GESTIÓN INTEGRAL DEL AGUA EN LA CUENCA DE MÉXICO: ¿COINCIDE LA CUENCA SUPERFICIAL CON LA SUBTERRÁNEA? María PEREVOCHTCHIKOVA1, José Joel CARRILLO RIVERA1, Ana Elizabeth GODOY ARAÑA2 1

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Instituto de Geografía de la Universidad Nacional Autónoma de México, Posgrado en Geografía de la UNAM, 1Circuito de la Investigación Científica s/n, Del. Coyoacán, CP 04510, México, D.F., tel. 56224360, ext. 45512, fax: 56162145, e-mail: [email protected] Palabras clave: cuenca hidrográfica, acuífero, sistemas de flujo de agua subterránea, Ciudad de México

RESUMEN La gestión integral del recurso hídrico, en particular el manejo de cuencas hidrológicas, debe incorporar el estudio tanto del agua superficial como subterránea, a fin de lograr un análisis integrado del recurso. Normalmente se reconoce la importancia del agua subterránea en la aplicación del balance hídrico aplicado hasta la profundidad de los pozos y presumiendo que el flujo es predominantemente horizontal. Pero, este punto es bastante discutible, porque existen estudios y metodologías elaboradas a nivel internacional que representan al agua subterránea como un agente geológico que cambia sus características según el tiempo y profundidad de recorrido y que se mueve en tres dimensiones. Además, la respuesta hídrica en el medio del agua subterránea tiene diferentes manifestaciones superficiales, por lo que su análisis necesita de un manejo interdisciplinario. En el presente estudio se intenta realizar este análisis sistémico del recurso agua, basándose en la teoría de Tóth (agua subterránea y sus manifestaciones superficiales), aplicado a la Zona Metropolitana de la Ciudad de México (ZMCM) con el fin de poder incorporar posteriormente estos datos con otros factores físicos y socio-económicos del territorio para proponer un manejo sustentable de los recursos naturales.

INTRODUCCIÓN Es reconocido que de los 3% del agua dulce asequible que existe en todo el planeta más del 98% representa el agua subterránea (descartando los glaciares) y sólo 2% el agua superficial. El agua superficial y subterránea están ligadas directamente entre si, por los ríos perennes, pantanos, humedales y manantiales, etc., como resultado del aporte de agua subterránea a esas manifestaciones superficiales. Así que cualquier cambio volumétrico de algunos puntos porcentuales en el agua subterránea afectaría en forma grave al agua en la superficie.

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Hay que resaltar que en México se abastece con agua subterránea más del 70% de la población, así como más del 70% de la actividad industrial; también la agricultura depende en un 40% de esta fuente para el riego (CNA, 2004). De aquí la importancia del agua subterránea para la población, en particular para México. Por otro lado, la importancia del agua superficial se presenta en forma visible y su tiempo de reacción es rápida, por ejemplo, cuando aparecen desastres hidrometeorológicos: huracanes o lluvias intensas que provocan deslizamiento de tierra, desbordamiento de ríos, inundaciones, etc., fenómenos naturales que se sienten inmediatamente. Sin embargo, el estudio del agua subterránea muestra que su respuesta es muy lenta y no es tenido en cuenta y menos se intenta buscar su interrelación con el agua superficial. Actualmente se habla mucho de la gestión integrado del recurso hídrico, en particular del manejo de cuencas hidrológicas; esto comprende incorporar en el análisis del recurso, no sólo al agua superficial, sino también al agua subterránea. Al respecto, normalmente se reconoce la importancia del agua subterránea en forma de aplicación del balance hídrico el cual se realiza hasta la profundad de los pozos en el área de estudio y se presume que su movimiento está gobernado por flujo horizontal. Pero, esto es bastante discutible, porque existen estudios y metodologías elaboradas a nivel internacional que representan al agua subterránea como un agente geológico que cambia sus características según el tiempo y profundidad de recorrido y que se mueve en tres dimensiones (horizontal, vertical y en el tiempo). Además, la respuesta hídrica en el ambiente está siempre relacionada, así el agua subterránea tiene diferentes manifestaciones superficiales (ríos perennes, manantiales, lagos), por lo que su análisis necesita de un manejo interdisciplinario. El objetivo principal de esta investigación fue realizar un análisis sistémico del recurso agua (agua subterránea y sus manifestaciones superficiales) en la zona Metropolitana de la Ciudad de México con el fin de poder definir la coincidencia de las cuencas superficial y subterránea para incorporar posteriormente estos datos con otros factores físicos y socio-económicos del territorio que permitan proponer un manejo sustentable de los recursos naturales.

