Tesis Claudia Irene Espino Chávez

----------------PORTADA---------------

UNIVERSIDADAUTNOMADEZACATECAS

FRANCISCO GARCA SALINAS

UNIDAD ACADMICA DE INGENIERA

RED DE MONITOREO PTIMA DE LA CARGA HIDRULICA DEL ACUFERO SOMERO DE SAN

LUIS POTOS

T E S I S

COMOREQUISITOPARAOBTENERELGRADODE:

MAESTROENPLANEACINDERECURSOSHIDRULICOS

P R E S E N T A :

CLAUDIAIRENEESPINOCHVEZ

DIRECTORA DE TES IS : DRA.GRACIELAHERRERAZAMARRN

CO DIRECTOR DE TES IS :

M.enI.HUGOENRIQUEJNEZFERREIRA

ZACATECASZAC.,DICIEMBREDE2007

iii

RESUMEN

El objetivo general de este trabajo fue disear la red ptima de monitoreo de la

carga hidrulica del acufero somero San Luis Potos. Para esto se defini que el

objetivo del monitoreo es conocer la carga hidrulica en todo el acufero con una

incertidumbre pequea. El criterio matemtico que se utiliz para medir la

incertidumbre fue la varianza del error de la estimacin.

Los objetivos especficos consistieron en: 1) estimar el nivel esttico del agua

subterrnea en el acufero somero con una incertidumbre baja, 2) seleccionar las

posiciones de los pozos de la red de monitoreo en forma ptima y 3) proponer

sitios para la instalacin de piezmetros que complementen a la red de pozos

propuesta para muestreo futuro en el rea de estudio.

Una vez definidos los objetivos de la red de monitoreo se procedi a seleccionar

los pozos y posiciones para piezmetros a conformar la misma, este proceso se

dividi en dos etapas, la primera para incluir pozos existentes de forma ptima en

la red de monitoreo y la segunda para proponer sitios para la instalacin de

piezmetros. En la primera etapa se requirieron cuatro pasos, estos son: 1) clculo

de la matriz de covarianza inicial, 2) aplicacin del programa que disea la red de

monitoreo, 3) anlisis del nmero total de pozos a incluir en la red de monitoreo y

4) validacin de la red de monitoreo. En la segunda etapa se requiri de un solo

paso: 1) propuesta de sitios para instalar piezmetros y anlisis de su importancia.

Los posibles pozos de monitoreo existentes se eligieron previamente de una base

de datos tomada en campo proporcionada por el rea de Ciencias de la Tierra de

la Facultad de Ingeniera de la Universidad Autnoma de San Luis Potos. Estos

pozos son de fcil acceso y es posible medir la piezometra en ellos.

El diseo ptimo de redes de monitoreo piezomtrico consiste en seleccionar de

forma ptima las posiciones de los pozos y/o las frecuencias de monitoreo para

satisfacer sus objetivos. Para ello, en este trabajo se utiliza una combinacin de un

iv

mtodo geoestadstico aplicado a datos histricos, un filtro de Kalman y un mtodo

de optimizacin heurstico. El mtodo propuesto es una modificacin del mtodo

propuesto por Herrera (1998), introducido por Herrera y Jnez en Gonzlez Hita et

al. (2005); cabe mencionar que dicha metodologa es reciente y que ya ha tenido

diversas aplicaciones en el pas.

Mediante un anlisis geoestadstico la funcin que se utiliz para describir la

correlacin espacial de las variables fue el semivariograma. Para llevar a cabo el

ajuste del modelo se busc una funcin analtica que representara

adecuadamente los valores estimados del semivariograma muestral; el modelo

terico para el semivariograma utilizado fue el exponencial. La validacin cruzada

se utiliz para verificar la pertinencia del modelo.

Para la inclusin de pozos existentes en la red de monitoreo de la carga hidrulica,

se compararon opciones con un nmero de 19, 23 y 29 pozos, y se seleccion la

red ptima a travs de una validacin estadstica de los errores de estimacin. Se

concluy que la red ptima de monitoreo con 23 pozos existentes reduce el costo

del monitoreo conservando el nivel de informacin proporcionado por los 52 pozos

considerados en el anlisis.

La validacin de la red de monitoreo con pozos existentes dio un error cuadrtico

medio de 276.7 m2 lo que representa un error de aproximadamente 16.6 m, lo que

es un error significativo con respecto a la profundidad del acufero. Es importante

mencionar que en la parte norte del acufero y en la zona urbana existen reas

grandes sin pozos con informacin, por lo que la red de monitoreo no cuenta con

pozos en las mismas y esta falta de informacin incrementa los errores de

validacin de la red de monitoreo.

Con la finalidad de reducir los errores de estimacin se propuso la inclusin de 11

piezmetros en las zonas sin pozos existentes, sin embargo, en la zona urbana no

se incluyeron porque no es posible su instalacin.

v

Se propone una frecuencia de monitoreo de dos veces al ao, en poca de lluvias

y estiaje, basada en criterios hidrogeolgicos.

Es recomendable, si existen pozos en la zona urbana con las condiciones

apropiadas, gestionar que se incluyan en la red de monitoreo.

Es importante hacer notar que el mtodo utilizado para proponer la localizacin de

piezmetros en nuevas posiciones es una aportacin de esta tesis y nunca se

haba utilizado antes.

vi

ABSTRACT

The main mission of this work was to hydraulic load design the water-bearing

monitoring optimal network of brief. It was define that the objective of the

monitoring it is to know the hydraulic load in all the water-bearing with a small

uncertainty. The mathematical criterion used to measure the smallest possible

uncertainty was the variance of the error of the estimation.

The specific objectives consisted on: 1) valuing the static level of the water-bearing

underground water in the brief one with the smallest possible uncertainty, 2)

selecting the wells positions of the monitoring network in optimal form and 3)

proposing the best locations for piezometers installation as they complement to the

propose well network for future sampling in the study area.

Once the monitoring network objectives were defined it were selected the wells

and positions for piezometers to conform the network, this process consisted in to

two stages. the first one included existing wells into on optimal form in the

monitoring network and the second one proposed the best locations for the

installation of piezometers. In the first stage four steps were required, these are: 1)

calculation of the matrix of initial covariance, 2) application of the program that the

monitoring network designs, 3) analysis of the total number of wells to include in

the monitoring network and 4) validation of the monitoring network. In the second

stage it was required only one step: 1) proposal wich contains the best location to

install piezometers and analysis of its importance.

The possible existing the wells for the of monitoring system were chosen

previously from a data base provided by the area from earth sciences of Faculty of

Engineering of the University of San Luis Potos. These wells are readily

accessible and is possible to measure the piezometry inside them.

vii

The optimal design of piezometric monitoring network consists of selecting of

optimal form the positions of wells and/or the frequencies of monitoring to satisfy its

objectives. For it, in this work it is used a combination of a geoestatistic method

applied to historical data, a filter of Kalman and a heuristic method of optimization. I

is very important to mention that, the proposed method is a modification of the

method proposed by Herrera (1998), introduced by Herrera and Jnez on

Gonzlez Hita et al. (2005); it is possible to mention that this methodology is recent

and that already has had diverse applications in the country Mxico.

Through a geoestatistic analysis the function used to describe the space

correlation of the variables was semivariogram. In order to carry out the model it

was necessary to find an analytical function that represented the values considered

in the semivariogram; the theoretical model used in the semivariogram was the

exponential one. The crossed validation was used to verify the pertinence of the

model.

For the existing wells in the monitoring network of the hydraulic load, options with

a number were compared 19, 23 and 29 wells, and the optimal network through a

statistical validation of the estimation errors was selected. It was concluded that the

optimal network of monitoring with 23 existing wells reduced the cost of the

monitoring conserving the level of information provided by 52 wells.

The network validation of monitoring with existing wells gave an average of the

quadratic error of 276 m2 which represents an error of approximately 16.6 m, which

is a significant error with respect to the depth of the water-bearing. It is important to

mention that in the North part of the water-bearing and in the urban zone great

areas without wells with information exist, this is the reason why the monitoring

network does not count those wells and this lack of information increases the

errors of validation of the monitoring network. With the purpose of reducing the

estimation errors a set of 11 wells were included in the zones without existing

wells. Nevertheless, in the urban zone they were not included because its

installation was not possible.

viii

A frequency of monitoring of twice a year was recommended, one during the

raining season and the other in the dry season, based on hidrogeological criteria.

It is recommendable, if wells in the urban zone with the appropriate conditions

exist, they should be included in the monitoring network.

It is very important to notice that the used method to propose the location of

piezometers in new positions is a contribution of this thesis and it had never been

used before.

ix

AGRADECIMIENTOS

Dios, gracia por darme la oportunidad de llegar a este punto y acogerme en el

mejor ncleo, mi familia, que a travs de los consejos de mi Madre quien forj mi

formacin junto con el cario y la unin de mis hermanos Alfonso y Alfredo, as

con el amor de mi pequea y gran inspiracin Alfonsito y Abril Valeria mis

sobrinos, a Luz, Mirna y a mi Padre, a cada uno los amo.

Y que al momento de elegir por cul camino continuar me brindaste buenos

guas que cabe mencionar, M. en I. Natividad Barrios Domnguez por su

orientacin al igual que el Dr. Julin Gonzlez Trinidad; y fue as que en el arduo

trabajo de este medio me respaldaron tanto maestros, compaeros, amigos,

Eduardo gracias, Gus Zamora, as como las excelentes personas de la DEPFI

UNAM campus Morelos durante mi estancia en el Instituto Mexicano de

Tecnologa del Agua, a cada uno por darme su amistad, gracias.

En el instante por definir el tema de investigacin agradezco al M. en I. Hugo

Enrique Jnez Ferreira mi asesor por su voto de confianza y conocimientos; as

mismo y en particular a la directora de la tesis, la Dra. Graciela Herrera Zamarrn

por su dedicacin apoyo y brindarme la oportunidad de desarrollar dicho tema e

iniciar este gran sueo y aterrizarlo en el presente trabajo del cual estoy

completamente agradecida.

