precipitación actual. 1 = Constante. r = Incremento odecremento de las precipitaciones. n= Número de lluvias ocurridas en periodos consecutivos.

Aplicando logaritmos a la ecuación: log A= log a (1 + r)" por lo tanto se tiene: (log A- log a)/ n = log (1 + r)

La recarga de los acuíTeros en la zona Sur de Morelos ysu administración.

34 Antonio Bacza Castillo.

EJEMPLO. Con los datos anteriores de las lluvias registradas, se hará el cálculo del volumen precipitado a los mismos años futuros. Como en el caso anterior será necesario elaborar una tabla de datos y en ella misma se realizarán algunos cálculos.

1

2

TABLADEDATOSYCÁLCULO. 3 4 5

6

Años. Número de mm. totales Logaritmo del Diferencia lluvias. de log (1+ r) de lluvia número de la logaritmos. registrados. columna 3. 1995 36 432 2.635483 -0.031257 -0.000417 1996 39 402 2.604226 1997 0.086855 0.001296 28 491 2.691081 0.060197 0.000836 44 1998 564 2.751279 32 -0.150306 -0.001977 1999 2.600972 399 0.087446 0.001249 2000 38 488 2.688419 -0.085275 -0.001272 2001 29 2.603144 401 -0.000285 Suma. 3177 246

Aplicando la fórmula logarítmica: log A = log a + n log (1+ r) ; log (1+ r) = (log A- log a)/n En la tabla se tiene: en la columna 4: log de 432 = 2.635483 yasí sucesivamente. En la columna 5: 2.604226 - 2.635483 = -0.000417 y así consecutivamente. En la columna 6: n= Número de lluvias consecutivas de un año y el siguiente. -0.031257/ £ lluvias de 2años consecutivos. -0.031257/ (36 +39) = -0.000417 >así consecuentemente. De la suma de la columna 6 seobtiene el promedio:

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35 Antonio Baeza Castillo.

Promedio = Pr = -0.000285/ 7años = -0.0000407 para un año. Aplicando la ecuación para saber la cantidad de agua en mm. que se precipitará en un año y a un futuro de 30 años: log A= 2.603144 + 30(- 0.0000407) = 2.601923 Precipitación anual = antilog A= antilog 2.601923 =399.87 mm. Promedio de lluvias por año = 35.14 Precipitación en un aguacero = Hp = 399.87/ 35.14 = 11.37 mm. Por lo tanto la cantidad de agua precipitada en un año será: PT = 35.14x0.01137x441500 = 175694.925 m3. Así para 30 años, el agua precipitada será: P =30x175 694.925 = 5270 847.75 m3.

MÉTODO DE PORCENTAJES. Este método consiste en determinar el porcentaje de aumento o disminución de la precipitación anual en años anteriores y aplicarlo en años futuros. La fórmula a aplicar es: PF = P a ± ( P a * n * %) Donde: PF = Precipitación a futuro. Pa = Precipitación actual de una lluvia. n= Número de precipitaciones pasadas en el último año. % = Porcentaje de incremento (+) odecremento (-) en años pasados. Tomando los datos anteriores del problema se tendrá:

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Años.

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Sumas.

Precipitación alcanzada en el año en mm.

36 Antonio Bae/a Castillo.

Incremento (+) 0

Número de lluvias por año.

Porcentaje. ±

decremento (-) en mm.

432 402 491 564 399 488 401

-30 +89 +73 -165 +89 -87

36 39 28 44 32 38 29 246

-6.94 +22.13 +14.86 -29.25 +22.30 -17.82 +5.28

En este caso hubo un incremento en estos 7años de lluvia de 5.28% Por lo que el porcentaje para una lluvia será: % = 5.28/246 = 0.02146 % Aplicando la fórmula: n = 29 Pa = 401/29 = 13.827 mm. /lluvia. Por lo tanto la Hp para una precipitación futura se calculará: PF = 13.827 + (13.827x29x0.02146) = 13.913 mm. Aplicando el valor anterior a las precipitaciones en un año: PT = 35.14x0.013913x441500 = 215850.595 m3. Siel periodo a considerar esde 30 años: P = 30x215 850.595 = 6 475 517.85 m3.

RESUMEN DE RESULTADOS. Método. I Precipitación de agua |Precipitación de agua a > en un año futuro en m3. , 30 años_fu_turos_e_n_ m3. ^JVnüriético^_ ^ " ~ 1 7 ^ 0 0 2 8 9 ^ 7 " 7 7 7 7 16008^697160^ __Geoiñctrico. ,7_ "_175_694:925_ 7 5 270 847.75 ^ Por porcentajes. 215 850.595 6475 517.85 Sin duda al comparar los resultados por los tres métodos ya expuestos, se \ e que hay discrepancias en cuanto a los resultados, por lo que el in\estibador o

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37 Antonio Bacza Castillo.

proyectista debe tener el suficiente criterio para decidir cual valor tomar en sus estudios. IV. 2.- ESTADÍSTICAS DE CAMPO. Muchos estudios realizados en diversos campos de la Ingeniería, tienen su apoyo en los análisis de campo o en el sitio de aplicación, y en este caso también es válido el realizar estos estudios o monitoreos. Los estudios o monitoreos de campo pueden ser: 1. - Presencia del investigador en el campo cuando se presentan las precipitaciones. 2. - Recorrido físico de áreas, cuencas y depresiones, y tomar lecturas directas de la o las lluvias ocurridas. Además se debe contar con el equipo necesario para la toma de lecturas o mediciones. IV. 2. L- Si la persona encargada de un estudio va al campo para monitorear directamente, para que su reporte sea lo mas completo debe tomar en cuenta lo siguiente: a).- Indicar por que punto cardinal se presentan las nubes cuando ocurre una precipitación. b).- Medir la dirección y velocidad del viento, antes, durante y después de la precipitación. c).- Indicar de manera somera de acuerdo a la Mecánica de suelos, que tipo de suelo es donde esta ocurriendo la precipitación, con la finalidad de medir su absorción. d).- Tomar lecturas de tiempo de inicio y terminación de la o las lluvias ocurridas en el lugar. e).- Indicar en que momento desde que se inició la lluvia,'el agua empieza a escurrir superficialmente hacia alguna cuenca o hacia alguna parte mas baja del terreno en cuestión. f).- Localizar en el sitio con estacas los puntos mas bajos del terreno. g).- Medir la lámina de agua en las áreas de descarga o salida del agua, así como el ancho de la misma h).- Medir el tiempo desde que el agua empezó a escurrir hasta que deja de hacerlo.

