Informe Hidrogeológico y de Recarga Acuífera de la Microcuenca de Tzojomá (Guatemala)

INFORME HIDROGEOLÓGICO Y DE RECARGA ACUÍFERA DE LA MICROCUENCA DE TZOJOMÁ (Guatemala)

Informe hidrogeológico y de recarga acuífera de la microcuenca de Tzojomá (Guatemala)

ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS

pág.3

2. ANTECEDENTES Y ESTUDIOS HIDROGEOLÓGICOS PREVIOS

pág.5

3. ÁREA DE ESTUDIO

pág.8

3.1.

3.2.

3.3.

3.4.

3.5.

3.6.

Localización geográfica Marco climático Marco hidrológico Marco edafológico: taxonomía y usos del suelo Marco geológico Marco geomorfológico y fisiográfico

4. ANÁLISIS HIDROGEOLÓGICO 4.1.

4.2.

4.3.

4.4.

4.5.

5.3.

pág.9 pág. 10 pág.11 pág.14 pág.15

pág.18

Introducción: hidrogeología de los depósitos volcánicos 4.1.1. Porosidad y fracturación 4.1.2. Conductividad hidráulica 4.1.3. Transmisividad hidráulica 4.1.4. Hidroquímica y calidad del agua 4.1.5. Hidrogeología del altiplano volcánico de Guatemala Metodología general Inventario de puntos de agua Caracterización hidrogeológica 4.4.1. Aspectos generales 4.4.2. Funcionamiento del sistema hidrogeológico 4.4.3. Análisis y distribución hidroquímica 4.4.3.1. Parámetros medidos in situ (pH, CND, TDS y Ta) 4.4.3.2. Análisis de laboratorio Cartografía hidrogeológica

5. ANÁLISIS DE RECARGA ACUÍFERA 5.1.

5.2.

pág.8

pág.18 pág.18 pág.18 pág.19 pág.19 pág.20 pág.21 pág.23 pág.27 pág.27 pág.29 pág.38 pág.39 pág.42 pág.53

pág.55

Introducción Metodología general 5.2.1. Balance hídrico (BH) 5.2.2. Coeficiente de infiltración (Ci) 5.2.3. Recarga acuífera (RA) Proceso de cálculo y resultados 5.3.1. Cálculo del balance hídrico (BH) 5.3.1.1. Precipitación (P) 5.3.1.2. Reserva útil (RU)

pág.55 pág.57 pág.58 pág.59 pág.60 pág.61 pág.61 pág.61 pág.64

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5.4.

5.5.

5.3.1.3. Evapotranspitración (ETP/ETR) 5.3.1.4. Excedente (Exc) 5.3.2. Cálculo del coeficiente de infiltración (Ci) 5.3.2.1. Componente por efecto de la pendiente (Kp) 5.3.2.2. Componente por efecto de la cobertura vegetal (Kv) 5.3.2.3. Componente por efecto del tipo de suelo (Kfc) 5.3.2.4. Coeficiente de infiltración (Ci) 5.3.3. Cálculo de la recarga acuífera (RA) Mapa de recarga acuífera Supuestos y limitaciones

pág.66 pág.71 pág.72 pág.72 pág.73 pág.74 pág.75 pág.76 pág.77 pág.78

6. BIBLIOGRAFÍA

pág.79

7. ANEXO

pág.83

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1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS El agua es un recurso esencial para la vida y para el desarrollo sostenible de cualquier sociedad, ya se encuentre organizada en grandes urbes o en pequeñas comunidades. Su explotación y consumo se ha llevado a cabo a lo largo del tiempo con el objetivo de satisfacer las necesidades socioeconómicas de cada momento. En ese sentido, y teniendo en cuenta tanto el incremento en su demanda (debido esencialmente al aumento de la población y a las necesidades asociadas de consumo humano, agrícola e industrial) como la propia escasez del recurso (asociada y acelerada en algunos casos por los procesos de cambio climático), se hace imprescindible la necesidad de su estudio. Este debe centrarse en la cuantificación de los recursos hídricos, con la suficiente perspectiva temporal, y en el análisis de su calidad tanto biológica como físico-química.

El agua presente en el planeta Tierra se encuentra distribuida en sus tres estados: sólido, líquido y gaseoso. Su almacenaje se reparte (en importancia de porcentaje) en los océanos, los casquetes polares y glaciares, el agua subterránea, el agua contenida en lagos, en la humedad presente en el suelo, en la atmósfera (en forma de vapor de agua y nubes), en los ríos y en la biosfera (Escuder, R. et al.; 2009).

TIPO DE ALMACENAJE

VOLUMEN (*106km3)

% SOBRE EL TOTAL

Océanos Casquetes polares y glaciares Aguas subterráneas Lagos Humedad del suelo Atmósfera Ríos (volumen instantáneo) Biosfera

1.370 29 9,5 0,125 0,065 0,013 0,0017 0,0006

97,25 2,05 0,68 0,01 0,005 0,001 0,0001 0,00004

TIEMPO DE RESIDENCIA MEDIO 3000 años Miles de años De decenas a miles de años De 10 a 150 años De semanas a años De 8 a 10 días De 15 a 20 días -

Tabla 1. Tipo de almacenaje, volumen y porcentajes del agua de la tierra (FUENTE: Escuder, R. et al.; 2009)

Así pues, el presente informe se centra en la caracterización y el análisis de las aguas subterráneas de la microcuenca de Tzojomá. Este pretende ser el complemento al trabajo de Caracterización geotemática de la microcuenca de Tzojomá desarrollado en el año 2013 por la Asociación Vivamos Mejor.

Sus objetivos detallados son: 1. Elaboración de un inventario y de una base de datos que incluya tanto los puntos de agua de los cuales se abastecen las diferentes comunidades como aquellos no captados que se hayan podido visitar y caracterizar.

2. Caracterización hidroquímica de las aguas subterráneas.

3. Caracterización hidrogeológica de la microcuenca.

4. Elaboración de un mapa de recarga acuífera de la microcuenca.

Teniendo en cuenta la escasez de informes y estudios previos y la ausencia de datos de suficiente calidad, precisión y extensión temporal, el trabajo elaborado no debe considerarse como definitivo ni estático. De esta manera, los resultados obtenidos deben considerarse e interpretarse como un primer paso dentro del conocimiento y la caracterización de los recursos hídricos subterráneos de la región.

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Por otro lado, hay que tener en cuenta que las interacciones del agua con el medio son procesos dinámicos y variables en el tiempo por lo que, al definir la composición química del agua subterránea, es importante contemplar la perspectiva de su evolución espacio-temporal y referirla, por lo tanto, a un lugar y a un momento determinados (Porras et al.; 1985) considerando que esta puede variar con el tiempo.

En lo referente a los resultados, es importante destacar que el estudio de las aguas subterráneas involucra cálculos e interpretaciones aproximadas y no exactas puesto que no existen métodos directos que permitan la observación por debajo de la superficie. Su estudio se realiza, pues, de manera indirecta y a partir de la observación de elementos tanto geológicos como superficiales (USAID et al.; 2009).

La metodología desarrollada se basa en el Estudio hidrogeológico y de recarga en la cuenca del lago Atitlán (Guatemala) elaborado por Geólogos del Mundo en el año 2013. Los resultados del trabajo realizado se muestran tanto en el texto del presente informe como en la cartografía hidrogeológica y el mapa de recarga acuífera adjuntos. Para la elaboración del inventario de puntos de agua y del informe hidrogeológico se han recogido muestras de agua en parte de los nacimientos a los que se ha tenido acceso, se han realizado análisis físico-químicos y se han interpretado los resultados. El informe de recarga acuífera se ha elaborado a partir de los datos disponibles y del cálculo de las diferentes variables que intervienen en las ecuaciones y los métodos empíricos desarrollados.

Finalmente, es necesario remarcar el carácter pionero y práctico de este trabajo, sobre todo en lo que se refiere a los análisis físico-químicos del agua de consumo humano. En ese sentido, en algunos de los puntos de agua inventariados nunca se había realizado ningún tipo de análisis ni se había llevado un control de las aguas subterráneas por lo que la información aportada puede ser considerada innovadora y de gran utilidad.

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2. ANTECEDENTES Y ESTUDIOS HIDROGEOLÓGICOS PREVIOS Tanto a nivel nacional como regional la información relativa a las aguas subterráneas es escasa y se cuenta con pocos datos hidrogeológicos, de sondeos de perforación, ensayos de bombeo y monitoreo continuo y de calidad de las aguas subterráneas (Hernández M. A. et al.; 2013). No obstante existen tres estudios relevantes referentes a dicha temática: - ESTUDIO SOBRE EL DESARROLLO DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS EN EL ALTIPLANO CENTRAL DE LA REPÚBLICA DE GUATEMALA (JICA; 1995) Este trabajo se centra en el altiplano central de Guatemala. En él se realiza (en función de la magnitud del déficit de suministro de agua, de las condiciones socioeconómicas y de las nuevas fuentes de agua) una categorización de 96 municipios y una planificación preliminar del desarrollo de las fuentes de agua. Finalmente se presenta un estudio de factibilidad de los 10 municipios prioritarios, caracterizados según el potencial de desarrollo de sus aguas subterráneas (Hernández M. A. et al.; 2013).

Algunos de los resultados y de las conclusiones generales del estudio son (JICA; 1995):  En muchos municipios debería hacerse un uso efectivo de las aguas de manantiales ya que su volumen es estable y la calidad es buena.  Las aguas superficiales no deberían ser destinadas para el consumo humano ya que su calidad se encuentra en progresivo deterioro. Así pues, el uso de estas deberá ser planeado únicamente después de tomar las contramedidas relacionadas con las aguas residuales y la disposición de desechos.  Se debería tomar en consideración y enfocarse en el uso de las aguas subterráneas (mediante pozos poco profundos y profundos) tratando de explotar las rocas volcánicas terciarias. Dicha explotación debería focalizarse en las zonas donde haya una mayor concentración de fallas o fracturas puesto que, generalmente, la probabilidad de encontrar agua es mayor. No obstante, es importante tener en cuenta que los niveles freáticos de los acuíferos son profundos por lo que la construcción de pozos de bombeo requiere de un alto coste económico.

- EVALUACIÓN DEL POTENCIAL DE AGUAS SUBTERRÁNEAS DE GUATEMALA (USAID, MAGA, CUNOR, USAC, ASOKARST y CORDILLERA S.A.; 2009) La evaluación realizada se centra en el análisis integrado de los factores que controlan la existencia de agua subterránea en una determinada área (geología, geomorfología, lineamientos y estructuras geológicas, precipitación, evapotranspiración, pendiente del terreno, densidad de corrientes fluviales, uso de la tierra y tipos de suelo). Dicho análisis se ha realizado teniendo en cuenta la relevancia que cada uno puede tener para la circulación y el almacenaje de las aguas subterráneas (USAID et al.; 2009).

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El objetivo del estudio es el de apoyar el desarrollo básico del riego en comunidades de pequeños y medianos productores y el de obtener, de forma indicativa, teórica y preliminar, una idea del potencial de aguas subterráneas para cada departamento (Hernández M. A. et al.; 2013).

Paralelamente también se ha elaborado un banco de datos de calidad de agua y una identificación de las comunidades con mayor aptitud hidrogeológica para la implementación de proyectos de riego agrícola. Finalmente, en lo que se refiere al aspecto metodológico, el trabajo también contempla la capacitación de técnicos SIG en modelos de potencial de agua subterránea.

Como resultados se representan mapas de aguas subterráneas para cada departamento donde se clasifica, del 1 al 5, el grado de potencial de las mismas (Hernández M. A. et al.; 2013).

- ESTUDIO HIDROGEOLÓGICO Y DE RECARGA EN LA CUENCA DEL LAGO ATITLÁN (Guatemala) (GEÓLOGOS DEL MUNDO; 2013) Este trabajo se enmarca dentro de la tercera fase del proyecto GARICLA (Gestión Ambiental y de Riesgos en la Cuenca del Lago Atitlán) desarrollado por Geólogos del Mundo y la Asociación Vivamos Mejor en la región.

Su objetivo principal es el de la caracterización de las aguas subterráneas de la cuenca del lago Atitlán. Los resultados obtenidos se muestran a partir de:  Una caracterización hidroquímica de las aguas subterráneas de la cuenca del lago Atitlán (realizada a partir de la elaboración de análisis físico-químicos del agua), junto con sendos mapas isoquímicos.  Una caracterización hidrogeológica donde se describen las diferentes unidades hidrogeológicas junto con sus capacidades en lo referente al almacenamiento de agua.  Un mapa de recarga acuífera donde, en función de los diferentes factores condicionantes, se muestran las áreas con mayor capacidad de recarga subterránea.

Su aportación científico-técnica ha sido especialmente relevante en lo que respecta al conocimiento del quimismo de las aguas subterráneas puesto que hasta el momento estos datos eran escasos o inexistentes.

Este trabajo es el que se ha tomado como referente principal a la hora de desarrollar el presente informe.

La información existente, a nivel local, de las aguas subterráneas de la microcuenca es de mayor detalle y se centra en la parte alta de la misma (zona de La Línea). Esta se ha desarrollado en el siguiente estudio: - ESTUDIO HIDROGEOLÓGICO PRELIMINAR DE LA PARTE ALTA DE LA MICROCUENCA DE TZOJOMÁ (Departamento de Sololá, Guatemala) (ASOCIACIÓN VIVAMOS MEJOR Y UNIVERSITAT AUTÒNOMA DE BARCELONA; 2012)

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El trabajo realizado aporta una importante información acerca de los acuíferos existentes en el área de estudio, sobre su distribución, características y dinámica del funcionamiento de las aguas subterráneas en la parte alta de la microcuenca de Tzojomá.

Por otro lado, y con un enfoque socio-comunitario de carácter práctico, también contribuye con un análisis de los parámetros físico-químicos de las aguas de consumo y propone medidas para la mejora de los sistemas de abastecimiento de las comunidades ubicadas en la zona.

Así pues, todos estos trabajos, y en especial el Estudio hidrogeológico preliminar de la parte alta de la microcuenca de Tzojomá y el Estudio hidrogeológico y de recarga en la cuenca del lago Atitlán (2013), han sentado los precedentes y las líneas de estructuración del presente informe. Es por ello por lo que a lo largo de todo el redactado se integran algunos de los datos y de las conclusiones ya obtenidas en estos anteriormente. El objetivo es el de unificar los resultados en un solo texto de mayor practicidad y utilidad que defina la hidrogeología de la microcuenca con el mayor detalle posible.

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3. ÁREA DE ESTUDIO 3.1. LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA La microcuenca del río Tzojomá se localiza en el sector SW de la República de Guatemala formando parte del relieve de la Sierra Madre (figuras 1, 2 y 3). Esta sierra, que transcurre paralela a la línea de costa, tiene una altura máxima en el país de 4.220 m, está compuesta esencialmente por materiales de origen volcánico y su geomorfología es consecuencia tanto de la actividad sísmico-volcánica como de la actividad erosiva que se ha ido dando a lo largo del tiempo.

Figura 1 (arriba a la izquierda). Localización de la microcuenca de Tzojomá dentro del territorio de Guatemala.

Figura 2 (arriba a la derecha). Relieve y límite de la microcuenca de Tzojomá.

Figura 3 (izquierda). Imagen aérea de la microcuenca de Tzojomá y de su red hidrológica.

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3.2. MARCO CLIMÁTICO El clima de la microcuenca de Tzojomá, al igual que en el resto de la región centroamericana, se considera de tipo tropical/subtropical. Este se caracteriza por presentar un ciclo anual con dos etapas muy bien diferenciadas: una época seca entre Noviembre y Abril (verano), donde las lluvias son escasas y las temperaturas extremas (altas y bajas), y una época lluviosa entre Mayo y Octubre (invierno), con abundantes e intensas precipitaciones y temperaturas más suaves.

La zona de estudio se encuentra ubicada entre los 1.705 y los 3.220 m de altitud por lo que está expuesta a una intensa radiación solar. El clima es el típico de alta montaña con veranos suaves e inviernos fríos (Sendra, G.; 2012). Independientemente de los ciclos meteorológicos descritos anteriormente, los días suelen caracterizarse por unas mañanas soleadas y unas tardes nubosas en las que la niebla empieza a formarse y a avanzar debido al ascenso y a la condensación del aire caliente y húmedo proveniente de la región del pacífico suroeste.

PRECIPITACIÓN (mm)

Los valores de precipitación media anual registrados entre 1978 y 1997 en la estación de la antigua Santa Catarina Ixtahuacán (X=14,79◦; Y=-91,35◦; Z=2.300 m) varían entre los 884,3 mm y los 1.725,6 mm (INSIVUMEH). El valor promedio es de 1.325,9 mm. La temperatura media anual, calculada a partir de la ecuación de gradiente geotérmico regional, varía entre los 9,1°C y los 18,8°C. 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0

AÑO Figura 4. Hietograma del registro pluviométrico de la estación de la antigua Santa Catarina Ixtahuacán entre los años 1978 y 1997 (FUENTE: INSIVUMEH).

Teniendo en cuenta el enfoque hidrogeológico del trabajo, es importante destacar la media-alta intensidad que caracteriza las precipitaciones que se registran durante la época lluviosa. Este tipo de precipitaciones, concentradas en pocos episodios, dan lugar a un grado de infiltración subterránea de agua en el terreno mayor que si las lluvias se produjeran de forma regular a lo largo de todo el año (Escuder, R. et al.; 2009). De ello se deduce que, al concentrarse 9

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las lluvias en tan sólo 6 meses, la recarga de los acuíferos es más eficaz que si la misma cantidad de precipitación se repartiera a lo largo de todo el año.