Al Dr. Sergio Ordoez por su profesionalismo, mil gracias.

Dios me haz hecho pasar un gran pasaje a

travs de esta maestra y nunca abandonaste mi mano.

x

DEDICADO A:

Mi madre Irene Chvez Silva.

Mi padre J. Dolores Espino Lpez.

Mi hermana Mara Goretti .

Irmin Gonzlez Martnez .

xi

CONTENIDO

HRESUMEN ............................................................................................................Hiii

HAGRADECIMIENTOS........................................................................................ Hix

H1 INTRODUCCIN .......................................................................................... H1

H2 ANTECEDENTES ......................................................................................... H4

H2.1 Localizacin de la zona de estudio............................................................. H4

H2.1.1 Poblacin............................................................................................. H7

H2.1.2 Uso del agua subterrnea ................................................................... H7

H2.1.3 Clima ................................................................................................... H8

H2.1.3.1 Precipitacin pluvial .................................................................... H10

H2.1.3.2 Temperatura ................................................................................... H12

H2.1.4 Vegetacin......................................................................................... H13

H2.1.5 Agricultura ............................................................................................. H13

H2.1.6 Uso potencial de la tierra ................................................................... H14

H2.1.6.1 Posibilidades de uso agrcola de la tierra .................................... H14

H2.1.6.2 Posibilidades de uso forestal de la tierra..................................... H14

H2.1.7 Hidrologa .......................................................................................... H15

H2.1.7.1 Situacin administrativa del acufero........................................... H16

H2.1.7.2 Zonas de veda ............................................................................ H17

H2.1.7.3 Zonas de disponibilidad .............................................................. H17

H2.1.7.4 Organizacin de usuarios ........................................................... H18

H2.1.8 Topografa ......................................................................................... H18

H2.1.8.1 Fisiografa ................................................................................... H18

xii

H2.1.8.2 Geomorfologa ............................................................................ H19

H2.1.9 Geologa ............................................................................................ H19

H2.1.10 Estratigrafa .................................................................................... H20

H2.1.11 Geofsica ........................................................................................ H20

H2.1.12 Hidrogeologa ................................................................................. H23

H2.1.13 Unidades hidrogeolgicas .............................................................. H24

H2.1.14 Definicin del modelo conceptual ................................................... H25

H2.1.15 Modelo conceptual de funcionamiento ........................................... H26

H2.1.16 Censo de aprovechamientos.......................................................... H28

H2.1.17 Balance de aguas subterrneas para el acufero de SLP .............. H29

H2.1.18 Disponibilidad ................................................................................. H29

H2.1.19 Recarga total media anual.............................................................. H30

H2.1.20 Descarga natural comprometida .................................................... H31

H2.1.21 Disponibilidad de agua subterrnea ............................................... H31

H2.2 Revisin del estado del arte en el diseo de redes de monitoreo de la carga hidrulica en acuferos ............................................................................. H32

H2.2.1 Investigaciones realizadas................................................................ H32

H2.2.1.1 Punto de vista basado en reglas para identificar planes de monitoreo a largo plazo .............................................................................. H34

H2.2.1.2 Mtodos estadsticos .................................................................. H34

H2.2.1.3 Mtodos probabilsticos .............................................................. H42

H2.2.1.4 Mtodos de optimizacin matemtica ......................................... H46

H2.2.1.5 Programacin entera................................................................... H47

H2.2.1.6 Recocido simulado...................................................................... H47

H2.2.1.7 Algoritmo gentico ...................................................................... H49

xiii

H2.2.1.8 Mtodo utilizado en este trabajo ................................................. H51

H3 MATERIALES Y MTODO ......................................................................... H52

H3.1 Materiales .................................................................................................... H52

H3.1.1 Equipo .................................................................................................. H52

H3.2 Mtodo......................................................................................................... H53

H3.3 Actividades ................................................................................................ H53

H3.3.1 Anlisis geoestadstico de la carga hidrulica ....................................... H54

H3.3.1.1 Anlisis exploratorio de los datos ................................................... H55

H3.3.1.2 Anlisis estructural ......................................................................... H56

H3.3.1.3 Validacin cruzada ......................................................................... H58

H3.3.1.4 Estimaciones .................................................................................. H59

H3.4 Diseo de la red de monitoreo ptima ......................................................... H60

H3.4.1 Definicin de los objetivos de la red de monitoreo ................................ H60

H3.4.2 Red de monitoreo de pozos existentes ................................................. H62

H3.4.3 Clculo de la matriz de covarianza inicial .............................................. H63

H3.4.4 Definicin de los puntos de estimacin y de muestreo.......................... H63

H3.4.5 Aplicacin del programa que disea la red de monitoreo...................... H63

H3.4.6 Anlisis del nmero total de pozos a incluir en la red de monitoreo ... H64

H3.4.7 Validacin de la red de monitoreo ......................................................... H65

H3.4.8 Posiciones adicionales para instalar piezmetros ................................. H65

H3.4.8.1 Propuesta de sitios para instalar piezmetros y anlisis de su importancia ................................................................................................. H65

H4 ANLISIS Y RESULTADOS ....................................................................... H67

H4.1 Anlisis geoestadstico ................................................................................ H77

H4.1.1 Anlisis exploratorio de los datos .......................................................... H77

xiv

H4.1.1.1 Anlisis espacial ............................................................................. H77

H4.1.2 Anlisis Estructural ................................................................................ H80

H4.1.3 Validacin cruzada ............................................................................... H83

H4.1.4 Estimaciones ....................................................................................... H95

H4.2 Diseo ptimo de la red de pozos existentes .............................................. H95

H4.2.1 Obtencin de la matriz de covarianza ................................................... H96

H4.3 Optimizacin ................................................................................................ H96

H4.3.1 Red ptima de monitoreo .................................................................... H101

H4.4 Propuesta de localizacin de piezmetros................................................. H101

H5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .......................................... H107

HREFERENCIA............................................................................................ H109

HANEXO I ............................................................................................................. H114

HANEXO II ............................................................................................................ H133

xv

NDICE DE CUADROS

Cuadro 2.1 Coordenadas geogrficas del acufero de San Lus Potos 4

Cuadro 2.2 Usos del agua en los acuferos 8

Cuadro 2.3 Clasificacin del clima para la zona de SLP, Kppen modificado por E. Garca.. 9

Cuadro 2.4 Precipitacin media mensual en la regin de San Luis Potos 11

Cuadro 2.5 Temperatura media mensual en C para la regin de San Luis Potos 13

Cuadro 2.6 Aprovechamientos superficiales .. 16

Cuadro 2.7 Determinacin de la disponibilidad de agua en el acufero. 17

Cuadro 2.8 Estudio Geofsico.... 21

Cuadro 2.9 Medios y unidades hidrogeolgicas. 25

Cuadro 2.10 Caractersticas generales del acufero somero del valle de SLP ... 28

Cuadro 2.11 Usos del agua en los acuferos.... 30

Cuadro 2.12 Mtodos de optimizacin del monitoreo a largo plazo.. 33

Cuadro 4.1 Base de datos del ao 2004.. 69

Cuadro 4.2 Base de datos del ao 2004.. 72

Cuadro 4.3 Ajuste de un modelo esfrico al semivariograma muestral

de la carga hidrulica 2004 con ajuste polinmico de

primer grado. 82

Cuadro 4.4 Parmetros del semivariograma terico para residuos de

la carga hidrulica de un ajuste con un polinomio de

primer grado 83

Cuadro 4.5 Resumen de resultados de los errores de la validacin

cruzada para el modelo exponencial del ao 2004.. 83

xvi


cruzada para el modelo exponencial del ao 2006... 85


cruzada para el modelo exponencial de 2004 y 2006.. 87


cruzada para el modelo esfrico del ao 2004.. 89


cruzada para el modelo esfrico del ao 2006.. 91


cruzada para el modelo esfrico para 2004 y 2006.. 93

Cuadro 4.11 Orden de importancia de 29 pozos.. 98

Cuadro 4.12 Validacin cruzada para 29, 23 y 19 datos, ao 2004 100

Cuadro 4.13 Validacin cruzada para 29, 23 y 19 datos, ao 2006 100

Cuadro 4.14 Diseo de red de monitoreo para 11 piezmetros en el

rea de estudio 102

xvii

NDICE DE FIGURAS

Figura 2.1 Localizacin del acufero de San Luis Potos (2411)... 5

Figura 2.2 rea que abarca el acufero somero 6

Figura 2.3 Distribucin de los diferentes tipos de climas dentro de la

zona de estudio.. 10

Figura 2.4 Distribucin de la precipitacin media mensual en la

regin de SLP.. 11

Figura 2.5 Temperatura media mensual para SLP, basada en un

registro de 20 aos. 12

Figura 2.6 Localizacin del rea de inters dentro de las regiones

hidrolgicas.. 15

Figura 2.7 Sistema de flujo intermedio, local y regional.. 28

Figura 4.1 Distribucin de pozos con informacin de carga hidrulica 68

Figura 4.2 Elevacin de brocal 75

Figura 4.3 Profundidad del nivel esttico (ao 2004).. 76

Figura 4.4 Distribucin espacial de la carga hidrulica del ao 2004 78

Figura 4.5 Histograma, carga hidrulica 2004.. 79

Figura 4.6 Histograma, transformacin logartmica a los datos de la

carga hidrulica 2004. 79

Figura 4.7 Histograma de los residuos de un ajuste de un polinomio

de primer grado a los datos de 2004.. 80

Figura 4.8 Histograma muestral del ao 2004.. 81

Figura 4.9 Ajuste de un modelo esfrico al semivariograma muestral

de la caga hidrulica 2004 con ajuste polinmico de

primer grado 81

xviii

Figura 4.10 Ajuste de un modelo exponencial al semivariograma

muestral de la carga hidrulica 2004 con ajuste

polinmico de primer grado 82

Figura 4.11 Errores positivos en azul, errores negativos en color rojo

de la validacin cruzada del modelo exponencial del 2004. 84


de la validacin cruzada del modelo exponencial del 2006. 86


de la validacin cruzada del modelo exponencial 2004-2006.. 88


de la validacin cruzada del modelo esfrico 2004 90


de la validacin cruzada del modelo esfrico de 2006. 92


de la validacin cruzada del modelo esfrico de los aos

2004 y 2006. 94

Figura 4.17 Malla del rea de estudio.. 95

Figura 4.18 Varianza total vs. nmero de pozos.. 97

Figura 4.19 Reduccin relativa de la varianza total vs. nmero de

pozos 98

Figura 4.20 Pozos que conforman la red de monitoreo ptima

Mostrando el orden de importancia 101

Figura 4.21 Sitios propuestos para piezmetros y su orden de

importancia.. 103

Figura 4.22 Varianza total vs. nmero de pozos 104

Figura 4.23 Reduccin relativa de la varianza total vs. nmero de

xix

Piezmetros propuestos 105

Figura 4.24 Red de monitoreo ptima.. 106

INTRODUCCIN

La importancia del agua es ampliamente reconocida. Las herramientas para su

estudio son la base en el establecimiento de polticas para crear y preservar un

equilibrio entre el medio ambiente y la humanidad.