La recarga de los acuíteros en la zona Sur de Morelos ysu administración.

38 Antonio Baeza Castillo.

i).- Después de ocurrida una tormenta, medir a que profundidad de la capa superficial de suelo fue capaz de saturar o si ya existe infiltración o precolación del agua hacia estratos inferiores.

Todos estos datos serán recabados no solo par una lluvia, sino para todas las lluvias que a juicio del investigador sean pertinentes.

IV. 2.2.-Recorrido físico de áreas, cuencas y depresiones. Toma de lecturas. Al realizar un recorrido de una superficie de terreno se deben tomar por lo menos los siguientes datos: A.- Superficie aproximada en m1 del terreno en estudio. B.- Si existe una cuenca a la cual se descarga el agua, aforar en una sección antes y una sección después de la descarga. C - El aforo pude realizarse de dos maneras. C. 1.-Con un molinete. C. 2.- Midiendo la sección con señalamientos con estacas antes y después de de la descarga. D.- Medir el tiempo de descarga. E.- Si la cuenca a la cual descarga el agua de la superficie en estudio ya tiene un antecedente de recorrido y descargas, habrá que ser muy cuidadoso en el aforo o toma de lecturas de campo. Además de recabar datos hidrológicos de la cuenca en la C. N. A. (Comisión Nacional del Agua) , en S. R. H. (Secretaría de Recursos Hidráulicos) u otra dependencia. F.- Si existen depresiones como son los lagos, tendrá que cuantificarse el área de influencia, sus curvas de nivel ysu volumen, así como su clasificación de suelo. G.- También habrá que revisar que en una cuenca o depresión, el agua que escurre no sea derivada en la sección o lugar de estudio, y si lo es, saber la cantidad de agua que se deriva, de otro modo los datos tomados en campo serían erróneos. H.- Recabar información acerca de perforación de pozos subterráneos cerca o dentro del terreno en estudio. I.- Investigar si existe o no bombeo externo para algún suministro o uso del agua, así como el gasto bombeado.

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39 Antonio Bae/a Castillo.

IV. 3.-REALIZACIÓN DE ENCUESTAS EN EL LUGAR.

Aunque sabemos que los proyectos de alguna manera no cubrirán con el cien por ciento de toda la información para realizarlos, nuestro deseo es que cuente con el máximo de detalles, y para ello nos valemos de testimoniales de personas o cosas del lugar en estudio.

Los testimonios que deben tomarse en cuenta son: •

Información que nos proporciones las personas de mas edad arraigadas en el lugar por que ahí nacieron y han vi^to por toda su vida el comportamiento de las épocas de lluvia.

•

Información de personas que de manera oral recibieron de sus ancestros acerca de lluvias, crecimiento de ríos, dirección y velocidades de viento, duración de las precipitaciones, daños ocurridos por avenidas e inundaciones, etc.

• Testimonio de marcas en rocas, árboles viejos, construcciones antiguas, cambios de curso de ríos o arroyos, cauces con o sin escurrimiento de agua, secciones de los escurrimientos, deslaves en los cerros, descubrimiento de ruinas u otro hallazgo por efecto de grandes lluvias. •

Fechas aproximadas de ocurridos los fenómenos antes descritos.

•

Localización de afloramientos naturales extinguidos o aparecidos en el terreno.

• Tipo de vegetación existente y la que existía antes. •

Investigar el uso del suelo y del agua a través del tiempo con los lugareños.

•

Hábitos y labores de los habitantes del lugar.

•

Economía de los habitantes >sus fuentes de ingresos.

•

Si existe agricultura, ganadería, minería, industrias u otras actividades.

•

Fuentes de abastecimiento de agua para beber, para riego y para la industria.

•

Si existen líneas de comunicación como carreteras, ferrocarriles, telefonía u otros servicios.

•

Mas información adicional.

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40 Antonio Bac¿a Castillo.

Con todos los datos obtenidos se realiza un banco estadístico de información y se toma la necesaria para realizar un proyecto, que para este caso es de la recarga de los acuíferos en la zona Sur del Estado de Morelos.

ESTACIONES CLIMATOLÓGICAS EN EL SUR DEL ESTADO DE MORELOS. Estadísticas de precipitación. Promedio anual. 1 Años de Ubicación de la estación climatoló gica. Hp promed o en el año en mm. registro. Puente Amacuzac. Zacatepec Jojutla Tlaltizapan Tequesquitengo de Ixtla. 13.8 1980 14.2 12.1 13.9 L_!4A__ 13.9 1981 15.0 11.9 14.9 12.2 14.9 Í3l 20.4 1982 19.0 17.4 16.7 21.3 22.2 14.1 1983 11.0 8.9 10.0 12.0 8.0 14.1 1984 10.5 10.0 14.5 10.1 11.0 17.4 1985 13.3 14.4 13.6 16.6 15.9 11.5 1986 11.0 10.5 10.0 12.0 10.8 19.4 1987 18.1 18.0 17.6 19.3 19.0 13.2 1988 14.2 15.2 15.9 16.9 15.9 13.4 1989 11.4 15.3 14.8 16.0 17.0 15.7 18.8 1990 14.5 14.9 20.0 15.8 1991 11.9 10.0 10.9 12.0 10.1 11.5 1992 10.0 10.0 10.9 10.1 11.0 19.4 20.4 1993 22.3 20.4 21.1 18.6 20.3 1994 17.7 22.5 12.6 12.5 13.1 18.3 ! 14.3 15.1 1995 16.2 16.6 16.1 14.3 15.2 16.4 1996 20.2 22.2 19.0 1997 12.8 "1 15.4 15.3 13.0 13.8 15.5 15.2 j 1988 17.7 , 14.2 15.6 i 19.1 16.0 r 1999 12.0 | 20.0 16.6 10.5 14.3 16.1 15.7 2000 15.9 15.2 16.6 17.8 17.0 2001 14.7 14.0 16.0 15.1 | 14.0 j 15.3 15.36 Prom. 15.33 14.93 14.57 | 15.60 14.16