METODOLOGÍA Actualmente en México existen diferentes propuestas para el manejo y gestión de los recursos naturales, en particular del agua, en las cuales la administración y el manejo sustentable del territorio (INE, 2000a) incluyen características y limitantes de éstos recursos, pero no incorporan un conocimiento sistémico y, consecuentemente, se desconocen con frecuencia la interrelación de las variables involucradas y la naturaleza de las respuestas observadas. Así, por ejemplo los recursos hídricos han sido incorporados y considerados al proponer el “manejo integrado de cuencas hidrográficas” (Cotler, 2004); en los denominados “planes estatales de ordenamiento territorial” (Sánchez-Salazar, 2004); y a través de los “planes de ordenamiento ecológico” (INE, 2000b). Sin embargo, dicha inclusión no siempre condujo a una comprensión cabal del 2

ambiente ya que prevalecen los análisis disciplinarios sobre los componentes integrados. Eso se refiere a que normalmente la valoración del recurso hídrico se realiza únicamente en el contexto del balance hidrológico, basado en cálculos del caudal de ríos, extracción del agua subterránea por medio de los pozos y precipitación pluvial (CNA, 2004); utilizando para ello, las bases de datos oficiales del SMN, CNA, INEGI y SPP, que con frecuencia no sólo presentan limitaciones en su colecta y manejo, sino, que además, no están actualizados o presentan una baja intensidad de información espacio-temporal. Asimismo, el método del balance no interrelaciona e integra las características naturales físicas del territorio, no incorpora los procesos involucrados en los cambios ambientales por acciones antrópicas, ni aporta datos sobre el funcionamiento complejo y jerárquico de los sistemas de flujo de agua subterránea, como tampoco, sobre los procesos físicos, biológicos y químicos que se manifiestan en impactos ambientales (Carrillo-Rivera et al., 1997), tales como consolidación del suelo, cambio de calidad del agua (CONSERVA, 2000), entre otros. El presente estudio se realizó por medio de la aplicación de la teoría de sistemas de flujo de agua subterránea de Tóth (1995, 2000); para entender el funcionamiento de los procesos del flujo subterráneo, sus propiedades y manifestaciones. Es importante reconocer que el agua subterránea es causante de una gran variedad de procesos y fenómenos naturales (Fig. 1a), por otra parte, es evidente que para lograr el objetivo planteado es necesario realizar análisis y observaciones siempre más allá de zonas relativamente pequeñas (como es la zona Metropolitana de la Ciudad de México), abarcando un territorio mucho más amplio, en el cual se pueda identificar zonas de recarga y descarga del flujo de agua subterránea y ver su relación con la delimitación de la Cuenca de México (Fig. 1b). Por tal razón, en el trabajo se aplica una visión estratégica de comprender el funcionamiento del proceso hidrológico, primero a escala regional y con esa base, posteriormente plantear su influencia e interrelación de comportamiento hídrico a escala local. El estudio se dividió metodológicamente en tres fases: i) trabajo de gabinete (recopilación de información física del área de estudio mediante el uso del sistema de información geográfica Arcview con coberturas multitemporales), ii) trabajo de campo (realización de mediciones físico-químicas del agua subterránea y observaciones del uso, tipo de suelo y vegetación, manifestaciones superficiales de presencia de agua subterránea) y iii) análisis integrado de toda la información asequible.

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Figura 1a. Efectos y manifestaciones de los sistemas de flujo en el medio natural (Tomado de Tóth, 1995, 2000).

Figura 1b. Sección esquemática que muestra los sistemas de flujo con su jerarquía (local, intermedio y regional). (Tomado de Carrillo-Rivera et al, 1997)

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Trabajo de gabinete. La revisión bibliográfica referente al objetivo del estudio y área de trabajo encontró una gran variedad de información física en forma de artículos, estudios y mapas:

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Hidrología superficial y subterránea – por cartas hidrológicas de aguas superficial y subterránea del Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Información INEGI-SPP del 1981, 1988 a escala 1:250 000; y base de datos hidrológicos de agua superficial BANDAS (1999)

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Química del agua – base digital de datos de calidad de agua subterránea (pozos, norias, manantiales) del INEGI-SPP, 1988

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Meteorología – base CLICOM (climatologically computation) - sistema de manejo de datos climatológicos de Servicio Meteorológico Nacional SMN perteneciente a la Comisión Nacional del Agua CNA, con los datos estadísticos hasta el año 2000

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Uso del suelo y vegetación, zonas urbanas – coberturas de los Inventarios Forestales, realizados por el INEGI en el año 1976, el Instituto Nacional de Ecología INE y el Instituto de Geografía de la Universidad Nacional Autónoma de México UNAM en los años 1994, 2000

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Imágenes satelitales Landsat ETM del año 2000 y Landsat MSS de los años 1973, 1979, 1985, 1986, 1989 y 1992 con resolución de 30 m (sensor ETM) y 80 m (sensor MMS)

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Fotos aéreas digitales de la Ciudad de México - del Instituto de Geografía de la UNAM, obtenidos para el año 2000.