En la actualidad, con el desarrollo y crecimiento de la poblacin a escala mundial,

se ha estado realizando una explotacin irracional de los recursos naturales,

incrementndose da a da las reas desordenadas, sin control y de manera

alarmante en zonas agrcolas, urbanas e industriales, manifestndose en cambios

de fisonoma de planicies, valles, montaas y todo lo que constituyen las cuencas

hidrogrficas.

La informacin existente sobre la disponibilidad del agua y el funcionamiento de

las subcuencas hidrolgicas en general es insuficiente e imprecisa para garantizar

un manejo sustentable del recurso. Es menester impulsar, fomentar y coordinar un

programa de investigaciones de las subcuencas hidrolgicas y en particular lo

referente al agua subterrnea que es la principal fuente de agua (Huisar y Carrillo,

1998).

Los acuferos constituyen uno de los sistemas ms complejos sobre los que el

hombre tiene que actuar sistemticamente con el objetivo de obtener el principal

recurso natural para la vida, que es el agua. La complejidad de este sistema ha

obligado a desarrollar tcnicas que permitan su monitoreo y predicciones del

comportamiento del mismo, constituyendo la modelacin en la actualidad, la

tcnica capaz de lograrlo de una forma eficiente (Hernndez et al. 2001). San Luis

Potos -capital estatal- es el ncleo urbano ms importante de la entidad. En l se

concentra la mayor parte de la industria del estado, como es la qumica, minera,

de fibras duras, alimenticia, lechuguilla y palma ixtlera, entre otras. Por ende, el

rea de explotacin del agua subterrnea ms importante en la zona centro es el

Valle de San Lus Potos. Las fuentes de agua subterrnea tienen potencialidad

reducida, sobre todo en el rea urbana y sus inmediaciones. Lo anterior origina

2

problemas para el suministro de agua a la capital y su zona industrial, e impide

ampliar las reas agrcolas.

El Comit Tcnico de Aguas Subterrneas del acufero del Valle de San Luis

Potos (COTASVSLP), requiere del establecimiento de una red de monitoreo

piezomtrica y de calidad del agua para analizar los datos estadsticamente

representativos y significativos sobre la cantidad y calidad de las aguas

subterrneas como lnea base para reconocer el estado de los acuferos; as como

las tendencias a nivel de pronstico debidas a procesos naturales e impacto por

actividad antropognica en tiempo y espacio, para de esta manera establecer un

plan de manejo del acufero.

El monitoreo de las aguas subterrneas es una de las actividades ms

importantes para soportar las estrategias y polticas de proteccin y conservacin

del recurso hdrico subterrneo (Vargas, 2004). Por otro lado las redes de

monitoreo ayudan a la planeacin, desarrollo, prevencin y manejo de las aguas

subterrneas, proporcionan informacin para evaluar la sobreexplotacin y

contaminacin del agua y, son auxiliares en el saneamiento.

El monitoreo es la observacin continua con mtodos estandarizados del medio

ambiente (Vargas, 2004). Este autor, define el monitoreo del agua subterrnea

como un programa diseado cientficamente de continua supervisin que incluye

observaciones, mediciones, muestreo y anlisis estandarizado metodolgicamente

y tcnicamente de variables fsicas, qumicas y biolgicas.

La integracin y coordinacin de las actividades de monitoreo de aguas

subterrneas con las correspondientes al agua superficial, precipitacin,

evaporacin y suelos se recomienda con base en el reconocimiento de que es el

ciclo hidrolgico la base conceptual para la estrategia de manejo integrado del

recurso hdrico.

3

Es por ello que el objetivo general de este trabajo es disear la red ptima de

monitoreo de la carga hidrulica del acufero somero San Luis Potos.

Los objetivos especficos son:

1) Estimar el nivel esttico del agua subterrnea en el acufero somero con

una incertidumbre baja.

2) Seleccionar las posiciones de los pozos de la red de monitoreo en forma

ptima.

3) Proponer sitios para la instalacin de piezmetros que complementen a la

red de pozos propuesta para muestreo futuro en el rea de estudio.

4

1 ANTECEDENTES En este captulo se incluyen las caractersticas generales del medio fsico que

constituye la regin analizada y una revisin del estado del arte de mtodos de

monitoreo de la carga hidrulica en acuferos.

1.1 Localizacin de la zona de estudio

La cuenca hidrolgica que delimita a la zona geohidrolgica de San Luis Potos,

ocupa la porcin centro-occidental del estado de SLP (figura 2.1), tiene una

extensin del orden de los 1980 km2. Los vrtices de la poligonal que delimita al

acufero de San Luis Potos, publicados en el Diario Oficial de la Federacin se

presentan en el cuadro 2.1, CONAGUA (2002).

Cuadro 1.1 Coordenadas geogrficas del acufero de San Luis Potos (tomado de CONAGUA, 2002).

Longitud Oeste Latitud Norte Vrtice

Grados Minutos Segundos Grados Minutos Segundos

1 100 42 3.6 21 56 49.2

2 100 44 52.8 22 0 7.2

3 100 46 44.4 22 0 39.6

4 100 54 18.0 21 58 1.2

5 100 58 19.2 21 54 54.0

6 101 0 21.6 21 55 1.2

7 101 4 55.2 21 58 8.4

8 101 13 44.4 22 4 51.6

9 101 2 27.6 22 17 16.8

10 101 1 37.2 22 28 15.6

11 100 45 46.8 22 27 0.0

12 100 44 42.0 22 24 50.4

5

Longitud Oeste Latitud Norte Vrtice

Grados Minutos Segundos Grados Minutos Segundos

1 100 42 3.6 21 56 49.2

13 100 43 19.2 22 12 36.0

14 100 40 30.0 22 2 31.2

15 100 37 8.4 21 58 33.6

1 100 42 3.6 21 56 49.2

Figura 2.1 Localizacin del acufero de San Luis Potos (2411).

En la zona de SLP se han definido dos acuferos separados (en sentido vertical)

por un horizonte de arena fina y limo. El acufero superior o somero y el acufero

inferior, estos se describen en la seccin 2.1.15 del presente captulo. Este trabajo

se centra en el acufero somero.

(Elaborado con informacin de la CONAGUA e imagen tomada de googleearth.com)

6

La poligonal del cuadro 2.1 se refiere a la totalidad del sistema acufero de San

Luis Potos, sin embargo no existe una delimitacin oficial del acufero somero

como tal, es por ello que para delimitar la zona que abarca dicho acufero en este

trabajo se utiliz el criterio definido por el rea que incluye norias perforadas en los

estratos someros, que se muestra en la figura 2.2.

Figura 2.2 rea que abarca el acufero somero.

7

La zona de estudio abarca la totalidad del municipio de Soledad de Graciano

Snchez, la mayor parte de los municipios de San Luis Potos y Cerro de San

Pedro, as como una pequea fraccin de los de Mexquitic de Carmona, Ahualulco

y Villa de Zaragoza.

1.1.1 Poblacin

De acuerdo a varios anlisis realizados en el Plan Maestro para el Mejoramiento

de los Servicios de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento de San Luis

Potos, Soledad de Graciano Snchez y Cerro de San Pedro, la poblacin para

2005 es de 730,950 habitantes, INEGI (2005).

1.1.2 Uso del agua subterrnea

En 1998 la cuantificacin de los volmenes extrados de aguas subterrneas se

hizo con base en varios procedimientos y su posterior cotejo para determinar la

congruencia de resultados. El uso pblico-urbano se estim con base en aforos

pitomtricos y volumtricos realizados en los pozos por la empresa DEMM, el uso

agrcola fue calculado aplicando lminas de riego de acuerdo al mtodo de

Blanney-Criddle para la superficie y tipos de cultivo declarados por los usuarios y

comparando con los gastos que aporta cada aprovechamiento, la extraccin por

los sectores industrial y de servicios se calcularon comparando las declaraciones

de pago de derechos contra el rgimen de operacin consignado en el censo de

aprovechamientos; finalmente, el consumo correspondiente a los usos domstico-

abrevadero y pecuario, se calcul considerando las personas, cantidad y especies

de animales servidos. Basados en estas operaciones se estima que la extraccin

del acufero asciende a los 125.6 Mm3 anuales, aproximadamente, y se encuentra

distribuida como se muestra en el cuadro 2.2.

8

Cuadro 1.2 Usos del agua en los acuferos (tomado de CONAGUA, 2002). Acufero superior Acufero inferior Totales

Usos No.

Aprov.

Vol. Ext

(mm3/ao)

No.

Aprov.

Vol. Ext

(mm3/ao)

No.

Aprov.

Vol. Ext.

