2 REVISIÓN DE LITERATURA
2.1 Marco Teórico
Los servicios geológicos a nivel mundial catalogan las aguas subterráneas como una oportunidad de investigación y fuente de abastecimiento del recurso hídrico, sobre todo en zonas donde la demanda de agua para consumo humano es relevante y su oferta hidrológica superficial es escaza (Veléz Otalvaro et al., 2011). Lo que ha llevado a un compendio de documentos históricos, técnicos y científicos relacionados con la gestión integral del recurso hídrico, y resaltan aquellos que contemplan la variabilidad espaciotemporal (Cerón et al., 2021; Martos et al., 2021).
Y es en la vulnerabilidad, donde se reúnen las condiciones espaciales y temporales del comportamiento del acuífero, evaluando sus posibles afectaciones de acuerdo con el entorno; toda vez que la vulnerabilidad a la contaminación depende de la “sensibilidad del sistema a impactos de origen natural o humano” (Vargas Quintero, 2010. p. 10).
2.1.1
Hidrogeología y el ciclo hidrológico
La hidrogeología se refiere a la rama científica que estudia temáticas multidisciplinarias como la geología, geofísica, hidroquímica, mecánica de fluidos, climatología, hidrología superficial para la investigación de las aguas subterráneas y su interacción en el ciclo hidrológico (Custodio y Ramón Llamas, 1983). Esta relación se ha analizado desde las primeras civilizaciones, así como su relación espiritual, cultural, económica, social, arquitectónica en torno al agua subterránea (Martos et al., 2021)
Uliana describe el agua subterránea como “cualquier agua que se encuentre debajo de la superficie de la Tierra”, en suelo y subsuelo (Uliana, 2025, p. 5). Con estudios científicos y pruebas empíricas, se ha demostrado la conexión del agua subterránea con el ciclo hidrológico. Con Henry Darcy en 1856 y su obra LesfontainespubliquesdelavilledeDijon, se describen las particularidades del movimiento del agua subterránea (Fernández Ferrer y González García, 2021). A partir de 1937, resaltan los estudios de la mecánica de fluidos
aplicados a las aguas subterráneas, principalmente la obra de Muskat The Flow of Homogeneousfluidsthroughporosmedia, que evoluciona en formulaciones más complejas como las desarrolladas por Charles Vernon Theis, donde se modifican las condiciones límites (Custodio y Ramón Llamas, 1983) Estas condiciones limites se consolidan en el ciclo del agua o ciclo hidrológico presentado en la Figura 1, el cual representa el movimiento natural y continuo del agua en los diferentes estados (solido, líquido y gaseoso) Define como fluye el agua y se distribuye en la atmosfera, el suelo, el subsuelo, océanos, donde es almacenada y posteriormente liberada para iniciar nuevamente el ciclo (Custodio y Ramón Llamas, 1983). Este ciclo hidrológico se ha modificado con la interacción con la humanidad, en la proporción, uso, cantidad y calidad del agua disponible, y a esto se suma el cambio climático, que ha alterado significativamente el ciclo del agua (USGS, 2022). El analizar y comprender estos cambios permitirá un uso sostenible de tan vital recurso.
Figura 1: Ciclo Hidrológico
Fuente: Tomado de United States Geological Survey (USGS, 2022)
El ciclo hidrológico, como ciclo, es una serie de movimientos y transformaciones del agua en sus diferentes estados, que no presenta inicio ni fin (De Miguel et al., 2009) Y en este ciclo claramente se encuentra presente el agua subterránea, como resultado de la infiltración del agua, del suelo al subsuelo por gravedad y a través de los poros o grietas presentes en las formaciones geológicas (MADS, 2014b) Estas aguas pueden o no brotar de forma natural, así como estar interconectadas o no con el cauce de ríos, humedales y otros cuerpos hídricos (Betancur et al., 2013). Estos espacios de almacenamiento hídrico, que por la fuerza de gravedad y a través de los poros de la roca (Fernández Ferrer y González García, 2021), son capaces de contener y transmitir agua6 de buena calidad y en cantidades económicamente utilizables (Sharp, 2023). De forma genérica se han denominado ‘acuíferos’, pero estos se diferencian en confinados, semiconfinados y libres, y se distinguen por la profundidad de aislamiento y la existencia de materiales impermeables que los aíslen (Veléz Otalvaro et al., 2011) Los tipos de acuíferos se describen según los materiales que los contienen o el grado de presión atmosférica En la Figura 2 se presentan los tipos de acuíferos según el grado de presión a la que está sometida el agua (Fuentes Yaguee, 1993)
Los acuíferos confinados o cautivos se encuentran a una presión superior a la atmosférica, ocupando y saturando los poros totalmente.
Los acuíferos libres o freáticos tienen una superficie libre del agua, en contacto con el aire y de igual presión atmosférica.
Los acuíferos semiconfinados están limitados en la base y en el techo por una formación semipermeable, de presión atmosférica intermedia a los dos anteriores.
6 Los ‘acuíferos’ que no pueden transmitir agua, no serán parte de esta tesis de maestría.
Figura 2: Tipos de acuíferos
Fuente: Tomado de https://geologiaweb.com/ingenieria-geologica/acuiferos/ (Maldonado, 2021)
Los acuíferos costeros, de relevancia para la presente investigación, pueden ser confinados o libres y se catalogan como aquellos que se encuentran ubicados en la zona de influencia del nivel del mar. Su explotación puede afectar el equilibrio entre el agua dulce almacenada y el agua salada, que depende de la cercanía al mar (zona costera), provocando la intrusión de agua salada al acuífero (Darnault, 2018) La descarga natural del acuífero a la superficie, se da en intersecciones difusas con otros cuerpos hídricos, acuíferos vecinos, al mar, o manantiales, lugares puntuales que facilitan el afloramiento del agua subterránea (Fuentes Yaguee, 1993)
El uso del agua subterránea, como insumo para la vida y el desarrollo social y económico, se ha logrado con el diseño de diferentes construcciones o captaciones que permiten su explotación según la capacidad de almacenamiento, el recurso financiero y su factibilidad de explotación (Barranco Salazar, 2018). Estas captaciones se pueden dar de forma natural como los manantiales, cenotes, geiseres, humedales, etc., se encuentran localizados en puntos de descarga (Gutiérrez, 2022), y al brotar, pueden generar un afluente efímero, intermitente o perenne (Veléz Otalvaro et al., 2011). Por otra parte encontramos captaciones artificiales, construidas para explorar zonas que producen agua subterránea almacenada en profundidad (Uliana, 2025), como pozos y aljibes.
2.1.2 Tipos de captación
En la Figura 3 se presentan imágenes representativas en Colombia de los tipos de captaciones relacionados en la presente investigación, tanto naturales como artificiales, y que son utilizados para extraer agua subterránea, tomar datos físico-químicos y realizar seguimiento al acuífero:
Los pozos: se caracterizan por ser perforaciones mecánicas profundas, de poco diámetro, cilíndricas, revestidos generalmente con tubería para la extracción del agua contenida en el acuífero (Árevalo, 2018). Estos pozos profundos toman el agua principalmente de la zona saturada, entendida como el lugar que por porosidad, retiene a su máxima capacidad de almacenamiento del agua filtrada por gravedad desde la superficie (Fernández Ferrer y González García, 2021).
Losaljibes: son perforaciones manuales, de poca profundidad, de diámetro amplio (mayores a 1m), con diferentes revestimientos y geometrías, y su caudal es relativamente bajo (Veléz Otalvaro et al., 2011). La mayoría de los aljibes capturan el agua presente en la zona no saturada, entendida como el área en que los poros no se encuentran completamente ocupados por agua y limita con el nivel freático (Uliana, 2025)
Los manantiales: son afloramientos o salida natural del agua subterránea hacia la superficie, y puede ser intermitente o perenne, se concentran principalmente en las zonas de descarga (Sharp, 2023; Veléz Otalvaro et al., 2011).
Figura 3: Imágenes representativas de los tipos de captación
Fuente Imagen a): Pozo saltante en Bogotá, elaboración propia.
Fuente Imagen b): Pozo profundo en Bogotá, tomado de Las aguas subterráneas, un enfoque práctico (Veléz Otalvaro et al., 2011)
Fuente Imagen c): Manantial en La Guajira, tomado del MHC de La Alta Guajira (Veloza Franco, 2011).
Fuente Imagen d): Aljibe en La Guajira, tomado del MHC del Departamento de La Guajira (SGC, 2016)
Por medio de estas captaciones, es posible conocer el funcionamiento y características del acuífero o sistema acuífero, observar los niveles del agua, condiciones de flujo, calidad del agua, propiedades hidráulicas, entre otros (Sharp, 2023) Algunos de los datos relacionados con el acuífero y obtenidos por medio de las captaciones son:
Imagen a:
Imagen b:
Imagen c:
Imagen d:
Nivel freático: es donde se identifica el límite de la saturación del acuífero libre y varía en función de la precipitación (MADS, 2014a).
Nivelestáticooenreposodelaguasubterránea: es aquel nivel del agua que no se encuentra alterado por la extracción de agua en la zona de influencia del punto de captación (MADS, 2014a), y se mide desde la superficie.
Nivel piezométrico: es la altura a la que llega el agua según una horizontal de referencia o altura del nivel medio del mar (MADS, 2014a), se calcula con la cota del terreno (datum) (Veléz Otalvaro et al., 2011)
Monitoreo de la calidad: entendida como el análisis de la concentración de los constituyentes químicos presentes en el agua subterránea, que se han modificado debido a los sedimentos y rocas por donde circula (MADS, 2014a)
2.1.3 Características del agua subterránea
El almacenamiento del agua subterránea obedece básicamente al tipo de roca (geología) que la alberga, a la topografía que permite su percolación y su composición química a los procesos físicos y químicos desarrollados en el tránsito durante su recorrido (Árevalo, 2018). La litología es un elemento fundamental a describir para comprender su almacenamiento, desde los parámetros de permeabilidad, que facilita el flujo del agua través de la roca, también denominado conductividad hidráulica, y la porosidad, como la existencia de poros en la roca que pueden contener agua, y su combinación es lo que permite transmitir agua subterránea (Fernández Ferrer y González García, 2021)
Otro elemento es la precipitación, siendo entendida como la condensación del vapor de agua que se presenta en forma de lluvia, y se moviliza como escorrentía en la superficie del terreno hacia otras masas de agua por topografía (lagos, ríos, humedales) (Veléz Otalvaro et al., 2011). El ingreso y flujo del agua superficial al suelo y subsuelo depende principalmente de estos elementos, que al infiltrarse por gravedad se cataloga como agua
subterránea, y su recorrido, mezcla y permanencia en la roca es lo que modificará su composición química (INGEOMINAS, 2004b)
Junto con estas características físicas y químicas dado su tránsito y almacenamiento dentro del ciclo del agua, también se presentan complejidades como el ser renovable o no renovable, así como la dificultad para realizar análisis y evaluaciones con datos directos (IDEAM, 2023). Pero la importancia de estudiar y entender el agua subterránea, radica en la oferta de servicios que da a los ecosistemas y a la humanidad, como lo son abastecimiento hídrico, regulación hidrológica, apoyo ecosistémico, servicios culturales, adaptación al cambio climático, entre otros (UNESCO, 2022). Por lo tanto, conocer su funcionamiento, almacenamiento, distribución, calidad, volúmenes, etc., es un avance necesario y fundamental para gestionar y promulgar programas alrededor de la gobernanza del agua, actividades desarrolladas particularmente a través de Modelos Hidrogeológicos Conceptuales (MHC) (IDEAM, 2023)
2.1.4 Hidrogeoquímica
En los MHC, uno de los principales ítems es la caracterización hidrogeoquímica, entendida como el análisis del “origen, procesos y la evolución de la composición del agua almacenada en la unidades hidrogeológicas (acuíferos)” (INGEOMINAS, 2004b, p. 13). Es así que la secuencia del movimiento del agua o flujo hídrico que pasa por diferentes formaciones geológicas y su almacenamiento, causa cambios en su composición química por el material rocoso existente y su interacción con este, generando el ciclo de metamorfismo de las aguas naturales (Chebotarev, 1955). Este ciclo determina las características del agua subterránea, y es con la hidrogeoquímica que se evaluá la compleja interacción agua –roca, a lo largo de su recorrido (Wood, 2025)
Chebotarev en 1955 como precursor del ciclo de metamorfismo, identificó la relación entre el resultado de la meteorización de la roca y la geoquímica del agua subterránea, lo que explica la existencia de sales y su nivel de concentración en el agua extraída (Chebotarev, 1955). Esta presencia de sales se da por el origen o ambiente de formación geológica o por
la influencia de la acción del hombre, e interfiere en la calidad y uso del agua subterránea, cuyo impacto a la salud humana no es inmediato (Appelo y Postma, 2004; Wood, 2025) Por consiguiente es necesario contar con la información química del acuífero para realizar el análisis de las reacciones geoquímicas, interpretación del origen y funcionamiento del sistema hidrogeoquímico (Martinez et al., 2000)
La captura de datos y análisis de muestras de agua de los diferentes puntos de captación, es fundamental para la evaluación hidrogeoquímica del agua subterránea, ya que se vuelve la ‘única’ fuente de datos del acuífero y aporta al conocimiento del sistema hidrogeológico (Wood, 2025). El análisis de muestras y la concentración de los parámetros referenciados, determinará, entre otros, el origen de la salinidad, manifestaciones de intrusión marina e interconexión agua superficial - subterránea (Custodio y Ramón Llamas, 1983). Lo anterior se traduce en un complejo análisis histórico de parámetros, procesos e interacciones físicoquímicas en el tiempo, desde que el agua presenta su último contacto con la atmosfera, hasta su descarga (Wood, 2025)
Es así que la hidrogeoquímica es ampliamente utilizada y aprovechada en la hidrogeología, por el paso largo y lento del agua por las formaciones geológicas, con las interacciones que se allí se presentan, aportando conocimiento validado en la modelación hidrogeológica (Martinez et al., 2000).