3.3. MARCO HIDROLÓGICO Hidrológicamente, la microcuenca de Tzojomá se encuentra localizada en la parte alta de la cuenca del río Nahualate, siendo el río Tzojomá unos de sus afluentes.

La cuenca del río Nahualate, con una superficie de 1.941 Km2 (figura 5) (Sendra, G.; 2012), se extiende de NNE a SSW hasta desembocar en el océano Pacífico. Su río principal es el Nahualate que nace en la Sierra Madre, cerca de Santa Catarina Ixtahuacán y Nahualá, y tiene una longitud de 130 km (Sendra, G.; 2012).

La microcuenca de Tzojomá tiene una superficie de 45,99 Km2 y se divide en 3 submicrocuencas independientes. Sus ríos principales son el Tzojomá (11,3 km) y el Tején (6,4 km). Dos de las submicrocuencas, la 1 y 2, se encuentran bien definidas en el sector N y E respectivamente. La submicrocuenca 3 se ubica en el sector S y W y recoge la aportación hídrica de las dos primeras y de pequeñas submicrocuencas de menor definición (figura 6).

Figura 5. Extensión geográfica de la cuenca del río Nahualate y localización de la microcuenca de Tzojomá (en marrón).

16 km

PARÁMETROS MORFOMÉTRICOS DE LA MICROCUENCA DE TZOJOMÁ Cuenca Microcuenca de Tzojomá Submicrocuenca-1 Submicrocuenca-2 Submicrocuenca-3

Anchura máxima (Km)

Longitud del cauce principal (Km)

Pendiente media del cauce principal (m/m)

Longitud de la red hidrológica (Km)

Cota menor (m)

Cota mayor (m)

Desnivel máximo (m)

Área (Km2)

Perímetro (Km)

Longitud máxima (Km)

45,99

32,23

9,27

8,23

14,72

0,10

113,63

1.705

3.220

1.515

19,24 13,10 13,65

24,34 17,94 18,72

7,00 5,24 6,06

5,72 4,54 3,19

10,16 7,55 6,64

0,10 0,13 0,15

41,73 35,13 36,77

2.099 2.114 1.705

3.220 3.217 2.969

1.121 1.103 1.264

Tabla 2. Parámetros morfométricos de la microcuenca de Tzojomá.

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La distribución y densidad de drenaje de una red hidrológica es uno de los factores a tener en cuenta cuando se realiza un estudio hidrogeológico, especialmente en lo que se refiere a la infiltración de agua y a la recarga de acuíferos. En ese sentido, en las áreas con menor densidad de drenaje suele producirse una infiltración mayor que en las zonas donde la densidad de drenaje es más elevada (USAID et al.; 2009).

Figura 6. División en submicocuencas de la microcuenca del río Tzojomá.

3.4. MARCO EDAFOLÓGICO: taxonomía y usos del suelo Respecto a la taxonomía de los suelos de la microcuenca, los andisoles son el orden de mayor extensión, ocupando un 80,2% del territorio (36,82 km2). Este tipo de suelos, desarrollados por lo general a partir de cenizas volcánicas, se caracterizan por ser oscuros, espesos y porosos y por presentar un alto contenido en materia orgánica. Su densidad aparente es muy baja y tienen una baja capacidad de retención de humedad (excepto para las texturas medias) (MAGA-IGAC; 2013).

El siguiente orden en abundancia es el de los inceptisoles, representando algo más del 16,2% del territorio (7,48 km2). Estos son suelos minerales de baja evolución, con poco desarrollo estructural y de poco espesor. Son suelos porosos, con un contenido variable en materia orgánica y su densidad es, por lo general, mayor a 1 gr/cc (MAGA-IGAC; 2013).

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Los molisoles es el orden de suelos con menor representatividad en la microcuenca, alcanzando un porcentaje cercano al 3,3% (1,54 km2). Este tipo de suelos son blandos y oscuros y presentan altos contenidos en materia orgánica. Su densidad aparente y su capacidad de retención de la humedad son bajas-medias (MAGA-IGAC; 2013).

La extensión catalogada por el MAGA como “no suelo” corresponde a menos del 1% del territorio (0,15 km2).

Figura 7. Mapa taxonómico de los suelos de la microcuenca de Tzojomá (FUENTE: MAGA).

Por lo que respecta a los usos del suelo, estos están condicionados en función de sus características biofísicas y de las propias condiciones socioeconómicas de las comunidades de la microcuenca. Esto hace que la presión demográfica en ciertas áreas defina su tipo, la intensidad de uso y la distribución parcelaria de la tierra (Hernández M. A. et al.; 2013).

La distribución de los usos del suelo se muestra de forma gráfica en la figura 8 y los datos de porcentaje y extensión en la tabla 3.

USOS DEL SUELO

ÁREA (km2)

PORCENTAJE (%)

Bosque mixto

22.98

49.95

Maíz

10.15

22.08

Pastos naturales

3.88

8.46

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USOS DEL SUELO

ÁREA (km2)

PORCENTAJE (%)

Vegetación arbustiva baja (matorral)

2.50

5.43

Maíz y frijol

1.95

4.24

Espacios con vegetación escasa

1.84

4.00

Tejido urbano discontinuo

1.63

3.55

Tejido urbano precario

0.26

0.57

Bosque de pino

0.22

0.49

Tejido urbano continuo

0.21

0.46

Mosaico de cultivos

0.16

0.34

Plantaciones de pino

0.13

0.29

Canteras

0.03

0.05

Instalaciones deportivas y recreativas

0.02

0.05

Ríos

0.01

0.02

Lagos, lagunas y lagunitas

0.01

0.01

Cementerios

0.01

0.01

TOTAL

45.99

100.00

Tabla 3. Tipos de usos del suelo junto con sus áreas y el porcentaje de terreno que ocupan en la microcuenca (FUENTE: MAGA).

Figura 8. Mapa de usos del suelo de la microcuenca de Tzojomá (FUENTE: MAGA).

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3.5. MARCO GEOLÓGICO La microcuenca de Tzojomá se localiza en la región de las tierras volcánicas del altiplano guatemalteco ocupando la mayor parte de la caldera volcánica de Ixtahuacán (Newhall C. G.; 1987). Los materiales que encontramos son mayoritariamente de origen volcánico (ígneoextrusivo) y, en menor porcentaje, de origen volcanosedimentario, metasedimentario e ígneointrusivo. Los más antiguos son metasedimentos cretácicos y los más modernos depósitos cuaternarios coluviales y aluviales.

Los depósitos volcánicos tienen su origen tanto en el propio sistema volcánico de Ixtahuacán como en el sistema volcánico de Atitlán. Este es el caso de los depósitos de ceniza cuaternarios asociados a la erupción de los Chocoyos (ciclo Atitlán III).

CUATERNARIO

CUATERNARIO ó TERCIARIO

TERCIARIO

CRETÁCICO

Qal Qcol Qpa4

Depósitos aluviales Depósitos coluviales Depósitos piroclásticos de caída post-Los Chocoyos

Qpf3

Depósitos de flujos piroclásticos y coladas de ceniza Los Chocoyos (erupción H)

Qpa QTda QTv Tcf1 Tv Txtd2 Txt2 Txt1 Tmt2 Tg Kms

Depósitos piroclásticos de caída Depósitos volcánicos dacítico-andesíticos Depósitos volcánicos no divididos Depósitos sedimentarios de relleno de caldera Depósitos volcánicos no divididos Domo resurgente de toba Ixtahuacán superior Depósitos de tobas de ceniza Ixtahuacán superior Depósitos de tobas de ceniza Ixtahuacán inferior Depósitos de toba María Tecún Granitos y granodioritas Metasedimentos

Tabla 4. Secuencia cronológica relativa y unidades litológicas en las que se dividen los materiales que encontramos en la microcuenca de Tzojomá (FUENTE: modificado de Bonis, S. et al.; 1970).

Los depósitos que afloran en la microcuenca son, de forma genérica: aluviones y coluviones, piroclastos de caída, flujos y lodos piroclásticos, coladas de lava dacítico-andesíticas, tobas de ceniza, materiales volcanosedimentarios de relleno de caldera, granitos y granodioritas y metasedimentos.

En la Caracterización geotemática de la microcuenca de Tzojomá (Asociación Vivamos Mejor; 2013) aparecen descritas con detalle las unidades geológicas presentes en la zona de estudio.

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Figura 9. Cartografía geológica de la microcuenca de Tzojomá (FUENTE: modificado de Bonis, S. et al.; 1970).

3.6. MARCO GEOMORFOLÓGICO Y FISIOGRÁFICO Las características geomorfológicas de una región juegan un papel significativo en la identificación de zonas favorables para la recarga acuífera. A grandes rasgos, las zonas con mayor potencial de recarga corresponden a planicies de inundación, abanicos aluviales y a sedimentos de relleno de cuencas estructurales (USAID et al.; 2009).

Así pues, el relieve de la microcuenca es uno de los factores clave que condicionan su funcionamiento hidrogeológico. En el mapa de pendientes y en la cartografía geomorfológica adjunta (figuras 10 y 11) se observan con detalle tanto la orografía del terreno como las geoformas que lo caracterizan.

La extensión de terreno que abarca la microcuenca se puede dividir en dos áreas muy bien diferenciadas de características fisiográficas similares: - En el sector W, NW y N, formado por la zona de “La Línea”, se localiza una superficie mesetaria caracterizada por presentar un relieve suavizado donde predominan las bajas

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pendientes (comprendidas mayoritariamente entre los 0° y los 30°). Su superficie es de aproximadamente 11 km2 y se encuentra localizada entre los 2.830 m y los 3.220 m de altitud. Estas características fisiográficas facilitan la infiltración de agua en el terreno y la recarga de los acuíferos debido a la presencia de grandes extensiones subhorizontales.

- El sector central S, SE y E se caracteriza por presentar un relieve mucho más escarpado, formado por cerros y pequeñas sierras con laderas de pendientes de grado variable. En este caso los procesos sísmico-estructurales y los agentes externos han ido fracturando el terreno y modelando y denudando progresivamente las laderas que lo conforman, llegando a formar paredes y acantilados verticales. Su extensión abarca aproximadamente unos 35 km2. Aunque también existen algunas zonas subhorizontales, la presencia mayoritaria de pendientes pronunciadas y laderas inclinadas hace que, por lo general, la capacidad de recarga acuífera a lo largo de todo este área sea menor que en el caso anterior.

En la Caracterización geotemática de la microcuenca de Tzojomá (Asociación Vivamos Mejor; 2013) aparecen descritas con detalle todas las unidades geomorfológicas presentes en la zona de estudio.

Figura 10. Mapa de pendientes de la microcuenca de Tzojomá.

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Figura 11. Cartografía geomorfológica de la microcuenca de Tzojomá.

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4. ANÁLISIS HIDROGEOLÓGICO 4.1. INTRODUCCIÓN: hidrogeología de los depósitos volcánicos El flujo de agua en el subsuelo se da a través de múltiples canales compuestos por poros y fracturas interconectadas que existen en los diversos materiales geológicos, ya sean rocas o depósitos no consolidados. En nuestro caso, los materiales geológicos que encontramos en la microcuenca de Tzojomá son mayoritariamente volcánicos y volcanosedimentarios. Sus características y su potencial hidrogeológico dependen básicamente de su estructura, porosidad y fracturación. En los apartados 4.1.1., 4.1.2., 4.1.3. y 4.1.4. se presentan algunas características hidrogeológicas genéricas extraídas del libro “Hidrogeología” publicado por la Fundación Centro internacional de Hidrogeología (FCHIS) (Escuder, R. et al.; 2009). En el apartado 4.1.5. se muestran las características hidrogeológicas de los acuíferos presentes en el altiplano volcánico guatemalteco recogidas en los informes y estudios elaborados con anterioridad.

4.1.1. Porosidad y fracturación La porosidad y fracturación de los depósitos volcánicos está ligada esencialmente a 3 factores: - Velocidad y lugar de solidificación del magma original y mecanismo y condiciones de formación de los diferentes tipos de depósitos piroclásticos.

- Existencia y proporción de gases en el magma y procesos predominantes de desgasificación.

- Magnitud de los fenómenos que pueden producir el agrietamiento de las formaciones o su colapso.

El porcentaje de porosidad total de las litologías de origen volcánico oscila entre el 50%, de los materiales volcánicos extremadamente porosos (pumitas), y el 2%, de las formaciones basálticas más recientes. Este disminuye a medida que aumenta la edad de los depósitos como consecuencia tanto del relleno de los espacios vacíos (vesículas) como de la propia compactación de los materiales. En el caso de las rocas volcánicas es importante destacar la ausencia de relación entre la porosidad y la permeabilidad. Esto se debe a la falta de conexión entre las vesículas formadas por la desgasificación de los materiales magmáticos al entrar en contacto con la atmósfera.

4.1.2. Conductividad hidráulica En lo que se refiere a la conductividad hidráulica (facilidad con la que un medio deja pasar el agua a través de él por unidad de área transversal), en el caso de los depósitos de coladas de lava esta suele ser máxima en el sentido del movimiento de las coladas y mínima en sentido transversal y tiene un carácter anisótropo.

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4.1.3. Transmisividad hidráulica La transmisividad hidráulica es el producto entre el espesor saturado de un acuífero y su conductividad hidráulica. Para los materiales piroclásticos esta no suele superar los 0,02 m 2/día mientras que para las coladas puede oscilar entre los 150 m 2/día y los 500.000 m2/día.

4.1.4. Hidroquímica y calidad del agua Al igual que para cualquier otra región terrestre, la composición química de las rocas o materiales que conforman el territorio condiciona notablemente el quimismo de las aguas subterráneas. En el caso de las rocas volcánicas, este es muy similar al de las rocas ígneas debido a sus similitudes composicionales.

Algo característico de los acuíferos en áreas volcánicas es la presencia, en concentraciones significativas, de determinados iones (ausentes en “acuíferos fríos”) debido a los procesos geotermales asociados a este tipo de contextos. Algunos de estos son el Ar (arsénico), el B (boro), el Si (silicio) o el CO2 (dióxido de carbono). En este tipo de ambientes también suelen generarse procesos de intercambio isotópico entre la roca volcánica y el agua.

En condiciones climáticas cálidas, húmedas y con abundante vegetación (como es el caso de la microcuenca de Tzojomá) la meteorización domina la química de las aguas subterráneas. Esto hace que el agua resultante sea de tipo bicarbonatado, rica en silicatos solubles y con una baja salinidad debido a la tasa de recarga.

Respecto a la calidad de las aguas subterráneas en las rocas volcánicas es importante destacar algunos aspectos: - Suelen presentar proporciones significativas de F- (flúor) y de CO2 que provocan una elevada agresividad del agua.

- La capacidad de disolución de las rocas volcánicas es elevada, sobretodo en presencia de CO2 y en climas húmedos, como el característico de la microcuenca de Tzojomá durante la época de lluvias.

- El aporte de CO2 volcánico puede dar lugar a aguas subterráneas con elevadas cantidades de sólidos disuletos (Na2+ (sodio), Mg(HCO3)2 (bicarbonato de magnesio), Fe 2+ (hierro)). Estas aguas pueden resultar perjudiciales para el abastecimiento humano y muy corrosivas o incrustantes.

- Es frecuente, sobre todo si el volcanismo es reciente, encontrar altas concentraciones de B o de metales pesados como el Va (vanadio) o el Ar.

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4.1.5. Hidrogeología del altiplano volcánico de Guatemala Según el MAGA, a nivel nacional se identifican genéricamente 4 regiones hidrogeológicas: - Las llanuras aluviales de la costa del pacífico (región I).

- El altiplano volcánico (región II).

- Las tierras altas cristalinas (región III).

- La región sedimentaria septentrional (región IV).

En nuestro caso, la microcuenca de Tzojomá se ubica en la región II del altiplano volcánico, formado esencialmente por rocas volcánicas y vulcanosedimentarias terciarias y cuaternarias: lavas, tobas y cenizas suprayacentes a depósitos carbonatados, ígneos y metamórficos de edades anteriores.

El estudio realizado por JICA (1995) identifica, dentro de la zona hidrogeológica del altiplano volcánico, dos acuíferos bien diferenciados: - Un acuífero superior compuesto esencialmente por rocas volcánicas cuaternarias (sedimentos de cenizas y pómez, flujos de lava y depósitos aluviales). Su espesor puede llegar a ser de 250 m en las zonas donde los depósitos tienen mayor potencia. El nivel freático muestra importantes variaciones estacionales por lo que se considera que no está confinado (JICA; 1995).

- Un acuífero inferior formado por rocas volcánicas de diferente composición y tobas soldadas, de edad terciaria, localmente fracturadas (JICA;1995).

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4.2. METODOLOGÍA GENERAL El trabajo llevado a cabo en el presente informe parte de la base de las cartografías hidrológica, geológica y geomorfológica elaboradas en la Caracterización geotemática de la microcuenca de Tzojomá (Asociación Vivamos Mejor; 2013). La cartografía hidrológica nos permite conocer la densidad, distribución y dinámica de la red fluvial superficial. La cartografía geológica proporciona toda la base litológica y estructural que condiciona las características hidrogeológicas de las unidades presentes en la microcuenca (Hernández M. A. et al.; 2013).

Finalmente, la cartografía geomorfológica aporta todos aquellos datos necesarios relacionados con la morfología de la superficie y el relieve de la zona de estudio.