ñí 1

Los datos estadísticos anteriores sirven para aplicar un método de cálculo a futuro y obtener el Hp de diseño para un proyecto de recarga. También se puede observar, que en la parte Sur del Estado existen pocas variantes en cuanto a las precipitaciones, ya que esta zona se encuentra delimitada al Oriente por los Cerros de las Sábilas y al Sur y Poniente por la Sierra de Huautla y Tilzapotla.

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CAPÍTULO V.

MEDICIÓN DE GASTOS.

Antonio Bae/a Castillo.

La recarga de los acuíferos en la zona Sur de Morelos y su administración.

42 Antonio Bae/.a Castillo.

CAPÍTULO V.- MEDICIÓN DE GASTOS. Para conocer la cantidad de agua que recargan los acuíferos es necesario conocer algunas etapas del proceso y su medición, y se analizarán los de mayor repercusión.

EVAPORACIÓN. Antes que el agua de lluvia penetre en la capa superficial del suelo, una parte del agua se evapora. Para medir la cantidad de agua evaporada se usan los EVAPORÓMETROS, cuya función es la de medir cuanta agua vuelve al estado gaseoso. La evaporación también se mide en altura al igual que la precipitación y en la que intervienen la presión atmosférica, la velocidad del viento y la calidad del agua. Se ha comprobado que el agua de mar tiene un grado de evaporación menor con relación al agua dulce debido a su alto contenido de sales, no obstante, si las zonas costeras son húmedas se debe a la evaporación que producen las grandes superficies de los mares y océanos. Generalmente el agua evaporada es un porcentaje del total del agua que se precipita en las lluvias y que es variable de una región a otra en función de los factores anteriormente señalados.

INFILTRACIÓN. Es la cantidad de agua que ingresa a los estratos inferiores del suelo y a este movimiento también se le conoce como Percolación y depende de : 1.- El espesor y tipo de suelo de la capa superior y del impacto de las gotas de lluvia sobre la superficie, ya que estas últimas lavan el material y lo arrastran horizontal y verticalmente.

2.- La rapidez de transmisión del fluido y depende de los siguientes factores: •

índice de porosidad.

•

Granulometría del estrato o estratos.

•

Absorción del suelo.

•

Peso volumétrico.

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•

43 Antonio Bae/.a Castillo.

Homogeneidad o heterogeneidad del estrato o de los estratos.

• Textura del suelo. Desde luego, los factores mencionados anteriormente siempre van de la mano unos con otros, ya que si mencionamos que un suelo tiene un peso volumétrico bajo: •

Seguramente su índice de porosidad es muy alto.

•

Su absorción es grande.

•

Su granulometría es heterogénea.

Como se ve, es importante conocer esos factores ya que estos influyen en la capacidad de infiltración que tenga un estrato. Como ya se mencionó anteriormente, los suelos por su clasificación permitirán o no el paso del agua. Suelos NO COHESIVOS amplia transmisión de agua. Suelos COHESIVOS poca o muy poca transmisión de agua. También la transmisión se verá influenciada por la calidad y viscosidad del agua. Una agua con un PH (Potencial hidrógeno) muy alto (Aguas incrustantes) de acuerdo a la escala de Langelier, se transmitirá mas lento que una de lluvia cuyo PH es bajo (Aguas corrosivas). Por otra parte si una agua contiene sales, su viscosidad será mayor que una agua acida o blanda como lo es el agua de lluvia. También influirá en la viscosidad del agua, la temperatura. A mayor temperatura menos viscosidad. CUANTIFICACIÓN DE LA INFILTRACIÓN. Para medir la cantidad de agua infiltrada en un suelo se puede lograr con el uso de: •

Permeámetro o infiltrómetro de carga constante.

•

Permeámetro de carga variable.

•

Simulador de lluvia.

•

Ensayos de campo.

Los pcrmcámetros así como el simulador de lluxia nos miden la infiltración en el laboratorio y los valores obtenidos se aplicarán al proyecto en estudio.

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44 Antonio Bac/a Castillo.

V.I.- CÁLCULO DE GASTOS MEDIANTE LA APLICACIÓN DE FORMULAS.

El cálculo de la cantidad de agua infdtrada al subsuelo es un tanto compleja, y que las variables que intervienen son tantas e inestables que solo se tratará de acercarse a lo real con cierto margen de error en los resultados. Se harán algunos análisis del agua infiltrada mediante ensayos de laboratorio y de campo. También se tomará como base una superficie de terreno en las proximidades de la Ciudad de Jojutla, Estado de Morelos, donde se cuenta con datos de:

Precipitación. Evaporación. Superficie. Topografía. Tipo de suelo. Capacidad de absorción. Ensayos de campo. Encuestas en el lugar. Ubicación del terreno. Junto al Balneario "Aqua Splash' Superficie del terreno 30-00-00 has. Pendiente del terreno 0.9% Desnivel de Norte a Sur. Geometría del terreno: Rectangular de 500 x600 m.

Se empezará por calcular la infiltración en el suelo mediante el uso del permeámetro.

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Los permeámetros como ya fueron mencionados pueden ser: 1.- De carga variable. Se usan para medir la permeabilidad en suelos heterogéneos y que son casi impermeables, como mezclas de arena, limo y arcillas; limos con arcillas oarcilla únicamente. 2.- De carga constante. Se usan para medir la permeabilidad en suelo de tipo no cohesivo, como las gravas, arenas y una mezcla entre ellas. El suelo escogido para el estudio contiene estratos de material no cohesivo como lo es la mezcla de arena con grava y algunos finos como la arcilla. Se tomaron muestras a profundidades de 1,2,..., hasta 5.75 m. Se usó un permeámetro de carga constante.