2.1.5 Modelo Hidrogeológico Conceptual
La recopilación de datos, la integración de cada temática enunciada y el análisis de la información de las aguas subterráneas, se realiza en los Modelos Hidrogeológicos. Lo que facilita la investigación y análisis del funcionamiento espacio-temporal de los sistemas acuíferos de manera integral, aportando conocimiento e insumos para la toma de decisiones (INGEOMINAS, 2004b).
El modelado es una representación de un sistema físico real, y es el procedimiento, ya sea analítico, matemático o analógico, que permite realizar la simulación del comportamiento
del acuífero o sistemas acuíferos. Lo anterior debido a que reproduce ‘fielmente’ sus estados con un nivel de incertidumbre aceptable (Villegas Yepes, 2013), así como las leyes físicas que los relacionan, convirtiéndose en una potente herramienta, que ‘simplifica’ el sistema acuífero como un todo (Custodio y Ramón Llamas, 1983). Su presentación gráfica se realiza por medio de diagramas, secciones y bases de datos, lo que se condensa en mapas y documentos, que integran las características de los sistemas atmosférico, superficial y subterráneo. Facilita la observación y análisis de forma pragmática de un recurso que se encuentran oculto o ‘invisible’ en el suelo y subsuelo (Anderson et al., 2015; UNESCO, 2022).
Como se describe en el Programa de Exploración de Aguas Subterráneas (PEXAS) del SGC, en la investigación de las aguas subterráneas, se contemplan “los estudios encaminados a la localización, definición de las dimensiones y caracterización de las zonas favorables para la acumulación de las aguas subterráneas” diferenciados por etapas (INGEOMINAS, 2004b, p. 13). Estos estudios por etapas se caracterizan por indagar información hidrogeológica de diversas escalas de acuerdo con la etapa de formulación, la disponibilidad de los datos y el objetivo último de implementación, lo que definirá el alcance y la modelación hidrogeológica (INGEOMINAS, 2004b).
Por lo anterior los Modelos Hidrogeológicos Conceptuales (MHC) se revisten de una serie de análisis holísticos y evaluaciones en diferentes temáticas relacionadas con la hidrogeología, y es de interés e insumo principal de esta investigación los MHC elaborados en el Departamento de La Guajira a escala local y regional del año 2011 y 2016 respectivamente. Estos modelos alcanzaron, según el diagrama del flujo metodológico de exploración hidrogeológica regional del SGC (ver Figura 4), la evaluación hidrodinámica, hidrogeoquímica e hidrológica, faltando la evaluación de vulnerabilidad intrínseca, evaluación que se pretende aportar en esta investigación.
Figura 4: Diagrama del flujo metodológico de exploración hidrogeológica regional Fuente: Tomado y ajustado del Programa de Exploración de Aguas Subterráneas (INGEOMINAS, 2004b)
2.1.6 Vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos
Comprender la vulnerabilidad a la contaminación de los acuíferos es fundamental para cumplir el objetivo de investigación del presente proyecto, y por consiguiente es necesario iniciar con la identificación de las diferencias y relaciones entre la vulnerabilidad, la amenaza y el riesgo, y posteriormente ahondar en la vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos.
Inicialmente se ha de entender la amenaza como el peligro latente por eventos físicos asociados a desastres de origen ambiental o natural o antropogénico no intencional (Ley 1523 de 2012, 2012). La vulnerabilidad está enfocada primordialmente al análisis y desarrollo de la ética y filosofía para el diseño de políticas públicas y se describe como “alguien susceptible a ser dañado o herido”, es decir está encaminado a la población y el territorio (Liedo, 2021). Y de igual modo, se presenta como la ‘sensibilidad’ de algo o alguien que manifiesta una exposición al riesgo desarrollada por la interacción entre el sistema y el evento de peligro, presentando o no resiliencia al evento (DNP, 2007).
Finalmente el riesgo se entiende como las consecuencias adversas que se presentan, posterior a un evento de peligro en un periodo de tiempo dado; y la probabilidad y magnitud del riesgo dependerá de la exposición a la amenaza y la sensibilidad de sufrir un daño (DNP, 2007). Por consiguiente, el riesgo está en función de la amenaza latente y la vulnerabilidad de los elementos expuestos (Ley 1523 de 2012, 2012) En la Figura 5: Ciclo riesgo vs. amenaza se identifica la relación cíclica de la vulnerabilidad, amenaza y riesgo, que al desarrollarse dicho circuito confluye en la materialización de un desastre (Bacuvcik, 2016).
Figura 5: Ciclo riesgo vs. amenaza
Fuente: Tomado de Riesgos vs. Amenaza (Bacuvcik, 2016)
Por lo anterior, la vulnerabilidad se presenta como un proceso dinámico que encadena acontecimientos en un sistema o población, los cuales pueden ser impactados y deteriorados a causa de estímulos negativos (Turner et al., 2003). Los estímulos negativos pueden ser agentes contaminantes que al estar presentes en el agua, aire o suelo en altas concentraciones afectan el equilibrio del ecosistema, y por consiguiente a los seres vivos (organismos y microrganismos) presentes, causando problemas de salud y bienestar (Ortega, 2016).
Existen diversas y multivariadas definiciones de la vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos a nivel mundial desde la década de los 1970 con Albinet y Margat (1970) y ampliado en los 1980 con Haertle (1983), Aller et. al. (1987) y Foster e Hirata (1988). Para el presente estudio es relevante la elaborada por Foster (2002, p. 18), quien la define como la representación de “la sensibilidad (de un acuífero) a ser afectado por una carga contaminante aplicada en superficie” de forma adversa, lo cual está relacionado con las características intrínsecas o propias del terreno, los estratos suprayacentes y la zona saturada (Auge, 2004), afectación que puede llevar al sistema acuífero a sufrir daños o perdidas por los contaminantes que se infiltran y fluyen en una parte especifica de dicho sistema (Sharp, 2023). Para Colombia en el Decreto 1640 de 2012 y compilado en el Decreto Único Reglamentario 1076 de 2015, se define la vulnerabilidad intrínseca a la contaminación como “las características propias de un acuífero que determinan la facilidad con que un contaminante derivado de actividades antrópicas o fenómenos naturales puede llegar a afectarlo” (Decreto 1076 de 2015, 2015; Decreto 1640 de 2012, 2012. Art. 3) Lo anterior identifica dos componentes de interés para analizar la vulnerabilidad: i) la carga contaminante y ii) la vulnerabilidad natural o intrínseca a la contaminación, debida a sustancias presentes o incidentales en superficie (Ríos Rojas y Veléz Otalvaro, 2008; Veléz Otalvaro et al., 2011).
El estudio por cada carga contaminante o actividades contaminantes requiere de una inversión económica, en tiempo, recursos físicos y humanos considerable para la adquisición de datos técnicos refinados, como insumos para una evaluación y control de la contaminación específica, lo que no es rentable a escalas regionales (Foster et al., 2002) Debido a lo anterior, lo más recomendado es un mapeo cualitativo absoluto generalizado de los parámetros más influyentes en la vulnerabilidad a la contaminación, lo que plantea una aplicación práctica para el control y seguimiento del acuífero (Foster e Hirata, 1988) Es así que para Colombia se elabora la Propuesta Metodológica para la Evaluación de la VulnerabilidadIntrínsecadelosAcuíferosalaContaminación del Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial (MADS) publicado en 2010 (Vargas Quintero, 2010). Es una guía para la consolidación, interpretación y desarrollo de la vulnerabilidad a la contaminación en temas de hidrogeología.
Los métodos sugeridos en la guía del MADS, identifican y zonifican de forma cualitativa (no cuantitativa), las áreas potenciales a la contaminación con cinco rangos de vulnerabilidad que van de extremo a despreciable descritas en la Tabla 1, según los parámetros involucrados por método (Vargas Quintero, 2010) Resultados que aportan conocimiento para la prevención de la contaminación, así como insumos prácticos para controlar la calidad del agua, estimar áreas de interés investigativo, y definir zonas para la instalación de pozos profundos, ya sea para consumo hídrico o redes de monitoreo, según el interés y estado de la posible afectación al recurso (MADS, 2014a). En consecuencia, la evaluación de la vulnerabilidad intrínseca a la contaminación se realiza por tres factores: i) la capacidad de atenuación de la carga contaminante por las condiciones del suelo y subsuelo. ii) la resistencia hidráulica a la penetración del contaminante según las características que obstaculicen el fluido, así como el aislamiento del subsuelo en las capas confinantes iii) elementos externos que faciliten o retarden el impacto de la carga contaminante como la pendiente o la recarga (Vargas Quintero, 2010) El resultado de la interacción de estos factores se consolidan en la clasificación cualitativa de la vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos desde extrema a despreciable (MADS, 2014a)Tabla 1: Clases de vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos.
Tabla 1: Clases de vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos
CLASE DE VULNERABILIDAD
EXTREMA O MUY ALTA
ALTA
MODERADA
BAJA
DESPRECIABLE O MUY BAJA
DEFINICIÓN
Vulnerable a la mayoría de los contaminantes con impacto rápido en muchos escenarios de contaminación
Vulnerable a muchos contaminantes (excepto a los que son fuertemente absorbidos o fácilmente transformados en muchos escenarios de contaminación.
Vulnerable a algunos contaminantes sólo cuando son continuamente descargados o lixiviados.
Sólo vulnerable a contaminantes conservativos cuando son descargados o lixiviados en forma amplia y continua durante largos periodos de tiempo.
Presencia de capas confinantes en las que el flujo vertical (percolación) es insignificante. Fuente: Tomado y ajustado de Protección de la calidad del agua subterránea. Guía técnica parte B (Foster et al., 2002).
La mecánica de fluidos en hidrogeología, es relevante para describir el movimiento (flujo) del agua subterránea, el traspase de una cuenca a otra, su dinámica en el ciclo hidrológico, así como los posibles contaminantes que pueden alterar su composición (Custodio y Ramón Llamas, 1983). En cuanto a la vulnerabilidad a la contaminación, se enfoca el análisis en el flujo y transporte de contaminantes presentes o inducidos en el terreno como la intrusión de agua de mar o los derrames de contaminantes en superficie (Marinelli, 2024)
El flujo vertical o descendente del agua o sustancias (contaminantes) presentes en superficie (ver Figura 6), se da en la zona no saturada por fuerza de gravedad, y según las condiciones litológicas y topográficas del suelo, facilitará o no su tránsito hacia el acuífero (Ordoñez Gálvez, 2011).
Figura 6: Diagrama de caudal y uso de la tierra que incide en la vulnerabilidad (vertical) del agua subterránea
Fuente: Estrategia regional para la evaluación y gestión de los Sistemas Acuíferos Transfronterizos en las Américas (UNESCO, 2015)
En los acuíferos costeros, por diferencia de densidades entre el agua dulce y agua de mar, impide de forma natural la mezcla entre ambas, pero una explotación excesiva, facilita el avance del flujo lateral (o intrusión marina) del agua salada hacia el acuífero (Universitat Jaume I, 2009). Esta intrusión marina cambia las condiciones y propiedades del agua, pasando de una explotación de agua dulce a un punto de agua salobre (ver Figura 7) (Bocanegra et al., 2022).
Por consiguiente la vulnerabilidad a la contaminación por intrusión marina, la define LoboFerreira como “la sensibilidad a la salinización del agua subterráneas, por su explotación a un bombeo impuesto o la elevación del nivel del mar o ambos efectos en la franja costera, que está determinada por características intrínsecas del acuífero” (Lobo-Ferreira et al., 2005. pág. 2)
Figura 7: Salinización de un acuífero costero Fuente: Contaminación de las aguas (Estelles, 2012)
2.2 Marco Metodológico
2.2.1 Los Sistemas de Información Geográficos en la zonificación de la vulnerabilidad a la contaminación
Con el avance de la tecnología geoespacial y la implementación de los Sistemas de Información Geográfica (SIG), el análisis de la vulnerabilidad adquirió una dimensión más precisa y operativa (UNESCO, 2022). Los SIG facilitan la clasificación y zonificación de la vulnerabilidad intrínseca de los acuíferos a la contaminación y permiten identificar áreas susceptibles a la infiltración de contaminantes y el grado de susceptibilidad (Vargas
Quintero, 2010) Lo anterior genera insumos esenciales para la gestión sostenible del recurso hídrico subterráneo y fomenta estrategias de protección de la calidad del agua subterránea (MADS, 2014a)
Con el uso de los Sistemas de Información Geográfica es posible representar, procesar y espacializar de forma práctica y fácilmente identificable para hidrogeología, las zonas susceptibles de contaminación, según su clase o grado de vulnerabilidad. Lo anterior debido a que permiten el procesamiento y almacenamiento de altos volúmenes de información en diferentes temáticas, para obtener resultados actualizados, espacial y temporalmente (Auge, 2004; Vargas Quintero, 2010). Metodologías de superposición que involucran temáticas como geología, topografía, hidráulica, geomorfología, hidrogeoquímica, suelos, geofísica, entre otras, las cuales que pueden cruzarse, correlacionarse o sobreponerse entre sí, a través de estas herramientas geoespaciales aportadas por los SIG
Aunque las aguas subterráneas por sus características de almacenamiento y flujo, tienen un alto grado de protección per se, es relevante identificar las zonas vulnerables a la contaminación como medida preventiva, debido a que posterior a que se genere la contaminación, su remediación es muy compleja y el impacto causado es casi irreversible (Rueda y Betancur, 2006). Lo anterior debido al alto costo económico y problemas técnicos que genera la remediación (Foster et al., 2002), y es por medio de los SIG que se generan salidas cartográficas, las cuales facilitan la visualización e interpretación de dichos resultados
2.2.2 Metodologías para la zonificación de la vulnerabilidad intrínseca
En el análisis de la vulnerabilidad intrínseca a la contaminación de acuíferos se han desarrollado varios métodos a emplear, agrupadas en cuatro grupos metodológicos fundamentales, los cuales dependen de la densidad de puntos, la cantidad de datos por tipo de punto y la escala de análisis de la información, como se observa en la Figura 8:
Metodologías de índice y superposición basado en simulación computacional: son prácticas que combinan parámetros calificados cuantitativamente. Requieren apoyo de expertos para la clasificación de parámetros y en algunos casos asignación de pesos, lo que les aporta subjetividad (Veléz Otalvaro et al., 2011).