A pesar de contar con toda la información, se nota una insuficiencia de estudios sobre geología, erosión del suelo e hidrogeología del área en estudio. Se encontraron pocas publicaciones principalmente para las partes bajas del relieve, la mayoría incluye sólo en la planicie ocupada por la ciudad. Desde la perspectiva administrativa el área de estudio forma parte de la Región Hidrológica RH 26 del Río Pánuco con el área total drenada de 11,588 km2, según la división de la CNA. Por su parte, la RH 26 pertenece a la vertiente del Golfo de México y forma parte de la Región Administrativa Hidrológica XIII – Valle de México. El sistema de abastecimiento de la Ciudad de México y su Zona Metropolitana es muy complejo: hay varios acueductos superficiales y subterráneos que llevan agua de pozos de extracción de las Cuencas Alto del Lerma (Fig. 2), del Cutzamala (agua superficial) y de manantiales del Cerro de las Cruces (Dinamos y Ajusco). Se considera importante comentar que estos territorios están relacionados en su función subterránea, como parte de un acuífero de dimensiones regionales y ubicado en el Cinturón Volcánico Transmexicano (INE, 2004).

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Figura 2. Cuencas de México y del Lerma, así como la distribución del Cinturón Volcánico Transmexicano Los datos de la cobertura SIG de estaciones hidrométricas y base de datos estadísticos BANDAS (1999) indican que hay pocas estaciones hidrométricas a escala 1:250 000 en la zona de estudio; se encuentran 15 estaciones con diferente periodo de observación; y sólo cuatro de ellas están en función para el año 1998 con un periodo de observación mayor de 15-20 años. Analizando en forma conjunta los hidrogramas elaborados para estas estaciones en volumen del agua (V) promedio mensual (miles de m3) con el diagrama de precipitación (P) (en mm), se nota que avenidas fuertes de los ríos del área en estudio son provocadas por las lluvias en el periodo correspondiente a la temporada de mayo a octubre, con obtención de valores máximos observados en los meses de julio a octubre. Hidrogeología El análisis bibliográfico indica que el conocimiento actual del sistema hidrogeológico de la Cuenca de México y sus alrededores es incompleto, aunque existen muchos estudios que dan una visión parcial del funcionamiento de flujo subterráneo. Adicionalmente, las investigaciones abarcan sólo algunas partes de la cuenca y poco el manejo sobre aspectos relacionados con la profundidad y funcionamiento hídrico del acuífero regional, la información es aun muy escasa (Birkle, 1998). Así, es que el sistema de flujo de agua subterránea (Toth, 2000) es poco conocido a lo que se le agrega la complejidad de la estratigrafía y la composición de la sedimentación de la Cuenca de México. Cabe mencionar que, las zonas más importantes para la recarga de agua subterránea de sistemas locales e intermedios de la ZMCM están ubicadas en las sierras Chichinautzin y Las Cruces (INE, 2004), en las rocas volcánicas altamente fracturadas y porosas que facilitan la infiltración, transmisión y almacenamiento de agua meteórica. En 6