Ejemplo de ensayos: Fórmula a utilizar. K = Q L/ h A t K = Permeabilidad del suelo en mm./ seg. Q = Volumen de agua descargada en cm3. L = Longitud de la muestra en la dirección del escurrimiento en cm. A= Área de la sección transversal de la muestra en cm2. h = Carga hidráulica en cm. t = Tiempo en seg.

Equipo: permeámetro de carga constante. Longitud de la muestra = 10 cm. Diámetro de la muestra = 6 cm. La carga hidráulica fue de 60 cm. Volumen obtenido = 99.80 cm3. Tiempo = 25 seg.

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46 Antonio Bac/.a Castillo.

Aplicando la fórmula: K = (99.80xl0)/|60x(3.1416x36/4)x25 = 0.02353= 0.024 cm./ seg. K = 0.024 cm./seg. = 0.24 mm./seg. Área de la muestra = 28.27 cm2. Con los cálculos realizados en el ensayo de permeabilidad, se puede determinar la posible cantidad de agua a captar por el suelo. EJEMPLO.- El análisis se realizará para una lluvia, considerando que el suelo está saturado. Datos de cálculo: Duración de la lluvia 14 min. La profundidad del estrato se calculará. Tiempo de infiltración 25 seg. (Medido en el ensayo de laboratorio). Volumen de agua obtenida en la muestra permeable 99.80 cm3. Longitud de la muestra 10 cm. Área de la muestra 28.27 cm2. Número de muestras verticales a calcular (Espesor del estrato). Número de secciones en 1.0 m2. n = 10000 cm2./ 28.27 = 353.68 secciones. Tiempo que tarda el agua para infiltrarse hasta la profundidad inferior del estrato: Duración de la lluvia = 840 seg. Luego esta duración de lluvia permite que el agua se infiltre en: 0.02353 x840 seg.= 19.76 cm. en sentido vertical. Número de muestras verticales = 19.76 cm./ 10cm. (probeta) = 1.972 ~2 La cantidad de agua infiltrada será: V= 2 x0.00998 litros = 0.01996 Its.

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Antonio Bae/a Castillo.

Para 1.0 m2 se tendrá un volumen de agua infiltrada que será: V= 0.01996 x353.68 = 7.059 1 = 0.007059 m3. Agua infiltrada en 30 Has. V= (0.007059/1000) x300000 =2117.70 m3. Profundidad a la cual penetra el agua: P = 0.1976 m. en el tiempo de la lluvia. Después de los 14 minutos que duró la lluvia el agua sigue infiltrándose hacia los estratos inferiores hasta alcanzar un manto confinado Cabe decir que siempre habrá lluvias de mayor duración y con menor intensidad, así como lluvias de corta duración con una intensidad muy alta, no obstante, para una buena recarga siempre se abogará por las lluvias de larga duración y de baja intensidad. SIMULADOR DE LLUVIA. Para poder cuantificar la infiltración o precolación del agua en el suelo se puede echar mano de simuladores de: •

Laboratorio.

•

De campo.

Simulador de laboratorio. Este se construye con materiales diversos como son: ^ Regaderas instaladas con su tanque de agua y sistema de llaves. S Traer del campo el suelo para ensayar su permeabilidad. •S Compactar el suelo con la compactación de campo. ^ Contar con ventilador de aire que simule el viento cuando llueve. •S Tener relojes para medir el tiempo. S Contar con equipo adicional como recipientes, probetas graduadas, termómetro, báscula y otros. El procedimiento es un tanto laborioso y requiere de mucho cuidado y atención, desde la traída de la muestra de campo, el compactado de la misma \ la aplicación de la cantidad de agua que se usará para simular la lluvia.

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48 Antonio Bae/a Castillo

En cuanto al muestreo, este generalmente será de tipo alterado y habrá que medir todas las características del suelo original y reproducirlas en el laboratorio, y estas son entre otras las siguientes:

1. - Humedad de campo. 2. - Absorción. 3. - Peso volumétrico. 4. - Compactación.

Debido a lo anterior, también se requiere de equipo de laboratorio de Mecánica de Suelos para realizar los ensayos correspondientes. PROCEDIMIENTO. > Contar con las instalaciones y el área de trabajo. > Preparación de la muestra. ?• Realización del ensayo. > Toma de lecturas durante y después del ensayo. > Registros y cálculos.

EJEMPLO NUMÉRICO. Datos de la muestra. Peso 300 kg. Humedad de campo 5.2% Peso volumétrico 1.74 kg./l. (En su estado natural). Peso volumétrico 1.44 kg./l. (En estado suelto). Absorción 32.3% CÁLCULOS. Volumen de la muestra = 300/1.74 = 172.41 I. Peso de la muestra seca = 1.74/ (1+ 0.052) = 1.6539 kg/l.

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49 Antonio Bae/a Castillo.

Peso del suelo saturado = 1.6539x 1.323 = 2.188 kg./l. Cantidad de agua que tiene el suelo natural: W = 1.740 - 1.6539= 0.0861 kg./l.

Cantidad de agua para saturar el suelo: W, = 2.188 - 1.6539= 0.5341 kg./l. Agua que hay que agregar al suelo para saturarlo: Wz = 0.5341 - 0.0861 = 0.448 kg./l. Por lo que para saturar la muestra se requerirá la siguiente cantidad de agua: W3= 0.448 x 172.41 Its.= 77.239 kg.