Metodologías con datos estadísticos: consideran las complejidades del sistema acuífero y el análisis se centra en la zona no saturada, evaluando la incertidumbre (Rueda y Betancur, 2006). Requieren altos niveles de información como la carga o tipo de contaminante (Auge, 2004). Son empleados para evaluar el riesgo, generando como resultado la probabilidad de contaminación, según la dependencia estadística entre la contaminación observada y las condiciones ambientales (Rueda y Betancur, 2006).
Modelos de simulación: son en ecuaciones numéricas que estiman el proceso, tiempo y flujo del transporte por el que se rige la carga contaminante. Son modelos cuantitativos que requieren un alto grado de información, software especializados y datos asociados a la carga contaminante muy específicos (Ríos Rojas y Veléz Otalvaro, 2008).
Modelos de ambiente hidrogeológicos: evalúan ambientes hidrogeológicos generales, fundamentalmente cuando es escasa la información temática o es incongruente, se usa a escalas nacionales o continentales (Vargas Quintero, 2010)
Figura 8: Interrelación entre la densidad de puntos de información, número de datos por punto y escala de evaluación
Fuente: Tomado de Propuesta Metodológica para la Evaluación de la Vulnerabilidad Intrínseca de los Acuíferos a la Contaminación (Vargas Quintero, 2010)
Existe un sin número de métodos para zonificar la vulnerabilidad intrínseca a la contaminación de los acuíferos por tipo de flujo. Es de interés para esta investigación las metodologías de índice y superposición, por ser las más difundidas y utilizadas por el empleo de información georreferenciada, lo que facilita la interpretación de los resultados. Entre estas metodologías, se encuentran los métodos GOD, DRASTIC, SEA-GIndex y GALDIT, en los cuales se evalúa la vulnerabilidad intrínseca de acuerdo con una carga contaminante, ya sea por flujo vertical descendente o por flujo lateral (intrusión marina) (Vargas Quintero, 2010).
2.2.2.1 Método GOD
El método de GOD de puntuación fue desarrollado en 1991 por Foster e Hirata (1991), en el cual se asignan valores o puntuación a cada rango de datos de los tres parámetros en evaluación, y al multiplicar los valores asignados se obtiene un índice de vulnerabilidad intrínseca a la contaminación (Auge, 2004)
Los parámetros que intervienen en este método son intrínsecos al sistema acuífero (Gamboa Corrales, 2017; Xavier et al., 2004) y se describen como:
G: (Groundwater), es el grado de confinamiento hidráulico del acuífero.
O: (Overall), son las características litológicas y grado de consolidación del acuífero.
D: (Depth), es la profundidad a la que se encuentra el agua subterránea.
El índice de vulnerabilidad (����) resultante se encuentra entre los valores de <0.1 y 1.0, y se clasifican de acuerdo con las categorías de la Tabla 1.
Dentro de las características de este método se identifica su uso a escala regional, se construye con pocos parámetros y en escasez de información, y da una primera aproximación al área de interés (Auge, 2004; Espitia Fernández, 2020). Del mismo modo evalúa adecuadamente los acuíferos poco profundos, superiores o semiconfinados (Gamboa Corrales, 2017; Vargas Quintero, 2010).
2.2.2.2 Método DRASTIC
El método DRASTIC es un método de puntuación y ponderación desarrollado en 1987 por Aller et al. (1987), donde se asignan valores a cada rango de datos de los siete parámetros en evaluación y adicionalmente se le asigna a cada parámetro un factor de ponderación o peso dentro de la ecuación. Para obtener el índice de vulnerabilidad se multiplican los valores asignados por su correspondiente factor de ponderación, y se realiza la sumatoria
de estos productos (Morales Oña, 2014) Las características de este método se basan en la disponibilidad de datos detallados y aplicable a diferentes escalas (Xavier et al., 2004)
Los parámetros que intervienen en el método son intrínsecos al sistema acuífero, y del mismo modo se tienen en cuenta parámetros externos que influyen en el proceso de infiltración (Auge, 2004; Xavier et al., 2004):
D: (Depth), es la profundidad a la que se encuentra el agua subterránea.
R: (Recharge), es la recarga neta del acuífero.
A: (Aquifer), está referida a la litología del acuífero.
S: (Soil), es el tipo de suelo o cobertura del suelo
T: (Topography), es la topografía en porcentaje de la pendiente.
I: (Impact), está referida a la litología de la zona no saturada.
C: (Hydraulic Conductivity), es la conductividad hidráulica del acuífero.
El índice de vulnerabilidad (����) resultante se encuentra entre los valores de 23 y 230 para contaminación general, y entre 26 y 260 para una contaminación especifica por pesticidas (DRASTIC-P) (Vargas Quintero, 2010), los cuales se clasifican de acuerdo con las categorías de la Tabla 1.
����=(����∗����)+(����∗����)+(����∗����)+(����∗����)+(����∗����)+(����∗����)+(����∗����)
Donde ‘r’ es el valor de clasificación del parámetro y ‘w’ es el factor de ponderación o peso asignado.
2.2.2.3 Método SEA-GIndex
El método SEA-Gindex es un método de puntuación desarrollado en 2011 por Emilia Bocanegra (2011), se basa fundamentalmente en el método GOD, donde se asignan valores a cada rango de datos de los tres parámetros en evaluación, y al multiplicar los valores asignados se obtiene un índice de vulnerabilidad intrínseca a la contaminación (Díaz Gutiérrez, 2018)
Los parámetros que intervienen en este método son intrínsecos al sistema acuífero costero (Villegas Yepes, 2011) y se describen como:
Litología y grado de consolidación del acuífero, siendo el parámetro que se mantiene del método GOD como ‘O’ (Overall).
Nivel piezométrico que reemplaza la ‘G’ (Groundwater) del método GOD
Distancia a la costa que reemplaza la ‘D’ (Depth) del método GOD.
El índice de vulnerabilidad (����) resultante se encuentra entre los valores de <300 y 1000, y se clasifican de acuerdo con las categorías de la Tabla 1
����=(������������������)∗(������������������í��)∗(��������������í��)
Dentro de las características de este método, esta que se construye con pocos parámetros y se enfoca en acuíferos costeros para evaluar la migración lateral de contaminantes como la intrusión marina (Díaz Gutiérrez, 2018).
2.2.2.4 Método GALDIT
El método GALDIT es un método de puntuación y ponderación desarrollado en 2001 por Chachadi y Lobo-Ferreira (2001), donde se asignan valores a cada rango de datos de los seis parámetros en evaluación y adicionalmente se le asigna a cada parámetro un factor de ponderación o peso dentro de la ecuación. Para obtener el índice de vulnerabilidad se realiza la sumatoria de la multiplicación de los valores asignados por su correspondiente factor de ponderación, y esto se divide en la sumatoria de los pesos (Valcerce-Ortega y Forcada-Labrador, 2021)
Los parámetros que intervienen en este método son intrínsecos al sistema acuífero costero, y del mismo modo se tienen en cuenta parámetros externos que influyen como una función inversa del agua que se descarga al mar (Vargas Quintero, 2010):
G: (Groundwater occurrence), es el tipo de acuífero costero asociado al grado de confinamiento.
A: (Aquifer hydraulic conductivity), es la conductividad hidráulica del acuífero costero
L: (Height of groundwater Level), está referida al nivel del agua subterránea con referencia al nivel del mar.
D: (Distance from the shore), es la distancia desde la línea de costa.
I: (Impact of existing status of seawater Intrusion), es el impacto o presencia identificada por intrusión marina.
T: (Saturated aquifer Thickness), es el espesor del acuífero costero.
El índice de vulnerabilidad (����) resultante para la contaminación de acuíferos costeros se encuentra entre los valores <5 y >7.51; los cuales se clasifican en tres rangos (Muy Bajo, Moderado y Alto) o de acuerdo con las categorías de la Tabla 1 (Madera Ozuna y Valderrama de León, 2018)
Donde ‘r’ es el valor de clasificación del parámetro y ‘w’ es el factor de ponderación o peso asignado
Las características de este método se basan en la disponibilidad de datos, principalmente hidrogeoquímicos y determinar que el fondo del acuífero costero está por debajo del nivel del mar (Lobo-Ferreira et al., 2005).
En la Tabla 2, se relaciona un resumen de las características de los método descritos para el cálculo de la vulnerabilidad intrínseca a la contaminación, y se aclara que existen otros métodos desarrollados, que pueden complementar los enunciados (Valcerce-Ortega y Forcada-Labrador, 2021), pero no serán parte del presente análisis. Los datos de la Tabla 2, fueron tomados principalmente de la Propuesta Metodológica para la Evaluación de la VulnerabilidadIntrínsecadelosAcuíferosalaContaminación del MADS (Auge, 2004; Vargas
Quintero, 2010). Para los métodos de flujo lateral (intrusión marina) se recopiló información de diversos autores e implementaciones prácticas de métodos como SITE (Renau Pruñonosa, 2013; Universitat Jaume I, 2009) y SEA-GIndex y SEA-Dindex (Bocanegra, 2011; Ferrer Bauza, 2016; Polanco Ramos, 2016; Villegas Yepes, 2011)
Tabla 2: Métodos paramétricos para determinar la vulnerabilidad a la contaminación
MÉTODOS FACTORES / PARÁMETROS
* GOD
** DRASTIC
G: Grado de confinamiento hidráulico
O: Litología de la zona no saturada
D: Profundidad del agua subterránea
ÍNDICE DE VULNERABILIDAD CONSIDERACIONES
iV = G x O x D
Los parámetros G y O, pueden considerarse estables a lo largo del tiempo, mientras que el parámetro “D” es variable.
D: Profundidad del agua subterránea
R: Recarga neta
A: Litología del acuífero
S: Tipo de suelo
T: Topografía
I: Impacto en el acuífero. Naturaleza de la zona no saturada
C: Conductividad hidráulica del acuífero
- Distancia a la costa
* SEA-GIndex 1
- Nivel Piezométrico
- Litología de la zona no saturada
G: Tipo de acuífero
A: Conductividad hidráulica del acuífero
L: Nivel del agua subterránea sobre el mar
** GALDIT 1
D: Distancia tierra adentro perpendicular a
la línea de costa
I: Impacto existente de la intrusión marina
T: Espesor del acuífero
iV = (Dr x Dw) + (Rr x Rw) + (Ar x Aw) + (Sr x Sw) + (Tr x Tw) + (Ir x Iw) + (Cr x Cw)
r: Factor de clasificación o valoración
w: Factor de ponderación
SEA-GIndex = Distancia x
N.Piezométrico x Litología
Se realiza para acuíferos semiconfinados o someros o poco profundos a escala regional.
Ventajas: i) Se construye con pocos parámetros, ii) No es un método restrictivo, iii) No requiere de datos hidráulicos, iv)
Se aplica con escasa información
Desventajas: i) Resultados generales o suavizados, ii) No considera la recarga o incidencia del suelo como filtro natural, iii) Permite incertidumbre en la calidad de los datos
Se aplica en diferentes escalas de trabajo, desde que se cuente con la información detallada
Ventajas: i) Resultados aproximados a la modelación de la realidad, ii) Es el más utilizado y reconocido, iii) Para el factor de ponderación se toma en cuenta el tipo de contaminante
Desventajas: i) Requiere de 7 parámetros, entre ellos datos hidráulicos de captaciones, ii) Posible dependencia entre parámetros, iii) El parámetro de recarga no es fácilmente cuantificable
Es un método basado en el método GOD.
Ventajas: Presenta las ventajas del método GOD
Desventajas: Presenta las desventajas del método GOD
iV = [(W1 x G) + (W2 x A) + (W3 x L) +(W4 x D) + (W5 x I) + (W6 x T)] / ∑ ���� �� ��=�� W1 a W6 son pesos relativos asignados a los 6 factores. Es un método basado en el método DRASTIC.