dichas sierras la profundidad del nivel estático llega hasta 200-250 m. En la zona de Sierra Nevada y Río Frío, parte este de la ZMCM, lavas andesíticas tienen una conductividad hidráulica comparativamente baja con una menor infiltración y capacidad de almacenamiento (Durazo y Farvolden, 1989), aunque también funcionan como zonas de recarga. La zona de descarga del sistema regional de agua subterránea en la Cuenca de México históricamente se encontraba en el territorio actual de Texcoco; mientras que Chalco y Xochimilco son resultado de flujos más cortos (locales e intermedios); que se definían por la existencia de lagos desde tiempos prehispánicos. La planicie de la Cuenca de México corresponde al acuitardo - una capa de material arcilloso con intercalaciones de ceniza, de un espesor en el promedio de 120 m (Vázquez Sánchez, 1995). La unidad acuífera principal de dónde se extrae actualmente agua para el abastecimiento de la Ciudad de México consiste de capas de arena intercalada con material volcánico (piroclástico y epiclástico) localizado a una profundidad de entre 200 m y 700 m. La información sobre los aprovechamientos (pozos, norias, manantiales) y direcciones del flujo de agua subterránea se encuentra al alcance público en mapas digitales e impresos del INEGI (1981, 1988) a escala 1:250 000 y 1:1 000 000. Desgraciadamente, este registro importante (base de datos de análisis físicoquímicos del agua) no se volvió a editar a nivel nacional. La información más reciente sobre el estado del agua subterránea, su cantidad y calidad, se encuentra en forma separada en los archivos de distintas organizaciones responsables. Es de notar que se tiene registrado cerca de 6 mil aprovechamientos de agua subterránea registrados en la Cuenca de México; con la mayor concentración de los pozos de extracción de agua subterránea en la parte norte del Distrito Federal, frontera con el Estado de México. Trabajo de campo Gracias a toda la información recopilada en la etapa anterior se pudo reconstruir una buena parte del funcionamiento del proceso hidrológico en el sur de la Cuenca de México. En el trabajo de campo se trató de ampliar este conocimiento mediante la realización de observaciones visuales de la vegetación y uso del suelo, mediciones de calidad físico-química y en algunos casos de cantidad de agua en los manantiales, arroyos y pozos de extracción, tomando como nivel de referencia el mapa digital de agua subterránea el INEGI (1988) y su base de datos de características físico-químicas de agua subterránea a escala 1:250 000 y mapa topográfico a escala 1:50 000 (INEGI, 2003) con ubicación de los manantiales. De este modo se propuso un programa de mediciones continuas para determinar la evolución físico-química de agua subterránea en los últimos años que pretende, por una parte, dar seguimiento a mediciones de calidad y cantidad de agua de los pozos y manantiales identificados en las coberturas digitales y que se encuentran hasta la actualidad en servicio y, por otra, proponer nuevas mediciones para el agua superficial, subterránea y el suelo. Hay que anotar, que comparando los límites de las cuencas hidrográficas, delimitación por acuíferos de la Comisión Nacional del Agua CNA con la división por estados, se nota en algunos casos 7

coincidencia entre éstos y que se refleja en la función estrictamente administrativa del manejo del recurso hídrico (Fig. 3).

Figura 3. Comparación de los límites de las cuencas hidrográficas, acuíferos y división estatal. Integrando los resultados del análisis de la información obtenida, se elaboraron varios secciones hidrogeológicas en el plano horizontal a escala regional, trasladando la línea de las secciones sobre el territorio de las zonas más altas del relieve hacía las partes más bajas, como es la planicie de la Ciudad de México, tomando en cuenta cambios en las características originales de paisaje, suelo y niveles dinámicos de pozos. En estos perfiles (o secciones transversales) hidrogeológicos del área de estudio se incluyeron aspectos geológicos, uso de suelo y vegetación, hidrología y ubicación de la zona urbana. Además se identificaron zonas de recarga de agua subterránea (montañas, en gran medida compuestas por andesitas) y zonas de descarga (planicie con suelo aluvial y nivel freático somero). Estos perfiles dan la idea principal de que el impacto antrópico al recurso hídrico relacionado con el cambio de la cobertura USV en la zona de recarga puede suceder a gran escala espacial y temporal, afectando zonas de tránsito y de descarga de agua subterránea. Por ejemplo, una de las secciones hidrogeológicas se trazó desde el Cerro La Palma, Sierra de La Cruces, hacia los canales de Xochimilco de la Zona Metropolitana de la Ciudad de México (Fig. 4), considerando una posible relación recarga-descarga de tipo intermedio entre esta zona montañosa y los canales del área natural protegida de Xochimilco, así como la descarga de agua subterránea que se presentaba antiguamente en los manantiales denominados “Fuentes Brotantes”. Manantiales que en esta zona se encuentran a una altura aproximada de 3 mil metros, en la Reserva Ecológica “Parque Nacional Los Dinamos”, donde se infiere una descarga de tipo local, que se ha generado aguas arriba (desde la perspectiva del nivel freático). La sección muestra un nivel estático profundo en la parte de las montañas y el más somero hacia la planicie; sin embargo, debido a la gran extracción del agua subterránea por los pozos en la planicie, el nivel del agua 8

que antes se reportaba como artesiano (cerca de la superficie) ahora se encuentra a decenas de metros de la profundidad (hasta 70m en la Ciudad de México), lo que sugiere una evolución de zona de descarga natural a la de recarga.