En cuanto a la Compactación se realizará de manera manual, hasta alcanzar un peso volumétrico de 1.74 y con un contenido de agua del 5.2%. Al tener el peso volumétrico con su humedad de campo se procede a realizar el ensayo, mediante la aplicación del agua con una regadera y a una altura propuesta de 6 m. y con un tamaño de gota de 5mm., y aplicando aire a una velocidad de 40 km./hr. mediante un ventilador de rejilla. De acuerdo al volumen de la muestra, esta se preparó en un m y un espesor de 0.1724 m. Al realizar el ensayo y aplicar la cantidad de 77.239 kg. de agua al suelo, no se presentó la precolación, sino hasta que se agregaron 81.2 kg. de agua. Tiempo de duración del ensayo 12 min. = 720 seg.

NOTA.- Los ensayos tienen que ser semejantes a las lluvias que han acontecido en el lugar tomando en cuenta: 1. - Velocidad del viento. 2. - Duración de la lluvia. 3. - Tamaño de las gotas de llu\ ia. 4. - Intensidad de la llmia.

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50

Por tanto la velocidad de infiltración será:

BIBLIOTECA

T = 17.24 cm./ 720 seg.= 0.0239 cm./seg.

SIMULADOR DE CAMPO. Este procedimiento ya se está aplicando en varias partes de la República Mexicana, y aunque el campesino no lo toma como tal, lo aplica en sus cultivos de alfalfa, haba, maíz, ajonjolí, camote y verduras. Consiste en un equipo de tuberías con aspersores y con sistema de inyección de agua a presión mediante bombeo a los conductos. El volumen de agua aportado es medido por el gasto aportado por la bomba en un Tiempo determinado. Este sistema no se ha aplicado en el Estado de Morelos, salvo en Atotonilco en este año de 2002, en otros estados se ha aplicado, pero siempre pensando en el riego de cultivos mas no en la recarga de los acuíferos, aunque de manera indirecta se logra.

PROCEDIMIENTO. •> Se debe contar con un equipo de bombeo. • El agua sedebe captar de preferencia de un río, lago o presa. • Será necesaria la instalación de tuberías de 4 a 6 pulgadas de diámetro y de longitudes propias para la aplicación del agua en el terreno. • Se colocarán aspersores con una separación igual al diámetro o longitud total del alcance de los mismos. • Contar con datos de gasto, tiempo, superficie, humedad de campo del suelo, absorción del suelo, peso volumétrico del suelo en campo. • Una vez instalado el equipo aplicar el agua el tiempo necesario hasta que el agua de indicios de querer escurrir sobre la superficie. • Se realizarán calas o muéstreos en diferentes sitios para medir la cantidad de agua que contiene el suelo, su peso volumétrico, la profundidad que logró penetrar el agua.

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EJEMPLO REALIZADO EN CAMPO. Datos. Gasto suministrado 20 1/seg. Tiempo de bombeo 6 horas. Humedad de campo del suelo 8.2% Superficie a saturar 0.5 Ha. Humedad de campo del suelo 8.2% Peso volumétrico del suelo 1.94 Absorción del suelo34.5% Profundidad a la que se saturó el suelo 0.18 m. (medido en campo). Cambios que se realizaron del equipo de aspersión 6. Franjas de irrigación de aproximadamente 20x40 m. Tiempo específico para irrigar una franja 1 hora. CÁLCULOS. 1. - Peso del suelo seco = 1.94/1.082 = 1.7929 kg./l. 2. - Peso del suelo saturado = 1.7929x1.345 = 2.4114 kg./l. 3. - Agua que tiene el suelo como humedad de campo = 1.94 - 1.7929 = 0.1471 kg./l. 4. - Agua para saturar el suelo = W, = 2.4114 - 1.7929= 0.6185 kg./l. 5. - Agua que hay que agregar = W2= 0.6185 - 0.1471 = 0.4714 kg./l. 6. - Tiempo de bombeo para saturar los 5000 m2. =6x60x60 = 21600 seg. 7. - Volumen de agua aportado = 20x21600 = 432000 I.= 432.0 m*. 8. - Consumo de agua = 432000/5000 = 86.4 l/m2 de terreno. 9. - Volumen de suelo saturado = 432000 kg. de agua/0.4714 kg./l de suelo.= 916420 I.de suelo = 916.42 mJ. =V

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52 Antonio Bacza Castillo.

10.- El espesor del suelo saturado será: V= A e ; luego e= V/A e = 916.42/5000 = 0.183 m. Por lo que la infdtración valdrá: T = 0.183/(1x60x60) = 5.08"3 cm./seg.

Después de haber sido saturado el suelo empezará a percolarse el agua hacia los estratos inferiores. Esta información se recabó en los Campos de Atotonilco, Morelos donde el suelo es una arcilla con arena y material «alcáreo.

OTRO MÉTODO DE MEDIR LA INFILTRACIÓN EN CAMPO. Además de tener datos estadísticos de precipitación, de evaporación y otros, requerimos saber que capacidad tiene el suelo de cualquier área, de absorber el agua que se precipita o se rueda sobre el; esto se logra mediante ensayos en el sitio. Cuando ya se conoce la capacidad de infiltración de un suelo, estaremos en condiciones de proyectar POZOS DE ABSORCIÓN del agua precipitada o rodada. Los POZOS DE ABSORCIÓN tienen la finalidad de recargar los acuíferos. En México los pozos de absorción se diseñan y construyen para absorber aguas negras, en este trabajo se invita a diseñarlos para recargar los mantos subterráneos. Los pozos de absorción se pueden construir en el interior de una casa habitación, en los hoteles, en las escuelas, en los campos de cultivo y en cualquier sitio. Para saber el valor de la absorción de un suelo se requiere de varios ensayos y a diferentes profundidades según se requiera y se tomará la media de las lecturas recabadas.

PROCEDIMIENTO DE CAMPO. a Se harán excavaciones en forma de cubo de 30 cm. de cada lado y35 cm. de profundidad. En los 5 cm. del fondo se colocará gravilla. Las excavaciones pueden ser a diferentes profundidades. ü Se llena el cubo excavado de agua >se dejará que se infiltre totalmente.