(mm3/ao)%

Pblico-urbano 4 0.03 153 84.389 157 84.419 67.22

Agrcola 158 3.64 122 20.449 280 24.089 19.18

Industrial 5 0.096 49 9.650 54 9.746 7.76

Agroindustrial 3 0.157 1 0.027 4 0.184 0.10

Servicios 30 0.452 30 5.198 60 5.650 4.49

Pecuario 22 0.25 12 0.661 34 0.164 0.1

Dom-abrevadero 51 0.164 0 0 51 0.164 0.1

Mltiples 7 0.174 3 0.235 10 0.409 0.3

No especificado 2 0.006 0 0 0 0.006 0

Subtotales 282 4.969 370 120.609 650 125.578 100

Como puede apreciarse, el 67% del agua extrada se destina al abasto

poblacional, seguido en orden de importancia el uso agrcola (19%), el industrial

(casi 8%) y servicios (4.5%).

1.1.3 Clima

El clima predominante de la zona de SLP pertenece al grupo de climas secos, con

tipos: i) semi-seco, ii) seco y iii) muy seco (figura 2.3). En general, los tipos secos y

muy secos predominan en la planicie de la zona de inters, mientras que los semi-

secos se correlacionan con las partes elevadas, INEGI (1985). Las condiciones de

cancula se presentan en cada uno de ellos, que se manifiesta en una pequea

temporada menos lluviosa, dentro de la estacin de lluvias, llamada tambin

9

sequa de medio verano, Cardona (2007). En el cuadro 2.3 se presenta la

clasificacin del clima determinada para la zona de inters.

Cuadro 1.3 Clasificacin del clima para la zona de SLP, Kppen modificado por E. Garca (tomado de Cardona, 2007). Grupo Tipo Subtipo Descripcin Zona donde predomina

Semiseco

(BS1)

Semiseco

Templado

(BS1 Kw.)

Con lluvias en verano. % de precipitacin invernal entre 5 y 10.2 y con verano clido.

Predomina en la porcin occidental, abarca las partes altas con ms de 1950 msnm (sierra San Miguelito)

Seco

Semiclido

(BSo hw)

Con lluvias en verano. % de precipitacin invernal entre 5 y 10.2 y con invierno fresco.

Predomina en una pequea porcin al S-SE de la cuenca de San Luis Potos.

Seco

(BSo) Seco

Templado

(BSo Kw.)


Abarca gran parte del rea de estudio, predominando en la porcin plana sur y al oriente (sierra San Pedro), de la cuenca de San Luis Potos.

Climas

Secos

(BS)

Muy seco

(BW) Muy seco

Templado

(BW Kw.)


Predomina en la porcin norte (Peasco)

.

10

Figura 2.3 Distribucin de los diferentes tipos de climas dentro de la zona de estudio, (tomado de INEGI, 2002).

La evaporacin potencial media anual para la cuenca de SLP es del orden de

1925 mm, Cardona (2007). Datos histricos de la evaporacin potencial que

permitieran la identificacin de su variacin a lo largo del ao en la zona de inters

no estuvieron disponibles.

Precipitacin media anual: 386.2

Temperatura media anual: 17.5 C

1.1.3.1 Precipitacin pluvial

De acuerdo con INEGI (2000) la precipitacin media anual para la regin de SLP

es del orden de los 386 mm, mientras que, en base a la distribucin de la

11

precipitacin pluvial definida a partir de las cartas hidrolgicas (F14-4, F14-7)

sealan valores para el valle de SLP del orden de los 366.5 mm y hacia las sierras

valores de 400-450 mm.

En la regin de SLP, el perodo de lluvias comprende los meses de mayo a

octubre, figura 2.4, registrndose una precipitacin media mensual para este

perodo de aproximadamente 52.9 mm, que representa un acumulado del 82.3%

de la precipitacin media anual, con base en un perodo de 20 aos de

observacin, cuadro 2.4.

Cuadro 1.4 Precipitacin media mensual en la regin de San Luis Potos (tomado de INEGI, 2000).

ESTA

CI

N

PE

RI

DO

EN

ER

O

FEB

RE

RO

MA

RZO

AB

RIL

MA

YO

JUN

IO

JULI

O

AG

OS

TO

SE

P

OC

T

NO

VI

DIC

S.L.P.

1979-1999 11.7 6.5 3.3 24.9 41.3 63.4 62.7 45.9 53.2 51.4 9.1 12.8

Figura 2.4 Distribucin de la precipitacin media mensual en la regin de San Luis Potos, (tomado de INEGI, 2002).

12

2.1.3.2 Temperatura

La temperatura media anual para la regin de SLP, segn datos de INEGI (2000)

es de 17.5C, con una temperatura media en verano de 21C, teniendo adems, el

registro de las temperaturas extremas del orden de los 37.3C y de 2.7C,

alcanzando estos valores en los meses de mayo y diciembre respectivamente.

En lo que respecta a la temperatura media mensual, la regin de SLP, con base

en un perodo estadstico de 20 aos de observacin, cuadro 2.5, se determina un

aumento gradual de este parmetro de febrero a mayo, siendo este ltimo el mes

en el que se alcanza la mxima temperatura media mensual con un valor

registrado de 21.4C, adems es a partir de este mes donde empieza a descender

tambin en forma gradual hasta una temperatura de 13.1C registrada en el mes

de enero, figura 2.5.

Figura 2.5 Temperatura media mensual para San Luis Potos, basada en un registro de 20 aos, (tomado de INEGI, 2002).

13

Cuadro 1.5 Temperatura media mensual en C para la regin de San Luis Potos (tomado de INEGI, 2000).

ESTA

CI

N

PE

RI

DO

EN

ER

O

FEB

RE

RO

MA

RZO

AB

RIL

MA

YO

JUN

IO

JULI

O

AG

OS

TO

SE

P

OC

T

NO

VI

DIC

S.L.P.

1979-1999 13.1 15.2 17.4 19.4 21.4 20.8 19.4 19.2 18.1 17.3 15.8 13.8

1.1.4 Vegetacin

El matorral crasicaule es el ms importante por el rea que cubre. Se encuentra

en los sistemas de sierras y lomeros de pie de monte, sobre suelos poco

profundos, limitados por fase ltica y drica. Este tipo de vegetacin se caracteriza

por presentar gran variedad de cactceas, principalmente garambullo que le dan

una fisonoma de cardonal; aunque tambin hay nopales. Los frutos de ciertas

especies como nopal cardn y garambullo son comestibles y se les explota

comercialmente.

Otros grupos vegetativos presentes, en menor proporcin, son: el matorral

rosetfilo, el chaparral y los bosques de pino-encino y encino-pino. Estos ltimos

se localizan en las partes ms altas y laderas norte de las sierras, donde hay

mayor humedad.

2.1.5 Agricultura

En los terrenos de la subprovincia dedicados a la agricultura se identifican los dos

tipos bsicos: de temporal y de riego. La agricultura de riego se practica

principalmente en la llanura aluvial, en los alrededores de Villa de Reyes, Las

Palomas y Saucillo, sobre suelos profundos, sin pedregosidad superficial, poca

pendiente y con fertilidad media y alta. Principales cultivos: maz, frjol, chile,

avena forrajera, alfalfa, sorgo forrajero.

14

La agricultura de temporal es la que domina en esta regin. Se realiza en partes

de todos los sistemas de topoformas (las mayores en los llanuras), donde no se

tienen perspectivas favorables para el riego. Los suelos son en algunas porciones

someros y en otros profundos. Los principales cultivos son el maz y el frjol.

1.1.6 Uso potencial de la tierra

Las llanuras (localizadas al norte de la ciudad de San Luis Potos y las que van

desde Villa de Pozos y Zaragoza hasta el sur del estado por el rumbo de Villa de

Reyes), son las zonas donde el uso agrcola cuenta con mejores posibilidades de

desarrollo.

2.1.6.1 Posibilidades de uso agrcola de la tierra

Las llanuras aluviales son los lugares en que la probabilidad de practicar la

agricultura mecanizada continua es mayor, las limitaciones para la labranza y el

riego son moderadas y los suelos son medianamente profundos (60-70 cm).

1.1.6.2 Posibilidades de uso forestal de la tierra

La vegetacin presente en las sierras y en los lomeros de pie de monte es de

matorral crasicaule y nopalera, con algunos manchones de encino-pino, los cuales

son de condicin y cobertura baja. La explotacin de este recurso es

principalmente de carcter domstico. Algunas reas, como la sierra San

Miguelito, poseen buena cobertura vegetal de encino y encino-pino que posibilitan

la explotacin comercial maderable con rendimientos bajos, ya que la condicin de

los elementos es regular. Una pequea zona localizada al sur de Santa Mara del

Ro, con vegetacin de pino-encino de cobertura regular, ofrece condiciones para

una explotacin forestal comercial maderable y no maderable (madera y resina

principalmente) con limitaciones medias para su extraccin.

15

1.1.7 Hidrologa

Se encuentra ubicada en su mayor parte dentro de la regin hidrolgica RH-37,

denominada El Salado y una pequea porcin al sur comprendida en la regin

RH-26 El Panuco, estas regiones se componen por numerosas cuencas,

correspondiendo para la zona, principalmente la cuenca de la presa San Jos-Los

Pilares y otras, en la regin RH-37 (figura 2.6), INEGI (2002).

Figura 2.6 Localizacin del rea de inters dentro de las regiones hidrolgicas, (tomado de INEGI, 2002).

La zona geohidrolgica comprende la cuenca del ro Santiago, su principal

colector y se forma a partir de los escurrimientos que proceden de una serie de

pequeas sierras situadas al W y SW de la ciudad de San Luis Potos. Sobre l se

han construido dos presas para control de avenidas denominadas San Jos y El

16

Peaje. En el cuadro 2.6 se presentan los aprovechamientos superficiales de la

zona.