La metodología desarrollada ha sido la siguiente: 1. RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN BIBLIOGRÁFICA REFERENTE A LA TEMÁTICA HIDROGEOLÓGICA Y GENERADA PREVIAMENTE EN OTROS INFORMES Y ESTUDIOS. 2. INVENTARIO DE PUNTOS DE AGUA - Coordinación con técnicos de campo y líderes de comunidades para obtener el permiso de acceso y para el acompañamiento durante el trabajo de campo a los diferentes puntos y nacimientos de agua.

- Visita a los puntos y nacimientos de agua y recogida de parámetros y datos físico-químicos in situ (pH, CND, TDS y Ta) con un medidor multiparámetro HACH sensION 156.

- Medida del caudal de agua en los puntos donde ha sido posible.

- Recopilación de la información físico-química recogida y elaboración de una ficha técnica (ver anexo) para cada punto inventariado.

- Digitalización y georeferenciación de toda la información recogida mediante sistemas de información geográfica (GIS).

Figura 12. Equipo de campo utilizado para el inventariado de los puntos de agua y la recogida de parámetros físico-químicos in situ.

3. CARACTERIZACIÓN HIDROGEOLÓGICA DE LOS MATERIALES - Análisis hidrológico, geológico-estructural y geomorfológico de la microcuenca.

- Definición de las características hidrogeológicas de las diferentes unidades geológicas a partir de las observaciones de campo y del trabajo de gabinete.

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- Agrupación de las unidades geológicas (litofacies) en unidades con propiedades hidrogeológicas similares.

- Definición y caracterización de los acuíferos presentes en la microcuenca.

4. ANÁLISIS DE LABORATORIO Y CARACTERIZACIÓN HIDROQUÍMICA - Planificación de la campaña de campo y coordinación con técnicos de campo y líderes de comunidades.

- Recogida de muestras de agua en botes de polietileno de alta densidad (HDPE), de doble tapa y de 50 ml de capacidad. Etiquetado de cada una de ellas siguiendo las directrices de código establecidas (ver tabla 5). Conservación de estas a 4°C de temperatura y en un lugar oscuro para minimizar su deterioro.

- Transporte y análisis de laboratorio. De un total de 26 muestras recogidas finalmente se analizaron 21.

- Los análisis se realizaron mediante las técnicas de espectrometría de plasma ICP-MS y ICP-OES (ver apartado 4.4.3.2.). El equipo utilizado lo constituyen un espectrómetro de ICP-MS Perkin-Elmer Elan 6000 y un espectrómetro de ICP-OES simultáneo Perkin-Elmer Optima 3200 RL. Este tipo de técnicas permiten la medición de las concentraciones de la mayoría de los elementos naturales con niveles de detección del orden de μg/l (ó ppb, partes por billón) en el primer caso y de mg/l (ó ppm, partes por millón) en el segundo.

- Tratamiento, análisis, discusión e interpretación de los resultados y elaboración de mapas isoquímicos de los elementos que, por su concentracion, podrían ser perjudiciales para la salud de los consumidores.

5. ELABORACIÓN DE LA CARTOGRAFÍA HIDROGEOLÓGICA - Análisis e interpretación de toda la información recogida y generada.

- Digitalización, tratamiento informático de los datos y elaboración de la cartografía hidrogeológica.

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4.3. INVENTARIO DE PUNTOS DE AGUA El objetivo de realizar un inventario de puntos de agua actualizado ha sido el de caracterizar y localizar geográficamente y de forma precisa el mayor número posible de nacimientos presentes en la zona de estudio. No obstante, y debido a diferentes motivos ajenos al equipo de trabajo, no se han podido visitar todos los puntos de agua existentes por lo que a continuación se presentan dos cartografías de localización. La primera (figura 13) se refiere a una localización de nacimientos realizada con anterioridad al presente estudio. En ella aparecen representados tanto los nacimientos captados como los nacimientos no captados que se pudieron localizar en una campaña anterior. La segunda (figura 14) es la referente al inventario y la localización de puntos de agua realizada para el presente informe. Esta parte del trabajo se ha realizado en colaboración directa con los líderes de las diferentes comunidades. Su permiso de acceso y su apoyo ha sido esencial puesto que su conocimiento sobre el territorio y sobre la localización de los puntos de agua es excelente.

Figura 13. Localización de nacimientos realizada durante una campaña anterior.

Para cada nacimiento se han elaborado unas fichas (ver anexo) donde aparece la siguiente información: - Número de ficha - Código del nacimiento - Número de visita - Municipio/comunidad a la que abastece - Municipio/comunidad más cercana 23

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-

Coordenadas (X, Y, Z) + precisión Acompañante/técnico de la Asociación Vivamos Mejor Cuenca y subcuenca a las que pertenece el nacimiento Propiedad del nacimiento Tipo de uso Tipo de protección estructural del nacimiento/pozo Tipo de acuífero Geología de la zona y unidad geológica en la que se encuentra el nacimiento Caudal calculado Parámetros físico-químicos del agua medidos in situ: potencial de hidrógeno (pH), conductividad (CND), total de sólidos disueltos (TDS) y temperatura (Ta).

Croquis y/o fotografía Mapa de localización Observaciones

NOMENCLATURA/ CÓDIGO TX-1

EXPLICACIÓN Punto correspondiente a un nacimiento captado por una comunidad en el que se han recogido datos y muestra.

-Las letras en mayúscula corresponden a las iniciales del nombre de la comunidad.

-El número corresponde al número de nacimiento de dicha comunidad.

Punto correspondiente a un nacimiento captado por una comunidad en el que no se han podido recoger datos ni muestra.

TX-sm-1

-Las letras en mayúscula corresponden a las iniciales del nombre de la comunidad.

-Las letras en minúscula corresponden a las iniciales de las palabras "sin muestra".

-El número corresponde al número de nacimiento de dicha comunidad.

Punto correspondiente a un pozo en el que se han recogido datos y muestra.

TXp-1

sm-1

nc-1

-Las letras en mayúscula corresponden a las iniciales del nombre de la comunidad.

-La letra en minúscula corresponde a la inicial de la palabra "pozo".

-El número corresponde al número de nacimiento de dicha comunidad.

Punto correspondiente a un nacimiento no captado y del que no se han recogido datos ni muestra por su cercanía a otros sí analizados.

-Las letras en minúscula corresponden a las iniciales de las palabras "sin muestra".

-El número corresponde al número de nacimiento no captado sin muestra.

Punto correspondiente a un nacimiento no captado del que sí que se han recogido datos y muestra.

-Las letras en minúscula corresponden a las iniciales de las palabras "no captado".

-El número corresponde al número de nacimiento no captado.

Tabla 5. Descripción del sistema de nomenclatura/código para las muestras recogidas durante la campaña de trabajo de campo.

Los puntos inventariados se han localizado geográficamente con un GPS GARMIN GPSmap 62sc a través del sistema de proyección de coordenadas GTM (Guatemala Transverse Mercator) y corresponden tanto a nacimientos naturales captados y no captados como a pozos artesanales y galerías de infiltración (figura 14). En total se han inventariado 35 puntos de agua, de estos 29 son nacimientos (83 %), 4 son pozos (11 %) y 2 son galerías de infiltración (6 %). Del total de

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nacimientos, 26 son captados y 3 son no captados. Finalmente, de todos los puntos inventariados, en 26 de ellos se ha recogido muestra de agua y se han tomado datos de pH, CND, TDS y Ta in situ.

En la tabla 6 se muestra un listado de todos ellos y los datos físico-químicos tomados para cada muestra. En el apartado 4.4.3. se representan gráficamente los parámetros físico-químicos recogidos a partir de mapas de isolíneas. En el mapa de localización de puntos de agua (figura 14) aparecen ubicados todos los nacimientos en función de la comunidad a la que abastecen. Los nacimientos que se han inventariado pero que no están siendo captados o están captados por otras comunidades se han agrupado por separado.

Figura 14. Inventario de puntos de agua actual.

Figuras 15, 16 y 17. Tipos de captaciones de agua. De izquierda a derecha: pozo, galería de infiltración y captación superficial.

25

1 − − 2 3 4 5 − − − − − 6 7 8 9 10 − 11 12

13

14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 − −

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

21

22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

N° PUNTO DE N° FICHA AGUA LONGITUD -91.37795500 -91.35616700 -91.35370400 -91.35384000 -91.37122600 -91.35916300 -91.38675700 -91.38604400 -91.38639000 -91.38647700 -91.38675600 -91.38650700 -91.38651700 -91.38773900 -91.35675100 -91.35774300 -91.35845700 -91.35720100 -91.42346700 -91.40906600 -91.40363100 -91.40363100 -91.40232800 -91.40348000 -91.39342300 -91.40054700 -91.39318100 -91.40550300 -91.39257000 -91.35094000 -91.35099000 -91.35369400 -91.37065100 -91.37065200 -91.42329100 -91.42353900

LATITUD 14.81163800 14.82109900 14.81998300 14.82001900 14.81947900 14.81408000 14.81935300 14.82067300 14.81999300 14.81998000 14.81935600 14.82182700 14.82182900 14.81992600 14.82671700 14.82410900 14.82435500 14.82719900 14.78217000 14.78308000 14.80666200 14.80666200 14.80688900 14.80510900 14.82575600 14.82398800 14.81288300 14.80641300 14.80872600 14.80646800 14.80657800 14.80262500 14.81952900 14.81953000 14.78143300 14.78159700

MUNICIPIO / COMUNIDAD A LA QUE ABASTECE

Tzamjuyub-Xepiacul Tzamjuyub-Xepiacul Tzamjuyub-Xepiacul − Nuevo Paquisic Nuevo/Antiguo Paquisic − Xecaquixcán Xecaquixcán Xecaquixcán Xecaquixcán Xecaquixcán Xecaquixcán Xecaquixcán Nuevo Tzamchaj Nuevo Tzamchaj Nuevo Tzamchaj − Chiquix Chiquix Chiquix Chiquix Chiquix Chiquix Tzamkaam Tzamkaam Xeabaj II Xeabaj II Xeabaj II A. Sta. Catarina Ixt. A. Sta. Catarina Ixt. A. Sta. Catarina Ixt. Panimaquim Panimaquim (otras comunidades) (otras comunidades)

CÓDIGO

TX-1 TX-sm-2 TX-sm-3 nc-1 NP-1 NP-2 nc-2 X-sm-1 X-sm-2 X-sm-3 X-sm-4 X-sm-5 X-6 X-7 NT-1 NT-2 NT-3 sm-1 CH-1 CH-2 CHp-3 CHp-4 CHp-5 CH-6 TZAp-1 TZA-2 XEp-1 XE-2 XE-3 ASCI-1 ASCI-2 ASCI-3 P-1 P-2 gal-1 gal-2

Z

2524 2772 2811 2800 2499 2484 2870 2652 2800 2805 2870 2843 2843 2918 2831 2790 2780 2872 3129 3071 3060 3060 3051 3047 3066 3171 3074 3067 2979 2463 2463 2380 2538 2538 3165 3165

X PROYECTADA

405509.02555818 407858.14033493 408122.75832944 408108.13598669 406236.66470599 407532.70738080 404565.01200138 404642.32989836 404604.79241629 404595.42294212 404565.12094537 404593.00288262 404591.92747080 404459.57058262 407797.66343811 407689.79347595 407613.05218648 407749.43608793 400596.95770718 402147.62022048 402743.19769984 402743.19769984 402883.54938777 402758.75841954 403850.37602079 403082.85386947 403870.74260008 402541.59047544 403934.67492910 408414.56639336 408409.23081604 408116.51936539 406298.57319307 406298.46599360 400615.56871138 400588.94621895 1638005.20482824 1639042.85514738 1638918.37393734 1638922.41261269 1638869.87506373 1638267.53803892 1638862.49459912 1639008.23097315 1638933.14555907 1638931.74434364 1638862.82608228 1639136.10260282 1639136.32813609 1638926.30793804 1639664.64681144 1639376.51762764 1639404.02849968 1639718.15861691 1634764.63642913 1634858.98982976 1637465.66123412 1637465.66123412 1637490.21084844 1637293.77687789 1639573.75191329 1639381.21770797 1638149.42321465 1637438.92571054 1637689.24528582 1637422.00390728 1637434.19422752 1636997.95892179 1638875.16623076 1638875.27728512 1634683.01901594 1634701.27327660

COORDENADAS (GTM) Y PROYECTADA

RÉGIMEN permanente − − estacional permanente permanente permanente − − − − − permanente permanente SPD permanente permanente − estacional permanente SPD SPD estacional permanente estacional SPD estacional permanente permanente permanente permanente permanente permanente − −

TIPO DE PROPIEDAD comunal comunal comunal sin propiedad comunal comunal sin propiedad comunal comunal comunal comunal comunal comunal comunal comunal comunal comunal sin propiedad comunal comunal comunal privado comunal privada comunal comunal comunal comunal comunal comunal comunal comunal comunal comunal comunal

pH 6.65 − − 6.63 6.55 6.71 6.85 − − − − − 6.90 6.88 6.23 6.20 7.04 − 6.81 6.35 7.42 6.96 6.79 6.69 6.20 6.22 6.91 6.07 6.1 6.26 6.34 6.57 6.48 6.51 − −

147.40 − − 56.60 114.10 112.60 89.70 − − − − − 90.10 88.45 59.45 52.00 51.30 − 78.50 88.35 224.50 173.90 122.40 104.85 158.60 77.10 167.40 99.35 89.6 124.45 128.7 110.6 122.5 129.65 − −

70.30 − − 26.60 54.20 53.55 42.50 − − − − − 42.70 41.90 27.95 24.53 24.05 − 37.15 41.85 107.55 83.05 58.28 49.80 75.65 36.40 79.95 47.15 42.45 59.2 61.25 52.55 58.3 61.75 − −

CND μs/cm TDS mg/l

CAUDAL l/s 0.52 − − 0.10 0.95 4.03 0.05 − − − − − − − 0.03 0.11 0.07 − 0.79 0.22 − − − 0.82 − 0.34 − − − − − − 0.23 0.26 − −

TEMPERATURA °C 16.80 − − 17.30 15.15 15.65 14.50 − − − − − 16.20 17.10 13.35 12.35 12.83 − 13.70 12.55 15.13 15.30 14.58 14.98 15.25 13.20 14.88 13.28 13.90 16.40 16.70 18.23 16.20 15.78 − −

DATOS FÍSICO-QUÍMICOS

Informe hidrogeológico y de recarga acuífera de la microcuenca de Tzojomá (Guatemala)

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Tabla 6. Tablaresumen de los puntos de agua inventariados y sus características.

(SPD=Sin Patrón Definido).

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4.4. CARACTERIZACIÓN HIDROGEOLÓGICA 4.4.1. Aspectos generales En este apartado se han desarrollado dos líneas de trabajo. Por un lado se han caracterizado hidrogeológicamente las unidades litológicas presentes en la microcuenca y los acuíferos localizados y, por el otro, se ha caracterizado el quimismo de las aguas subterráneas.

La caracterización físico-estructural de cada acuífero se ha definido en función de: 1. Su comportamiento hidrogeológico, diferenciando entre: - ACUÍFEROS: rocas/depósitos que almacenan y transmiten agua en cantidades significativas.

- ACUITARDOS: rocas/depósitos que almacenan agua y la transmiten lentamente.

- ACUÍCLUDOS: rocas/depósitos con una capacidad de almacenamiento apreciable pero con una capacidad de transmisión prácticamente nula.

- ACUÍFUGOS: rocas/depósitos que ni almacenan ni transmiten agua.

2. Su comportamiento hidráulico, diferenciando entre: - ACUÍFERO LIBRE: el agua almacenada está en contacto directo con la atmósfera a través de los poros y fisuras de la roca/depósito.

- ACUÍFERO CONFINADO: el agua almacenada está aislada de la atmósfera por unidades geológicas impermeables.

- ACUÍFERO SEMICONFINADO: las unidades geológicas confinantes permiten un cierto flujo de agua desde el acuífero hacia el exterior y viceversa.

3. El modo de almacenamiento y conducción de agua, diferenciando entre: - ACUÍFERO POROSO: el agua se almacena y se transmite a través de los poros interconectados en una determinada roca/depósito.

- ACUÍFERO FISURAL: el agua se almacena y se transmite a través de fracturas presentes en la roca/depósito (fallas, diaclasas, etc.)

Figura 18. Tipos de acuíferos en función de su comportamiento y estructura (FUENTE: https://www.uam.es)

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La caracterización hidroquímica, desarrollada a partir de la interpretación de los datos obtenidos en los análisis realizados, nos permite conocer la composición de las aguas subterráneas, sus características fundamentales y mejorar la conceptualización y cuantificación de los flujos existentes estableciendo sus posibles usos (Escuder, R. et al.; 2009).

Así pues, el resultado final es una idea aproximada de la relación entre el agua subterránea y los diferentes procesos que la han ido modificando: desde las interacciones iniciales de la lluvia con la atmósfera hasta las interacciones posteriores con el medio geológico, teniendo siempre en cuenta las influencias que ejercen las actividades antropogénicas (agrícolas, industriales, de servicios, etc.) en la composición química resultante.

Los principales procesos químicos que modifican la composición de las aguas subterráneas son (Escuder, R. et al.; 2009): - Disolución y precipitación en el suelo y en la zona no saturada.

- Descomposición de la materia orgánica.

- Meteorización y descomposición de los depósitos geológicos.

- Precipitación de materiales.

- Intercambio iónico.

De esta manera, la composición de las aguas subterráneas va variando en función del tipo de interacción con cada medio y de los procesos químicos que se vayan produciendo. Por lo general la salinidad del agua (contenido en sales minerales) es mayor a mayor tiempo de permanencia de esta en el terreno. De forma simplista y a nivel regional, la evolución del quimismo de las aguas sigue un patrón definido, en el caso de los aniones, por la secuencia de Chebotarev (Sánchez; 2012):

RECORRIDO Y TIEMPO DE PERMANENCIA EN EL ACUÍFERO

HCO3-

HCO3- + SO42-

SO42-

SO42- + Cl-

Cl-

AUMENTO DE LA SALINIDAD

Figura 19. Secuencia iónica de Chebotarev.