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53 Antonio Bac/a Castillo.

a Se vuelve a llenar la excavación con agua, en un tiempo mínimo de 4 horas o de preferencia toda la noche. La finalidad es la de saturar el suelo. a Enseguida se vierte agua, solo que se hará con un tirante o altura de 15 cm. y se toma el tiempo que tarda en percolarse 1" o 2.50 cm., con la finalidad de medir la velocidad de infiltración.

a Para suelos cohesivos, tomar como tiempo de ensayo 30 minutos o mas. Para suelos no cohesivos el tiempo de ensayo irá de 10 a 20 minutos. a Con la velocidad de infiltración se obtiene el coeficiente de absorción. a En campo se ha comprobado que para muchos suelos, que del 100% del agua infiltrada, el 62% se infiltra en las paredes de la excavación dando origen a la infiltración horizontal, y el 3 8 % se infiltra por efecto de gravedad en el fondo de la excavación. EJEMPLO REALIZADO EN CAMPO. Se realizaron varios ensayos y los resultados son los siguientes: Área lateral de la excavación = (0.0254x0.30) 4= 0.03048 m2. Área del fondo de la excavación =0.30x0.30 = 0.09 m . Volumen de agua infiltrado = 0.0254x0.30x0.30 = 0.002286 m 3= 2.286 Its. Número de calas o sondeos 6. Profundidad de los sondeos 3.20 m. Cantidad de agua infiltrada lateralmente == 0.62x2.286 = 1.417 Its. Cantidad de agua infiltrada en el fondo = 0.38x2.286 = 0.869 Its.

Número de sondeo Tiempo en segundos para que el agua penetre 2.54 cm. Tiempo en minutos para que el agua penetre 2.54 cm. Velocidad de infiltración: 2.54/ tiempo. Cm./seg.

LECTURAS OBTENIDAS. 4 : 5 3 1 2 252 j 132 240 90 120

6 174

4.2 ! 2.2

2.9

1.5

1 2 . 0 | 4.0 i

1

0.0282 0.0211 0.0105 1Ú)TO0T0LO192 0.0145

Velocidad de infiltración promedio = 0.01725 cm./seg.

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54 Antonio Bae/a Castillo.

El agua infiltrada lateralmente, a corta, mediana o larga distancia tiende a circular en forma gravitatoria, es decir verticalmente, y sobre todo cuando horizontalmente se encuentra con estratos poco permeables. También se puede medir la velocidad de infdtración del agua aplicando la ecuación de Continuidad y apoyándose en la información anterior.

Ecuación de continuidad: Q = VA Donde Q = Gasto medido en m3/seg., 1/seg.,cm /seg. V= Velocidad del agua medido en m./seg., cm./seg. A= Área por donde circula el agua medida en m2., cm . Aplicando los valores de nuestro ensayo: Área lateral de un sondeo = 0.03048 m2. Área del fondo de un sondeo = 0.09 m2. Velocidad promedio de infdtración = 0.0001725 m./seg.

GASTO EN LAS PAREDES DEL SONDEO. Q = 0.0001725 x0.03048 = 5.25 x 10'6 m3/seg.

GASTO EN EL FONDO DEL SONDEO. Q = 0.0001725 x0.09 = 1.5525x 105 m3/seg. Con estos cálculos se podrán diseñar pozos de ABSORCIÓN con las dimensiones adecuadas según sea el área disponible en las casas, lotes o terrenos. En el Estado de Morelos ya se han construido algunos pozos de Absorción en Jonacatepec y Cuautla.

DISEÑO DE UN POZO DE ABSORCIÓN PARA UNA CASA HABITACIÓN. Datos: Lluvia ligera de 14.93 mm. Duración 10 minutos.

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55 Antonio Bauza Castillo.

Área de azoteas de 100 m2. Bajada de aguas con tubos de PVC.

CÁLCULOS. Volumen de agua captada V= Hp xA= 0.01493 x 100= 1.493 m3. Propuesta de la construcción del pozo: Diámetro = O = 1.0 m. Área del pozo = 7t2/4= 0.785 m2. Altura necesaria para almacenar el volumen captado de agua: V= A h ; luego h = V/A h = 1.493/0.785= 1.90 m. Por lo tanto si se excava un pozo de 2.0 m. de profundidad se podrá captar toda el agua precipitada. No obstante queremos saber que cantidad de agua se infiltra durante el tiempo que la lluvia se presenta y que cantidad lo hará después de terminar el tiempo de la precipitación.

Tomando los datos de infiltración de la página anterior: Gasto de infiltración en el fondo del sondeo = 1.5525 x 10"^ m3/seg. = Q (En un área de 0.09 m2.)

Gasto de infiltración en las paredes del sondeo = 5.25 x 106 m3/seg = Q (En un área de 0.03048 tn2.) Es así que el agua que se infiltrará en el fondo durante los 600 seg. que dura la lluvia será:

Q = 1.5525 x 105 x0.785/0.09 = 0.00013536 m'/seg. Por lo que el volumen infiltrado es: V=Q t = 0.00013536 x600 seg. = 0.08122 m3 = 81.22 Its.

La recarga de los acuíferos en la zona Sur de Morelos y su administración.

56 Antonio Bacza Castillo.

En las paredes laterales: Q = 5.25 x 10"6nvVseg.en un área de 0.03048 m2, donde la altura era de 2.54 cm. Área perimetral del pozo para una altura de 2.54 cm.:

A = 7tsu admimstiauon

107 Antonio Bae/a Castillo

Tiempo de cultivo 4 meses. Área del invernadero 4 hectáreas = 40000 m . Aportación de agua = 216 000/40 000= 5.4 litros/m2/ por día. Tasa de interés del Crédito = 2.4 % anual.