Cuadro 1.6 Aprovechamientos superficiales (tomado de CONAGUA, 2002). Coordenadas

Geogrficas

Almacenamiento

(Mm3) Nombre de obra

LW LN

Corriente

Superficial

rea

drenada

(Km2) Inicial Actual

Perodo

de

Construc

cin

P. El Peaje 1010555 220530 A. Grande o Azul 81 8.0 6.65 1949-1950

P. San Jos 1010315 220900 Ro Santiago 265 8.2 4.56 1905

P. El Potosino 1010440 220557

Ro El Potosino 57 0.76 0.76 1985-1988

P. A. Obregn

(Mexquitic de C.)

1010652 221601 Ro Mexquitic 66 4.0 3.58 1935-1939

P. Caada del Lobo 1005759 220544

Ro Espaita 13 0.8 0.8 1986-1987

P. San Antonio 1005552 220544

Arroyo S. Antonio 14.5 0.57 0.4 1875

P. San Carlos 1005552 220331

Arroyo los

Palillos 17.4 0.55 0.50 1952

Tanque Tenorio (A.

Residuales) 1005521 220205 _____ _____ _____ _____ _____

1.1.7.1 Situacin administrativa del acufero

Mediante decreto presidencial publicado en el Diario Oficial de la Federacin, de

fecha 30 de junio de 1961, se declar Zona de Veda para parte del valle de San

Luis Potos.

17

1.1.7.2 Zonas de veda

Posteriormente, el 18 de octubre de 1962, se ved la porcin complementaria de

los valles de San Luis Potos y Villa de Reyes, con este decreto se cubri

prcticamente toda el rea de explotacin de ambos valles. Finalmente, el 3 de

diciembre de 1985, se ved, tambin mediante publicacin en el Diario Oficial de

la Federacin, las porciones faltantes de los municipios de San Luis Potos y Villa

de Reyes, con lo que qued cubierta, incluso, la zona de recarga de estos

acuferos. Dichas vedas, restringieron el alumbramiento de aguas del subsuelo

para cualquier uso, excepto para fines domstico y abrevadero.

1.1.7.3 Zonas de disponibilidad

Por las condiciones de sobreexplotacin de este acufero y con fundamento en los

decretos de veda solo se han permitido reposiciones y relocalizaciones de pozos,

as como la transmisin de derechos de volmenes de aguas subterrneas

tendientes a desconcentrar la extraccin. No se han permitido extracciones

adicionales, excepto para el uso pblico-urbano en zonas rurales, donde no se

contaba con el servicio.

Por otra parte, de acuerdo a la Ley Federal de Derechos, los municipios que

comprenden esta zona geohidrolgica se han clasificado como se muestra en la

cuadro 2.7.

Cuadro 1.7 Determinacin de la disponibilidad de agua en el acufero San Luis Potos (tomado de CONAGUA, 2002).

No. Municipio Zona de

Disponibilidad

1 San Luis Potos 1

2 Soledad de Graciano Snchez 1

3 Villa de Zaragoza 2

18

No. Municipio Zona de

Disponibilidad

1 San Luis Potos 1

4 Cerro de San Pedro 1

5 Mexquitic de Carmona 2

1.1.7.4 Organizacin de usuarios

Los representantes de los usos pblico-urbano, industrial, agrcola y de servicios

constituyeron el da 16 de junio de 1999 el Comit de usuarios, el cual forma parte

del Consejo de Cuenca del Altiplano. Este ltimo constituido oficialmente el 5 de

noviembre de 1999.

1.1.8 Topografa

La topografa del lugar como conjunto de procedimientos para determinar las

posiciones de puntos, sobre la superficie de la tierra, a travs de los elementos del

espacio que son el largo, alto y ancho. A continuacin se describe la zona en

estudio.

1.1.8.1 Fisiografa

La regin analizada forma parte de la provincia fisiogrfica de la mesa central y

corresponde a una cuenca endorreica con elevacin promedio en la zona del valle

de 1840 msnm, la cual queda limitada en su porcin occidental, meridional y

septentrional por sierras de topografa escarpada de hasta 2700 msnm, y al

oriente, con elevaciones de 2200 msnm.

19

1.1.8.2 Geomorfologa

El relieve del rea es muy contrastante ya que por un lado se encuentran sierras

de grandes altitudes y pendientes abruptas y por otro valles con pendientes muy

suaves delimitados por estas sierras, estos elementos son los que definen los

principales rasgos geomorfolgicos en la zona. Estos parmetros morfolgicos

pueden ser agrupados y descritos de la siguiente manera.

Sierras: Uno de estos elementos orogrficos es la llamada Sierra de San Miguelito

la cual forma parte de un sistema montaoso denominado Sistema Montaoso de

San Luis Potos, se encuentra ubicada en la parte SW del rea y se caracteriza

por presentar cerros de forma dmica cuyas elevaciones alcanzan los 2800 msnm,

orientados en direccin NW-SE, con pendientes muy pronunciadas que en

ocasiones rebasan los 45.

Valles: Los ms importantes dentro del rea son: El valle de la ciudad de SLP, se

presenta de forma irregular limitado por dos grandes sierras en sus flancos NE y

SW, presenta una pendiente muy suave y tiene una elevacin promedio de entre

los 1850 y los 1900 msnm, el valle de Villa de Reyes presenta una forma alargada

orientado NE-SW, con una pendiente suave y una elevacin mxima de 1900

msnm, y de aproximadamente 15 km de ancho.

1.1.9 Geologa

El valle de San Luis fue originado por una fosa tectnica limitada por fallas

escalonadas de gran ngulo, con rumbo preferencial N-S, la cual fue rellenada por

sedimentos luviales, lacustres y material piroclstico; la emisin de esta ltima no

modific las caractersticas principales del relieve, persistiendo las cuencas

hidrogrficas formadas a principios del Terciario. El zcalo rocoso es formado por

derrames lvicos y/o ignimbritas de edad terciaria (Latita Portezuelo, y/o Ignimbrita

Cantera).

20

Las rocas que conforman las sierras que bordean al valle, son predominantemente

de tipo efusivo de edad terciaria y material piroclstico que incluye ignimbritas,

tobas y brechas de composicin rioltica. Alcanzan su mxima expresin en la

porcin central y suroeste de la Sierra de San Miguelito que constituye el lmite

occidental de la cuenca.

Esta secuencia cubre a rocas sedimentarias marinas del Cretcico superior

(formaciones caracol, soyatal y crdenas), las cuales se hallan expuestas

nicamente en la frontera oriental (cerro de San Pedro) y en algunos pequeos

afloramientos, en forma de lomeros al noreste del valle, que a su vez sobreyacen

a calizas del Cretcico inferior (formaciones cuesta del cura y la pea), tambin

expuestas en la margen oriental del valle. La tectnica cortante se manifiesta por

fallas longitudinales que constituyen un sistema con orientacin preferencial

N40W as como uno normal al anterior que originaron pilares y fosas tectnicas.

Basados en cortes litolgicos de pozos y exploraciones geofsicas se asigna un

espesor a los materiales granulares que rellenan el graben de 50 a 300 m, con la

mayor potencia en el centro del valle, en tanto que el espesor del material

volcnico flucta entre 400 y 500m.

1.1.10 Estratigrafa

Las unidades estratigrficas que afloran en el rea de estudio estn representadas

principalmente por rocas volcnicas del terciario y sedimentos no consolidados del

cuaternario (aluvin) compuesto por arcillas, limos, arenas y gravas de diferentes

orgenes, este ltimo, abarca la mayor parte de la zona ocupando todo el valle del

rea de inters.

1.1.11 Geofsica

En el siguiente cuadro 2.8 se presentan los principales estudios geofsicos

realizados en la zona de inters, los cuales han sido extrados de un estudio

realizado por la UASLP en 1986.

21

Cuadro 1.8 Estudio geofsico (tomado de CONAGUA, 2002). Institu-cin/a

o Mtodo

empleado Zona estudiada Unidades geoelctricas Comentarios sobre los resultados

Cnsul-tores,

.A. (1977)

Arreglo

Wenner

Seis perfiles con 48 SEV en total:

1.- Cd. de San Luis Potos (N-S).

2.-Ojo Zarco (NW-SE).

3.-Cndido Navarro (E-W).

4.-Palma de la Cruz (NESW).

5.-La Libertad (E-W).

6.-El Jaralito (NW-SE).

Se definen 3 unidades resistivas:

Capa superficial de

aluvin.

Secuencia de r. volcnicas.

Rocas volcnicas y sedimentarias fracturadas.

*Interpretacin de tipo

cualitativa por el mtodo empleado

*La UASLP, menciona que los cortes de los

pozos que sirvieron de

apoyo no concuerdan con los hechos por la

SARH.

Tecnolo-ga y

Siste-mas

(1984)

Dos secciones en la porcin

meridional del valle de San

Luis, cerca de los lmites

con el de Villa de Reyes

Se determinan cinco unidades

geoelctricas, las 3 ms

superficiales se correlacionaron con el relleno, con espesores

conjuntos de 100 a 470 m;

y las dos inferiores con

rocas gneas a las que se les

confiri por sus propiedades

acuferas.

Se infiere un espesor

de los materiales de relleno

de 400 m.

UASLP

(1986)

Tetraelectr- dico tipo

Schlumberge

r, con

potencia

suficiente

para

5 prfiles orientados 4 de

ellos E-W, cortando

transversalmente el valle, y

otro orientado N-S, con 26

SEVs en total

Se definen 4 unidades geoelctricas descritas enseguida:

U1: Aluvin y relleno granular reciente, con

valores resistivos de 40 a 450 Wm, con predominio de valores altos, por la ausencia

de un electrolito conductor; a profundidad muestra una reduccin en el rango de las

resistividades (15-50 Wm), probablemente

22

Institu-cin/a

o Mtodo

empleado Zona estudiada Unidades geoelctricas Comentarios sobre los resultados

investigar

hasta los

1500 a 2000

m de

profundidad

(separados

estos ltimos 2 km entre s)

por efecto de la saturacin. El espesor de

estos materiales es de 200 m en promedio, 600 m mximo.