1 Método aplicado para vulnerabilidad a la intrusión marina iV = Índice de Vulnerabilidad
Ventajas: Presenta las ventajas del método DRASTIC
Desventajas: Presenta las desventajas del método DRASTIC
* Método de puntuación (RS), cada parámetro se divide en clases y se les atribuye una puntuación
** Método de puntuación y ponderación (PSCM), a cada parámetro se le asigna una puntuación y es multiplicado por un factor ponderador
Fuente: Tomado y ajustado de la Propuesta Metodológica para la Evaluación de la Vulnerabilidad Intrínseca de los Acuíferos a la Contaminación (Auge, 2004; Vargas Quintero, 2010)
En conclusión el flujo vertical descendente será desarrollado por medio de los métodos GOD y DRASTIC y el flujo lateral (intrusión marina), será desarrollado por los métodos SEA-GIndex y GALDIT, considerando que el flujo vertical descendente, es el más estudiado por priorizar las relaciones de los puntos de captación (manantiales, pozos y aljibes), con las potenciales fuentes de contaminación en superficie (Vargas Quintero, 2010). Y el flujo lateral (intrusión marina), adiciona que la relación entre los puntos de captación depende de su distancia al mar (Pliaka et al., 2024). El desarrollo de cualquier método enunciado para alguno de los tipos de flujo (vertical o lateral), dependerá principalmente de la disponibilidad y calidad de los datos, así como de la localización geográfica de los puntos de captación y su cercanía al mar, esto último principalmente para el flujo lateral (intrusión marina) (Betancur et al., 2014)
Los productos resultantes de la aplicación de estos métodos, podrán ser objeto de análisis y articulación con los instrumentos de ordenamiento ambiental y territorial utilizados en Colombia (POMCAS, PMAA, POT, PBOT, EOT, etc.), o ser utilizados en el monitoreo de la calidad y flujo del acuífero o para determinar estrategias para la protección del recurso hídrico subterráneo articulado con un desarrollo económico (Foster et al., 2002; Vargas Quintero, 2010) Asimismo los resultados de las metodologías de índice y superposición aplicadas, se pueden validar con modelos matemáticos y pruebas en campo (Ríos Rojas y Veléz Otalvaro, 2008), salvaguardando la eficiencia e incertidumbre inherente a la aplicación de cada método propuesto (Vargas Quintero, 2010).
El análisis y evaluación de los productos, y conclusiones derivadas de la ejecución de los diferentes métodos, para clasificar y zonificar la vulnerabilidad intrínseca a la contaminación de acuíferos, permiten generar alertas tempranas (Valcerce-Ortega y Forcada-Labrador, 2021), o identificar el peligro7 de contaminación en concentraciones que degraden la calidad del agua (Foster et al., 2002). Estas zonificaciones se podrán potenciar con el uso de otros productos geográficos vinculados espacialmente, como la caracterización de fuentes de contaminación,
7 El análisis del nivel o grado de peligro, amenaza y riesgo, no será parte de esta tesis de maestría.
la identificación del tipo y concentración de contaminantes, polígonos de la estructura ecológica principal, áreas de protección ecosistémica, entre otros (IDEAM, 2023). Esta combinación de productos geoespaciales en diferentes áreas, pero con un enfoque claramente definido, permite a los tomadores de decisiones en las administraciones nacionales, regionales y locales, emprender acciones informadas con criterios técnico-científicos para estructurar la política pública y gobernanza del agua para el control, gestión y protección del recurso hídrico subterráneo (UNESCO, 2022).
2.3 Marco Histórico
Comprender los avances realizados a nivel global, regional y local de la vulnerabilidad intrínseca a la contaminación de acuíferos, es fundamental para la protección y gestión sostenible de los recursos hídricos subterráneos (Foster e Hirata, 2013). A nivel global, la integración de metodologías estandarizadas y herramientas como los SIG, han permitido avances significativos en la identificación de áreas susceptibles a la contaminación (MADS, 2014a). En América Latina, y específicamente en regiones como La Guajira, estos enfoques son esenciales para abordar los desafíos ambientales y garantizar el acceso equitativo al agua (Betancur et al., 2013).
2.3.1 Contexto global de la vulnerabilidad a la contaminación
A nivel mundial y de forma reciente, se ha creado el Programa Mundial de Mapeo y Evaluación
Hidrogeológica (WHYMAP), programa que desde el año 2000 recopila información a diferentes escalas sobre calidad, cantidad y vulnerabilidad de las aguas subterráneas (BGR y UNESCO, 2008). Y es la UNESCO en 2008, que presenta el primer mapa mundial de acuíferos a escalas 1:25,000,000 (ver Figura 9) y 1:40,000,000, identificando condiciones de calidad y carga hidráulica (UNESCO, 2008). Posteriormente en 2012 durante el foro mundial se da a conocer el mapa a escala 1:50,000,000 denominado “Río y el agua subterránea, cuencas del mundo” (Díaz Gutiérrez, 2018), y en 2015 se anuncia el “Mapa mundial de vulnerabilidad de las aguas
subterráneas a inundaciones y sequias” a escala 1:25,000,00 (ver Figura 10) utilizando el método DRASTIC (Richts y Vrba, 2015).
Figura 9: Mapa Mundial de Recursos Hídricos Subterráneas Fuente: Tomado de Groundwater Resources of the World (UNESCO, 2008).
10: Mapa Mundial de Vulnerabilidad de las Aguas Subterráneas a Inundaciones y Sequias Fuente: Tomado de Global Map of Groundwater Vulnerability to Floods and Droughts (Richts y Vrba, 2015).
Figura
Es así que el concepto de vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos se ha integrado y evolucionado significativamente desde mediados del siglo XX, momento en el que comienzan los primeros estudios sistemáticos sobre la calidad del agua subterránea y su susceptibilidad a contaminantes (Custodio y Ramón Llamas, 1983). Posteriormente se consolidaron como herramientas fundamentales en la caracterización hidrogeológica, la evaluación y mapeo cartográfico de la vulnerabilidad de los acuíferos. Entidades como la UNESCO e instituciones como el Consejo Nacional de Investigación de EE.UU., la Asociación Internacional de Hidrogeólogos y la Directiva Marco del Agua de la Unión Europea (UE) promueven su uso para mejorar la gestión y protección de las aguas subterráneas (Foster e Hirata, 2013)
Uno de los hitos fundamentales en la zonificación de la vulnerabilidad a la contaminación, fue el desarrollo de métodos de análisis hidrogeológico, entre ellos el modelo DRASTIC en Estados Unidos, el cual se convirtió en un estándar mundial para la evaluación de la vulnerabilidad y riesgo en acuíferos (Auge, 2004; Richts y Vrba, 2015). Otros métodos como GOD, SINTACS, EPIK, SITE, GALDIT y SEA-GIndex han permitido caracterizar la susceptibilidad a la contaminación de diferentes tipos de acuíferos a nivel internacional, considerando factores intrínsecos y características hidrogeológicas locales (Foster et al., 2002; Richts y Vrba, 2015)
En la Tabla 3 se detallan investigaciones internacionales, las cuales son de interés por utilizar métodos aplicados en la presente investigación, además de compararlos con otros métodos según el tipo de flujo, presentando resultados, ventajas y desventajas de cada una.
Tabla 3: Estudios internacionales para la evaluación de la vulnerabilidad de acuíferos
ESTUDIOS DE VULNERABILIDAD INTRÍNSECA A LA CONTAMINACIÓN LOCALIZACIÓN MÉTODOS EMPLEADOS RESULTADOS GENERALES
Assessment of the vulnerability to contamination of the Oued Laou aquifer (Morocco) using DRASTIC method
Oued Laou. Marruecos DRASTIC
Assessment of Groundwater
Vulnerability to Seawater Intrusion
Using GALDIT, SITE and SIVI Methods in Laspias River Coastal Aquifer System, NE Greece
Nuevaherramientaparalagestiónde las aguas subterráneas en acuíferos costeros. Volumen ecológico de remediación (VER). Metodología y aplicación a la Plana de OropesaTorreblanca (MASub 080.110)
Prefectura de Xanthi. Grecia
GALDIT SITE SIVI
Provincia de Castellón. España SITE MODFLOW
Groundwater vulnerability assessment in Portugal Alentejo. Portugal AVI GOD DRASTIC SI EPPNA SINTACS
Vulnerability evaluation of a coastal aquifer via GALDIT model and comparison with DRASTIC index using quality parameters
Región AstanehKoochesfahan. Irán
GALDIT DRASTIC ANÁLISIS HIDROGEOQUÍM ICOS*
Se evidencia irregularidad en los resultados por año, debido a la variabilidad del régimen pluviométrico dela zona deestudio (Salhi et al., 2007)
Los métodos SITE y SIVI, son validados con los datos hidrogeoquímicos, lo que da confiabilidad a los resultados (Pliaka et al., 2024)
El método SITE fue validado con el modelo matemático en ModFlow, en el cual se vincularon parámetros diferentes (Renau Pruñonosa, 2013)
El método DRASTIC arrojo el mejor resultado, seguido por métodos como SI, SINTACS y EPPNA. El método AVI no es adecuado para las condiciones del área de estudio (Lobo-Ferreira y Oliveira, 2004)
El método GALDIT, representa muy bien la vulnerabilidad a la intrusión marina, para el caso de DRASTIC se comparan los resultados con parámetros de calidad (Kardan Moghaddam et al., 2017)
* Vulnerabilidad específica para contaminantes claramente definidos
Fuente: Elaborado para la presente investigación
2.3.2 Contexto latinoamericano de la vulnerabilidad a la contaminación
La UNESCO como referente del desarrollo de ciencia, cultura y educación, conformó en 1975 el Programa Hidrológico Intergubernamental (PHI) enfocado en la investigación, gestión educación y fomento de la capacidad alrededor del agua (UNESCO, s/f). En la primera reunión de los países miembros del PHI en 1977, se definió la importancia de elaborar el Mapa Hidrogeológico de América del Sur y para 1979, los comités nacionales participantes, definieron las provincias hidrogeológicas de América del Sur (UNESCO, 1983). En 1996 se
publicó el Mapa Hidrogeológico de América del Sur (MHAS) a escala 1:5,000,000, consolidado por el CPRM en Brasil, y basados en las provincias hidrogeológicas (UNESCO et al., 1996).
Para las Américas, el PHI desde el año 2000, fomentó un enfoque especial de los Sistemas Acuíferos Transfronterizos (SAT), y presentó en 2009 el Mapa SAT de las Américas (ver Figura 11). Para el 2015 en su cuarta versión, realizó la actualización de cada SAT identificado previamente (UNESCO, 2015). En temas de vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos, el PHI propuso realizar el MHC de cada acuífero, además de efectuar monitoreo continuos, balances hidrológicos y seguimiento al sistema, entre otros, que permiten evaluar su calidad y vulnerabilidad para la adecuada gestión del recurso (UNESCO, 2015). Para Latinoamérica, la problemática de la contaminación de acuíferos está directamente relacionada con la expansión urbana, la actividad industrial y la explotación minera. Estudios realizados han demostrado la necesidad de metodologías adaptadas a las condiciones hidrogeológicas locales (Vargas Quintero, 2010).
Figura 11: Mapa de los Sistemas Acuíferos Transfronterizos de las Américas
Fuente: Estrategia regional para la evaluación y gestión de los Sistemas Acuíferos Transfronterizos en las Américas (UNESCO, 2015)
La aplicación de SIG en estudios de vulnerabilidad intrínseca a la contaminación de acuíferos en Latinoamérica ha sido fundamental para generar mapas que faciliten la toma de decisiones en la gestión del recurso hídrico (Betancur et al., 2013). Investigaciones que combinan métodos como GOD, DRASTIC, SEA-GIndex y GALDIT proporcionan un marco robusto para evaluar la vulnerabilidad de acuíferos internos y costeros (Madera Ozuna y Valderrama de León, 2018). En la Tabla 4 se describen los resultados de estudios realizados en Latinoamérica, los cuales son de interés por el uso de métodos aplicados en la presente investigación según el tipo de flujo (vertical o lateral), además de realizar análisis comparativos.
Tabla 4: Estudios latinoamericanos para la evaluación de la vulnerabilidad de acuíferos
ESTUDIOS DE VULNERABILIDAD INTRÍNSECA A LA CONTAMINACIÓN
Evaluación de la vulnerabilidad a la contaminación del acuífero Mercedes en el área metropolitana de la ciudad de Paysandú –comparación de los métodos GOD y DRASTIC
Análisis de la vulnerabilidad intrínseca y su adecuación mediante un modelo de flujo con trazado de partículas para evaluar la vulnerabilidad del acuífero del curso alto del Río Lerma, estado de México
Evaluating vulnerability to marine intrusion in Cuenca Sur coastal aquifer at Güira–Quivicán sector in Artemisa and Mayabeque provinces
Evaluación de la vulnerabilidad intrínseca del acuífero Sahuaral, Sonora,México,porelmétodoGODS y análisis hidrogeoquímicos
LOCALIZACIÓN MÉTODOS EMPLEADOS
Ciudad de Paysandú. Uruguay DRASTIC GOD
RESULTADOS GENERALES
Los métodos empleados presentaron distribuciones geográficas similares, pero diferentes clasificaciones. En escala regional es aplicable GOD, y en escala detallada con disponibilidad de información es mejor DRASTIC (Xavier et al., 2004)
Estado de México. México DRASTIC VisualMODFLOW ElmétodoDRASTIC(flujoregional), difiere de los resultados del modelo matemático, y ha de ser porque se contempla un flujo local y se ratifica la deficiencia en los métodos clásicos de vulnerabilidad, los cuales han de ser validados (Gárfias et al., 2002)
Güira-Quivicán. Cuba GALDIT SEV
Evaluación de la vulnerabilidad a contaminación de las aguas subterráneas del Valle del Yeguare mediante la metodología DRASTIC
Estado de Sonora. México
SEA-GIndex GODS ANÁLISIS
HIDROGEOQUÍMI COS*
Valle del Yeguare. Departamento de Francisco Morazán. Honduras DRASTIC ANÁLISIS HIDROGEOQUÍMI COS*
El método GALDIT, se validó con información geofísica (SEV) con un nivel de significancia del 5% demostrando su efectividad y poder resolutivo (Valcerce-Ortega y Forcada-Labrador, 2021)
Los métodos empleados para identificar vulnerabilidad vertical y lateral, no pueden ser comparadas, pero los análisis hidrogeoquímicos validaron en un alto porcentaje el método empleado (Ferrer Bauza, 2016)
Se realiza el análisis de sensibilidad al método empleado por medio de los resultados de parámetros físico-químicos (nitratos y conductividad eléctrica) (Morales Oña, 2014)
* Vulnerabilidad específica para contaminantes claramente definidos
Fuente: Elaborado para la presente investigación
2.3.3 Contexto nacional de la vulnerabilidad a la contaminación
Para Colombia, la entidad encargada en la investigación de sistemas acuíferos a nivel nacional es el SGC, que desde el año 1977 desarrolló una serie de mapas hidrogeológicos para Colombia,
que facilitaron la caracterización de los recursos hídricos subterráneos (Cárdenas Giraldo, 2022). Estudios como el Atlas de Aguas Subterráneas de Colombia, los Mapas litoestratigráficos con permeabilidades de Colombia a escala 1:500,000 y Modelos
Hidrogeológicos Conceptuales regionales y locales han ampliado el conocimiento de este recurso hídrico y son de consulta libre (INGEOMINAS, 2004a; SGC, 2017) Estos estudios investigativos, aportan información detallada sobre la distribución del recurso, permeabilidad de la roca y recarga de acuíferos, aspectos esenciales para la identificación de zonas vulnerables a la contaminación (INGEOMINAS, 2004b).