De esta secuencia se deduce que al inicio del ciclo el agua tiene un marcado carácter bicarbonatado, a mitad del ciclo sulfatado y, al final, clorurado. Por otro lado, en la evolución del carácter aniónico de las aguas también influye notablemente la profundidad de los diferentes flujos de agua y su carácter local o regional. Así pues, los flujos de agua superiores (con recorridos cortos y tiempos de permanencia de años o decenas de años) son poco salinos (TDS ≤1500 mg/l) y de carácter bicarbonatado. Los intermedios (con recorridos intermedios y tiempos de permanencia de cientos a miles de años) son más salinos (1500 mg/l ≤ TDS ≤5000 mg/l) y el anión predominante es el 28

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sulfato. Finalmente, los flujos más profundos (con largos recorridos y tiempos de permanencia de miles a millones de años) presentan una salinidad elevada (TDS ≥5000 mg/l) y un marcado carácter clorurado (Sánchez; 2012).

En nuestro caso el sistema hidrogeológico de la microcuenca de Tzojomá se considera local y las aguas subterráneas que circulan son mayoritariamente superficiales por lo que es de esperar que estas tengan una baja salinidad y un carácter esencialmente bicarbonatado.

Figura 20. Representación del tipo de flujo subterráneo de agua en función de su profundidad (FUENTE: Sánchez; 2012).

La secuencia análoga para la composición catiónica sería, de forma genérica y con algunas excepciones, la siguiente:

Ca2+

Mg2+

Na+

Figura 21. Secuencia catiónica.

4.4.2. Funcionamiento del sistema hidrogeológico A partir de los bajos valores de los parámetros de CND y TDS registrados se deduce que los flujos de agua subterráneos de la microcuenca de Tzojomá que abastecen a las comunidades proceden esencialmente de la infiltración y la posterior acumulación del agua pluvial. Estos son esencialmente locales, con recorridos cortos y tiempos de permanencia de años a decenas de años. En ese sentido, el régimen estacional de algunos nacimientos analizados (sobre todo los asociados al acuífero más superficial) indica tiempos de permanencia inferiores al año, posiblemente acotados entre los 3 y los 9 meses. Este régimen estaría directamente relacionado con el ciclo climático semestral que caracteriza la región (ver apartado 3.2.).

Hay que tener en cuenta que es muy probable que existan, a mayor profundidad, acuíferos de carácter regional asociados a depósitos terciarios de mayor antiguedad y a depósitos cretácicos. No obstante, en la zona a la que se ha tenido acceso estos no dan lugar a nacimientos o surgencias naturales y tampoco se han podido detectar a partir de 29

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pozos de perforación puesto que, excepto en algunos puntos de la zona topográficamente más elevada de la microcuenca, en el resto no existen este tipo de sistemas de extracción de agua.

En la tabla se asocia a cada unidad geológica un tipo y un grado de permeabilidad característicos. Dicha asociación se ha representado gráficamente en la cartografía hidrogeológica (ver apartado 4.5.). Esta clasificación, sobretodo en el caso del grado de permeabilidad, es cualitativa y debe considerarse como orientativa puesto que algunas de las unidades geológicas descritas se caracterizan por su variabilidad litológica. Esto implica directamente una variabilidad en el grado de permeabilidad dentro de la propia unidad. Además, algunas de las unidades no se han podido describir a lo largo de toda su extensión sino que se han reconocido tan solo a partir de afloramientos puntuales por lo que las características hidrogeológicas definidas también podrían variar. Finalmente, algunas de las unidades presentes en la cartografía geológica no aparecen en dicha tabla puesto que no se han podido reconocer en campo debido a las diversas dificultades de acceso a determinadas zonas. Tal y como se explica en la Caracterización geotemática de la microcuenca de Tzojomá (Asociación Vivamos Mejor; 2013), los límites y la clasificación de estas se realizó en base a la cartografía elaborada por Bonis S. et al. (1970) y por lo tanto se desconocen sus características y sus límites con detalle.

UNIDAD GEOLÓGICA

TIPO DE PERMEABILIDAD

GRADO DE PERMEABILIDAD

Qal Qcol Qpa4 Qpa Qtd-a Qtv Tcf1 Tv Txt2

porosa porosa porosa porosa fisural porosa/fisural porosa/fisural porosa/fisural porosa/fisural

alto alto medio medio medio-bajo bajo medio-bajo medio-bajo bajo

Tabla 7. Caracterización hidrogeológica de las unidades geológicas presentes en la microcuenca de Tzojomá (FUENTE: valores adaptados de Sendra, G.; 2012 y Custodio E. y Llamas M.R.; 2001)

Respecto al sistema de acuíferos que conforman el subsuelo de la parte de la microcuenca a la que se ha tenido acceso se han podido diferenciar 4 tipologías. A continuación se describe cada una de estas y se aportan datos referentes a sus características hidrogeológicas. Es importante destacar que los datos y los parámetros de caracterización que se presentan están estrictamente basados en tablas teóricas por lo que deben tomarse con precaución y teniendo siempre en cuenta la gran variabilidad espacial de los materiales que lo forman. También remarcar que el funcionamiento hidrogeológico de los sectores S y E de la microcuenca y las características de los acuíferos asociados se desconocen debido a que no se ha podido acceder a dichas zonas.

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1. ACUÍFERO-A El acuífero-A es superficial, libre, de tipo poroso y con una permeabilidad primaria asociada a la porosidad intergranular característica de los materiales que lo forman. Geológicamente está compuesto por depósitos piroclásticos de caída formados mayoritariamente por tefras (niveles de cenizas y lapillis con alternancia de niveles brechosos dispersos y bombas y bloques aislados). Este tipo de materiales corresponden a la unidad litológica Qpa4 descrita en la Caracterización geotemática de la microcuenca de Tzojomá (Asociación Vivamos Mejor; 2013). Dicha unidad presenta un espesor muy variable, siendo en algunos lugares inexistente y presentando en otros puntos acumulaciones de entre 3 y 5 m o localmente superiores (Sendra G.;2012). Por lo general los espesores menores se localizan en las zonas de cumbre y los mayores en las zonas de valle.

En algunos puntos de la microcuenca, y de forma mucho más localizada, afloran superficialmente los depósitos Qpa de características geológicas análogas a los de la unidad Qpa4. Estos materiales también podrían albergar pequeñas cantidades de agua y clasificarse como acuíferos libres. En cualquier caso se considerarían colgados (debido a su aislamiento) y tendrían una representatividad prácticamente nula por su escasa extensión espacial.

El acuífero se localiza, pues, en la zona mesetaria de “La Línea”, en el sector W de la microcuenca y, de forma menos representativa, allí donde afloran puntualmente los depósitos piroclásticos de caída. En cualquier caso este es mucho más extenso y representativo en la zona mesetaria de “La Línea” debido a la propia extensión de la unidad Qpa4, a la geomorfología subhorizontal que la caracteriza (que permite una mayor acumulación de agua en el subsuelo) y a la media-baja densidad de drenaje superficial (que facilita una mayor infiltración de agua).

Durante el trabajo de campo se han identificado diferentes niveles de acumulación de agua (acuíferos colgados). Ello se deduce puesto que algunos nacimientos son prácticamente superficiales y otros se encuentran a mayor profundidad sin que exista una conexión directa o definida entre ellos. A parte, en algunos de los pozos de la zona (de profundidades mayores a 10 m), y según el testimonio de los habitantes de las comunidades, no se interceptaron niveles de agua intermedios cuando se excavaron lo que indicaría que los acuíferos existentes no están conectados entre ellos. Otra de las observaciones que refuerzan esta teoría son las realizadas en los grandes cortes de carretera interamericana donde afloran depósitos y materiales piroclásticos análogos a los presentes en la microcuenca (figuras 23 y 24). Así pues el sistema de funcionamiento de dicho acuífero se podría describir como de tipo multicapa.

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El motivo podría ser que este tipo de depósitos presentan una continua intercalación de capas formadas mayoritariamente por partículas de tamaño ceniza (<2mm) y partículas de tamaño lapilli (>2 mm y < 64 mm) con brechas dispersas y bombas aisladas. A efectos de la permeabilidad del depósito, dicha intercalación hace que esta no sea uniforme sino que sea mayor en los estratos formados por partículas de tamaño lapilli y menor en los estratos formados por cenizas. Esta distribución granulométrica se traduce, en términos de infiltración de agua, en que esta es mucho más rápida y favorable en los estratos de tipo lapilli que en los de tipo ceniza y también en el propio contacto entre estratos (superficie intercapa). Así pues, cuando el agua procedente de la infiltración pluvial encuentra un estrato donde predomina el tamaño ceniza su velocidad de infiltración disminuye debido a la disminución de la porosidad pudiendo, en función de si dicho estrato tiene un bajo grado de permeabilidad, impedir que continúe.

En algunos casos, si la capa de menor permeabilidad (o completamente impermeable) es interceptada por la superficie del terreno, y siempre que la pendiente sea favorable, se podrán formar manantiales y pequeñas surgencias.

Figura 22. Esquema interpretativo del modelo de funcionamiento del acuífero superficial. Las líneas de infiltración de agua disminuyen a medida que aumenta la profundidad del depósito piroclástico debido a que el agua pluvial se va acumulando por encima de los niveles de menor permeabilidad.

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Figuras 23 y 24. Imagen de uno de los cortes de la carretera interamericana donde se aprecia la aparición de nacimientos de agua. Por lo general, los nacimientos se dan entre estratos, sobre el techo de los depósitos piroclásticos más oscuros. Esto se debe a que en los depósitos más claros, con una permeabilidad mayor, el agua circula a través de ellos hasta encontrar los depósitos más oscuros y acumularse llegando, en algunos casos, a surgir del terreno.

ACUÍFERO-A Comportamiento hidrogeológico Comportamiento hidráulico Tipo de almacenamiento/mecanismo de conductividad hidráulica Porosidad eficaz Grado de permeabilidad Coeficiente de permeabilidad (k)

acuífero acuífero libre poroso 20% medio 1 m/día

NACIMIENTOS LOCALIZADOS y COMUNIDAD A LA QUE ABASTECEN NT-1/Nuevo Tzamchaj CH-6/Chiquix TZA-2/Tzamkaam XE-2/Xeabaj II XE-3/Xeabaj II

CAUDAL (Q) 0.03 l/s 0.82 l/s 0.34 l/s -

Tabla 8. Resumen de las características hidrogeológicas del acuífero-A (FUENTE: valores adaptados de Sendra, G.; 2012 y Custodio E. y Llamas M.R.; 2001)

2. ACUÍFERO-B En el Estudio hidrológico preliminar de la parte alta de la microcuenca de Tzojomá (Sendra G.; 2012) describe un acuífero intermedio (semiprofundo), de tipo poroso y clasificado como acuitardo, incluido en la unidad QTv. Este se ha definido a partir de algunos afloramientos descritos por Sendra G. y localizados fuera de los límites de la microcuenca (cerca de su extremo SW), formados por una alternancia de brechas piroclásticas e ignimbritas subyacente a los depósitos piroclásticos de caída (Qpa4). No obstante, las observaciones de campo realizadas, y el propio estudio citado anteriormente, indican que en

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algunos puntos de la microcuenca esta subunidad no está representada y bajo los depósitos piroclásticos de caída (Qpa4) subyace directamente la unidad geológica QTd-a formada por rocas lávicas dacítico-andesíticas y, bajo esta, la unidad QTv. Es probable, pues, que dicho acuífero esté presente en la zona SW y desaparezca, o se encuentre aislado en pequeñas depresiones estructurales, a medida que nos dirigimos hacia el N-NE (figura 28).

Otra interpretación posible sería la de que el acuífero estaría constituido por depósitos vulcanosedimentarios de escasa extensión, relacionados con la erosión del paleorelieve dacítico-andesítico existente anterior al recubrimiento de la zona con depósitos piroclásticos de caída. Los materiales depositados presentarían un grado de porosidad y permeabilidad mayor y permitirían la acumulación y la conducción de agua a través de ellos. En cualquier caso, según la observación del material extraído de uno de los pozos, y a partir de la información aportada por los constructores de los mismos, el acuífero estaría formado por brechas y cantos principalmente dacítico-andesíticos envueltos en una matriz arenosa. Dicha descripción se realiza tan solo a partir del material extraído de uno de los pozos por lo que puede no ser representativa para el resto de la extensión del acuífero.

ACUÍFERO-B Comportamiento hidrogeológico Comportamiento hidráulico Tipo de almacenamiento/mecanismo de conductividad hidráulica Porosidad eficaz Grado de permeabilidad Coeficiente de permeabilidad (K)

acuífero pobre/acuitardo acuífero semiconfinado poroso 5-20 % medio-bajo 1-0.001 m/día

NACIMIENTOS LOCALIZADOS y COMUNIDAD A LA QUE ABASTECEN CH-2/Chiquix CHp-3,4/Chiquix CHp-5/Chiquix TZAp-1/Tzamkaam XEp-1/Xeabaj II

CAUDAL (Q) 0.22 l/s -

Tabla 9. Resumen de las características hidrogeológicas del acuífero-B (FUENTE: valores adaptados de Sendra, G.; 2012 y Custodio E. y Llamas M.R.; 2001)

3. ACUÍFERO-C El acuífero-C (semiprofundo) está formado por depósitos de flujos de lava enfriados y solidificados en forma de rocas dacítico-andesíticas.

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Figura 25. Vesículas (poros) no conectados en depósitos de coladas dacíticoandesíticas.

Aunque este tipo de litologías presentan un grado variable de porosidad primaria asociada a la formación de vesículas (espacios o poros formados como consecuencia de la desgasificación del magma durante el proceso de enfriamiento y solidificación), en muchos casos estas no están interconectadas por lo que dicha porosidad no se considera eficaz. Esto se traduce en que la circulación de agua en dicha unidad no se da a través de los poros sino que mayoritariamente se da a través de las fisuras o fracturas de la roca. Es por lo tanto una unidad con permeabilidad secundaria asociada a su fractura o fisuración y funciona como un acuífero de tipo fisural.

Las fisuras de estos materiales están asociadas a los procesos de enfriamiento y contracción del magma y a los propios procesos tectónicos de la región. Las fracturas observadas en campo consecuencia del enfriamiento del magma pueden dividirse en dos grupos en función del tipo de disyunción resultante (Martí, J.; 2011): - Disyunción columnar, cuando debido al enfriamiento lento del magma se generan fracturas dispuestas perpendicularmente a techo y base de la colada. Este tipo de fracturas pueden presentar una geometría generalmente hexagonal casi perfecta o, como en el caso de las observadas en campo, mostrar una geometría completamente irregular no definida.

Figura 26. Imagen de depósitos de coladas de lava fracturados donde se evidencia la circulación hídrica fisural.

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- Disyunción en lajas, cuando el enfriamiento del magma se produce de forma rápida y se generan fracturas dispuestas paralelamente a la base del depósito.

Figura 27.

Disyunción en lajas en coladas dacíticoandesíticas.

El acuífero-C se localiza a lo largo de la extensión mesetaria de “La Línea”, ya sea por debajo de los depósitos de brechas piroclásticas (descritos por Sendra, G.) o por debajo de la unidad Qpa4, y de forma menos definida en el techo de la unidad Tv localizada en el sector NE de la mirocuenca donde también se han localizado nacimientos asociados a depósitos de coladas de lava.

Figura 28. Corte esquemático interpretativo de la distribución espacial de los acuíferos presentes en la zona de “La Línea”. El acuífero B corresponde al techo de la unidad QTv descrita por Sendra G. en afloramientos localizados fuera de la microcuenca.

ACUÍFERO-C Comportamiento hidrogeológico Comportamiento hidráulico Tipo de almacenamiento/mecanismo de conductividad hidráulica Porosidad eficaz Grado de permeabilidad Coeficiente de permeabilidad (k)

acuífero pobre/acuitardo acuífero semiconfinado fisural <1% medio-bajo 1-0.0001 m/día

NACIMIENTOS LOCALIZADOS y COMUNIDAD A LA QUE ABASTECEN nc-1/no captado NT-2/Nuevo Tzamchaj NT-3/Nuevo Tzamchaj CH-1/Chiquix

CAUDAL (Q) 0.10 l/s 0.11 l/s 0.07 l/s 0.79 l/s

Tabla 10. Resumen de las características hidrogeológicas del acuífero-C (FUENTE: valores adaptados de Sendra, G.; 2012 y Custodio E. y Llamas M.R.; 2001)

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4. ACUÍFERO-D El acuífero-D está asociado a las unidades QTv, Tv (en profundidad) y Txt2.

Las dos primeras corresponden a materiales de origen volcánico no diferenciados y la segunda a una toba cinerítica con un grado variable de compactación. En los dos primeros casos, y debido tanto a la alta variabilidad espacial (lateral y vertical) de los depósitos de tipo volcánico como a la espesa cobertura vegetal de la región, se hace difícil establecer unos límites definidos y representativos de los diferentes materiales que conforman la unidad, por lo que esta incluye diferentes tipos de depósitos. Así pues, estas incluyen rocas lávicas, tobas y depósitos laháricos de poca extensión y en menor proporción depósitos de caída. Este hecho hace que el comportamiento de estas unidades como acuífero sea muy diverso y que se considere, a grandes rasgos, un acuífero multicapa formado por acuíferos, algunos probablemente colgados, con un mayor o menor grado de confinamiento y con capacidades hidrogeológicas variables.