Inversión para el primer cultivo a 4 meses: l = 2 297 000( 1.024)!" - $ 2315 047.90 Producción a los 4 meses = 60 ton. Precio de venta promedio por ton. = $ 8 000.00 Ingresos por producción =60 x8000 = $480 000.00 Saldo del Crédito =2315 047.90 - 480 000.00 =$ 1835 047.90

Segundo cultivo a 4 meses: Crédito con intereses

$ 1864 262.98

Gastos de cultivo

$

55 000.00

Total $ 1919 262.98 Ingresos

$ 480 000.00

Saldo del Crédito = 1919 262.98 - 480 00.00= $ 1439 262.98

Tercer cultivo a 4 meses: Crédito con intereses Gastosdecultixo

S 1473 805.29 S

55 000.00

Total S 1528 805.29 Ingresos "to" Saldo del Crédito a un año

S 480 000.00 S 1 048 805.29

La recaiga de los acuítelos en la zona Sui de Moielos y su admimstiación

108 Antonio Bae/a Castillo

Para evitar plagas siempre habrá una rotación de cultivos, por lo que el siguiente cultivo será el de la Cebollina cuyo tiempo de cultivo es también de 4 meses y de acuerdo al programa de cultivos, se considera que en 3 años se pagará el crédito y a partir del cuarto año se tendrán ganancias. COSTO DEL M 3 DE AGUA . Costo inicial a los 4 meses. Inversión 800 000 (1.024)" 3= $806 343.09 Volumen de agua almacenada: V= 2 1 6 x 4 x 3 0 = 25 920m 3 . COSTO = 806 343.09 / 25920 =$31.10 / m3. El costo del m 3 de agua se irá reduciendo a medida que se paga el Crédito.

Comparando los diferentes proyectos para la obtención de agua, se llega a la conclusión de que la recarga de los acuíferos con el agua meteórica es lo mas barato, donde no se afectan intereses de terceros, ni altera el medio ambiente.

La recarga de los acuüeros en la zona Sur de Morelos y su administración.

109 Antonio Bae/a Castillo.

CONCLUSIONES. Mucho se ha hecho y mucho mas falta por hacer a medida que la corriente del tiempo avanza, la tecnología crece, la demanda de satisfactores no tiene fin, pero todo se circunscribe a lo que la historia nos dice, que el AGUA es un elemento de primera necesidad y que sin ella no hay logros. A medida que los años pasan se vierten comentarios fatalistas en cuanto al recurso AGUA DULCE, y hay quien se atreve y que con respeto le escuchamos el que diga que el AGUA en años futuros, y debido a su escasez tendrá un valor superior al de los energéticos de nuestro día. También se comenta que el AGUA DULCE será la manzana de la discordia como ahora lo es el petróleo, los elementos radioactivos, el oro, los diamantes y otros objetos de gran valor. En todo caso los países que se localizan el Polo Norte o Zona del Glacial Ártico como Alaska, Canadá, Groenlandia, Finlandia, Noruega, Suecia, Islandia, Irlanda, Inglaterra y otros, serán inmensamente ricos al tener agua dulce congelada. Lo mismo ocurrirá para los países que tengan superficies como propiedad en el Polo Sur o Antártida. Lo que si es cierto, es que el agua dulce todos los países de la tierra la tienen de manera gratuita, en mayor o menor proporción comparativa entre ellos según su localización geográfica y características orográficas de los mismos; lo único que hace falta es aprovechar el agua de la mejor manera, con gran responsabilidad, con una buena administración, con el deseo de darle el valor que merece este precioso regalo. No es necesario pelear o luchar por el agua, mas bien tenemos una inmensa guerra contra: i.

- La falta de educación en el uso del agua.

ii.

- La poca investigación a nivel general en nuestro país.

iii.

- La mala planeación de algunos Proyectos de Ingeniería en la que está inmersa el agua.

iv.

- La tala inmoderada de los bosques.

v.

- La contaminación de cuerpos de agua.

vi.

- La escasa o nula orientación técnica al campo. Si se logran SUPERAR todos > algunos mas de los rubros enumerados, estaremos en condiciones de tener una \¡da mas placentera.

La recarga de los acuíferos en lazona Sur de Morelos vsu administración.

110 Antonio Baeza Castillo.

ANEXOS

La recarga de los acuíteros en la zona Sur de Morelos vsu administración.

111 Antonio Bae/a Castillo

ALGUNAS CLÁUSULAS DE LA LEY FEDERAL DE AGUAS. 1. - ABASTECIMIENTO DE ACUÍFEROS, realización para tal efecto de obras de infiltración por la Secretaría de Recursos Hidráulicos, por organismos públicos o por particulares: Art. 111.

2. - ACTUALIZACIÓN DE LAS CUOTAS,en los Distritos de Riego: Art.71.

3. - ACTUALIZACIÓN DE LAS CUOTAS, en los Sistemas de Agua Potable y Alcantarillado: Art. 37.

4. - ACTUALIZACIÓN DEL INVENTARIO DE LOS RECURSOS HIDRÁULICOS DEL PAÍS, corresponde a la Secretaría de Recursos Hidráulicos; Art. 17frac. II.

5. - ACTUALIZACIÓN DEL INVENTARIO DE LOS RECURSOS HIDRÁULICOS DEL PAÍS,es de utilidad pública: Art. 2o frac. I.

6. - ACTUALIZACIÓN DEL PADRÓN DE USUARIOS, en los Distritos de Riego: Art. 63.

7. - ACUERDOS DE REGULACIÓN DE DISTRIBUCIÓN DE AGUAS, hacen las veces de legalización de la explotación, uso o aprovechamiento de las aguas: Art. 164.

8. - ACUERDOS DE REGULACIÓN DE DISTRIBUCIÓN DE AGUAS, lo que deben contener en los casos de escasez temporal de agua: Art. 167.

9. - ACUERDO DE SUSPENSIÓN DE TRÁMITES DE SOLICITUDES DE ASIGNACIONES YCONCESIONES: Art. 170.

1 0 . - ACUÍFEROS, corresponde a la Secretaría de Recursos Hidráulicos la realización de obras para su infiltración, defensa y mejoramiento: Art. 17 fracs. HI v VI.

La recarga de losacuíferos en la zona Sur de Morelos y su administración.

112 Antonio Bae/a Castillo.

1 1 . - ACUÍFEROS, obligación de los concesionarios de contribuir a los gastos de conservación y protección de los: Art. 134.