El IDEAM como entidad gubernamental enfocada en la investigación permanente y sistemática del recurso hídrico ha vinculado esfuerzos de las autoridades ambientales (regionales y locales), así como de entidades nacionales (SGC, ANLA, Ecopetrol, entre otras) por medio del Estudio Nacional del Agua (ENA). Este documento reúne información aportada continuamente por las entidades, sobre el recurso hídrico superficial y subterráneo, en temas de oferta, demanda, calidad, inventario, etc., lo que facilita la construcción y actualización del Mapa de Sistemas Acuíferos de Colombia (ver Figura 12Figura 12: Mapa de los Sistemas Acuíferos de Colombia) (IDEAM, 2023)
Figura 12: Mapa de los Sistemas Acuíferos de Colombia Fuente: Estudio Nacional del Agua 2022 (IDEAM, 2023)
En temas de vulnerabilidad intrínseca a la contaminación de acuíferos, se han elaborado evaluaciones regionales y locales, posterior a tener identificada la unidad acuífera de interés por medio del MHC (Cárdenas Giraldo, 2022), lo que permite clasificar la susceptibilidad de los acuíferos a la infiltración de contaminantes (Foster et al., 2002). Estos mapas y modelos, junto con estudios específicos en calidad y disponibilidad, permiten a las entidades ambientales y gubernamentales tomar decisiones informadas sobre la protección y uso sostenible de los recursos subterráneos en el país (IDEAM, 2023).
La evolución de los estudios sobre vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos, ha sido impulsada por el desarrollo de metodologías hidrogeológicas y tecnológicas, lo que facilita el análisis e interpretación de la información a los tomadores de decisión (Richts y Vrba, 2015).
En la Tabla 5 se presentan investigaciones regionales y locales realizadas en Colombia, y son de interés por el uso de métodos aplicados en la presente investigación según el tipo de flujo (vertical o lateral), además de realizar análisis comparativos entre métodos.
Tabla 5: Estudios nacionales para la evaluación de la vulnerabilidad de acuíferos
ESTUDIOS DE VULNERABILIDAD INTRÍNSECA A LA CONTAMINACIÓN
Evaluación de la vulnerabilidad del agua subterránea en el Bajo Cauca Antioqueño
LOCALIZACIÓN MÉTODOS EMPLEADOS RESULTADOS GENERALES
DRASTIC y DRASTI-P
EPPNA
SINTACS
Departamento de Antioquia. Colombia
GOD y GODS*
AVI
EKv
IPN* IS*
Vulnerabilidad del acuífero del río Magdalena ante la contaminación, métodos
DRASTIC, GOD y SINTACS en el departamento del Atlántico
Departamento del Atlántico. Colombia
DRASTIC GOD SINTACS
Vulnerabilidad a la contaminación, zona sur acuífero del Valle del Cauca, Colombia
Departamento Valle del Cauca. Colombia AVI
BGR DRASTIC GOD GODS*
PATHS
HYDRUS 1D
Evaluación de la amenaza, vulnerabilidad y riesgo físico para los acuíferos kársticos de la isla de San Andrés, Colombia, usando tecnologías de información geográfica
Evaluación de la vulnerabilidad a la contaminación por cuña marina en los acuíferos de San Andrés (Colombia)
Evaluación de la vulnerabilidad por intrusión marina mediante el método GALDIT en el acuífero Morrosquillo, zona litoral de Santiago de Tolú, Sucre – Colombia
Isla de San Andrés. Colombia GOD PI
Isla de San Andrés. Colombia GALDIT
Santiago de Tolú, Sucre. Colombia GALDIT ANÁLISIS HIDROGEOQUÍMICOS*
Los métodos DRASTIC, AVI, EKv y DRASTIC-P, son las más adecuadas para las características rurales de la zona del Bajo Cauca Antioqueño (Rueda y Betancur, 2006)
Los métodos DRASTIC y SINTACS, arrojaron los mejores resultados, pero SINTACS presenta un nivel de detalle mayor (Espitia Fernández, 2020)
Los métodos de índice y superposición se contrastaron con el modelo de simulación HYDRUS 1D. No se recomienda ninguno en específico, ya que su uso dependerá de la disponibilidad y calidad de los datos. Siempre se recomienda realizar la simulación del modelo de flujo. Los más aproximados fueron BGR, GODS, GOD y AVI (Ríos Rojas y Veléz Otalvaro, 2008).
Por falta de información y datos suficientes no es posible emplear el método PI para la valoración del índice de intensidad del riesgo (RII) y es reemplazada por el método GOD (Gamboa Corrales, 2017)
Seidentificaron lasáreasvulnerables y los principales pozos afectados por intrusión marina y su relación con el cambio climático (Ramiréz Martinéz y Vargas Mora, 2016)
Seidentificaron lasáreasvulnerables y su relación con los principales pozos afectados por intrusión marina con análisis hidrogeoquímicos (Madera Ozuna y Valderrama de León, 2018)
* Vulnerabilidad específica para contaminantes claramente definidos
Fuente: Elaborado para la presente investigación
Como se observa en la compilación de estudios elaborados para la evaluación de vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos, en su mayoría se realiza una comparación entre métodos para el cálculo de la vulnerabilidad intrínseca y se presentan caso tipo, desarrollados en diversas regiones de Colombia, Latinoamérica y el mundo. Lo que demuestra el uso e implementación de metodologías de índice y superposición para la determinación de la vulnerabilidad intrínseca con la validación de resultados de forma comparativa. Así como la preferencia de la implementación de uno u otro método, según las características geomorfológicas, ecosistémicas y geográficas de la región, la disponibilidad de datos hidrogeológicos y el conocimiento del acuífero en estudio (Lobo-Ferreira y Oliveira, 2004; Rueda y Betancur, 2006; Salhi et al., 2007). Por tanto, la propuesta de la presente investigación, es realizar la implementación de dos métodos para la clasificación de la vulnerabilidad por cada tipo de flujo (vertical y lateral). Para el flujo vertical el área de estudio será el Departamento de La Guajira, y para el flujo lateral (intrusión marina) será la franja definida desde la distancia paralela a la línea de costa hasta 30km tierra adentro del Departamento de La Guajira, según lo definido por los métodos implementados. Lo anterior permite la evaluación y comparación de resultados por tipo de flujo, aportando conocimiento con un bajo grado de incertidumbre, teniendo como insumo principal el MHC del Departamento de La Guajira del año 2016. Por otra parte, se logra evidenciar en los resultados generales de cada estudio presentado, la importancia de validar los métodos empleados con análisis hidrogeoquímicos, estudios geofísicos, y parámetros de calidad en los puntos de captación, por tener un contacto directo con el acuífero (Ferrer Bauza, 2016; Kardan Moghaddam et al., 2017; Madera Ozuna y Valderrama de León, 2018; Morales Oña, 2014; Pliaka et al., 2024; Ramiréz Martinéz y Vargas Mora, 2016; Valcerce-Ortega y ForcadaLabrador, 2021). Del mismo modo es relevante realizar modelos matemáticos que evidencien la vulnerabilidad especifica del sistema acuífero, sin la incertidumbre presentada en los otros métodos utilizados, lo que se puede lograr con datos específicos, multitemporales y georreferenciados, del mismo sistema (Gárfias et al., 2002; Renau Pruñonosa, 2013; Ríos Rojas y Veléz Otalvaro, 2008), pero no es el alcance del presente estudio.
3 METODOLOGÍA
Se realizó la aplicación de cuatro métodos propuestos en la metodología de índice y superposición para clasificar y zonificar la vulnerabilidad a la contaminación intrínseca de los acuíferos costeros del Departamento de La Guajira. Dos métodos para analizar el flujo vertical y dos para analizar el flujo lateral (intrusión marina), de tal modo que sean comparables entre sí con el mismo set de datos. Se definieron dos áreas de investigación de acuerdo con el tipo de flujo a analizar, el área de estudio para el flujo vertical es el Departamento de La Guajira. El área de análisis para flujo lateral (intrusión marina) es el polígono construido desde la línea de costa tierra a dentro hasta por 30 km, como se especifica en los métodos para determinar contaminación por intrusión marina (Bocanegra, 2011; Chachadi y Lobo-Ferreira, 2001), y se denominará zona o franja costera del Departamento de La Guajira.
3.1 Área de estudio
La Guajira es un Departamento de Colombia, localizado al extremo noreste del país, su altura varia de 1 a más de 5,000 m.s.n.m., lo que permite una gran variabilidad climática. Limita con el mar Caribe al norte, nor-occidente y oriente, con el golfo de Venezuela al sur-oriente y por el sur y sur-occidente con los Departamentos del Cesar y Magdalena respectivamente (ver Figura 13) (CORPOGUAJIRA, 2021; SGC, 2016) El departamento está comprendido entre los 10º 23’ y 12º 28’ de latitud, y 71º 06’ y 73º 39’ de longitud al oeste del meridiano de Greenwich (CORPOGUAJIRA, 2021). Presenta características climatológicas muy variadas, ya que posee todos los pisos térmicos de la zona intertropical, con temperaturas que van de 17 a 40 °C (Veloza Franco, 2011). En sus cualidades ecológicas se encuentran el desierto, la selva seca y húmeda de montaña (Gobernación de La Guajira, 2024). Predomina un clima árido, seco y de alta radicación solar, lo que conlleva a un alto porcentaje de evaporación que se va modificando con la brisa marina y los vientos alisios del nor-occidente (Goméz Ríos y Basto Aroca, 2016). Lo anterior evita la formación de nubes y por ende con lleva a lluvias escazas, lo
que va relacionado con la zona de convergencia tropical y cataloga a La Guajira como un departamento con limitados recursos hídricos (IDEAM, 2023; SGC, 2016).
Figura 13: Referencia de localización del área de estudio Fuente: Elaborado para la presente investigación
Administrativamente se divide en 15 municipios (Riohacha, Albania, Barrancas, Dibulla, Distracción, El Molino, Fonseca, Hatonuevo, La Jagua del Pilar, Maicao, Manaure, San Juan del Cesar, Uribía, Urumita y Villanueva), 79 corregimientos, 69 inspecciones de policía, así como caseríos y rancherías (CORPOGUAJIRA, 2021). El censo realizado por el Departamento Administrativo Nacional de Estadística (DANE), determinó que la población étnica total es el 51.69%, diferenciada en indígena con un 44.82%, población afrocolombiana con 6.84% y raizal, room o palenquera con 0 02% (DANE, 2018) Dicha población se encuentra principalmente asentada en los municipios de Riohacha, Barranca, Maicao, Manaure y Uribia. Las principales actividades económicas en el departamento son la explotación minera, y de canteras,
agricultura, ganadería, silvicultura y pesca, y otras en menor escala como el comercio, turismo y de servicios. (CORPOGUAJIRA, 2021).
Fisiográficamente cuenta con montañas, acantilados planicies y dunas, relieves que forman el territorio, así como fallas y formaciones geológicas que moldean y definen las estructuras del suelo, lo que conforma tres regiones o sectores fisiográficos denominados Alta, Media y Baja Guajira (Goméz Ríos y Basto Aroca, 2016; SGC, 2016). Estos sectores están influenciados por la placa del Caribe y Suramericana, y delimitados por barreras naturales como son las fallas geológicas que configuran la formación de las unidades geológicas y sus orígenes (Goméz Ríos y Basto Aroca, 2016; SGC, 2016; Veloza Franco, 2011). Estos sectores se describen como:
AltaGuajira, es la zona peninsular del departamento, limitando por el norte, oriente y occidente con el Mar Caribe y hacia el sur con la Falla de Cuisa, caracterizada por ser una zona semiárida y de escaza vegetación (Goméz Ríos y Basto Aroca, 2016; Veloza Franco, 2011).