Su extensión abarca toda la microcuenca a excepción de la zona S y SE. El acuífero es por lo general de tipo profundo-semiprofundo excepto en los sectores centro y SW donde los materiales que lo forman afloran en superficie.

Este sector es, por diversos motivos, de difícil acceso y por ello no se han podido visitar ni inventariar sus posibles puntos de agua. De la misma manera tampoco se han podido definir con exactitud las características hidrogeológicas de los materiales ni su funcionamiento hidrogeológico.

Figura 29. Aproximación de los límites verticales de los diferentes acuíferos sobre imagen panorámica.

El acuífero-B no aparece en la imagen puesto que en este sector de la microcuenca no está representado.

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ACUÍFERO-D Comportamiento hidrogeológico Comportamiento hidráulico Tipo de almacenamiento/mecanismo de conductividad hidráulica Porosidad eficaz Grado de permeabilidad Coeficiente de permeabilidad (k)

acuitardo acuífero semiconfinado poroso/fisural 1-10 % bajo 0.1-0.0001 m/día

NACIMIENTOS LOCALIZADOS y COMUNIDAD A LA QUE ABASTECEN TX-1/Tzamjuyub-Xepiacul NP-1/Nuevo Paquisic NP-2/Antiguo y Nuevo Paquisic ASCI-1/Antigua Santa Catarina Ixtahuacán ASCI-2/Antigua Santa Catarina Ixtahuacán ASCI-3/Antigua Santa Catarina Ixtahuacán P-1/Panimaquim P-2/Panimaquim

CAUDAL (Q) 0.52 l/s 0.95 l/s 4.05 l/s 0.23 l/s 0.26 l/s

Tabla 11. Resumen de las características hidrogeológicas del acuífero-D (FUENTE: valores adaptados de Sendra, G.; 2012 y Custodio E. y Llamas M.R.; 2001)

Figura 30. Corte esquemático interpretativo para representar el funcionamiento hidrogeológico de recarga del acuífero-D en el sector E de la microcuenca donde la unidad QTv subyace directamente bajo la unidad Qpa4.

4.4.3. Análisis y distribución hidroquímica Los análisis físico-químicos se han realizado en 2 fases, una inicial donde se han tomado los valores de potencial de hidrógeno (pH), conductividad (CND), sólidos disueltos (TDS) y temperatura in situ (directamente de los nacimientos analizados), y una fase posterior donde las muestras recogidas se han trasladado al laboratorio para ser analizadas químicamente. La representación de los valores recogidos y obtenidos se muestra tanto de forma numérica en las tablas 13 a 19 como de forma gráfica en sendos

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mapas de isolíneas. En ellos aparece la extensión y la distribución de los valores de los diferentes parámetros físico-químicos analizados. Para la interpolación de los datos se ha desarrollado el método de interpolación por el inverso de la distancia (IDW) a partir de las herramientas que nos ofrecen los sistemas de información geográfica (GIS). Debido a la falta de cobertura de datos físico-químicos en toda la extensión de la microcuenca, y con el objetivo de poder generar una superficie de interpolación que la cubra completamente, se han generado 3 nacimientos ficticios a los cuales se les han asignado valores de pH, CND, TDS y Ta. La asignación de dichos valores se ha realizado en función de la media de los valores recogidos en los puntos de agua inventariados más cercanos a estos. De esta manera, los valores del sector S, E y N deben tomarse como teóricos y orientativos puesto que no provienen de un análisis físico-químico.

4.4.3.1. Parámetros medidos in situ (pH, CND, TDS y Ta )  Potencial de Hidrógeno (pH) El pH se define como el logaritmo negativo de la concentración del ión hidrógeno:

pH=-log [ H+] Su valor define la acidez o alcalinidad del agua. Un pH<7 indica que el agua es ácida, un pH=7 indica que el agua es neutra y un pH>7 indica que el agua es básica.

El pH juega un papel importante en muchos procesos químicos y biológicos de las aguas subterráneas naturales (equilibrio carbonatado, procesos redox, etc.). Este se mantiene, para las aguas naturales, entre 6,5 y 8 aunque, excepcionalmente, puede variar entre 3 y 11 (Porras et al.; 1985). Sus valores, y los cambios de estos, pueden indicar problemas de contaminación en aguas de ríos y lagos (http://water.usgs.gov).

El valor de pH debe tomarse in situ puesto que puede aumentar con la temperatura hasta en un 8% (Porras et al.; 1985).

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Figura 31. Mapa de isolíneas de potencial de hidrógeno (pH).

 Conductividad eléctrica (CND, μs/cm) La conductividad eléctrica indica la capacidad del agua para conducir electricidad. Esta aumenta proporcionalmente con la concentración iónica.

En este caso, el cálculo del valor justo en el momento en que se toma la muestra también es muy importante puesto que el aumento de 1°C en la temperatura se traduce, aproximadamente, en el aumento de un 2% de la conductividad (Porras et al.; 1985).

La conductividad es un indicador del tiempo de permanencia del agua en el subsuelo (a mayor tiempo de permanencia mayor concentración iónica) y, por lo tanto, es una buena diferenciadora entre acuíferos superficiales y acuíferos semiprofundos o profundos. Así pues, bajas conductividades eléctricas indican baja concentración iónica y, en consecuencia, acuíferos superficiales que han tenido poco tiempo de contacto con el subsuelo (Hernández M. A. et al.; 2013).

TIPO DE AGUA

VALORES DE CONDUCTIVIDAD (μs/cm)

Aguas subterráneas dulces

50-2.000

Aguas salobres

2.000-10.000

Aguas saladas

10.000-50.000

Salmueras

50.000-100.000

Tabla 12. Valores de conductividad para los diferentes tipos de agua (FUENTE: Porras et al.; 1985).

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Figura 32. Mapa de isolíneas de conductividad (CND).

 Total de sólidos disueltos (TDS, mg/l) El valor del total de sólidos disueltos mide el peso de todas las substancias disueltas en el agua, sean o no volátiles (Porras et al.; 1985).

Figura 33. Mapa de isolíneas de total de sólidos disueltos (TDS).

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 Temperatura (Ta, °C) La temperatura del agua de un acuífero corresponde al potencial calorífico de esta y representa un estado de equilibrio entre los aportes y las extracciones caloríficas en un punto determinado. Así pues, se puede considerar una zona neutra donde la temperatura no varía por encima de la cual la influencia térmica proviene de las variaciones diarias o estacionales de la temperatura ambiente. Por debajo de esta zona neutral, el factor dominante es el gradiente geotérmico (3°C/100 m) (Porras et al.; 1985).

Figura 34. Mapa de isolíneas de temperatura (Ta).

4.4.3.2. Análisis de laboratorio El análisis de las muestras se ha realizado mediante las técnicas de espectroscopía de plasma ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Specrometry) y ICP-OES (Inductively Coupled Plasma Optical Emisión Spectrometry). Este tipo de espectroscopía de emisión se basa en la generación de un plasma de acoplamiento inductivo para excitar átomos e iones (proceso de ionización). El proceso se realiza mediante una antorcha a alta temperatura y el plasma generado se introduce en una corriente de Ar (argón). Los analitos son sometidos a un electroimán de alta potencia capaz de separarlos por sus masas e incluso, a nivel atómico, por sus isótopos. Esto permite medir la mayoría de los elementos naturales de la tabla periódica con niveles de detección, en el caso de la técnica ICP-MS, del orden de μg/l (ó ppb, partes por billón). Los resultados obtenidos con este tipo de técnica son adecuados para llevar a cabo tanto el monitoreo de la calidad del agua como otro tipo de estudios hidroquímicos. Este tipo de seguimientos permiten identificar el quimismo del agua y obtener 42

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relaciones de interacción entre esta y el medio, incluyendo también las actividades antropogénicas (Fernández-Turiel, J.L. et al; 2003).

En las tablas 13 a 19 aparecen los elementos químicos que han podido ser analizados y los valores obtenidos para cada una de las muestras recogidas. Los datos obtenidos se expresan en mg/l (ó ppm, partes por millón) en la tabla 13 y en μg/l (ó ppb) en las tablas 14 a 19. Las siglas ILD significan que la concentración de dicho elemento es Inferior al Límite de Detección de la técnica de análisis utilizada.

NP-1 NP-2 NT-1 NT-2 NT-3 nc-1 nc-2 CH-1 CH-2 CHp-4 CHp5 XE-2 TZA-2 X-7 P-1 TX-1 TZAp-1 XEp-1 XE-3 ASCI-2 ASCI-3

K 1.40 2.28 1.28 1.00 0.44 6.47 3.06 2.38 0.88 1.83 1.50 2.29 1.38 2.71 1.14 1.24 1.73 1.87 3.24 0.95 2.84

Na 9.69 6.65 10.62 3.56 15.66 11.84 12.53 19.40 16.59 8.38 15.02 13.89 14.46 19.79 5.83 4.92 4.50 5.36 10.71 1.47 13.17

Ca 0.11 0.30 0.27 0.17 0.23 0.55 1.07 0.23 0.10 0.87 1.16 0.93 0.98 0.66 0.41 1.06 0.29 0.79 0.42 0.19 0.47

Mg 0.40 0.47 0.43 1.24 0.86 1.04 0.17 1.53 0.13 0.25 0.43 0.35 1.95 0.27 1.33 0.14 0.18 0.34 0.48 0.33 0.83

Sr Fe S P B Si 0.87 16.11 21.32 26.74 1.15 0.07 0.85 14.15 16.07 74.06 4.15 0.34 0.30 1.13 12.30 3371.75 12.27 0.38 1.01 0.94 18.62 27.72 12.38 0.13 0.45 4.87 9.77 158.72 5.16 0.05 0.70 1.42 24.21 125.35 30.55 0.54 1.00 8.65 13.49 2739.47 26.67 1.05 0.96 60.26 10.09 121.61 24.79 0.07 0.69 103.10 14.34 674.06 36.01 0.21 0.49 10.02 3.35 52.59 21.77 0.73 0.46 7.12 23.88 162.34 24.46 1.16 0.53 24.65 15.03 22.48 29.09 0.96 0.60 10.34 30.11 76.82 68.63 0.92 0.32 24.45 32.39 68.21 37.72 0.65 0.28 16.58 3.65 166.45 40.81 0.28 0.40 1.06 9.50 47.13 16.66 1.04 0.54 39.49 23.28 2164.42 7.48 0.24 0.29 6.01 28.38 55.19 12.96 0.65 0.24 48.31 7.73 144.66 35.11 0.12 0.45 30.97 23.02 30.91 34.37 0.15 0.22 16.95 32.72 53.53 26.41 0.57

43

Tabla 13. Tabla de los valores de concentración de los elementos mayoritarios para cada una de las muestras analizadas. Los datos aparecen en ppm (ó mg/l).

Informe hidrogeológico y de recarga acuífera de la microcuenca de Tzojomá (Guatemala)

Ti NP-1 0.1222 NP-2 0.0533 NT-1 6.0758 NT-2 9.5224 NT-3 4.0858 nc-1 6.6033 nc-2 1.5947 CH-1 ILD CH-2 ILD CHp-4 0.1844 CHp5 0.5319 XE-2 0.1691 TZA-2 0.3262 X-7 0.3498 P-1 0.0574 TX-1 10.7784 TZAp-1 0.0983 XEp-1 ILD XE-3 ILD ASCI-2 ILD ASCI-3 ILD

Co 0.0399 0.0277 0.0341 0.0239 0.0153 0.0293 0.0173 0.0162 0.0204 0.0711 0.0209 0.0171 0.0182 0.0155 0.0207 0.0398 0.0238 0.024 0.0286 0.017 0.017

Cu 1.4087 1.1852 0.7018 0.3835 0.2178 0.4057 0.2858 0.155 0.3415 1.5591 0.2483 0.1006 0.3284 0.1301 0.4274 0.3511 0.4464 0.2735 6.7948 0.2982 0.0974

Ga 0.0044 0.0027 0.0501 0.083 0.0392 0.0528 0.0137 ILD ILD 0.0024 0.0064 ILD 0.0032 ILD ILD 0.0869 ILD ILD ILD ILD ILD

Ge 0.0403 0.037 0.0287 0.0376 0.0345 0.0418 0.0376 0.0301 0.0286 0.0219 0.0215 0.0244 0.0178 0.0236 0.0304 0.0248 0.0142 0.0181 0.0162 0.0258 0.0285

As 1.2107 0.5983 0.1025 0.6181 0.2172 0.3666 0.6553 0.3576 0.5326 0.6907 0.5726 0.4496 0.4094 0.375 1.2484 1.0025 0.5207 0.5402 0.217 0.7751 1.0906

Se 0.2241 0.5341 ILD ILD ILD 0.6086 1.4158 1.0525 1.5115 1.6321 1.5889 0.8879 1.0774 0.6594 0.8401 1.1012 1.2072 1.9169 1.1669 0.7023 0.2127

Y 0.067 0.0098 0.4155 0.3441 0.0948 0.1493 0.2183 0.0216 0.0178 0.0141 0.0224 0.0046 0.0228 0.0253 0.0083 0.2139 0.016 0.0043 0.0186 0.0202 0.0256

Zr 0.0248 ILD 0.5815 0.9002 0.3042 0.2973 0.1082 ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD 0.465 ILD ILD ILD ILD ILD

Nb 0.0026 0.0016 0.0182 0.0561 0.0227 0.0115 0.0051 ILD 0.0002 0.0007 0.0016 ILD 0.0015 ILD ILD 0.0223 ILD ILD ILD ILD ILD

Tabla 14. Tabla de los valores de concentración de los elementos minoritarios para cada una de las muestras analizadas. Los datos aparecen en ppb (ó μg/l).

NP-1 NP-2 NT-1 NT-2 NT-3 nc-1 nc-2 CH-1 CH-2 CHp-4 CHp5 XE-2 TZA-2 X-7 P-1 TX-1 TZAp-1 XEp-1 XE-3 ASCI-2 ASCI-3

Mo 0.3358 0.2417 0.0217 0.1344 0.0485 0.0569 ILD ILD ILD ILD 0.0518 0.0082 0.0984 0 0.3204 0.1351 0.0461 0 0.0174 0.1486 0.272

Cd 0.0092 0.0097 0.0071 0.0088 0.0039 0.0042 0.0048 0.0027 0.0059 0.0077 0.0089 0.0048 0.0081 0.0031 0.0073 0.0039 0.0195 0.0094 0.0049 0.012 0.0044

Cs 0.2718 0.0927 0.2573 0.2445 0.1905 0.0708 0.1889 0.1054 0.2543 0.0797 0.0064 0.0137 0.0061 0.1319 0.1345 0.066 0.0791 0.059 0.0569 0.0329 ILD

W ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD

Bi ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD

Pb 0.1891 0.0989 0.0626 0.0876 0.0655 0.0475 0.0282 0.0182 0.0532 0.0437 0.0476 0.0177 0.0357 0.0158 0.0267 0.0903 0.0128 0.0056 0.4389 0.013 0.0079

Sb 0.0572 ILD ILD 0.0298 0.0193 ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD 0.0153 ILD ILD ILD ILD ILD 0.0187

Li 2.7331 1.976 1.4034 1.6046 1.3567 0.9284 1.5509 0.725 1.351 0.7541 0.5204 0.8338 1.0916 0.9074 1.8289 1.9797 1.3615 0.5731 0.6252 2.5867 2.6993

Be 0.0072 ILD 0.0269 0.043 0.0379 0.0075 0.0021 0.0159 ILD 0.0001 0.002 ILD 0.0001 0.0057 ILD 0.0264 0.0041 0.0011 0.0025 0.0108 0.0065

V 5.9279 7.691 3.4017 2.1452 1.8074 4.038 3.8062 4.7922 1.9288 5.0461 6.4386 9.5721 7.7088 2.6368 6.4981 6.0824 3.3854 4.245 3.9635 7.1916 8.1047

Tabla 15. Tabla de los valores de concentración de los elementos minoritarios para cada una de las muestras analizadas. Los datos aparecen en ppb (ó μg/l).

44

Informe hidrogeológico y de recarga acuífera de la microcuenca de Tzojomá (Guatemala)

NP-1 NP-2 NT-1 NT-2 NT-3 nc-1 nc-2 CH-1 CH-2 CHp-4 CHp5 XE-2 TZA-2 X-7 P-1 TX-1 TZAp-1 XEp-1 XE-3 ASCI-2 ASCI-3

Cr 2.5271 2.4379 1.2561 0.9379 0.975 1.22 1.3717 0.863 1.2871 3.1139 1.2614 2.0947 1.4221 1.4339 2.3302 1.5549 0.8089 1.3896 1.5404 2.4082 1.9684

Rb 9.114 7.9746 6.0911 10.4467 7.9834 5.7349 7.2521 5.8589 13.0678 9.643 5.481 4.6563 4.4701 6.5004 10.6036 9.5427 5.2401 8.7461 6.2888 7.8822 3.259

Th ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD

U 0.1752 0.0419 0.063 0.0805 0.061 0.0181 0.0328 0.0044 0.0239 0.0264 0.0086 0.0152 0.0235 0.0119 0.0548 0.0736 0.0009 0.0062 0.0022 0.0808 0.041

Ag ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD

Ni B Al P Fe 0.7256 11.8974 9.7672 28.5367 8.7646 1.2202 5.3168 5.2131 52.7496 14.2996 0.3617 2.4732 213.518 7.7379 76.6061 0.28 2.8247 379.5023 38.6466 88.9354 0.2986 2.3474 177.669 44.7368 27.3499 0.254 3.9447 258.4163 18.6402 75.4404 0.3039 4.4483 66.3871 2.6367 22.0526 0.2866 4.9248 3.0936 7.2145 8.2861 0.761 4.594 8.9952 6.2343 9.6907 1.158 4.2082 10.9548 11.6297 9.1177 0.9937 4.6545 35.6896 11.2163 15.9859 0.3025 4.5095 10.9341 35.7512 17.0654 0.4459 4.995 25.8723 29.2614 20.0077 0.2118 5.0773 9.1657 7.2703 10.5161 0.5002 10.2406 2.7705 25.335 8.6106 0.3798 5.2762 393.3365 42.2751 137.2165 0.5035 9.3857 6.2145 10.4741 11.7168 0.4956 3.1785 3.9126 23.5232 10.6445 0.2679 5.2286 2.4403 6.2565 10.7935 0.4142 3.8045 1.4748 54.1528 6.7795 0.2616 4.1249 2.6119 64.3449 32.3517

Tabla 16. Tabla de los valores de concentración de los elementos minoritarios para cada una de las muestras analizadas. Los datos aparecen en ppb (ó μg/l).