Figura 4. Sección hidrológica, Cerro La palma a Parque Xochimilco Evidentemente, los perfiles confeccionados sirven sólo como una simple y primera aproximación desarrollada con elementos que no son suficientes para generar un modelo concreto y detallado, sin embargo, es deseable iniciar estudios complementarios sobre ellos. Es claro que se debe profundizar estudios en tales aspectos, como geología e hidrogeología, y actualizar los estudios sobre componentes del suelo, de la cobertura vegetal, de la hidrología, aspectos que sin embargo requieren de varios años de observación para lograr un estudio que integre las variables correspondientes y que plantee con más claridad el sistema involucrado y su evolución en el tiempo. REFERENCIAS BANDAS. (1999) Banco Nacional de Datos de Aguas Superficiales. Volumen 3,5. Base digital: IMTA, CNA Carrillo-Rivera, JJ, Cardona A y Margain R. (1997) Groundwater flow and environmental impact in Mexico. Geografía y Desarrollo, No 15, pp 17-27. CNA. (2003) http://www.cna.gob.mx/eCNA/Espaniol/Directorio/Default.aspx CNA. (2004) Estadísticas del agua en México. IMTE, CNA, 141 p. CONAFOR. (2005) Programa de pago por Servicios Ambientales Hidrológicos PSA. SEMARNAT, CONAFOR. Página electrónica: http://www.conafor.gob.mx/programas_nacionales_forestales/psa CONSERVA. (2000) Impacto ambiental a la calidad del agua subterránea en la zona comprendida entre Santa Fé e Iztapalapa, DF. Informe Técnico del IGUNAM. 40 p Cotler, Helena (compiladora). (2004) El manejo integral de cuencas en México. Estudios y reflexiones para orientar la política ambiental. México: INE, 264 pp. Durazo J y Farvolden, RN. (1989) The groundwater regime of the Valley of Mexico from historic evidence and field observations. Journal of Hydrology 112:1-190 9

Hiriart, F y Marsal, RJ. (1969) El hundimiento de la ciudad de México: Proyecto Texcoco, V. Nabor Carrillo. Secretaría de Hacienda y Crédito Público, pp 109-147. INE. (2000a) Indicadores del desarrollo sustentable. México: INE, 203 pp. INE. (2000b) Ordenamiento Ecológico General del Territorio 2000. México: INE, 36 pp. INE. (2004) Definición de indicadores de impacto al recurso hídrico en las zonas receptoras de Pago por Servicios Ambientales Hidrológicos 2003/2004”. Informe final del Instituto de Geografía, UNAM. México, D.F., 99 pp. INEGI, 2003. Cartas topográficas, escala 1:50 000, hojas Milpa Alta E14A49 (D.F., Morelos y Estado de México), Ciudad de México E14A39 (D.F. y Estado de México), México. INEGI-SPP, 1981, 1988. Cartas de agua superficial y de agua subterránea; escala 1:1 000 000, hoja México. México. INEGI-SPP, 1981, 1988. Cartas de agua superficial y de agua subterránea; escala 1: 250 000, hoja E14-2: La Ciudad de México, México. Sánchez-Salazar, M. T. y J. L. Palacio-Prieto. Casado Izquierdo J. M. (Colaborador). (2004) La experiencia mexicana en la elaboración de los Programas Estatales de Ordenamiento Territorial. diagnóstico, problemática y perspectivas desde el punto de vista de la participación del Instituto de Geografía de la UNAM. Investigaciones Geográficas. Boletín del Instituto de Geografía de la UNAM. Nº 53. pp. 75-97. SEMARNAT. (2002) Norma Oficial Mexicana NOM-011-CNA-2000, Conservación del recurso agua que establece las especificaciones y el método para determinar la disponibilidad media anual de las aguas nacionales. Diario Oficial de la Federación 17 de abril del 2002, Comisión Nacional del Agua, SEMARNAT, México. p16. Tóth J. (1995) Hydraulic continuity in large sedimentary basins. Hydrogeology Journal, 3-4, p. 4-16. Tóth J. (2000) Las aguas subterráneas como agente geológico: causas, procesos y manifestaciones”. Boletín Geológico y Minero, 111-4(2000):9-26. Vázquez Sánchez E, 1995. Modelo conceptual hidrológico y características hidráulicas del acuífero en explotación en la parte meridional de la Cuenca de México. Tesis de maestría. Instituto de Geofísica, UNAM, México D.F.

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