MediaGuajira, comprendida entre la Falla de Cuisa y la Falla de Oca, limitando por el nor-occidente con el Mar Caribe y hacia el oriente con Venezuela y parte de sus costas, caracterizada por la presencia de dunas y arenales, que forman extensas planicies (Goméz Ríos y Basto Aroca, 2016; SGC, 2016)
BajaGuajira, comprendida al sur de la Falla de Oca, limitando al oriente con Venezuela, al sur y sur-occidente con los Departamentos del Cesar y Magdalena respectivamente, caracterizada por ser una región húmeda y fértil, con extensas planicies desérticas y dunas (Goméz Ríos y Basto Aroca, 2016; SGC, 2016)
Finalmente este departamento se caracteriza por su aridez y limitados recursos hídricos superficiales, y depende en gran medida de los acuíferos para el abastecimiento de agua, lo que determina claramente la necesidad de implementar métodos de identificación de la vulnerabilidad para mitigar los impactos de la contaminación del agua subterránea (CORPOGUAJIRA, 2021).
3.2 Flujograma metodológico
Para realizar este estudio, se inició con la extracción de la información disponible por cada temática de los Modelos Hidrogeológicos Conceptuales realizados en el área de estudio y publicados en 2011 y 2016 (SGC, 2016; Veloza Franco, 2011), insumo principal para la aplicación de los métodos para la clasificación y zonificación de la vulnerabilidad intrínseca en el área de estudio Posteriormente se consultaron estudios relacionados con hidrogeología en el Departamento de La Guajira, para identificar y complementar la información requerida en cada parámetro y los vacíos de información detectados. Seguidamente se realizó la estandarización de los datos recopilados para cada parámetro de los métodos empleados, revisado por el experto en hidrogeología (Msc. Jairo Alfredo Veloza Franco) y condensada en una GeoDataBase. De acuerdo con cada método seleccionado, se realizó la evaluación de criterios temáticos y procedimentales propuestos, y se asignaron los factores de ponderación para los métodos que así lo requieren (DRASTIC y GALDIT) en su proceso. Se continuó con el análisis multicriterio de cada parámetro en apoyo del experto, se definió el modelo SIG a seguir según el parámetro y el método implementado, es decir se validaron y reproyectaron las capas georreferenciadas. Luego se definieron los métodos de interpolación a emplear, así como sus variables. En seguida se rasterizó cada data set por parámetro, para finalmente emplear el álgebra de mapas y determinar el índice de vulnerabilidad a la contaminación por método para cada tipo de flujo.
El índice de vulnerabilidad hallado permitió clasificar en cinco categorías (ver Tabla 1), así como zonificar la vulnerabilidad a la contaminación intrínseca por método, índice revisado y validado por el experto en hidrogeología Msc. Jairo Alfredo Veloza Franco. Por último, se realizó el análisis de los resultados generados de cada método empleado de forma detallada, para culminar en la comparación de estos resultados por tipo de flujo (vertical y lateral), lo que disminuyó la incertidumbre e identificó áreas de interés para investigación y protección (ver Figura 14).
Figura 14: Flujograma metodológico propuesto
Fuente: Elaborado para la presente investigación
3.3 Recopilación de datos
En Colombia se cuenta con una serie de normas y políticas, relacionadas con la ordenación y manejo de cuencas, restauración de ecosistemas estratégicos, reglamentación y uso sostenible de humedales, del recurso hídrico superficial y subterráneo, entre otros, además de un vasto número de lineamientos relacionados con la cultura alrededor del agua (Plan Nacional de Desarrollo 2022-2026: Colombia Potencia Mundial de la Vida, 2023). Es así que las normativas vigentes para el recurso hídrico subterráneo inician con el Código Nacional de Recursos Naturales Renovables y de Protección al Medio Ambiente, Decreto Ley 2811 de 1974, donde se determina su protección y aprovechamiento, hasta el Decreto 1076 de 2015, en el cual se compilan las normas nacionales en gestión, administración, regulación y ordenación de los recursos naturales renovables (Decreto 1076 de 2015, 2015; Decreto 2811 de 1974, 1974)
Estas normas se articulan con el plan del gobierno nacional para la vigencia 2022-2026, donde se propone ordenar el territorio alrededor del agua (Plan Nacional de Desarrollo 2022-2026: Colombia Potencia Mundial de la Vida, 2023)
Adicionalmente existen entidades gubernamentales nacionales y territoriales, que formulan políticas, evalúan licencias, trámites y permisos ambientales, administran y gestionan los recursos naturales, promocionan y ejecutan programas a diferentes escalas Entidades que aportan al conocimiento de los recursos para su manejo, aprovechamiento, protección y vigilancia a nivel local, regional y nacional. La información generada se almacena en geoportales de entidades como el IDEAM, DANE, el IGAC, el SGC, algunos estudios son de consulta libre y datos abiertos, lo que permite ampliar la investigación con el mismo set de datos
El Servicio Geológico Colombiano (SGC), es la entidad nacional que realiza investigación y caracterización de los recursos que yacen en el subsuelo (MADS, 2014b) Para el presente estudio se descargó la información desde el Motor de Integración de Información Geocientífica (MIIG) de los Modelos Hidrogeológicos Conceptuales (MHCs) elaborados por el SGC y
publicados en el 2011 y 2016 (SGC, 2017) Son modelos que cuentan con información geológica, hidrológica, geoeléctrica, hidráulica, hidrogeoquímica principalmente, en formato GDB y shape, además de contener tablas con el inventario de puntos, descripción de columnas litológicas, elaboración de pruebas de bombeo, etc. La información de cada uno de los dos MHCs publicados por el SGC en 2011 y 2016, fue compilada en una memoria explicativa de libre consulta y difusión, con archivos anexos editables y de apoyo al Modelo Hidrogeológico
Conceptual del 2016 (MHC). El resultado final de estos modelos es la descripción de las características hidrogeológicas de las unidades geológicas identificadas, insumo fundamental para la presente investigación. Es así como se organizan y detallan para este proyecto, solo aquellas unidades que presenten clasificación de la vulnerabilidad ‘Alta’ o ‘Muy Alta o Extrema’, organizadas por el grupo hidrogeológico que las caracteriza y describe, como se observa en la Tabla 6
A2
Tabla 6: Clasificación hidrogeológica de las unidades geológicas de interés
CARACTERÍSTICAS UNIDADES HIDROGEOLÓGICAS
UNIDADES GEOLÓGICAS DE INTERÉS (Clasificación Alta y Muy Alta o Extrema de la vulnerabilidad)
SEDIMENTOS Y ROCAS CON FLUJO ESENCIALMENTE INTERGRANULAR
Sistemas acuíferos continuos de extensión local a regional, conformados por sedimentos cuaternarios y rocas sedimentarias terciarias poco consolidadas de ambiente fluvial y marino. Acuíferos libres y confinados.
N1c: Formación Castilletes
N1m: Formación Monguí
A3
Sistemas acuíferos continuos a discontinuos de extensión local a regional, de mediana productividad conformado por sedimentos cuaternarios y rocas sedimentarias poco consolidadas de ambiente fluvial, glacifluvial, marino y volcanoclástico. Acuíferos generalmente libres a confinados.
Q1t: Depósitos delgados poco consolidados de gravas y arenas
Q2al: Depósitos de Cauce Aluvial
A4
Sistemas acuíferos discontinuos de extensión local, de baja productividad conformado por sedimentos cuaternarios y rocas sedimentarias terciarias poco consolidadas de ambiente aluvial lacustre, coluvial, eólico y marino marginal. Acuíferos libres y confinados.
Q2ae: Arenas Eólicas
Q2c: Depósitos Costeros
Q2ll: Depósitos de Llanura Aluvial
ROCAS CON FLUJO ESENCIALMENTE A TRAVÉS DE FRACTURAS O CARSTIFICADAS
B2
Sistemas acuíferos discontinuos de extensión local a regional, de alta productividad, conformados por rocas sedimentarias clásticas y carbonatadas, terciarias y cretácicas consolidadas, de ambiente transicional a marino. Acuíferos confinados.
E3s: Formación Siamaná
B3
Sistemas acuíferos continuos de extensión local a regional, de mediana productividad, conformados por rocas sedimentarias de ambiente marino y continental. Rocas metamórficas. Acuíferos libres y confinados.
De esta clasificación no se identificaron unidades geológicas cartografiables a describir para esta investigación
E3u: Formación Uitpa
J1ch: Formación Cheterló
B4
Sistemas acuíferos discontinuos de extensión regional y local, de baja productividad, conformados por rocas sedimentarias y volcánicas, terciarias a paleozoicas consolidadas, de ambiente marino y continental. Acuíferos generalmente confinados.
J2ch: Formación Chinapa
J3sc: Shales Cuisa
Jq: Formación la Quinta
K1p: Formación Palanz
K2s: Formación Río Negro
N1j: Formación Jimol
SEDIMENTOS Y ROCAS CON LIMITADOS RECURSOS DE AGUA SUBTERRÁNEAS
C1
Complejo de sedimentos y rocas con muy baja productividad, constituidos por depósitos cuaternarios no consolidados de ambientes lacustres, deltaicos y marinos y por rocas sedimentarias terciarias a cretácicas poco consolidadas a muy consolidadas, de origen continental o marino.
C2 Complejo de rocas ígneo-metamórficas con muy baja a ninguna productividad, muy compactas y en ocasiones fracturadas, terciarias a precámbricas.
Estas unidades no se tienen en cuenta para el análisis del presente proyecto, por sus limitados recursos hídricos y muy baja o nula productividad
Fuente: Tomado y ajustado del Modelo Hidrogeológico del Departamento de La Guajira (SGC, 2016)
Los datos e información espacial relacionada, se discriminó por tipo de flujo, método a implementar y parámetro a evaluar, lo que facilitó la valoración y ponderación de cada parámetro, construyendo una GeoDataBase con archivos raster y vector. Los registros de datos utilizados se discriminaron en la aplicación de cada método (ver Capítulo 3.6 y el Capítulo 0).
3.4 Estandarización de la información
Al contar con los datos en formato editable del Modelos Hidrogeológicos Conceptuales (MHCs) elaborados por el SGC del 2016 (SGC, 2017), se estructuraron, depuraron, organizaron, estandarizaron y compilaron para cada parámetro de interés en el mismo sistema de referencia. Se identificaron datos anómalos o inconsistentes, los cuales se decidió complementar y ajustar según criterio por parámetro propuesto para cada método, para lo cual se consultó bibliografía asociada como se describe en los Capítulos 3.6 y 3.7. Seguidamente se construyó una GeoDataBase con data set por cada método según el tipo de flujo a evaluar y parámetros del método aplicable. En los vacíos de información se complementó y ajustó con datos de las fichas de campo, muestras de laboratorio y memorias técnicas de los MHCs del 2011 y 2016, así como estudios relacionados a saber:
Fichasdecampo, consultadas del AnexoJ.Formatodeadquisicióndepuntosdeagua, tomos I, II, III, IV y V del MHC del 2016 (SGC, 2016).
Muestrasdelaboratorio, consultadas del AnexoG.Análisisfisicoquímicos, organizados como informe de resultados de ensayos por punto de captación muestreado para los MHCs del 2011 y 2016 (SGC, 2016; Veloza Franco, 2011).
Memorias técnicas, consultadas de los dos Modelos Hidrogeológicos Conceptuales desarrollados en el Departamento de La Guajira (SGC, 2016; Veloza Franco, 2011)
Otrosestudios, con información relacionada y disponibilidad de datos de vulnerabilidad por de puntos de captación en La Guajira (Goméz Ríos y Basto Aroca, 2016). En temas de geología, litología, conductividad hidráulica se consultaron autores con referencia de estudios en el Departamento de La Guajira (Cárdenas Giraldo, 2022; Freeze y Cherry,
1979; INGEOMINAS, 2004a; Moreno et al., 2013; Zapata-Pardo et al., 2013) Para la intrusión marina y el caculo en miliequivalentes del bicarbonato y los cloruros presentes en la muestras, fueron necesarias calculadoras en línea (MSD, 2025; UNITSLAB, 2025). Los parámetros suelo y textura, se consultó en el mapa geopedológico de Colombia del Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC), que integra información de suelos y paisajes a nivel nacional para delimitar los ecosistemas terrestres (Castro Méndez y Agualimpia Dualiby, 2017). Para la cartografía base y el Modelo Digital de Elevación (DEM), se utilizó lo compilado en el MHC del 2016, archivos que provienen de entidades como el IGAC y el Departamento Administrativo Nacional de Estadística (DANE) (SGC, 2016).
El cálculo del índice de vulnerabilidad por los cuatro métodos requirió que la información relacionada con los puntos de captación, se encuentre georreferenciada en el mismo sistema de referencia y sea consistente su localización, lo que se revisó y ajustó cuando fue requerido. Igualmente se necesitó la ejecución de interpolaciones a los parámetros relacionados con la profundidad del nivel estático (método GOD y DRASTIC) y nivel piezómetro (métodos SEAGIndex y GALDIT). Así como los parámetros de impacto existente de la intrusión marina y del espesor del acuífero del método GALDIT, con el fin de determinar los rangos propuestos por cada método para estos parámetros en toda el área de estudio. Adicionalmente se ajustó la clasificación de los parámetros por cada método según lo propuesto, lo que proporcionó datos numéricos y rangos comparativos entre parámetros, lo que se describe a detalle en los Capítulos 3.6 y 0 del presente documento.
Posteriormente se convirtió a tipo raster las capas tipo vector, lo que permitió el uso del algebra de mapas de manera integral Con los datos en tipo raster, se reclasificó la información espacial de cada parámetro, con una resolución espacial de 150m x 150m, siendo consistentes con las temáticas del MHC del 2016 donde se manejó la escala de datos en 1:100,000 y la escala de representación cartográfica regional en 1:250,000 (Resolución 197 de 2022, 2022; SGC, 2016) Finalmente, la representación espacial de cada parámetro, así como el índice de
vulnerabilidad calculado, se realizó en la escala de colores que va de lo menos vulnerable (clasificación ‘Muy Baja o Despreciable’ en color verde oscuro) a lo más vulnerable (clasificación ‘Muy Alta o Extrema’ en color rojo) de acuerdo con los rangos de valor para cada método.