U2: presenta resistividades bajas a medias (15-50 y se correlaciona con rocas neas

muy alteradas y fracturadas, en ocasiones no diferenciable del Aluvin

U3: Propiedades resistivas similares a U2, de acuerdo al apoyo de cortes litolgicos se

asocia a depsitos piroclsticos de poca

cohesin.

U4: Resistividad comparativamente mayor, si bien es muy heterognea (75-500 Wm). Se asocia a rocas riolticas muy heterogneas y fracturadas. Los valores altos son poco frecuentes, atribuible al intenso fracturamiento y, en menor

grado, a la alteracin que persiste a profundidad.

Las conclusiones ms importantes del estudio mencionado anteriormente se

describen a continuacin:

Las rocas gneas se distribuyen en la mayor parte del subsuelo del valle de San Luis Potos.

Las rocas gneas no actan generalmente como confinantes, presentando

en sus exposiciones un sistema de fracturamiento vertical bien

desarrollado, caracterstica que debe mantener en el subsuelo, adems de

un sistema de fracturas horizontales, normal al primero, que le permite

actuar como acufero. Esta apreciacin se hace al correlacionar los valores

resistivos de los SEV (sondeos elctricos verticales) con los cortes de las

perforaciones de los pozos que han atravesado estas rocas.

Las discordancias entre las diferentes unidades litolgicas del paquete gneo favorecen frecuentemente el flujo horizontal del agua subterrnea.

23

Los valores resistivos en materiales aluviales y rocas gneas alteradas son muy semejantes, no pudiendo establecerse con precisin la diferencia entre

estos.

No se detectaron fronteras naturales en el subsuelo que comprueben la independencia geohidrolgica de los acuferos de los valles de San Luis y

Villa de Reyes, por el contrario, parece existir un canal de flujo en el

subsuelo, constituido por un fallamiento longitudinal.

En el valle de San Luis Potos, el espesor del material aluvial es muy variado, coincidente con las irregularidades del relieve sepultado, alcanza

espesores mximos en su porcin centro oriental (420 m). Existe un solo

acufero que funciona como libre (en la parte norte) y semiconfinado (ciudad

y parte sur).

Las unidades estratigrficas que afloran en el rea de estudio estn representadas principalmente por rocas volcnicas del terciario y

sedimentos no consolidados del cuaternario (aluvin) compuesto por

arcillas, limos, arenas y gravas de diferentes orgenes, este ltimo, abarca

la mayor parte de la zona ocupando todo el valle del rea de inters.

1.1.12 Hidrogeologa

El medio geolgico por donde se desplaza el agua subterrnea es posible definirlo

a partir de la disposicin espacial de las unidades litolgicas del subsuelo. Sus

caractersticas litolgicas condicionan el tipo de medio que trasmite y almacena el

agua subterrnea.

24

1.1.13 Unidades hidrogeolgicas

En la zona de SLP se han definido dos acuferos separados (en sentido vertical)

por un horizonte de arena fina y limo. El acufero superior o somero, es de tipo

libre constituido por material clstico y cargas hidrulicas entre 1800 y 1975

msnm. La profundidad al nivel fretico oscila entre 3-40 metros bajo la superficie

del terreno natural, que tiene en la regin donde se identifica el acufero somero

una elevacin entre 1985 y 1840 msnm. Est colgado sobre el horizonte de arena

fina y limo, con recarga por lluvia y retornos de riego. Aguas negras de tipo

domstico derivadas de la ciudad de SLP, se utilizan en la irrigacin de cultivos en

algunas porciones de la zona centro-oriental de la planicie de SLP,

especficamente en las inmediaciones de la poblacin de Soledad Daz Gutirrez,

por lo que el agua subterrnea somera adems de que tiene una temperatura de

21 1C, es comn que presente valores de NO3 (promedio 50 mg L-1

, mximo 180

mg L-1

) por arriba de los estndares de calidad del agua para uso potable;

adicionalmente, son altas las concentraciones de otros constituyentes como Cl y

SO4, por lo que generalmente es tipo Ca-Mixta, Cardona A. y Carrillo-Rivera J.

(2005).

El medio geolgico por donde se desplaza el agua subterrnea es posible definirlo

a partir de la disposicin espacial de las unidades litolgicas del subsuelo. Sus

caractersticas litolgicas condicionan el tipo de medio que trasmite y almacena el

agua subterrnea. En base a las unidades geolgicas del subsuelo presentes en

la zona de estudio, es posible identificar bsicamente dos tipos de medios por

donde se mueve el agua subterrnea: uno granular y otro fracturado como se

muestra en el cuadro 2.9. De acuerdo a las caractersticas geolgicas y a su

comportamiento hidrogeolgico, las unidades geolgicas se pueden agrupar en

cada uno de estos medios.

25

Cuadro 1.9 Medios y unidades hidrogeolgicas (tomado de Martnez, 2005).

Medio Unidades

Hidrogeolgicas Caractersticas

Aluvin del cuaternario Conglomerados, suelos residuales y material aluvial constituido de gravas, arenas, limos y arcilla.

Granular Depsitos de relleno

clasto-continentales

Material de relleno mal clasificado de granulometra gruesa a fina constituido por gravas, arenas, limos y arcillas.

Riolita panalillo

(10-260 m de espesor)

Ignimbrita cantera


Riolita San Miguelito


Fracturado

Latita portezuelo


Este medio est constituido por lavas riolticas e ignimbritas del oligoceno y de acuerdo al grado de fracturamiento (secundario) que poseen es la permeabilidad que presentan. El paquete volcnico del terciario presenta un espesor aproximado de 2000 m.

1.1.14 Definicin del modelo conceptual

La definicin del modelo conceptual del flujo de agua subterrnea en la zona de

estudio, se realiza por medio de la integracin de la informacin existente. El

anlisis esttico del acufero que se plantea en los estudios realizados

previamente en la regin, se transformar en la investigacin del elemento

dinmico (agua subterrnea, cuyo desplazamiento ocurre en un medio

geolgicamente heterogneo) marcando regiones donde la interaccin

subterrnea entre cuencas superficiales es evidente. Este anlisis incluir la

participacin de conceptos geolgicos, geofsicos, hidrogeoqumicos, isotpicos e

26

hidrolgicos, dentro del marco terico que sostiene la existencia de sistemas de

flujo locales, intermedios y regionales, Jnez (2005).

1.1.15 Modelo conceptual de funcionamiento

En el valle de San Luis Potos, desde los comienzos de la explotacin

geohidrolgica, se registran dos niveles piezomtricos claramente diferenciados,

infirindose la existencia de dos unidades geohidrolgicas cuyas caractersticas ha

sido posible conocer con el desarrollo de la explotacin.

La ms somera se relaciona con un complejo sistema de acuferos de reducidas

dimensiones, interconectados entre s, caracterizados por una gran

heterogeneidad y anisotropa, que da lugar a variaciones locales en su forma de

funcionamiento (frecuentemente casi en forma puntual), comportndose como

libres, semiconfinados y espordicamente, como confinados. Sin embargo, la

interdependencia que muestra el conjunto, en el que se establece una direccin de

flujo nica y bien definida, as como otras caractersticas comunes hacen posible

considerarlo como un nico acufero, constituido por sedimentos granulares de

origen aluvial, con un espesor variable entre 3 y 60 m; los niveles piezomtricos se

establecen a profundidades menores a los 50 m, hallndose los ms superficiales

3 m en la zona urbana y al suroeste de la delegacin de pozos, incrementndose

hacia el este, hasta alcanzar la profundidad mxima de 40 m, en la porcin

noreste, la base del acufero consiste de un estrato continuo de sedimentos con

alto contenido arcilloso (acuitardo).

Este sistema recibe una recarga natural por infiltracin de los escurrimientos que

descienden de la sierra de San Miguelito, al oeste y suroeste, as como una

fraccin de la precipitacin en toda su superficie. El flujo subterrneo, que se

conserva hasta la actualidad sin variaciones significativas, ocurre desde las

porciones oeste y suroeste, con direccin al este, identificndose una descarga

subterrnea en la porcin oriental donde la capa de material arcilloso lo limita a

profundidad; esta descarga se confirma por las observaciones piezomtricas en

27

esta rea, que solo registran un nivel profundo, correspondiente al acufero

inferior. En forma natural ocurre tambin un drenado del sistema superior, por

percolacin continua del agua que contiene, a travs del estrato arcilloso.

Con el desarrollo de la explotacin geohidrolgica, la recarga al sistema se ha

incrementado por los aportes de retornos de riego y prdidas en las redes de agua

potable y alcantarillado. Las descargas tambin han aumentado por la

comunicacin de los dos sistemas acuferos, a travs del ademe y filtro de grava

de un considerable nmero de pozos cuya terminacin no incluye la cementacin

del tramo correspondiente al espesor del acufero superior.

El sistema profundo consiste en un acufero de composicin mixta, cuya parte

superior es formada por material aluvial con un espesor medio de 200 m; su

porcin ms profunda es constituida por rocas gneas (tobas arenosas riolticas y

latitas) que presentan una topografa sepultada muy compleja; la base de este

acufero es formada tambin por rocas gneas impermeables.

El espesor medio saturado de este acufero se calcula, con base en cortes

litolgicos, de unos 300 a 350 m; funciona como acufero libre y en algunas zonas

como semiconfinado. La recarga de este acufero ocurre por infiltracin del agua

de lluvia en las rocas gneas que conforman su frontera occidental, as como la

infiltracin ya descrita del agua del sistema superior. En condiciones de flujo

estable el movimiento del agua subterrnea era hacia el sur, prosiguiendo ms all

del rea que se considera como lmite de su cuenca geohidrolgica (a la altura del

poblado La Pila) hasta la zona en la que emplaza su cauce el ro Santa Mara

(graben de enramadas) donde el flujo subterrneo adquiere una direccin hacia el

este, figura 2.7. Esta zona de descarga tambin lo era para el acufero de Villa de

Reyes en la poca en la que no se haba desarrollado su explotacin

geohidrolgica.

En la actualidad las salidas naturales se han invalidado, constituyendo el bombeo

su nica descarga. En el cuadro 2.10 se presentan las caractersticas generales

del acufero (superior) del Valle de San Luis Potos.