NP-1 NP-2 NT-1 NT-2 NT-3 nc-1 nc-2 CH-1 CH-2 CHp-4 CHp5 XE-2 TZA-2 X-7 P-1 TX-1 TZAp-1 XEp-1 XE-3 ASCI-2 ASCI-3

Ba 8.8398 21.345 34.2235 18.769 14.4184 9.3467 11.7314 5.9041 8.332 19.8004 24.0042 10.4989 9.1376 9.1969 13.3963 21.7834 19.7045 16.12 8.7662 16.6999 8.4557

Mn 0.1477 0.1926 0.568 1.1922 0.6764 0.9436 0.102 0.0462 0.2445 0.2039 0.769 0.0446 0.1784 0.0173 0.0628 0.8862 0.1588 0.0996 0.7503 0.1777 3.7021

Zn 4.7211 2.6007 1.8473 0.8089 3.4946 0.6987 5.0915 1.7026 33.3505 12.3507 31.2911 1.8617 1.6282 0.8151 2.0766 1.2419 4.8533 7.0189 9.615 2.3461 1.6947

Br 17.0102 17.2035 16.0018 17.542 14.2101 14.5813 15.9444 21.4565 16.0088 15.497 14.911 11.7167 13.8908 21.5787 21.4054 24.7862 32.3691 27.5662 22.5685 18.1423 17.4676

Cl 1.0968 0.8133 0.214 0.5849 0.0719 0.02 0.8373 0.1615 0.3433 2.9752 3.3525 ILD ILD 0.6444 0.5885 3.9748 5.4444 2.1465 0.2747 ILD ILD

La 0.0196 0.0067 0.1544 0.1361 0.0519 0.0563 0.0666 0.0013 0.0073 0.0058 0.0097 0.0005 0.009 0.0001 0.0003 0.0888 0.0074 ILD 0.0003 ILD 0.0014

Ce 0.0005 ILD 0.197 0.3126 0.1555 0.1874 0.0363 ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD 0.2813 ILD ILD ILD ILD ILD

Pr 0.0036 0.001 0.063 0.0456 0.0174 0.0194 0.0257 0.0007 0.0012 0.002 0.0025 ILD 0.0037 0.0013 0.0001 0.0332 0.001 ILD 0.0007 ILD 0.0006

Nd 0.0292 0.0041 0.2975 0.2277 0.0713 0.0962 0.1292 0.004 0.0038 0.0083 0.0072 ILD 0.0166 0.0103 0.0008 0.1596 0.0067 ILD 0.0079 0.0007 0.0056

Sm 0.0042 0.0023 0.0785 0.0527 0.0171 0.0253 0.0299 0.0025 0.0012 0.0016 0.0021 ILD 0.0022 0.0025 0.0015 0.0389 0.0022 ILD 0.0017 ILD 0.0021

Tabla 17. Tabla de los valores de concentración de los elementos minoritarios para cada una de las muestras analizadas. Los datos aparecen en ppb (ó μg/l).

45

Informe hidrogeológico y de recarga acuífera de la microcuenca de Tzojomá (Guatemala)

NP-1 NP-2 NT-1 NT-2 NT-3 nc-1 nc-2 CH-1 CH-2 CHp-4 CHp5 XE-2 TZA-2 X-7 P-1 TX-1 TZAp-1 XEp-1 XE-3 ASCI-2 ASCI-3

Eu ILD ILD 0.012 0.0046 ILD 0.0002 0.0007 ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD 0.0054 ILD ILD ILD ILD ILD

Gd 0.0058 ILD 0.0749 0.0626 0.0165 0.0275 0.0313 0.0009 0.0008 0.0035 0.003 ILD 0.0023 0.0017 ILD 0.0383 0.0003 ILD 0.0009 ILD 0.0016

Tb 0.0006 0.0001 0.0122 0.0085 0.0025 0.0045 0.0052 0.0001 0.0002 0.0003 0.0006 ILD 0.0005 0.0004 ILD 0.0064 ILD ILD 0.0004 0.0001 0.0004

Dy 0.0067 0.0011 0.0781 0.0566 0.0168 0.028 0.0344 0.0015 0.0021 0.0038 0.0027 ILD 0.0035 0.003 0.001 0.0409 0.0019 ILD 0.0024 0.0012 0.0021

Ho 0.0017 0.0003 0.0175 0.0137 0.0035 0.0059 0.0077 0.0004 0.0005 0.0007 0.0009 0.0001 0.0007 0.0008 0.0002 0.0089 0.0004 ILD 0.0007 0.0004 0.0008

Er 0.0059 0.0011 0.0554 0.0491 0.013 0.0202 0.0248 0.0016 0.0007 0.0014 0.0018 0.0001 0.0022 0.0032 0.0009 0.0285 0.0015 ILD 0.0019 0.0012 0.0016

Tm 0.0008 ILD 0.009 0.0076 0.0015 0.0029 0.0038 ILD 0.0001 ILD ILD ILD ILD ILD ILD 0.004 ILD ILD ILD ILD ILD

Yb 0.0063 0.0004 0.0658 0.0618 0.0167 0.0218 0.0215 0.0009 0.0015 0.0017 0.0023 ILD 0.0021 0.0022 0.0007 0.0311 0.0004 ILD 0.0017 0.0016 0.0027

Lu 0.001 0.0001 0.012 0.0128 0.003 0.004 0.0041 ILD 0.0003 0.0004 0.0003 ILD 0.0006 0.0005 ILD 0.0055 0.0002 ILD 0.0001 ILD 0.0003

Sn ILD 0.044 ILD 0.0088 ILD ILD ILD ILD 0.0054 0.0235 ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD 0.0162 ILD ILD

Tabla 18. Tabla de los valores de concentración de los elementos minoritarios para cada una de las muestras analizadas. Los datos aparecen en ppb (ó μg/l).

NP-1 NP-2 NT-1 NT-2 NT-3 nc-1 nc-2 CH-1 CH-2 CHp-4 CHp5 XE-2 TZA-2 X-7 P-1 TX-1 TZAp-1 XEp-1 XE-3 ASCI-2 ASCI-3

Hf 0.0081 0.0575 0.0655 0.0767 ILD 0.0035 ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD

Au 0.0311 0.036 0.0108 0.0134 ILD ILD ILD ILD ILD 0.0144 0.0149 ILD ILD ILD ILD ILD 0.0048 ILD ILD ILD ILD

Pt ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD

Tl ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD

Ta ILD 0.034 0.0153 0.0163 ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD 0.0075 ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD

Te ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD

Hg ILD ILD ILD 0.0019 ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD ILD

Tabla 19. Tabla de los valores de concentración de los elementos minoritarios para cada una de las muestras analizadas. Los datos aparecen en ppb (ó μg/l).

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Informe hidrogeológico y de recarga acuífera de la microcuenca de Tzojomá (Guatemala)

Desde un punto de vista general las aguas analizadas presentan una mineralización baja. Este dato concuerda perfectamente con los valores de CND y TDS y reafirma la idea de que las aguas subterráneas de la microcuenca corresponden a flujos locales y superficiales (resultado de la infiltración de aguas pluviales) con recorridos subterráneos de poca extensión tanto espacial como temporal. Aun así es importante destacar de nuevo que no se han podido recoger muestras representativas de toda la extensión que abarca la microcuenca por lo que es posible que en otros puntos las aguas subterráneas presenten otras características y, por lo tanto, un origen y una naturaleza diferentes.

Los valores de concentración obtenidos para cada elemento se han comparado tanto con los valores de referencia que establece la normativa COGUANOR-NTG-29-001_2010_06_11 como con los valores de referencia que establece la OMS (Organización Mundial de la Salud).

Por un lado la normativa COGUANOR establece dos límites de consumo de agua: - Límite máximo aceptable (LMA) Valor de la concentración de cualquier característica del agua arriba de la cual esta es percibida por los consumidores desde el punto de vista sensorial pero sin que implique un daño a la salud del consumidor.

- Límite máximo permisible (LMP) Valor de la concentración de cualquier característica del agua arriba de la cual el agua no es adecuada para consumo humano.

Por el otro, la OMS establece un valor de referencia que representa normalmente la concentración de un componente que no ocasiona ningún riesgo significativo para la salud cuando se consume durante toda la vida. Los valores de referencia de algunos contaminantes químicos se fijan de modo que protejan a subgrupos de población vulnerables y también a la población general que consume el agua durante toda la vida (OMS; 2006).

A partir de la comparación de datos realizada se han detectado elementos con concentraciones que superan algunos de los límites establecidos. Las concentraciones de estos elementos, junto con la de algunos elementos mayoritarios, se muestra en las figuras 39, 40 y 41. La distribución de las concentraciones de los elementos que superan los límites establecidos a lo largo de la extensión de la microcuenca se muestra de forma gráfica en los mapas de isolíneas de concentración elaborados.

Al igual que para los parámetros recogidos in situ, y con el objetivo de poder generar una superficie de interpolación que cubra toda la extensión de la

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Informe hidrogeológico y de recarga acuífera de la microcuenca de Tzojomá (Guatemala)

microcuenca, se han generado 3 nacimientos ficticios. La asignación de valores de concentración se ha realizado en función de la media de los valores recogidos en los puntos de agua inventariados más cercanos a estos. De esta manera, los valores del sector S, E y N deben tomarse como teóricos y orientativos puesto que no provienen de un análisis de laboratorio sino de la media de los valores más cercanos.

Los elementos que presentan concentraciones fuera de los límites de referencia son los siguientes:

-

Fe (hierro, Fe2+) Las concentraciones de Fe superan en todos los casos el LMA establecido por la normativa COGUANOR. Aun así, la OMS no establece un valor de referencia aunque sí establece que los valores de concentración de Fe normales para las aguas naturales oscilan entre los 0.5 y 50 mg/l por lo que las muestras recogidas en los puntos CH-1 y CH-2 quedarían por encima de este valor.

Figura 35. Mapa de isolíneas de concentración de Fe (hierro).

-

P (fósforo) El P, que suele encontrarse en las aguas en forma de PO43- (ortofosfato), aparece en concentraciones muy elevadas en el sector NNW de la microcuenca. La causa de estos elevados valores puede estar relacionada con las actividades ganaderas y agrícolas (debido al uso de fertilizantes fosfatados) o con la infiltración de aguas residuales de

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Informe hidrogeológico y de recarga acuífera de la microcuenca de Tzojomá (Guatemala)

origen urbano como jabones y detergentes. El fósforo es un elemento muy importante para el buen funcionamiento del cuerpo humano pero en concentraciones elevadas puede provocar problemas de salud como daño en los riñones u osteoporosis (http://www.lenntech.es). Es por ello por lo que, aunque no se han encontrado límites de referencia, sería muy conveniente realizar análisis de contraste para verificar algunos de los resultados puesto que en los nacimientos NT-1, nc-2, CH-2 y TZAp-1 los valores de concentración obtenidos son considerablemente altos y están fuera de los límites habituales.

Figura 36. Mapa de isolíneas de concentración de P (fósforo).

-

B (boro) Las concentraciones de B superan tanto el LMP por la normativa COGUANOR como el valor de referencia provisional establecido por la OMS, por lo que el consumo de dichas aguas podría resultar perjudicial para la salud. Además, aunque este elemento es esencial para el crecimiento de las plantas, en elevadas concentraciones puede resultar tóxico para ciertos cultivos. Su presencia en el agua puede estar asociada a procesos hidrotermales (con concentraciones que pueden oscilar entre los 10 y los 100 mg/l (Porras et al.; 1985)) o puede ser consecuencia del vertido no contralado de jabones o detergentes. En nuestro caso, y teniendo en cuenta que no se han detectado nacimientos hidrotermales que pudieran explicar un origen volcánico, las altas concentraciones se relacionan probablemente con la mala gestión de los de los residuos urbanos.

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Figura 37. Mapa de isolíneas de concentración de B (boro).

-

Al (aluminio, Al3+) Las muestras NT-1, NT-2, NT-3, nc-1 y TX-1 superan los LMP de Al. En estos casos el consumo de agua podría ser perjudicial para la salud. No obstante es importante tener en cuenta que la concentración de Al se podría explicar, según Fernández-Turiel et al (2003), a partir de la correlación existente con la turbidez del agua. Esta correlación sugiere que a mayor turbidez mayor es la concentración de sólidos de aluminio en suspensión. Dicha explicación se vería reforzada por el hecho de que cuatro de las muestras donde se han detectado estos valores se encuentran muy cercanas por lo que los altos valores de concentración podrían asociarse a aumentos locales de la turbidez. En el caso del Al la OMS tampoco establece un valor de referencia.

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Figura 38. Mapa de isolíneas de concentración de Al (aluminio).

Para el resto de los elementos analizados, o los valores de concentración no superan los límites máximos establecidos o, según la OMS, no se dispone de datos fiables sobre posibles efectos para la salud asociados. Es por ello por lo que no se propone ningún valor de referencia basado en efectos sobre la salud.

No obstante, la presencia de concentraciones altas de sólidos disueltos en el agua de consumo puede resultar desagradable para los consumidores.

En todos los casos en los que se han detectado problemas derivados de los elevados valores de concentración de los elementos analizados se recomienda realizar al menos un nuevo análisis de contraste que permita verificar los resultados. En el mejor de los casos sería ideal poder realizar un seguimiento continuo puesto que, si la concentración del producto químico en cuestión sufre grandes fluctuaciones, es posible que incluso una serie de resultados analíticos no permita determinar ni describir completamente el riesgo que supone para la salud pública (OMS; 2006).

Dichos análisis de contraste permitirán confirmar los resultados obtenidos para, si finalmente fuera necesario y existieran peligros o riesgos para la salud de los consumidores, tomar las medidas de precaución y prevención adecuadas. Este tipo de medidas deben basarse en el conocimiento de los factores causantes (como el uso de fertilizantes en la agricultura) y en la evolución de las concentraciones detectadas, ya que pueden ser indicadoras de un posible problema importante en el futuro (OMS; 2006).

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120.00 K

100.00

Na

80.00

Ca

60.00

Mg

Figura 40.

Representación gráfica de la concentración de P (fósforo) presente en las muestras analizadas. Los datos aparecen en ppm (ó mg/l).

ASCI-3

ASCI-2

XE-3

XEp-1

TZAp-1

TX-1

P-1

X-7

TZA-2

XE-2

CHp5

CHp-4

CH-2

CH-1

nc-2

nc-1

S

NT-3

0.00

NT-2

Fe NT-1

20.00 NP-2

Sr

NP-1

40.00

Figura 39.

Representación gráfica de las concentraciones de los elementos mayoritarios presentes en las muestras analizadas. Los datos aparecen en ppm (ó mg/l).

B

4000.00 3500.00

3000.00 2500.00 2000.00 P

1500.00 1000.00 500.00

NP-1 NP-2 NT-1 NT-2 NT-3 nc-1 nc-2 CH-1 CH-2 CHp-4 CHp5 XE-2 TZA-2 X-7 P-1 TX-1 TZAp-2 XEp-1 XE-3 ASCI-2 ASCI-3

0.00

450 400 350 300 250 200 150 100 50 0

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ASCI-3

ASCI-2

XE-3

XEp-1

TZAp-1

TX-1

P-1

X-7

TZA-2

XE-2

CHp-5

CHp-4

CH-2

CH-1

nc-2

nc-1

NT-3

NT-2

NT-1

NP-2

NP-1

Figura 41.

Representación gráfica de la concentración de Al (aluminio) presente en las muestras Al analizadas. Los datos aparecen en ppb (ó μg/l).

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4.5. CARTOGRAFÍA HIDROGEOLÓGICA La cartografía hidrogeológica se ha elaborado en base a toda la información recogida en el presente informe. En ella se han representado de una forma integrada y visual tanto la localización de los diferentes puntos de agua como el tipo de permeabilidad (porosa, fisural o la combinación de ambas) y el grado de esta (alto, medio, medio-bajo y bajo) para cada una de las unidades geológicas descritas. La permeabilidad porosa/fisural se asocia a unidades que presentan una textura granular (con la posible presencia de poros por donde puede circular el agua) y que a su vez se han podido ver afectadas por procesos de fracturación o fallamiento. Las unidades geológicas a las que no se ha tenido acceso y de las que se desconoce las características hidrogeológicas se han catalogado en la cartografía como “zonas no caracterizadas”.