3.5 Integración del conocimiento del experto en hidrogeología
Con el fin de implementar con éxito cada método por tipo de flujo (vertical y lateral) para realizar la evaluación de la vulnerabilidad intrínseca a la contaminación de acuíferos, se procedió a la consulta del experto hidrogeólogo. El Msc, hidrogeólogo Jairo Alfredo Veloza Franco, quien participó y desarrollo los dos modelos hidrogeológicos existentes para el Departamento de La Guajira (SGC, 2016; Veloza Franco, 2011) Apoyo relevante para el desarrollo de esta investigación, por su experiencia, conocimiento del área de estudio y competencia en el campo de la hidrogeología a través de publicaciones, apoyo a publicaciones, así como estudios hidrogeológicos realizados a nivel nacional. Hidrogeólogo que acompañó esta investigación en las siguientes etapas:
Asistencia en la definición de los métodos a utilizar por cada tipo de flujo (vertical y lateral), de tal modo que fueran comparables y representativos según la información disponible en los MHCs del 2011 y 2016.
Validó y apoyó la revisión bibliográfica necesaria para complementar de manera consistente los vacíos de información, de tal modo que se contó con datos estandarizados, normalizados y compilados por método en la GDB.
Apoyó el análisis muticriterio validando y aportando las clasificaciones propuestas por cada método en los parámetros relacionados con la geología, litología, conductividad hidráulica, tipo de suelo y textura e hidrogeoquímica.
Validó los resultados generados por las interpolaciones, así como los índices de vulnerabilidad hallados durante la aplicación de los cuatro métodos por tipo de flujo (vertical y lateral)
Revisó y aportó en el análisis de resultados alcanzados por cada método, así como los análisis comparativos por tipo de flujo vertical y lateral (intrusión marina)
3.6 Implementación de los métodos para flujo vertical
Como se indicó anteriormente, se organizó la información en los dos tipos de flujos, vertical y lateral (intrusión marina) y se seleccionaron los métodos GOD y DRASTIC para el flujo vertical.
Contar con dos métodospara el mismo tipo de flujo, permitió comparar resultados en el mismo polígono de estudio, que para el presente caso corresponde al Departamento de La Guajira, y del mismo modo disminuir el grado de incertidumbre con el mismo set de datos (Vargas Quintero, 2010; Villegas Yepes, 2013)
3.6.1 Aplicación del método GOD
Este método se seleccionó por la implementación de parámetros sencillos fácilmente identificables en terreno o recopilados con información secundaria (Gamboa Corrales, 2017).
Para cada parámetro del método (G, O, D) se asignaron las clasificaciones indicadas en la Figura 15, y descritas en la PropuestaMetodológicaparalaEvaluacióndelaVulnerabilidadIntrínseca de los Acuíferos alaContaminación del MADS (Vargas Quintero, 2010). Para los parámetros
‘G’ y ‘O’ la clasificación se consultó y validó con el profesional experto en hidrogeología, el Msc.
Jairo Alfredo Veloza Franco, por unidad geológica definida y descrita en el MHC del 2016 a escala 1:100,000 (SGC, 2016; Veloza Franco, 2011).
Figura 15: Valoración de parámetros del método GOD para la evaluación de la vulnerabilidad intrínseca
Fuente: Tomado de la Propuesta Metodológica para la Evaluación de la Vulnerabilidad Intrínseca de los Acuíferos a la Contaminación (Vargas Quintero, 2010).
Los datos utilizados para el análisis en los tres parámetros, se consultó principalmente de la información del Modelo Hidrogeológico Conceptual del Departamento de La Guajira del 2016, asignando las correspondientes clasificaciones propuestas:
G: (Groundwater), grado de confinamiento hidráulico del acuífero, definido en la clasificación hidrogeológica de las unidades geológicas, y cartografiado en el AnexoF. MapahidrogeológicodelDepartamentodeLaGuajira del MHC del 2016 (SGC, 2016).
Unidades definidas para una escala de 1:100,000, y discriminadas en el Anexo 1.
O: (Overall), características litológicas y grado de consolidación del acuífero, revisado y ajustado con la geología, y cartografiado en el Anexo A. Mapa geológico para hidrogeologíadelDepartamentodeLaGuajira del MHC del 2016 (SGC, 2016), unidades definidas para una escala de 1:100,000. Clasificación realizada con el apoyo del experto en hidrogeología y revisión bibliográfica complementaria (Cárdenas Giraldo, 2022; INGEOMINAS, 2004a; Moreno et al., 2013; Zapata-Pardo et al., 2013). Distribución espacial que se presenta en la Figura 16 y su correspondiente clasificación se indica en el Anexo 1
D: (Depth), profundidad a la que se encuentra el agua subterránea, revisado y ajustado del inventario de puntos de agua georreferenciados y cartografiados en el Anexo E. Mapageológicoconinventariode puntos de agua en el Departamento de LaGuajira del MHC del 2016 (SGC, 2016). Información complementada con el inventario de puntos del MHC de 2011 (Veloza Franco, 2011), logrando un total de 1,177 puntos de captación con datos de nivel estático distribuidos como se observa en la Figura 17
Figura 16: Unidades geológicas en el Departamento de La Guajira
Fuente: Tomado y ajustado del Modelo Hidrogeológico Conceptual del Departamento de La Guajira (SGC, 2016)
Figura 17: Localización de los puntos de captación inventariados y seleccionados en el Departamento de La Guajira
Fuente: Tomado y ajustado del Modelo Hidrogeológico Conceptual del Departamento de La Guajira (SGC, 2016)
3.6.1.1 Análisis multicriterio del método GOD
Los parámetros ‘G’ y ‘O’, se estructuraron con la información espacial en GDB con su respectiva clasificación por unidad geológica según lo descrito en la memoria explicativa del MHC 2016. Adicionalmente para el parámetro ‘G’, se tomó como referencia lo determinado en la clasificación hidrogeológica del mismo modelo descrita en el capítulo9.Hidrogeología. Dentro de las consideraciones más relevantes es qué las unidades hidrogeológicas denominadas A28 , se clasificaron de manera restrictiva en el grado de confinamiento hidráulico (G), por ser acuíferos multicapa, además de su alta importancia hidrogeológica en el área de estudio (SGC, 2016).
Para las demás clasificaciones por unidad hidrogeológica, se mantuvo lo enunciado en la PropuestaMetodológicaparalaEvaluacióndelaVulnerabilidadIntrínsecadelosAcuíferosa la Contaminación del MADS y lo descrito en la memoria explicativa del MHC de 2016 (SGC, 2016). Lo anterior permitió la clasificación de los parámetros ‘G’ y ‘O’ y se rasterizaron las capas como se identifica en las Figura 18 y Figura 19 respectivamente.
8 Unidad hidrogeológica A2: Sistemas acuíferos continuos de extensión local a regional, de buena productividad. Acuíferos libres y confinados (SGC, 2016).
Figura 18: Clasificación del parámetro 'G' del método GOD en el Departamento de La Guajira Fuente: Elaborado para la presente investigación
Figura 19: Clasificación del parámetro 'O' del método GOD en el Departamento de La Guajira Fuente: Elaborado para la presente investigación
El parámetro ‘D’, se estructuró con la información de los 1809 puntos de captación de agua subterránea referenciados y cartografiados en el AnexoE.Mapageológicoconinventariode puntos de agua en el Departamento de La Guajira del MHC del 2016 (superficiales, aljibes, pozos y manantiales) (SGC, 2016) para los diferentes parámetros relacionados por método. En la Tabla 7 se observa el resumen de la depuración realizada a los 1809 puntos de captación, presentando los datos con información disponible de nivel estático, profundidad de la captación, muestreos físico-químico, y elaboración de pruebas de bombeo, además de validar y reproyectar la georreferenciación realizada para el MHC del Departamento de La Guajira. Esta información se complementó y ajustó como se definió en el Capítulo 3.4 con los datos reportados en el MHC de la Alta Guajira elaborado en 2011 (Veloza Franco, 2011).
Tabla 7: Resumen de la depuración de la información del inventario de puntos de captación DEPURACIÓN DE LA INFORMACIÓN DEL INVENTARIO DE PUNTOS DE CAPTACIÓN
TIPO DE CAPTACIÓN CANTIDAD PUNTOS
PUNTOS CON NIVEL ESTÁTICO
PUNTOS CON PROFUNDIDAD DE CAPTACIÓN
PUNTOS CON MUESTREO FISICOQUÍMICO
Fuente: Elaborado para la presente investigación
Posteriormente, se elaboró el feature de datos con la clasificación indicada en la Figura 15 para los 1,177 puntos de captación seleccionados con datos consistentes de nivel estático, datos capturados en campañas desde el año 2011 hasta el 2016 y discriminadas por tipo de punto como se registra en la Tabla 8.
Tabla 8: Profundidades del nivel estático por tipo de captación
PROFUNDIDAD DEL NIVEL ESTÁTICO POR TIPO DE CAPTACIÓN
Fuente: Elaborado para la presente investigación
Este set de datos se interpoló para el área de estudio por el método Kriging Ordinario, el cual utiliza métodos estadísticos para predecir con precisión una superficie de datos tipo raster de un parámetro, y como característica presenta autocorrelación con los otros puntos georreferenciados circundantes (ESRI, s/f). Como parámetros de entrada se utilizaron mínimo 15 vecinos y máximo 25, combinación que arrojó el menor error cuadrático a una distancia de 4 km (lag), donde se pierde la autocorrelacion de datos, logrando así una mejor estimación de los datos (Villatoro et al., 2008). Así mismo no se consideró anisotropía, ya que los datos del nivel estático dependen de la capa acuífera que los contienen para evidenciar una tendencia,
y los aquí analizados son multicapa por tanto no es definible la tendencia y la existencia de anisotropía (Abedini et al., 2012; SGC, 2016). Por lo tanto la Figura 20 presenta la interpolación realizada con los datos de nivel estático, que aportó información espacial rasterizada del parámetro ‘D’ del método GOD en el área de estudio.
Figura 20: Clasificación del parámetro 'D' del método GOD en el Departamento de La Guajira Fuente: Elaborado para la presente investigación
Posteriormente con el álgebra de mapas, se realizó la vinculación espacial y computacional a través de la multiplicación de los tres parámetros, de tal modo que se pondere el índice de vulnerabilidad para el método GOD, de acuerdo con lo descrito en el Capítulo 4.1.1.
3.6.2 Aplicación del método DRASTIC
Este método se seleccionó por su amplia utilización en este tipo de investigaciones, además de la disponibilidad de información temática en los siete parámetros propuestos en el método para el Departamento de La Guajira Para cada parámetro del método (D, R, A, S, T, I, C), se asignaron las clasificaciones indicadas en la Tabla 9, y descritas en la PropuestaMetodológica para la Evaluación de la Vulnerabilidad Intrínseca de los Acuíferos a la Contaminación del MADS (Vargas Quintero, 2010). Para los parámetros ‘A’, ‘S’, ‘I’ y ‘C’ la clasificación se consultó y validó con el profesional experto en hidrogeología, el Msc. Jairo Alfredo Veloza Franco, por unidad geológica definida y descrita en el MHC del 2016 a escala 1:100,000 (SGC, 2016; Veloza Franco, 2011), así como el tipo de suelo y textura del mapa geopedológico de Colombia (Castro Méndez y Agualimpia Dualiby, 2017).
Tabla 9: Valoración de parámetros del método DRASTIC para la evaluación de la vulnerabilidad intrínseca
Fuente: Tomado y ajustado de la Propuesta Metodológica para la Evaluación de la Vulnerabilidad Intrínseca de los Acuíferos a la Contaminación (Vargas Quintero, 2010).
Cada temática (geología, hidrología, hidráulica, etc.) fue desarrollada en el MHC de la Alta Guajira en el 2011 y posteriormente compiladas y actualizadas en el MHC del 2016 (SGC, 2016; Veloza Franco, 2011), por tanto cada set de datos construido, está referido al Modelo Hidrogeológico Conceptual del 2016 principalmente, asignando las correspondientes clasificaciones propuestas:
D: (Depth), profundidad a la que se encuentra el agua subterránea, revisado y ajustado del inventario de puntos de agua georreferenciados y cartografiados en el Anexo E.
Mapageológicoconinventariode puntos de aguaen el Departamento de LaGuajira
del MHC del 2016 (SGC, 2016). Información complementada con el inventario de puntos del MHC de 2011 (Veloza Franco, 2011), logrando un total de 1,177 puntos de captación con datos de nivel estático distribuidos como se observó en la Figura 17.
R: (Recharge), recarga del acuífero, definida con la hidrología y balances hídricos, y cartografiada en el AnexoF.MapahidrogeológicodelDepartamentodelaGuajira del MHC del 2016 (SGC, 2016). Información reclasificada como lo sugiere el método en la Tabla 9 y se observa en la Figura 21 (Parámetro R).
A: (Aquifer), litología del acuífero, revisado y ajustado con la geología, y cartografiado en el AnexoA.MapageológicoparahidrogeologíadelDepartamentodeLaGuajira del MHC del 2016 (SGC, 2016), unidades definidas para una escala de 1:100,000. Clasificación realizada con el apoyo del experto en hidrogeología y revisión bibliográfica complementaria (Cárdenas Giraldo, 2022; INGEOMINAS, 2004a; Moreno et al., 2013; Zapata-Pardo et al., 2013). Distribución espacial que se presenta en la Figura 16 y su correspondiente clasificación se indica en el Anexo 2.