1 2 . - ACUÍFEROS, obligación de los usuarios de aguas del subsuelo en zonas vedadas de permitir la inspección de las perforaciones y obras de alumbramiento, así como la lectura y la verificación de los medidores para comprobar el comportamiento de los: Art. 109 frac. II.

13.- ACUÍFEROS, requisitos que deben cumplir los organismos públicos o los particulares para realizar obras de infiltración para su abastecimiento: Art. 111.

1 4 . - ACUÍFEROS, son de utilidad pública las obras de infiltración para conservar y reabastecer sus mantos, así como para su protección y mejoramiento: Art. 2 o fracs. IVy IX.

1 5 . - ADEUDOS DE LOS USUARIOS, en los Sistemas de Agua Potable y Alcantarillado, sus consecuencias: Art. 38.

1 6 . - ADMINISTRACIÓN DE SISTEMAS DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO por la Secretaría de Recursos Hidráulicos: Art. 34.

17.- AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO, OBRAS Y SERVICIOS DE, son de utilidad pública: Art. 2 ofrac. VI. 18.- AGUAS DE LLUVIA, cuando son propiedad de la Nación; Art. 5 o frac. V.

1 9 . - AGUAS DE LOS MANANTIALES, cuando corresponde su administración, control y reglamentación a la Secretaría de Recursos Hidráulicos: Art. 17 frac. V.

2 0 . - AGUAS DE LOS MANANTIALES, cuando son propiedad de la Nación: Art. 5°frac. VIH.

La recarga de los acuíferos en la /.ana Sur de Morelos ysu administración.

113 Antonio Bae/.a Castillo.

21. - AGUAS NACIONALES, SU EXPLOTACIÓN, uso o aprovechamiento por los organismos descentralizados, empresas de participación estatal y demás instituciones del sector público, por el Distrito Federal y los Estados y Municipios, previa asignación: Arts. 21,28,28y 30.

2 2 . - AGUAS SUBTERRÁNEAS, corresponde al Ejecutivo Federal la Reglamentación de sus extracciones y decretar sus zonas de veda: Art. 16 frac. IV.

23. - AGUAS SUBTERRÁNEAS, de interés público su extracción y utilización: Arts. 2 o f»ac. VIH y 7o.

24.- AGUAS SUBTERRÁNEAS, delitos en sus zonas vedadas: Art. 182.

2 5 . - AGUAS SUBTERRÁNEAS, diversas normas reabastecimiento, veda y registro: Arts. Del 107al 112.

sobre

su

uso,

26.- AGUAS SUPERFICIALES, sistema de bombeo de las, en los Distritos de Riego: Art. 43 frac. VI.

2 7 . - ALMACENAMIENTO, PRESAS Y VASOS DE, son de propiedad nacional: Art. 6o frac. VIII.

28. - PARTICULARES, podrán explotar, usar o aprovechar las aguas de propiedad nacional mediante concesión o permiso: Art.22.

29.- PARTICULARES, podrán realizar obras de infiltración para abastecimiento de acuíferos mediante permiso que les otorgue la Secretaría de Recursos Hidráulicos: Art. 111.

3 0 . - PERFORACIONES Y OBRAS DE ALUMBRAMIENTO DE AGUAS DEL SUBSUELO EN ZONAS VEDADAS, obligación de los usuarios de permitir la inspección de las: Art. 109frac. II.

La recarga de los acuíteros en la zona Sur de Morelos ysu administración.

114 Antonio Bacza Castillo.

31.PERMISOS PARA LA EXPLOTACIÓN, USO O APROVECHAMIENTO DE AGUAS DE PROPIEDAD NACIONAL O DEL SUBSUELO EN ZONAS VEDADAS, la falta de ellos oel excederse en volúmenes mayores de los autorizados, constituye delito: Art. 182.

32.- SISTEMAS DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO, sanciones a los usuarios por la falta de pago de dos o mas mensualidades por el consumo de agua: Art. 38.

33. - SOLICITANTES DE CONCESIÓN DE AGUAS, requisitos que deben cumplir: Art. 121.

3 4 . - SUBSUELO, AGUAS DEL, es de interés público el control de su extracción y utilización, inclusive de las libremente alumbradas, conforme a losReglamentos que dicte el Ejecutivo Federal: Art. 7o.

35. - SUBSUELO, AGUAS DEL, son propiedad de la Nación: Art. 5 ofrac. XI.

3 6 . - SUSPENSIÓN DE EXPLOTACIONES Y APROVECHAMIENTOS PARA PROTECCIÓN DE SERVICIOS DE AGUAN POTABLE, puede decretarla la Secretaría de Recursos Hidráulicos en los casos de escasez o disminución de las fuentes de abastecimiento: Art. 40.

37.- TANDEOS DE AGUAS, debe especificarse en los Acuerdos de Regulación de Distribución de Aguas: Art. 163frac. III.

3 8 . - ZONAS DE VEDA DE AGUAS DEL SUBSUELO, le corresponde decretarlas al Ejecutivo Federal: Art. 16frac. IV.

39.- ZONAS DE OBRAS DE ALUMBRAMIENTO, la Secretaría de Recursos Hidráulicos deberá llevar un registro nacional permanente de las, para conocer el comportamiento de los acuíferos y regular su explotación, uso o aprovechamiento: Art. 107.

La recarga de los acuíteros en la /.ona Sur de Morelos y su administración.

115 Antonio Bae/.a Castillo.

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20.- Ingeniería de Carreteras. Hewes & Oglesby. Editorial. CECSA.

21.- Plan Municipal de Desarrollo 2001 - 2006 H. Ayuntamiento de la Ciudad de Jojutla de Juárez.

22.- Publicaciones mensuales, bimestrales y trimestrales de: la SRH, IMTA, la CNA.

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ESTADO DE MORELOS HIDROGRAFÍA (CONNOMBRES) DISTRITO FEDERAL LAGUNAS DE ZEMPOALA

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