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5. ANÁLISIS DE RECARGA ACUÍFERA 5.1. INTRODUCCIÓN Se entiende por recarga acuífera el proceso de infiltración de agua en el subsuelo. De toda el agua pluvial precipitada un porcentaje es devuelto a la atmósfera mediante el proceso de evapotranspiración y, de la cantidad de agua sobrante que se infiltra, otra parte es retenida en el tramo más superficial de suelo hasta alcanzar la capacidad de campo. El resto de agua, destinado a la recarga acuífera, desciende por gravedad hasta alcanzar el nivel freático (Escuder, R. et al.; 2009). La fuente principal de aportes es la precipitación, aunque también se pueden producir aportes naturales por transferencias hídricas (de otro acuífero o acuitardo) o aportes antropogénicos (derivados del riego agrícola). Estos últimos pueden llegar a representar entre un 10% y un 25% del total de los aportes en función del tipo de riego (Montaner, M. E. y SánchezAlmohalla, E.; 1988) Es importante tener en cuenta que el cálculo del volumen de recarga acuífera es complejo y los resultados son inseguros debido a varios factores (Hernández M. A. et al.; 2013): - Incertidumbre de las componentes consideradas en las ecuaciones.

- Naturaleza empírica o semiempírica de las fórmulas utilizadas.

- Simplificación de las variables y de los procesos.

- Errores en la medición de calibración.

- Limitada e incluso nula existencia de información de carácter hidrometeorológico e hidrogeológico.

Por todo ello, el objetivo de esta parte del informe es el de realizar una estimación aproximada y cuantitativa de los procesos de recarga natural de la microcuenca de Tzojomá. Al realizarlo e interpretar los resultados hay que tener en cuenta que los datos disponibles nunca son suficientes para delimitar una definición nítida y fiable de las características del sistema (Escuder, R. et al.; 2009).

GEOLOGÍA USOS Y TIPOS DE SUELO

GEOMORFOLOGÍA

POTENCIAL DE RECARGA ACUÍFERA LINEAMIENTOS ESTRUCTURALES

DISTRIBUCIÓN Y DENSIDAD DE LA RED HIDROGRÁFICA

OROGRAFÍA 55

Figura 42. Principales factores que controlan el potencial de recarga acuífera de una región.

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Los factores principales que controlan la cantidad de recarga acuífera en una zona determinada son: la geología y los lineamientos estructurales, la geomorfología, la orografía del terreno, la distribución y densidad de la red hidrográfica y los usos y tipos de suelo. Según el estudio de Evaluación del potencial de aguas subterráneas de Guatemala (USAID, MAGA, CUNOR, USAC, Asokarst y Cordillera S.A.; 2009) la geología, la geomorfología y los lineamientos son los factores más relevantes en ese orden.

56

Informe hidrogeológico y de recarga acuífera de la microcuenca de Tzojomá (Guatemala)

5.2. METODOLOGÍA GENERAL La metodología utilizada para el cálculo de la recarga acuífera se ha basado en la metodología desarrollada por Geólogos del Mundo en la Cuenca del lago Atitlán (2013). Esta propone el desarrollo de un modelo conceptual-distribuido teniendo en cuenta la variabilidad espacial de los datos y de los parámetros del sistema. Para ello se ha discretizado toda la superficie de la microcuenca en celdas de 15 x 15 m correspondientes a unidades individuales hidrológicas de cálculo.

Para el cálculo de la recarga acuífera (RA) deben obtenerse los valores de excedente de agua mensual (Exc), a partir del balance hídrico de la microcuenca, y los del coeficiente de infiltración del terreno (Ci). El balance hídrico se ha desarrollado según la metodología de Thornthwaite. El cálculo del coeficiente de infiltración se ha llevado a cabo según la metodología de Schonsinsky y Losilla (2000) modificada por FORGAES (MARN 2006; El Salvador).

CC (capacidad de campo) N (número de días de sol al mes) PMP (punto de marchitez permanente) d (días del mes) Da (densidad aparente) t (temperatura media mensual)

Pr (profundidad de las raíces) EVAPOTRANSPIRACIÓN (ETP/ETR)

RESERVA ÚTIL (RU) FACTOR PENDIENTE (kp)

PRECIPITACIÓN (P) FACTOR TIPOS DE SUELO + GEOLOGÍA (kfc)

EXCEDENTE (Exc) (balance hídrico)

Balancce

FACTOR USOS DEL SUELO (kv)

COEFICIENTE DE INFILTRACIÓN (Ci)

RECARGA ACUÍFERA (RA) 57

Figura 43. Esquema gráfico representativo de los factores que influyen en el proceso de recarga acuífera.

Informe hidrogeológico y de recarga acuífera de la microcuenca de Tzojomá (Guatemala)

5.2.1. Balance hídrico (BH) El balance hídrico, basado en la ley de conservación de la masa, es un análisis de los aportes y pérdidas de agua para un periodo determinado de tiempo que toma en cuenta la constitución de reservas y las extracciones ulteriores sobre estas (Argueta A. A. et al.; 2008).

Conceptualmente se considera que la cantidad de entradas menos la cantidad de salidas de agua es igual al incremento del almacenamiento de agua, teniendo siempre en cuenta la existencia de un error. En ese sentido es importante destacar que, por muy sofisticada que sea la técnica que empleemos, difícilmente se podrá aspirar a precisiones mejores que el 10 % (Escuder, R. et al.; 2009).

BALANCE HÍDRICO entradas - salidas = variación de almacenamiento +/- error Figura 44. Esquema del balance hídrico (FUENTE: Escuder, R. et al.; 2009).

Para poder aplicar el balance es necesario establecer unas condiciones de contorno, en nuestro caso los límites geográficos de la microcuenca de Tzojomá, y un determinado periodo de tiempo de análisis. Este se ha acotado entre los meses de la época de lluvias (de Mayo a Octubre) que son los meses en los que la precipitación es muy superior a la evapotranspiración potencial (ETP) y, por lo tanto, esta es igual a la evapotranspiración real (ETR). De esta manera se generan excedentes hídricos de los cuales una parte se destina a la escorrentía superficial y otra, a partir de la infiltración del agua (escorrentía subterránea), a la recarga acuífera. Durante el periodo comprendido entre los meses de Noviembre a Abril la precipitación, prácticamente nula, es mucho menor a la evapotranspiración potencial (ETP), por lo que esta es igual a la evapotranspiración real (ETR) más un déficit. En este caso no se genera excedente ya que toda el agua precipitada es consumida por la evapotranspiración real (ETR) y por el incremento del almacenamiento de la reserva útil (∆RU).

En el modelo desarrollado se han despreciado tanto las entradas de agua provenientes del riego antropogénico como las posibles incorporaciones de agua por transferencia entre acuíferos y acuitardos. De esta manera solo se tienen en cuenta las procedentes estrictamente de la precipitación (P).

Como salidas se consideran por un lado el agua evapotranspirada (ETP/ETR) y, por el otro, el excedente. En la metodología aplicada se asume que parte de este excedente, en función de los valores del coeficiente de infiltración, será el destinado a la infiltración profunda y, en consecuencia, a la recarga acuífera.

58

Informe hidrogeológico y de recarga acuífera de la microcuenca de Tzojomá (Guatemala)

Así pues, según el balance hídrico propuesto, para obtener la cantidad de excedente necesitamos conocer: - La precipitación (P).

- La evapotranspiración (ETP/ETR).

- La capacidad de almacenamiento o reserva útil (RU).

Los mapas de precipitación media mensual se han obtenido a partir de los valores de precipitación del mapa de isoyetas regional (INSIVUMEH; 2002) afectándolos por un factor mensual. Este se obtiene como resultado del promedio de la relación entre la precipitación media mensual y la precipitación media anual de los datos recogidos entre 1978 y 1997 en la estación meteorológica de la antigua Santa Catarina Ixtahuacán. La asignación de valores de precipitación mensuales a cada estación ficticia se ha realizado a partir de la interpolación de los datos disponibles. El método de interpolación aplicado ha sido el del inverso de la distancia (IDW), desarrollado a partir de las herramientas geoestadísticas incluidas en los software tipo GIS. La evapotranspiración real la obtendremos a partir de la evapotranspiración potencial calculada por la metodología de Thornthwaite asumiendo que durante el periodo de tiempo analizado ETP = ETR. El cálculo de la capacidad de la reserva útil se realizará a partir de los valores característicos de los suelos: - Capacidad de campo (CC).

- Punto de marchitez permanente (PMP).

- Densidad aparente (Da).

- Profundidad de las raíces (Pr).

El cálculo de estos valores es complejo. Para ello se han considerado tanto los datos de algunos análisis de suelos realizados en zonas cercanas y de características edáficas análogas a las de la microcuenca de Tzojomá como algunos datos teóricos recogidos en la bibliografía.

5.2.2. Coeficiente de infiltración (Ci) El coeficiente de infiltración es un valor que permite determinar la fracción del excedente de agua (una vez cubierta la reserva útil) que se infiltra en el subsuelo y, por lo tanto, que recarga los acuíferos.

Para su cálculo es necesario conocer tres coeficientes derivados de las características fisiográficas, del tipo de cobertura vegetal y de los tipos de suelo de la zona estudiada: - Factor pendiente (Kp).

- Factor uso del suelo (Kv).

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Informe hidrogeológico y de recarga acuífera de la microcuenca de Tzojomá (Guatemala)

- Factor tipo de suelo y geología (Kfc).

Estos se obtienen mediante el análisis del mapa de pendientes (factor Kp), del mapa de usos del suelo (factor Kv) y del tipo de suelo y la geología (factor Kfc).

Calculando la suma de los tres factores se obtiene como resultado el valor correspondiente al coeficiente de infiltración para cada unidad espacial analizada.

5.2.3. Recarga acuífera (RA) El concepto de recarga acuífera se refiere a la cantidad de agua, en mm, que después de diferentes procesos finalmente pasa a transformarse en escorrentía subterránea y a abastecer a los acuíferos.

El valor de la recarga acuífera se obtiene multiplicando el valor del excedente, obtenido en el balance hídrico, por el valor del coeficiente de infiltración.

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Informe hidrogeológico y de recarga acuífera de la microcuenca de Tzojomá (Guatemala)

5.3. PROCESO DE CÁLCULO Y RESULTADOS 5.3.1. CÁLCULO DEL BALANCE HÍDRICO (BH) 5.3.1.1. Precipitación (P) La precipitación es uno de los tres valores necesarios para poder calcular los excedentes a partir del balance hídrico. Esta representa, dentro de dicho balance, la parte correspondiente a las entradas del sistema.

Para realizar su cálculo es ideal disponer de una serie de estaciones meteorológicas ubicadas en el área de estudio o en sus proximidades con un registro lo más extenso y completo posible (Hernández M. A. et al.; 2013). La Organización Meteorológica Mundial recomienda el uso de series pluviométricas de al menos 30 años (Martínez et al.; 2006). En nuestro caso los datos que poseemos son más limitados y corresponden a: - El mapa de isoyetas de precipitación media anual elaborado por el INSIVUMEH en el año 2002.

Figura 45. Mapa de isoyetas de precipitación media anual de Guatemala y ampliación de la zona de estudio (FUENTE: INSIVUMEH; 2002).

- El registro pluviométrico mensual de la estación de la antigua Santa Catarina Ixtahuacán entre los años 1978 y 1997. Esta estación meteorológica dejó de funcionar de forma fiable a principios de

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Informe hidrogeológico y de recarga acuífera de la microcuenca de Tzojomá (Guatemala)

Noviembre del año 1998 debido al paso del huracán Mitch por la región, por lo que la serie de datos consta solo de 20 años.

1978 1979

0

22.1

22.7

30.5

149.4 224.3 162.2

184.3

595.7

107.1

11.4

9.9

TOTAL ANUAL 1519.6

10

0

21.7

63.2

140.4 259.7 289.4

267

496.6

140.4

30.2

7

1725.6

1980

11.5

2

8.1

68.3

153.9 212.9 212.9

302.6

229.8

97.3

16.1

13.4

1328.8

1981

0

2.2

55.5

24.7

127.1 408.7

150

405

279.8

213.9

8.4

11

1686.3

1982

1.1

4

10.7

13

302.2 311.8

76

89

336

129.8

3.4

0

1277

1983

0

191.9

131.3

42.5

155.1

55.1

0

1463.3

1984

4.9

5.7

11.9

1985

4

2

2.1

1986

0

1.3

1987

0

1988

Enero Febrero Marzo Abril

Mayo Junio

Julio

Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre

118

242.1 104.9

148.8

273.6

19.8

224

229.3

124.7

364.9

43.7

25.2

1.5

1311.6

51.1

80.4

232.8 167.4

222.1

219.8

134.1

88.8

0.7

1205.3

0.5

5.3

174.6 148.6 192.5

140

160.6

91.9

9.3

9.1

933.7

6.3

84.1

70.9

208.3 221.1

90.7

247.2

60.1

10.5

7.4

1048.6

2.4

3.6

8.1

20.7

104.3 517.5 151.6

351.5

391.8

95.5

32.9

3.1

1683

1989

0

1.7

1.4

125.7

192.8

383

141.5

31.5

27.6

1378.5

1990

0

20.9

26.1

123.1 110.6

197.7

66.6

225.2

94.2

7.4

11.7

1159.5

1991

1.1

1.5

9.5

10.1

134.8 290.1

54

123.9

215.4

177.9

3.7

6.9

1028.9

1992

0

3.3

47.4

28.6

104.2 232.3

67.7

120

169.6

92.6

18.6

0

884.3

1993

12.6

2.9

8.2

45.3

136.7 447.3 152.6

241.4

260.7

177.6

4.1

1.9

1491.3

1994

0

0.4

5.1

32

93.7

171.9 104.2

209.5

201.1

151

100.5

16.5

1085.9

1995

0

0

7.6

57.3

108.1 283.9 209.9

435.9

316.2

106.3

13.4

34.7

1573.3

1996

4.6

0.1

5.9

147.1 160.7 299.4 207.2

252.8

256

135.3

15

7.5

1491.6

1997

3.4

7.3

17.7

30.5

68.8

121.1 108.7

121.4

375.7

259.8

101

26.4

1241.8

MEDIA

2.8

13.9

24.3

50.5

130.8 264.1 165.7

204.5

299.9

130.2

29.3

9.8

1325.9

42

82

256

163.2 228.1 276

Tabla 20. Valores de precipitación media mensual registrados en la estación de la antigua Santa Catarina Ixtahuacán entre los años 1978 y 1997. Datos en mm. (FUENTE: INSIVUMEH).

Para la obtención de los mapas de precipitación mensual, y en función del mapa de isoyetas de INSIVUMEH (2002) y de los valores de precipitación registrados en la estación de la antigua Santa Catarina Ixtahuacán, se han generado un total de 34 estaciones meteorológicas ficticias sobre las líneas isoyetas (figura 46). La asignación del valor de precipitación media mensual para cada una de ellas se ha realizado a partir de un factor mensual (Pk). Este se obtiene de la división de la media de los valores mensuales, registrados en la estación de la antigua Santa Catarina Ixtahuacán, por el total de precipitación anual registrado en la misma.

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PRECIPITACIÓN MEDIA

FACTOR Pk

Enero

MES

2.8

0.002

Febrero

14.0

0.011

Marzo

24.3

0.018

Abril

50.5

0.038

Mayo

130.8

0.099

Junio

264.1

0.199

Julio

165.7

0.125

Agosto

204.5

0.154

Septiembre

299.9

0.226

Octubre

130.3

0.098

Noviembre

29.3

0.022

Diciembre

9.8

0.007

TOTAL ANUAL

1326

1

Tabla 21. Valores de precipitación media mensual y valores de factor Pk asociados.

Finalmente el factor Pk mensual obtenido se ha multiplicado por el valor de precipitación media anual de cada isoyeta obteniendo como resultado un valor de precipitación mensual para cada estación ficticia. Ese valor ha sido el utilizado para generar los mapas de precipitación media mensual de la microcuena.

Figura 46. Distribución de las estaciones ficticias en las líneas isoyetas a lo largo de todo el entorno territorial de la microcuenca de Tzojomá.

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5.3.1.2.

Figura 47. Ejemplo de mapa de precipitación media mensual, mes de Septiembre.

5.3.1.2. Reserva útil (RU) La reserva útil es el volumen de agua por unidad de superficie de suelo que está contenido entre los estados correspondientes a la capacidad de campo (CC) y al punto de marchitez permanente (PMP) (Hernández M. A. et al.; 2013).

Dicho de otra manera sería la capacidad de depósito del terreno que las plantas pueden extraer y utilizar para vivir (Escuder, R. et al.; 2009).

La capacidad de campo es el máximo grado de humedad que retiene un suelo cuando pierde toda el agua gravífica, que se desplaza hacia abajo por efecto de la gravedad (Escuder, R. et al.; 2009).

El punto de marchitez permanente (PMP), es el agua retenida tras someterla a una succión o extracción de 15 atm de presión y corresponde a la humedad de la que ya no pueden disponer las raíces, siendo una parte de la capacidad de campo (Escuder, R. et al.; 2009).

El paso de los valores RU, CC y PMP de porcentaje de peso (unidad en la que aparecen en las tablas) a milímetros se realiza multiplicándolos por la densidad aparente de los correspondientes suelos.

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La expresión de cálculo es la siguiente:

RU = reserva útil del suelo, en mm CC = capacidad de campo, en % por peso de suelo seco PMP = punto de marchitez permanente, en % por peso de suelo seco Da = densidad aparente, en g/cm3 Pr = profundidad de las raíces, en cm

El valor de la reserva útil es complejo de obtener y es el dato de mayor debilidad dentro de los cálculos realizados debido a la ausencia de información de calidad en lo que respecta a las características de los suelos de la zona de estudio. No obstante, sí que se cuenta con datos de CC y de PMP de otros puntos del departamento de Sololá donde la tipología de suelos es muy similar a la de la microcuenca de Tzojomá. Estos datos se han obtenido del Estudio semidetallado de suelos de Sololá (MAGA-IGAC; 2013). Una vez correlacionados los valores con la textura de los suelos de la microcuenca, estos se han contrastado con valores teóricos encontrados en la bibliografía (tabla 22).