28

Cuadro 1.10 Caractersticas generales del acufero somero del valle de San Luis Potos (tomado de CONAGUA, 2002).

Acufero Extensin en el valle

Rango

Prof. NE (m)

Espesor

Medio (m)

Caudal

(lps)

Superior

165 km2

2.67-40.7 100 m 1-9

(Promedio 4)

Figura 2.7 Sistema de flujo intermedio, local y regional.

1.1.16 Censo de aprovechamientos

Durante el perodo 1995-1996 se efectu la actualizacin del censo de

aprovechamientos de aguas subterrneas, en el que se tuvo particular empeo en

precisar la informacin respecto a las obras de captacin del acufero inferior, por

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lo que numerosas norias de uso domstico no fueron registradas, debido a que su

extraccin es poco significativa dentro del total.

En total, se registraron 866 aprovechamientos subterrneos, de los cuales 453

fueron pozos y 413 norias; 370 pozos se encuentran activos y 83 inactivos; de las

norias 282 fueron activas y 131 inactivas.

Las norias proporcionan gastos entre 1 y 14, con 4 lps en promedio, no

sosteniendo su caudal, generalmente, por ms de 6 horas; el rea de mayor

potencial de produccin con este tipo de obras, es la zona de Soledad de

Graciano Snchez, donde se ubican la mayora de uso agrcola y pecuario.

El caudal de los pozos flucta entre menos de 4 lps y 85 lps, y 25 lps en promedio,

con variaciones notables de produccin entre pozos localizados en una misma

rea, tanto por factores de ndole geohidrolgica, como de profundidad de

penetracin y caractersticas constructivas.

1.1.17 Balance de aguas subterrneas para el acufero de SLP

El balance de aguas subterrneas para el acufero de San Luis Potos desprende

un dficit de 71.246 hm3/ao al contar con una recarga total de 78.1 hm3 contra

una descarga total de 149.347 hm3, CONAGUA (2002). Por ese motivo, para

hacer un uso eficiente del recurso es indispensable conocer la distribucin

espacial de la carga hidrulica y su evolucin.

1.1.18 Disponibilidad

Para el clculo de la disponibilidad del agua subterrnea, se aplica el

procedimiento indicado en la Norma Oficial Mexicana NOM-011-CNA-2000, que

establece las especificaciones y el mtodo para determinar la disponibilidad media

anual de las aguas nacionales, que en la fraccin relativa a las aguas

subterrneas establece la expresin siguiente:

30

Disponibilidad media anual de

agua subterrnea en una unidad hidrogeolgica

= Recarga

total media anual

- Descarga natural comprometida -

Volumen anual de agua subterrnea concesionado e

inscrito en el REPDA

En el cuadro 2.11 se presenta la disponibilidad media anual del acufero de San Luis Potos.

Cuadro 1.11 Disponibilidad media anual: acuferos del estado de San Luis Potos (tomado de CONAGUA, 2002).

VCAS3

VECET4

DMAAS5 Dficit Clave

Unidad Hidrogeolgica

(Acufero) RMA1 DNC2

(Mm3)

2402 El Barril 31.60 0.000 89.627 53.0 0.000 -58.022

2411 San Luis Potos 78.10 0.000 149.347 113.0 0.000 -71.247

1. Recarga Media Anual.

2. Descarga Natural Comprometida.

3. VCAS. Volumen concesionado del agua subterrnea.

4. VECET. Volumen de extraccin consignado en estudios tcnicos.

5. DMAAS. Disponibilidad media anual de agua subterrnea.

1.1.19 Recarga total media anual

La recarga total media anual, corresponde con la suma de todos volmenes que

ingresan al acufero, en forma de recarga natural ms la recarga inducida, que

para el acufero San Luis Potos es de 78.1 millones de metros cbicos por ao.

31

1.1.20 Descarga natural comprometida

La descarga natural comprometida, se cuantifica mediante medicin de los

volmenes de agua procedentes de manantiales o de caudal base de los ros

alimentados por el acufero, que son aprovechados y concesionados como agua

superficial, as como las salidas subterrneas que deben de ser sostenidas para

no afectar a las unidades hidrogeolgicas adyacentes. Para el acufero San Luis

Potos la descarga natural comprometida se considera prcticamente nula.

1.1.21 Disponibilidad de agua subterrnea

La disponibilidad de aguas subterrneas conforme a la metodologa indicada en la

norma referida, se obtiene de restar al volumen de recarga total media anual, el

valor de la descarga natural comprometida y el volumen de aguas subterrneas

concesionado e inscrito en el REPDA:

- 71,246,618 = 78,100,000 - 0.0 - 149,346,618

La cifra - 71,246,618 indica que no existe volumen disponible para nuevas

concesiones en la unidad hidrogeolgica denominada acufero San Luis Potos, en

el Estado de San Luis Potos.

32

1.2 Revisin del estado del arte en el diseo de redes de monitoreo de la carga hidrulica en acuferos

Las redes monitoreo del agua subterrnea son una herramienta para analizar la

evolucin del nivel piezomtrico, detectar problemas de contaminacin, dar

seguientos de saneamiento de acuferos, entre otros. En este sentido, estas redes

de monitoreo son sistemas de prevencin contra la sobreexplotacin y

contaminacin del agua subterrnea.

Existen redes de monitoreo de la carga hidrulica as como redes de monitoreo

de la calidad del agua. El diseo ptimo de redes de monitoreo piezomtrico

consiste en seleccionar de forma ptima las posiciones de los pozos y/o las

frecuencias de monitoreo para satisfacer los objetivos del monitoreo. Dado el

objetivo de esta tesis, aqu se presenta un resumen nicamente del estado del

arte en el diseo de redes de monitoreo de la carga hidrulica.

1.2.1 Investigaciones realizadas

Este apartado proporciona una descripcin de investigaciones realizadas sobre el

diseo ptimo de redes de monitoreo a largo plazo.

Una consideracin primaria para seleccionar el mtodo apropiado para optimizar

un diseo de monitoreo a largo plazo es la calidad y cantidad de los datos

pertinentes.

La informacin que se presenta a continuacin se tom de un reporte de la

Asociacin Americana de Ingenieros Civiles, (ASCE 2003), cabe mencionar que la

informacin que se presenta en ese reporte se centra en el monitoreo de calidad

del agua, ya que en este tema se han realizado un mayor nmero de estudios, y

en el resumen que se presenta aqu se retom la informacin que a nuestro juicio

es vlida para el diseo de redes de monitoreo de la carga hidrulica.

Una consideracin fundamental para seleccionar el mtodo apropiado para

optimizar un diseo de monitoreo a largo plazo es la calidad y cantidad de los

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datos con que se cuente y otra consideracin importante es el objetivo del

monitoreo.

Los mtodos estn organizados de acuerdo con el tipo de herramientas, el nivel

de complejidad y el objetivo del monitoreo, cuadro 2.12.

Cuadro 1.12 Mtodos de optimizacin del monitoreo a largo plazo por el nivel de complejidad (tomado de ASCE, 2003).

Cantidad de datos e informacin

Mtodo Pocos Intermedios Muchos

2.2.1.1 Mtodos basados en reglas

Mtodo hidrogeolgico X

Mtodos de tendencia basados en reglas X X

2.2.1.2 Mtodos estadsticos

Comparaciones estadsticas X X X

Deteccin de la tendencia X X

Mtodos geoestadsticos X X

Mtodo hbrido hidrogeolgico-geoestadstico X X

2.2.1.3 Mtodos probabilsticos

Mtodos del filtro de Kalman X

Mtodos de simulacin probabilstica X X

Mtodo jerrquico X

2.2.1.4 Mtodos de optimizacin matemtica X X

34

1.2.1.1 Punto de vista basado en reglas para identificar planes de monitoreo a largo plazo

Una clase de mtodos de monitoreo se basa en la combinacin del criterio

profesional y la experiencia, con mtodos estadsticos, de aqu parten los mtodos

de tendencia basados en reglas.

Mtodo hidrogeolgico

Este punto de vista se usa comnmente para programas de monitoreo de agua

subterrnea a largo plazo.

Se basa en informacin hidrogeolgica cuantitativa y cualitativa. En este punto de

vista el programa de monitoreo se determina con base en los clculos y juicio del

hidrogelogo sin el uso de tcnicas estadsticas y/o probabilsticas avanzadas.

Especficamente, los sitios y tiempos de monitoreo son determinados por las

condiciones hidrogeolgicas del acufero.

Mtodos de tendencia basados en reglas

Este mtodo sigue una serie de etapas de decisiones lgicas que guan las

decisiones de cmo, dnde y cundo monitorear el agua subterrnea. Un rbol de

decisiones es una forma conveniente de organizar un sistema secuencial de

decisiones de problemas que involucran incertidumbre, un nmero de puntos de

decisin y escenarios alternativos (ASCE, 2003).

1.2.1.2 Mtodos estadsticos

Existen varios mtodos para elegir la ubicacin de los pozos de monitoreo

basados en mediciones geoestadsticas o probabilsticas.

35

Mtodos geoestadsticos

Identifican el siguiente sitio a elegir para un nuevo pozo de monitoreo o cundo

tomar la prxima muestra de un pozo existente. La geoestadstica puede ser

definida a travs de un grupo de tcnicas para solucionar problemas de estimacin

que involucra la geo-referencia espacial de variables.

Mtodos geoestadsticos basados en la varianza

Existen varios mtodos para elegir la ubicacin de los pozos de monitoreo

basados en mediciones geoestadsticas o probabilsticas que identifican el

siguiente sitio a elegir para un nuevo pozo de monitoreo o cundo tomar la

prxima muestra de un pozo existente.

