Modelo hidrogeológico de los municipios de Funza, Mosquera, Madrid y Facatacivá

HIDROCONSULTA LTDA. (2001). “6. Modelo hidrogeológico”, Contrato de Consultoría No. 1-02- 4000-711-1999, Gerencia de Planeamiento, Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá-ESP., Bogotá, D. C., marzo.

Del informe técnico en referencia se ha tomado la información que se presenta a continuación. Los detalles sobre la formulación del modelo hidrogeológico, su verificación y calibración, así como su empleo en la cuantificación del recurso hídrico subterráneo, la evaluación de su sostenibilidad a largo plazo y definición de condiciones de utilización y manejo de los acuíferos se pueden conocer a través del informe en referencia; las Figuras 1 a 6, que se incluyen, muestran las bases del modelo hidrogeológico.

1. Introducción

La extracción de agua subterránea en el área de influencia de los municipios de Funza, Mosquera, Madrid y Facatativá, para actividades agrícolas, pecuarias, industrias alimentarias, químicas y otras, así como para consumo humano, se ha intensificado durante los últimos años, con descensos notorios en los niveles de agua y, como consecuencia, mayores costos de bombeo y limitaciones para su extracción. Para el suministro a los sistemas de acueducto de los municipios de Funza y Mosquera, el recurso subterráneo es el único disponible localmente, en tanto que para Madrid y Facatativá se cuenta adicionalmente con fuentes superficiales, aunque de uso limitado hasta el presente. Los cuatro municipios en referencia cubren una extensión que asciende a 473,2 Km2.

Por lo anterior, dentro de los estudios de factibilidad de los planes maestros de acueducto y alcantarillado para los referidos municipios se realiza la cuantificación del recurso hídrico subterráneo, la evaluación de su sostenibilidad a largo plazo y la definición de ciertas condiciones para su utilización y manejo, a todo lo cual se relaciona el modelo hidrogeológico contenido en el presente documento.

El modelo hidrogeológico está basado en el modelo geológico conceptual que para cada municipio se presenta en informes individuales (Hidroconsulta Ltda., 2001a; 2001b; 2001c; y 2001d) en cuyo desarrollo se procedió a agrupar las unidades litoestratigráficas de acuerdo con sus características hidráulicas, definiéndose las unidades hidrogeológicas, se describe la hidrogeología del área y se presenta el inventario de los pozos profundos existentes. Toda la información en ellos contenida es utilizada en la formulación y el desarrollo de un modelo matemático, y su verificación y calibración, el cual es empleado en la simulación de acciones sobre el recurso subterráneo de la zona, de la manera como se muestra posteriormente.

2. Descripción del problema

Los municipios de Funza, Mosquera, Madrid y Facatativá dependen en un alto grado de las aguas subterráneas como fuente primaria de suministro para sus sistemas de acueducto. Además, las actividades económicas que se desarrollan dentro de la jurisdicción de estos municipios son también altamente dependientes del recurso hídrico subterráneo, lo cual se evidencia por la existencia de algo más de 550 pozos profundos en el área, de los cuales se extrae agua principalmente para riego de cultivos, consumo de ganaderías y procesos industriales. En la actualidad, las fuentes subterráneas suplen, en algunos casos, hasta el 60% de los requerimientos de los sistemas municipales de acueducto, los cuales son complementados con aguas de fuentes superficiales en Facatativá y Madrid, y con agua comprada en bloque, por Madrid, Mosquera y Funza, a la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá, EAAB-ESP. La alta dependencia de la economía de la zona con respecto a sus acuíferos hace que ésta sea muy vulnerable a las amenazas generadas por el inadecuado manejo, la deficiente operación y la sobre-explotación de estos. Esto se evidencia especialmente en los sistemas de acueducto de los municipios bajo estudio.

Con el propósito de establecer los niveles de sostenibilidad de los recursos hídricos subterráneos bajo el área de influencia de los citados municipios, para suplir la demanda de los acueductos a largo plazo, se propone la formulación de un modelo hidrogeológico conceptual y su utilización en la evaluación de la respuesta de los mismos a diferentes condiciones de operación y manejo. Para el efecto, se describen a continuación las características hidrogeológicas del área de influencia de los municipios, según los resultados de estudios específicos (Hidroconsulta Ltda., 2001a; 2001b; 2001c; y 2001d) ejecutados como parte del proyecto, con cuyas bases se desarrolla un modelo conceptual, con el que se pretende representar las principales unidades hidrogeológicas de manera adecuada, para su posterior evaluación a través de la solución de las ecuaciones de flujo subterráneo con un modelo matemático.

Según se describe en detalle en los estudios específicos referidos, la lito-estratigrafía de la zona bajo estudio está conformada por las siguientes unidades: Depósitos cuaternarios sin diferenciar, Q; Depósitos aluviales, Qal; Formación Sabana, Qs; Formación Tilatá, QTt; Formación Guaduas, TKgu; Grupo Guadalupe, Ksg, y, como base del Grupo Guadalupe, la Formación Chipaque, Ksch. El Grupo Guadalupe está representado por las Formaciones Arenisca dura, Ksgd, Plaeners, Ksgpl, y Arenisca Labor y Tierna, Ksglt. De la mayor importancia para la modelación son las siguientes unidades, definidas de acuerdo con las características lito- estratigráficas e hodrogeológicas: 1) Sedimentos acuíferos inconsolidados y semiconsolidados de extensión regional, de tipo libre o confinado y mediana productividad, con aguas de buena calidad química, representados en la zona por las Formaciones Sabana, Qs, y Tilatá, QTt; 2) Rocas acuíferas sedimentarias consolidadas del Grupo Guadalupe, con porosidad secundaria por fracturamiento, de alta a baja productividad, en las cuales el agua subterránea está almacenada en poros, fracturas y diaclasas. Tales rocas están representadas por las Formaciones Arenisca Labor y Tierna, Ksglt, y Arenisca Dura, Ksgd; además, se incluyen en esta unidad la Formación Plaeners, Ksgpl, con porosidad primaria y secundaria por fracturamiento; 3) Rocas que por su composición litológica de granulometría fina a muy fina poseen baja capacidad de conducción de agua, representadas en el área por la Formación Guaduas, Tkgu; y, 4) Rocas que por su composición litológica carecen de capacidad para almacenar y conducir aguas subterráneas, que en la zona corresponde a la Formación Chipaque, Ksch, y sirve de basamento para todo el sistema acuífero cretácico-terciario.