TEXTURA DE SUELO Arenosa Franco-arenosa Franca Franco-arcillosa Arcillo-arenosa Arcillosa

Porcentaje por peso de suelo seco PMP(%)

CC(%)

Densidad aparente (g/ cm3)

2-6 4-8 8-12 11-15 13-17 15-19

6-12 10-18 18-26 23-31 27-31 31-39

1,55-1,80 1,40-1,60 1,35-1,50 1,30-1,40 1,25-1,35 1,20-1,30

Tabla 22. Valores bibliográficos de punto de marchitez permanente (PMP), capacidad de campo (CC) y densidad aparente (Da) (FUENTE: Grassi; 1976).

La profundidad de las raíces también es un dato complejo de obtener. En nuestro caso también se han tomado datos bibliográficos en función del tipo de uso del suelo (tabla 23).

USO DEL SUELO

bosque

bosque-cultivos anuales

pasto

cultivos anuales y hortalizas

matorral

bosque-café

PROFUNDIDAD DE LAS RAÍCES (cm)

200

75

40

40

75

75

Tabla 23. Valores bibliográficos de profundidad de las raíces. (FUENTE: Manzo Barrientos, D.E.; 2008).

El valor final de la capacidad de la reserva útil se muestra en la figura 48.

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Figura 48. Mapa de capacidad de reserva útil (RU).

5.3.1.3. Evapotranspiración (ETP/ETR) La evapotranspiración es el resultado del proceso por el cual el agua pasa de estado líquido a estado gaseoso y, directamente o a través de las plantas, vuelve a la atmósfera en forma de vapor de agua (Hernández M. A. et al.; 2013).

Su cálculo es difícil de estimar con precisión pues depende de factores ligados a la meteorología (precipitación, radiación solar y humedad del aire), de factores ligados a la vegetación (densidad, tipo y grado de desarrollo) y de factores ligados al suelo (textura y estructura) (Martínez et al.; 2006).

Dada la imposibilidad de cuantificar por separado ambos fenómenos (evaporación + transpiración) se definen dos tipos o conceptos de evapotranspiración (Escuder, R. et al.; 2009): - Evapotranspiración potencial (ETP): es la evapotranspiración que se produciría en teoría si se cumplieran dos hipótesis: que exista un desarrollo vegetativo óptimo y que la humedad del suelo coincida con su capacidad de campo.

- Evapotranspiración real (ETR): representa el valor evapotranspirado que realmente vuelve a la atmósfera en las condiciones reales del área estudiada.

66

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Teniendo en cuenta lo expuesto, la ETP es el límite máximo de evapotranspiración y la ETR la evapotranspiración que se produce en realidad (Escuder, R. et al.; 2009) Tal y como se comenta en el apartado 5.2.1. de la metodología general, en nuestro caso ETP = ETR. La expresión de cálculo de la ETP es la siguiente:

( ) ( ) (

)

ETP = evapotranspiración potencial, en mm N = número máximo de horas reales de sol al día según la latitud, en h d = número de días del mes t = temperatura media mensual, en °C a = (675 * 10-9 * I3) - (771 * 10-7 * I2) + (1972 * 10-5 * I) + 0.49239 I=∑ i = índice de calor mensual = ( )

Según esta, los datos necesarios para su cálculo son: - El número máximo de horas reales de sol en función de la latitud (d).

- El número de días del mes (N).

- La temperatura media mensual (t).

Los valores correspondientes al número máximo de horas reales de sol se han extraído del Estudio de hidrogeológico y de recarga elaborado por Geólogos del Mundo en el año 2013.

Latitud 14,5◦ N

Ene 11,2

Feb 11,6

Mar 11,9

Abr 12,3

May 12,6

Jun 12,8

Jul 12,8

Ago 12,5

Sep 12,1

Oct 11,7

Nov 11,3

Dic 11,2

Tabla 24. Número máximo de horas de sol reales para el hemisferio norte calculadas el día 15 de cada mes (FUENTE: Hernández M. A. et al.; 2013).

La serie termométrica mensual asignada a las estaciones ficticias se ha obtenido a partir de los valores recopilados por Geólogos del Mundo (2013). Esta ecuación se define representando en un sistema de coordenadas cartesiano las temperaturas medias anuales de estaciones reales frente a la altitud de cada estación. Para ello se consideraron las temperaturas medias anuales de 22 estaciones meteorológicas ubicadas en diferentes departamentos próximos a Sololá (Hernández M. A. et al.; 2013). En el caso de Guatemala, tal y como se observa en la figura 49, el gradiente geotérmico es de -0.006, es decir, la temperatura desciende 0.006°C/m.

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30

Figura 49. Ecuación de gradiente geotérmico regional.

28

TEMPERATURA (°c)

26 24 22 20 18

16

y = -0.006x + 28.404 R² = 0.9772

14 12 10 0

500

1000

1500

2000

2500

ALTITUD (m)

En el siguiente paso se ha asignado, a partir del MDE (Modelo Digital de Elevación), una altitud a cada estación ficticia (creadas durante el proceso de obtención de la precipitación mensual) y de ahí se ha obtenido una temperatura media anual para cada una en función de la ecuación de gradiente térmico.

NÚMERO DE ESTACIÓN FICTICIA

ALTITUD (m)

TEMPERATURA MEDIA ANUAL CALCULADA (◦C)

PRECIPITACIÓN MEDIA ANUAL (mm)

1

2859

11,11

800

2

2822

11,34

800

3

2496

13,33

800

4

2491

13,36

800

5

2291

14,58

800

6

2612

12,62

1000

7

2809

11,42

1000

8

3162

9,27

1000

9

2974

10,41

1000

10

2899

10,87

1000

11

2885

10,96

1200

12

2679

12,21

1200

13

3142

9,39

1200

14

2878

11,00

1200

15

2987

10,33

1200

16

3081

9,76

1200

17

3081

9,76

1200

18

2690

12,15

1200

19

2445

13,64

1400

20

2599

12,70

1400

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NÚMERO DE ESTACIÓN FICTICIA

ALTITUD (m)

TEMPERATURA MEDIA ANUAL CALCULADA (◦C)

PRECIPITACIÓN MEDIA ANUAL (mm)

21

2576

12,84

1400

22

2275

14,68

1400

23

2163

15,36

1400

24

2250

14,83

1400

25

2119

15,63

1400

26

2754

11,76

1400

27

2086

15,83

1600

28

2184

15,24

1600

29

1756

17,85

1600

30

2207

15,09

1600

31

2187

15,22

1600

32

1761

17,82

1800

33

1727

18,02

1800

34

1911

16,90

1800

Tabla 25. Valores de altitud, temperatura y precipitación media anual calculadas para cada estación ficticia.

Para la obtención de las temperaturas medias mensuales se ha seguido un procedimiento análogo al desarrollado para la obtención de la precipitación media mensual. Para ello se ha multiplicado la temperatura media anual por un factor de temperatura (Tk). En nuestro caso, la ausencia de datos de temperatura en el registro de la estación de la antigua Santa Catarina Ixtahuacán ha hecho que dicho factor se haya obtenido a partir de la media de los factores de temperatura mensual obtenidos a partir de los registros de las estaciones de El Tablón (Sololá), El Capitán (San Lucas Toliman) y Santiago (Santiago de Atitlán). Estos datos se han extraído del trabajo realizado por Geólogos del Mundo en la cuenca del lago Atilán (2013).

MES

FACTOR Tk

Enero

1,046

Febrero

1,035

Marzo

1,053

Abril

1,056

Mayo

1,003

Junio

0,99

Julio

0,972

Agosto Septiembre

0,913 0,928

Octubre

0,946

Noviembre

0,982

Diciembre

1,042

69

Tabla 26. Valores del factor de temperatura (Tk) (FUENTE: Hernández M. A. et al.; 2013).

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Finalmente, para obtener el mapa de temperatura media mensual definitivo, se han interpolado los valores de temperatura de cada estación ficticia y estos se han corregido y mejorado en función de la altitud. Para ello se han correlacionado dichos valores con los valores altitudinales del MDE. De esta manera se ha obtenido un mapa de temperaturas que no solo tiene en cuenta los datos de las estaciones ficticias sino que también considera la variabilidad termométrica altitudinal.

Una vez obtenidos todos los datos implicados en la fórmula se ha calculado la ETP mensual para cada estación ficticia y, por último y mediante el proceso de interpolación de datos por el inverso de la distancia (IDW), se han obtenido los diferentes mapas de ETP mensuales.

Figura 50. Ejemplo de mapa de temperatura media mensual, mes de Septiembre.

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Figura 51. Ejemplo de mapa de ETP media mensual, mes de Septiembre.

5.3.1.4. Excedente (Exc) El excedente (Exc) es la parte de la precipitación destinada a la recarga de las reservas subterráneas una vez se han satisfecho las necesidades de los procesos de evapotranspiración y recarga de la reserva útil. Para su cálculo aplicamos la fórmula mostrada bajo este texto. Dicho cálculo se ha realizado para cada celda de 15 x 15 m a partir de la aplicación de las herramientas algebraicas de los sistemas de información geográfica (GIS).

Exc = excedente hídrico, en mm P = precipitación, en mm ETP = evapotranspiración potencial, en mm ∆RU = incremento de la reserva útil (capacidad), en mm

El resultado del cálculo se muestra en la figura 52.

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Figura 52. Mapa de excedentes (Exc).

5.3.2. CÁLCULO DEL COEFICIENTE DE INFILTRACIÓN (Ci) 5.3.2.1. Componente por efecto de la pendiente (Kp) Para el cálculo del factor de pendiente se ha elaborado un mapa de pendientes en % en función del MDE y este se ha reclasificado en función de los 6 rangos establecidos en la tabla 27. Seguidamente se le ha asociado el valor correspondiente de Kp y se ha convertido el mapa a formato ráster.

Pendiente (%)

Factor Kp

0–1 1 – 15 15 – 30 30 – 50 50 – 70 >70

0,40 0,15 0,10 0,07 0,05 0,01

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Tabla 27. Relación entre el % de la pendiente y el factor Kp (FUENTE: Hernández M. A. et al.; 2013)

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Figura 53. Mapa del factor Kp en función de la pendiente del terreno.

5.3.2.2. Componente por efecto de la cobertura vegetal (Kv) Este factor se ha calculado en función del mapa de usos del suelo del departamento de Sololá elaborado por el MAGA en el año 2010.

A cada uso del suelo se le ha asignado un valor de Kv y seguidamente se ha convertido el mapa a formato ráster.

Tipo de cobertura vegetal

Factor Kv

Cuerpos de agua Pasto natural, zonas urbanas discontinuas, caña, grano básico, etc.

Coníferas, palmeras, zona urbana verde, etc.

Vegetación arbustiva, platanales, etc.

Bosque de café Bosque

0 0,10 0,15 0,18 0,19 0,20

Tabla 28. Relación entre el tipo de cobertura vegetal y el factor Kv (FUENTE: modificado de Hernández M. A. et al.; 2013)

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Figura 54. Mapa del factor Kv en función de la cobertura vegetal del terreno.

5.3.2.3. Componente por efecto del tipo de suelo (Kfc) El componente por efecto del tipo de suelo se calcula en función de la textura del suelo y de la geología. La textura del suelo se determina para los primeros 30 cm de profundidad, al ser este espesor el que tiene una mayor incidencia en la capacidad de infiltración durante la lluvia (Hernández M. A. et al.; 2013).

Tipo de suelo / geología Suelos arcillosos, latosoles de altura, zonas urbanas, suelos o rocas compactas e impermeables.

Suelos de combinación de limo y arcilla.

Litosoles y regosoles de valle.

Suelos arenosos recientes, suelos de cauces de ríos, suelos no muy compactos, zonas con muchas fallas

Factor Kfc 0,10 0,15 0,20

Tabla 29. Relación entre el tipo de cobertura vegetal y el factor Kv (FUENTE: Hernández M. A. et al.; 2013).

Para su cálculo se han utilizado el mapa taxonómico de suelos del departamento de Sololà (MAGA; 2010) y la cartografía geológica de detalle de la microcuenca (Caracterización geotemática de la microcuenca de Tzojomá; 2013).

En función de la integración de estas dos fuentes de datos se asignan los

74

Informe hidrogeológico y de recarga acuífera de la microcuenca de Tzojomá (Guatemala)

correspondientes valores de Kfc a cada celda y se convierte el mapa resultado a formato ráster.

Figura 55. Mapa del factor Kfc en función de la textura del suelo y de la geología.

5.3.2.4. Coeficiente de infiltración (Ci) Finalmente el coeficiente de infiltración se calcula a partir de la suma de los tres factores determinantes (Kp, Kv y Kfc). La fórmula de cálculo es la siguiente:

Ci = coeficiente de infiltración Kp = componente por efecto de la pendiente Kv = componente por efecto de la cobertura vegetal Kfc = componente por efecto de la textura del suelo

La suma de los valores se ha realizado sumando los datos ráster obtenidos para cada factor, el resultado se muestra en la figura 56.

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Figura 56. Mapa de coeficiente de infiltración (Ci).

5.3.3. CÁLCULO DE LA RECARGA ACUÍFERA (RA) El cálculo de la recarga acuífera se realiza multiplicando el valor del excedente hídrico (Exc) obtenido en el apartado 5.3.1.4. por el valor del coeficiente de infiltración (Ci), obtenido en el apartado anterior, a partir de la siguiente fórmula:

RA = recarga acuífera, en mm Exc = excedente, en mm Ci = coeficiente de infiltración

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5.4. MAPA DE RECARGA ACUÍFERA

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5.5. SUPUESTOS Y LIMITACIONES Según el trabajo desarrollado por Geólogos del Mundo, es importante tener en cuenta algunos supuestos y limitaciones, inherentes al propio método, de cara a la interpretación de los resultados. Estos son: - El periodo considerado es el año hidrológico característico de la región, en nuestro caso de Mayo a Abril.

- La temperatura y la precipitación se aplican como valores medios mensuales.

- La reserva útil del suelo, al comienzo del año hidrológico considerado, es 0 y las variaciones de dicha reserva se deben exclusivamente al resultado del balance hídrico aplicado.

- Al utilizar los valores medios mensuales, las precipitaciones acaecidas en los días de lluvia a lo largo del mes quedan difuminadas dentro de dicho valor medio y sometidas, en el cálculo, a la evapotranspiración, que tiene un carácter continuo durante todo el mes. Esto se traduce en una sobreestimación de dicha evapotranspiración.

- Es frecuente que las precipitaciones se concentren en las horas de la tarde o la noche, cuando las temperaturas son más bajas que la media diaria e incluso se aproximan a los valores mínimos diarios. En ese sentido, el efecto de la temperatura y de la evapotranspiración es menor al considerado en el balance hídrico y, por lo tanto, se produce una sobreestimación de la evapotranspiración.

- El régimen pluviométrico de la región se caracteriza por lluvias de cierta intensidad en espacios de tiempo cortos. Sin embargo, la metodología de Thornthwaite no considera la intensidad de la lluvia en el cálculo del balance. Este es un factor muy influyente en el proceso de infiltración.

- Durante la época de canícula los cultivos suelen recibir agua de riego para satisfacer sus necesidades hídricas. En esta situación las lluvias coincidentes con riegos pueden encontrar suelos cercanos a su máximo almacenamiento, lo que permitiría una mayor infiltración de agua de lluvia de la considerada en el balance.

- El método utilizado en el balance no considera en su cálculo la fracción de agua de lluvia interceptada por la cobertura vegetal. No obstante, esta fracción de lluvia interceptada no suele ser significativa. Además, en balances anuales con intervalos de cálculo mensuales puede despreciarse.

- En una cuenca hidrológica, además de la recarga por infiltración de la precipitación, pueden existir otro tipo de recargas como las procedentes de acuíferos colindantes o las provenientes del riego antropogénico.

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USAID, MAGA, CUNOR, USAC, ASOKARST y CORDILLERA S.A.; 2009 Evaluación del potencial de aguas subterráneas de Guatemala.

73 p.

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Informe hidrogeológico y de recarga acuífera de la microcuenca de Tzojomá (Guatemala)

FUENTES DE INTERNET http://www.water.usgs.gov http://www.uam.es http://www.lenntech.es

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7. ANEXO

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INVENTARIO DE PUNTOS DE AGUA

Ficha n°

DATOS GENERALES CÓDIGO Municipio / comunidad a la que abastece FECHA Municipio / comunidad más cercana Número de visita Acompañante AVM X: CUENCA SUBCUENCA COORDENADAS Y: (GTM; m) Z: PROPIEDAD Precisión (+/- m) vehículo ACCESO a pie < 30 min RÉGIMEN a pie > 30 min consumo aseo USO ganado PROTECCIÓN DEL NACIMIENTO riego ninguno Acuífero fisural LITOLOGÍA GEOLOGÍA Acuífero poroso UNIDAD GEOLÓGICA

comunal privada estacional permanente sin patrón definido cerrado tapado con obra abierto vallado

DATOS FÍSICO-QUÍMICOS CÁLCULO DE CAUDAL VOLUMEN (l) TIEMPO (s) CAUDAL (l/s)

PH CONDUCTIVIDAD (μs/cm) TSD (mg/l) TEMPERATURA (°C)

valor promedio

CROQUIS Y / O FOTOGRAFÍA

LOCALIZACIÓN

OBSERVACIONES

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