Rohuani (1985) implement uno de estos mtodos de reduccin de la varianza

que utiliza aproximaciones geoestadsticas, el cual busca el nmero y la ubicacin

de los sitios de muestreo que minimizan la varianza del error de la estimacin de

la concentracin de un contaminante en uno o ms sitios. La bsqueda de una red

de sitios para el muestreo de agua subterrnea inicia con un nmero de pozos de

muestreo existentes al cual se le van agregando, uno a la vez, pozos que se

encuentren en sitios potenciales. Cada sitio de muestreo adicionado a la red es

aqul que produzca la mayor reduccin en la variancia del error de estimacin

dados los pozos de muestreo existentes. Se siguen agregando sitios de muestreo

hasta que ya no se tengan reducciones significativas en la varianza o cuando las

ganancias marginales en la precisin estadstica sean excedidas por algn criterio

de competencia, como pueden ser razones presupuestarias. Si originalmente no

existen pozos, se debe elegir un conjunto de sitios de muestreo potenciales

basndose en consideraciones hidrogeolgicas o algo apropiado (ASCE, 2003).

Muchos investigadores minimizan una funcin global de la varianza de los errores

de la estimacin para tomarla como base para seleccionar sitios de monitoreo

(ASCE, 1990a, b). Especficamente, ellos han buscado el mejor patrn (cuadrado

36

o triangular) y la mejor densidad (nmero de sitios de muestreo por unidad de rea

del acufero) que minimice un criterio de representacin global, como el promedio

o la varianza mxima de la estimacin de un contaminate sub-superficial en una

regin (Olea, 1984). Este mtodo global se ajusta mejor en la seleccin de los

sitios preliminares para pozos de monitoreo de agua subterrnea.

Una variante de la bsqueda geoestadstica para el diseo de redes fue

introducida por Rohuani y Hall (1988). Fue usada para identificar los sitios de

monitoreo con alta incertidumbre y altas concentraciones de contaminante. Los

sitios de muestreo se eligen secuencialmente en esta variante: el sitio adicional

que se elige debe representar un rea con alta incertidumbre y alta concentracin.

Este mtodo tambin puede usarse con redes de pozos existentes.

Conwell, Silliman y Zheng (1997) disearon una red de piezometra para la

estimacin del semivariograma muestral del gradiente hidrulico. Utilizaron el

proceso del diseo para ilustrar una estrategia para el diseo de una red de

monitoreo la cual es apropiada para la estimacin de estadsticos espaciales y

eficiente en trminos de instrumentos de medicin (en Bravo-Jcome, 2005).

Mtodos geoestadsticos basados en la concentracin

Los mtodos geoestadsticos basados en la varianza consideran solamente la

estructura de covarianza espacial de la red de monitoreo pero no consideran

concentraciones de constituyentes que estn siendo medidos. Cameron y Hunter

(2000) desarrollaron varios mtodos basados en geoestadstica para reducir la

redundancia temporal y espacial. El algoritmo temporal consiste en construir un

variograma compuesto temporal que combina datos de series de tiempo de

muchos pozos y usa el variograma para identificar frecuencias de muestreo

apropiadas. El intervalo de tiempo ms pequeo es identificado en donde

aproximadamente se alcanza la cima del variograma, lo que representa el

intervalo mnimo de muestreo que provee en esencia datos temporales no

correlacionados. Las frecuencias de muestreo se ajustan entonces para asegurar

37

que los lags de tiempo entre los eventos de muestreo no caigan dentro del

intervalo mnimo. El algoritmo espacial usa el kriging para identificar pozos

redundantes que no necesitan ser muestreados. Usando kriging se genera un

mapa inicial con todas las posibles ubicaciones de pozos. Se asignan pesos

numricos a cada ubicacin de pozo para medir su importancia relativa en el mapa

inicial; los pesos se obtienen del kriging y son llamados pesos globales de kriging.

Se eliminan los pozos con los menores pesos y se vuelve a generar el mapa. Se

calcula la varianza del nuevo mapa y se compara con la varianza inicial para ver si

se ha incrementado sustancialmente la incertidumbre espacial. Si no, entonces se

quitan ms pozos y as sucesivamente.

Mtodo geoestadstico basado en evaluacin del semivariograma

La variacin de la estimacin cokriging es una herramienta de optimizacin til

para determinar la influencia de la configuracin espacial de redes de monitoreo

en estimaciones del parmetro. Ha sido usada en orden para derivar la

configuracin reducida de la concentracin de un nitrato en el monitoreo de redes

de pozos.

La idea en este problema de optimizacin podra ser un beneficio de el uso de

geoestadstica, particularmente de utilizar la variacin de la estimacin de

cokriging ya que ste permite que reduzca la incertidumbre en la evaluacin del

comportamiento espacial de un parmetro usando los valores del parmetro

muestreado en otro tiempo (D'Agostino et al., 1998), o de otro parmetro

muestreado en el mismo tiempo (Istok et al., 1993).

Esta metodologa se ha basado en la suposicin de que el comportamiento

espacial de la variable considerada en tiempo pasado el ao anterior es conocida

y se puede considerar persistente en tiempo. Esta consideracin permite que

utilice el modelo del semivariograma de la misma estacin del ao anterior que el

38

representante de la variable considerada en la estacin actual (D'Agostino et al.,

1997).

La incertidumbre implicada tiene que ser agregada con las prcticas de la

interpolacin variogrfica para la seleccin de un modelo terico robusto del

semivariograma, que describe correctamente el comportamiento espacial de la

variable regionalizada. La evaluacin de estas incertidumbres depende

fuertemente de la calidad y de la cantidad de la informacin disponible.

Una metodologa basada en cokriging se ha presentado capaz de reducir el

nmero de pozos en el agua subterrnea que supervisaba la red, para la

evaluacin de la concentracin del nitrato en un nmero de sitios crticos dentro de

un rea dada. Fue basada en el uso de la variacin de la valoracin de cokriging

en los sitios crticos para determinar la prdida de informacin producida por la

eliminacin de pozos seleccionados. La metodologa cokriging es sensible a varios

apremios que produzcan niveles que varan de la incertidumbre

La validacin cruzada de geoestadstica permite una comparacin en el impacto

de diversos modelos en el resultado interpolado pero no proporciona ninguna

informacin til sobre la comparabilidad de la funcin modelada de la covariacin

(semivariograma) verdadera (Solow, 1990). Por lo tanto no es posible eliminar la

incertidumbre en la opcin del modelo del semivariograma con este mtodo,

Passarella et al. (2002).

Mtodo geoestadstico con enfoque a la redundancia espacial y temporal

Cameron et al. (1999). La optimizacin de las redes de monitoreo a largo plazo

han desarrollado un algoritmo espacial y temporal de la optimizacin basado en

mtodos estadsticos; el algoritmo de la optimizacin consiste en tres pasos

bsicos: 1) identificacin de redundancias temporales en pozos actualmente

supervisados; 2) identificacin de pozos espacial redundantes; y 3) proyeccin de

los ahorros de costo ganado eliminando pozos y/o reduciendo frecuencias de

muestreo.

39

El algoritmo temporal de la optimizacin permite que los datos de la serie de tiempo de varios pozos sean combinados juntos en una sola medida de

autocorrelacin temporal conocida como semivariograma. En comparacin con la

autocorrelacin espacial, que considera la distancia entre los puntos en el espacio.

Este algoritmo se refiere a la eliminacin temporal de los puntos de referencia al

azar-seleccionados de la serie de tiempo de medidas en un pozo dado. El

algoritmo consiste en 1) estimando una tendencia usando la serie de tiempo

entera, 2) reduciendo las series de tiempo a travs de una fraccin de medidas, y

entonces 3) re-estimando la tendencia para determinar si la pendiente de

estimacin todava est cerca de la pendiente original

En el acercamiento temporal del semivariograma primeramente se requiere

preprocesar los datos en las cuales las concentraciones no necesitan ser

conocidas; un clculo del semivariograma temporal compuesto es haciendo un

promedio de los semivariogramas del pozo, sin embargo en los expedientes

histricos en muchos pozos sern absolutamente limitados. Al ajusta la frecuencia

de muestreo global el semivariograma compuesto se disea para determinar una

frecuencia de muestreo global tpica o "media" que se pueda aplicar ms o menos

a todos los pozos uniformemente. Cualquier intervalo ms corto se asocia a una

cierta redundancia temporal, desde la correlacin por tal caso el intervalo de

tiempo es positivo. El semivariograma temporal compuesto ofrece un panorama de

la autocorrelacin temporal en sitio, frecuencias de muestreo ptimas basadas en

la reduccin al mnimo grado de autocorrelacin temporal.

Al ajustar la frecuencia de muestreo se realizar a travs de un algoritmo espacial

de la optimizacin, mediante los pasos siguientes: 1) generar un mapa inicial de la

concentracin a travs de un mtodo geoestadstico de la interpolacin conocido

como kriging; 2) asignar los pesos numricos (pesos kriging globales denotados) a

las localizaciones bien en la red de supervisin para calibrar su contribucin

relativa al mapa de la concentracin; 3) quitar el subconjunto de pozos con los

pesos kriging globales ms bajos y re-estimar temporalmente el mapa de la

40

concentracin; y 4) determinar si el mapa de la concentracin ha cambiado de

cualquier manera y si la incertidumbre espacial ha aumentado substancialmente;

(de lo contrario) que se eliminen algunos pozos adicionales y que se repita el

proceso.

Los pasos dominantes son el de preprocesar los datos y el de modelar la

covarianza espacial.

La interpolacin se calcula lo ms frecuentemente posible como combinacin

lineal cargada de los datos de la muestra de una serie (n) localizaciones fijadas

sobre un rea espacial de la geoestadstica como kriging.

Las ventajas de la optimizacin y de cualquier ahorro de costo observado

dependen en la calidad y de los datos de entrada.

Mtodo geoestadstico basada en la teora de variables regionalizadas

Ofrece las herramientas eficientes para el diseo del nivel de redes de monitoreo

de aguas subterrneas.

Usa kriging universal y especifica las posiciones ptimas para la reduccin posible

o la adicin de los pozos de la observacin para un nivel dado de exactitud.

Los objetivos para ev

Tesis Claudia Irene Espino Chávez

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