Es importante anotar que el agua para los sistemas de acueducto de los municipios es extraída de las unidades acuíferas de mayor rendimiento en la zona, por lo que para establecer los niveles de utilización y de sostenibilidad de estas fuentes únicamente se requeriría de la modelación del sistema acuífero que tales unidades conforman. Sin embargo, dado el interés particular por evaluar el recurso subterráneo en su conjunto, de acuerdo con las exigencias de la EAAB-ESP., el modelo matemático que se propone considera todos los estratos acuíferos existentes y no sólo los de alto rendimiento; por lo tanto, el modelo que se desarrolla a continuación es integral, complejo y de amplio espectro, el cual se espera sirva como herramienta básica para la toma de decisiones sobre el recurso hídrico existente en la región.

3. Conclusiones y recomendaciones

Con fundamento en la formulación, el desarrollo y el empleo del modelo hidrogeológico de la zona del proyecto, se concluye lo siguiente:

 La condición estacionaria al año 1979 genera valores iniciales de cabezas piezométricas que representan razonablemente la situación inicial de los acuíferos de la zona de influencia de los municipios de Funza, Mosquera, Madrid y Facatativá.
 Las zonas secas que se presentan en el estrato uno modelado corresponden a zonas topográficas altas y se ubican en los cerros y colinas que circundan los municipios de Facatativá y Madrid y la zona sur del municipio de Mosquera.

 Las cabezas piezométricas generadas para la condición estacionaria se emplearon como base para las diferentes corridas del modelo en estado transitorio.
 El modelo fue calibrado para el estado transitorio utilizando como niveles de control los valores reportados como estáticos por la CAR en 16 pozos de bombeo que captan los diferentes niveles acuíferos del área. La calibración se realizó, de manera simultánea mediante un proceso de optimización con el modelo PEST, para obtener los mejores valores de conductividad hidráulica de siete unidades hidrogeológicas ubicadas en las tres zonas definidas para el modelo, que representan los acuíferos de mayor interés.
 Los resultados generados por el modelo a través de las simulaciones realizadas indican que éste representa en forma aceptable las características hidrogeológicas, estructurales y estratigráficas del área bajo estudio.
 Las fallas simuladas influyen sustancialmente en las direcciones de flujo en los diferentes estratos acuíferos, definiendo bloques independientes. Las fallas se representaron verticales en los estratos acuíferos para los que éstas fueron definidas por el modelo hidrogeológico conceptual.
 Los abatimientos obtenidos por el modelo para el año 1999 representan las condiciones reportadas, en general, para el área.
 La simulación con el modelo para el año 2010, bajo los patrones actuales de bombeo de los 550 pozos representados, indica abatimientos adicionales a los del año 1999 entre 10 m y 35 m, dependiendo de la zona y de la unidad hidrogeológica explotada.
 Los balances hidrogeológicos indican que al tiempo presente existe una ligera sobre- explotación del recurso subterráneo, la cual se incrementará aún con el régimen de bombeo actual.
 La simulación para el año 2010, adicionando únicamente nueve pozos en las unidades Tilatá y Arenisca Labor y Tierna, para uso exclusivo de consumo humano, generaría abatimientos adicionales a los del año 1999 entre 10m y 140 m, dependiendo de la zona. Los mayores abatimientos corresponden a la zona de Funza- Mosquera.
 Los mayores abatimientos que se obtendrían con la adición de nuevos pozos podrían hacer imposible la extracción de aguas subterráneas, por los costos incrementales del bombeo.
 Las anteriores conclusiones están basadas en la hipótesis de que cada pozo bajo bombeo extrae el agua de una única unidad hidrogeológica, a la cual penetra totalmente. Esto no es completamente cierto, pues se sabe que los pozos profundos de la zona poseen rejillas en casi todas las unidades que atraviesan.

Asimismo, se recomienda lo siguiente:

Establecer proyectos de recarga artificial de los acuíferos de la zona, dados los bajos niveles de recarga natural existentes.
 Realizar investigaciones específicas orientadas a determinar las reales condiciones de permeabilidad de los lechos de los ríos, cuyos aportes por infiltración, según el modelo desarrollado, se constituyen en fuente importante de recursos de agua para recarga de los acuíferos.
 Limitar la construcción de nuevos pozos en aquellas zonas para las cuales a través del modelo se proyectan grandes abatimientos.

 Gestionar ante la Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca, CAR, para que se disponga de toda la información técnica sobre los pozos profundos en el área, para su incorporación al modelo desarrollado.
 Establecer una red piezométrica para la observación de los niveles de agua subterránea en las varias unidades hidrogeológicas, mediante la construcción de piezómetros y/o la adaptación como tales de pozos profundos abandonados, para los cuales se debe investigar su diseño de construcción, y realizar la observación sistemática y periódica de los mismos.
 Incorporar al modelo, periódicamente, toda la información adicional que se genere y utilizarlo como herramienta para la operación de los acuíferos de la zona.
 Utilizar el modelo desarrollado como base para la elaboración de modelos telescópicos de sectores específicos de interés.