S: (Soil), tipo de suelo o cobertura del suelo, revisado y ajustado con la información del mapa geopedológico de Colombia del IGAC definido para una escala de 1:100,000 (Castro Méndez y Agualimpia Dualiby, 2017). Clasificación realizada con el apoyo del experto en hidrogeología y reclasificada como lo sugiere el método en la Tabla 9 y se observa en la Figura 21 (parámetro S)
T: (Topography), topografía en valores porcentuales de la pendiente, revisado y calculado del DEM aportado en el MHC del 2016 con resolución de 12.5mx12.5m (SGC, 2016), reclasificado como lo sugiere el método en la Tabla 9 y se observa en la Figura 22 (Parámetro T).
I: (Impact), referida a la litología de la zona no saturada, revisado y ajustado con la geología, y cartografiado en el Anexo A. Mapa geológico para hidrogeología del Departamento de La Guajira del MHC del 2016 (SGC, 2016), unidades definidas para una escala de 1:100,000. Clasificación realizada con el apoyo del experto en hidrogeología y revisión bibliográfica complementaria (Cárdenas Giraldo, 2022; INGEOMINAS, 2004a; Moreno et al., 2013; Zapata-Pardo et al., 2013). Distribución
espacial que se presenta en la Figura 16 y su correspondiente clasificación se indica en el Anexo 2.
C: (Hydraulic Conductivity), conductividad hidráulica del acuífero, revisado y ajustado con las pruebas de bombeo y geología, cartografiado en el AnexoA.Mapageológico para hidrogeología del Departamento de La Guajira del MHC del 2016 (SGC, 2016), unidades definidas para una escala de 1:100,000. Clasificación realizada con el apoyo del experto en hidrogeología y revisión bibliográfica complementaria (Freeze y Cherry, 1979). Distribución espacial que se presenta en la Figura 16 y su correspondiente clasificación se indica en el Anexo 2.
3.6.2.1 Análisis multicriterio del método DRASTIC
Para cada parámetro se estructuró la información espacial en data set de la GDB con su respectiva clasificación, y se indican las consideraciones a tener en cuenta durante su ejecución. El parámetro ‘D’, se determinó con los 1,177 puntos de captación con información consistente y georreferenciados en el MHC del 2016 (SGC, 2016), localizados como se observó en la Figura 17. Parámetro que se complementó y ajustó como se definió en el Capítulo 3.4 con datos reportados por punto en el MHC de la Alta Guajira elaborado en 2011 (Veloza Franco, 2011). Se interpoló el nivel estático para el área de estudio por el método Kriging
Ordinario bajo las mismas consideraciones del método GOD (ver Capítulo 3.6.1.1), aportando información espacial rasterizada del nivel estático, como se identifica en la Figura 21 (ver parámetro D) El parámetro ‘R’, se determinó con lo reportado en el MHC del 2016, específicamente lo descrito en el capítulo3.Hidrología de la memoria explicativa del MHC y el data set presentado en el mapa hidrogeológico del mismo modelo (SGC, 2016). Esta capa espacial se reclasificó con las valoraciones propuestas por el método DRASTIC (ver Tabla 9) y se presenta en la Figura 21 (ver parámetro R)
El parámetro ‘A’, fundamentó su clasificación en las descripciones de las unidades geológicas del MHC del 2016, y conocimiento del área de estudio del experto hidrogeólogo (ver Figura 16
y Anexo 2) Clasificación que se complementó con lo consultado en revisiones bibliográficas (Cárdenas Giraldo, 2022; INGEOMINAS, 2004a; Moreno et al., 2013; Zapata-Pardo et al., 2013) y se rasterizó la capa como se identifica en la Figura 21 (ver parámetro A). El parámetro ‘S’, se construyó con la información del mapa geopedológico de Colombia, asignando las clasificaciones propuestas en el método por unidad de suelo. Para los tipos de suelos no definidos en la Tabla 9, como zona urbana, saladares, fosa mina y tierra relave, se les asignó la clasificación igual ‘1’, por considerarse tipologías casi impermeables y no ser calificados como clase de suelo (IGAC, 2021), pero puede permitir eventualmente alguna infiltración. Las variables denominadas ‘cuerpos de agua’ se clasificaron con valor de ‘0’, por no considerarse una clase de suelo y no permitir infiltración, posteriormente la capa se rasterizó como se identifica en la Figura 21 (ver parámetro S).
Fuente: Elaborado para la presente investigación
Figura 21: Clasificación de los parámetros 'D', 'R', 'A', y 'S' del método DRASTIC en el Departamento de La Guajira
El parámetro ‘T’, se elaboró a partir del DEM utilizado en el MHC de 2016 con una resolución de 12.5mx12.5m, del cual se dedujo la pendiente topográfica en porcentaje de inclinación con referencia al suelo, y luego se reclasificó según lo indicado en la Tabla 9, la capa generada se observa en la Figura 22 (ver parámetro T). El parámetro ‘I’, basó las descripciones en las unidades geológicas del MHC del 2016, enfocadas en la naturaleza de la zona no saturada y conocimiento del área de estudio (ver Figura 16 y Anexo 2). Información que se complementó con lo consultado en revisiones bibliográficas (Cárdenas Giraldo, 2022; INGEOMINAS, 2004a; Moreno et al., 2013; Zapata-Pardo et al., 2013) y se rasterizó la capa como se identifica en la Figura 22 (ver parámetro I). El parámetro ‘C’, se soportó en las ocho pruebas de bombeo realizadas para el MHC de 2016. Estas pruebas se describen en el capítulo 6. Hidráulica de pozos y acuíferos de la memoria explicativa del MHC (SGC, 2016), donde se presentan los parámetros hidráulicos identificados para cada prueba de bombeo y se condensan en la Tabla 10
Tabla 10: Parámetros hidráulicos de los pozos exploratorios por unidad geológica
Fuente: Tomado y ajustado del Modelo Hidrogeológico Conceptual del Departamento de La Guajira (SGC, 2016)
Se aclara que, para cada unidad geológica en el área de estudio, no se cuenta con pruebas de bombeo elaboradas para el análisis, por tanto, se complementó y ajustó la información con los resultados teóricos en pruebas de laboratorio. Estas pruebas teóricas interpretan la conductividad hidráulica en diferentes tipos de materiales geológicos (Freeze y Cherry, 1979)
(ver Figura 16 y Anexo 2). Capa que se clasificó y rasterizó como lo sugiere el método DRASTIC y se identifica en la Figura 22 (ver parámetro C).
22: Clasificación de los parámetros 'T',
y
del método DRASTIC en el Departamento de La Guajira Fuente: Elaborado para la presente investigación
Figura
'I'
'C'
Posteriormente con el álgebra de mapas, se realizó la vinculación espacial y computacional a través de la multiplicación de cada parámetro con su factor de ponderación, y seguidamente la adición de los siete valores resultantes. De este modo se ponderó el índice de vulnerabilidad por el método DRASTIC, de acuerdo con lo descrito en el Capítulo 4.1.2.
3.7 Implementación de los métodos para flujo lateral
Para el flujo lateral (intrusión marina), se seleccionaron los métodos SEA-Gindex y GALDIT El área de estudio a analizar para el flujo lateral es la zona costera del Departamento de La Guajira, definida con la distancia perpendicular desde la línea de costa tierra adentro, hasta 30Km, tomando como referencia lo planteado como distancia máxima del parámetro ‘D’ del método GALDIT (Vargas Quintero, 2010). Contar con dos métodos permitió comparar resultados en el mismo polígono de estudio, que corresponde a la distancia desde la costa en el Departamento de La Guajira, y de este modo disminuir el grado de incertidumbre con el mismo set de datos (Vargas Quintero, 2010; Villegas Yepes, 2013)
Se realizaron las mismas consideraciones iniciales realizadas para el flujo vertical, datos tomados del MHC del 2016, depurados, estandarizados y complementados con otros estudios, realizando un análisis por parámetro a evaluar según el método empleado para el flujo lateral (intrusión marina). Con las capas espaciales definidas (raster o vector), se realizó la consulta al experto hidrogeólogo Msc. Jairo Alfredo Veloza Franco, quien participó y desarrollo los dos modelos hidrogeológicos existentes para el Departamento de La Guajira (SGC, 2016; Veloza Franco, 2011) En sus aportes se encuentran el proceso de clasificación de parámetros relacionados con la geología, litología, conductividad hidráulica e impacto existente de la intrusión marina, así como la revisión de cada clasificación, proceso y resultados alcanzados para los dos métodos SEA-GIndex y GALDIT.
3.7.1 Aplicación del método SEA-GIndex
Este método se seleccionó por su similitud con el método GOD, lo que permitió la implementación de tres parámetros sencillos fácilmente identificables en terreno o recopilados con información secundaria (Bocanegra, 2011) Para cada parámetro del método, se asignaron las clasificaciones indicadas en la Tabla 11, según lo propuesto en el método.
Tabla 11: Valoración de parámetros del método SEA-GIndex para la evaluación de la vulnerabilidad a la intrusión marina
Fuente: Tomado de Vulnerabilidad a la contaminación del Acuífero Maneadero, Ensenada Baja California, aplicando los métodos DRASTIC y SEA-GIndex (Díaz Gutiérrez, 2018)
Se consultó principalmente la información del Modelo Hidrogeológico Conceptual del Departamento de La Guajira del 2016 en el análisis realizado para los tres parámetros, asignando las correspondientes clasificaciones propuestas:
Litología y grado de consolidación del acuífero costero, revisado y ajustado con la geología, y cartografiado en el Anexo A. Mapa geológico para hidrogeología del
Departamentode LaGuajira del MHC del 2016 (SGC, 2016). Unidades definidas para una escala de 1:100,000. Clasificación realizada con el apoyo del experto en hidrogeología y revisión bibliográfica complementaria (Cárdenas Giraldo, 2022; INGEOMINAS, 2004a; Moreno et al., 2013; Zapata-Pardo et al., 2013). Unidades seleccionadas para la zona costera del área de estudio y presentadas en el Anexo 3
Nivel piezométrico, revisado y ajustado del inventario de puntos de agua georreferenciados y cartografiados en el Anexo E. Mapa geológico con inventario de puntosdeaguaenelDepartamentodeLaGuajira del MHC del 2016 (SGC, 2016). Datos complementados con el inventario de puntos del MHC de 2011 (Veloza Franco, 2011) y referenciado a las cotas o altura sobre el nivel del mar del DEM de 12.5mx12.5m del MHC del 2016, distribuidos como se observó en la Figura 17.
Distancia a la costa, calculado con la distancia en kilómetros desde la línea de costa del Departamento de La Guajira, como lo sugiere el método y se describe en la Tabla 11.
3.7.1.1 Análisis multicriterio del método SEA-GIndex
El parámetro Litología y grado de consolidación del acuífero costero, se estructuró la clasificación con las descripciones de las unidades geológicas del MHC del 2016, y conocimiento del área de estudio por el experto en hidrogeología. Información que se complementó y ajustó como se definió en el Capítulo 3.4 con lo consultado en revisiones bibliográficas (Cárdenas Giraldo, 2022; INGEOMINAS, 2004a; Moreno et al., 2013; ZapataPardo et al., 2013) y se rasterizó la capa como se identifica en la Figura 23
Figura 23: Clasificación del parámetro Litología del método SEA-GIndex, zona costera del Departamento de La Guajira
Fuente: Elaborado para la presente investigación
El parámetro Nivel Piezométrico, se construyó con los 1,177 puntos de captación con información consistente y georreferenciados en el MHC del 2016 (SGC, 2016). Datos que se complementaron y ajustaron como se definió en el Capítulo 3.4 con los datos reportados por punto en el MHC de la Alta Guajira elaborado en 2011 (Veloza Franco, 2011). Set de datos que se interpoló para el área de estudio por el método Kriging Ordinario bajo las mismas consideraciones del método GOD (ver Capítulo 3.6.1.1), aportando información espacial rasterizada del nivel piezométrico, como se identifica en la Figura 24.
Figura 24: Clasificación del parámetro Nivel Piezométrico del método SEA-GIndex, zona costera del Departamento de La Guajira Fuente: Elaborado para la presente investigación
El parámetro Distancia a la Costa, se definió con las distancias equidistantes en kilómetros desde la costa, según lo indicado en el método y descrito en la Tabla 11. Se rasterizó la capa como se identifica en la Figura 25. Posteriormente se reclasificaron las tres capas resultantes para su vinculación espacial y computacional por medio del algebra de mapas a través de la multiplicación de los tres parámetros. De este modo se ponderó el índice de vulnerabilidad para el método SEA-GIndex, de acuerdo con lo descrito en el Capítulo 4.2.1.
Figura 25: Clasificación del parámetro Distancia a la Costa del método SEA-GIndex, zona costera del Departamento de La Guajira
Fuente: Elaborado para la presente investigación
3.7.2 Aplicación del método GALDIT
Este método se seleccionó por su aplicabilidad en las investigaciones relacionadas con la intrusión marina, además de contar con la disponibilidad de información temática en los seis parámetros propuestos en el método para la zona costera del Departamento de La Guajira. Para cada parámetro del método (G, A, L, D, I, T), se asignaron las clasificaciones indicadas en la Tabla 12, y descritas en la PropuestaMetodológicaparalaEvaluacióndelaVulnerabilidad IntrínsecadelosAcuíferosalaContaminación del MADS (Vargas Quintero, 2010).
Tabla 12: Valoración de parámetros del método GALDIT para la evaluación de la vulnerabilidad a la intrusión marina PARÁMETROS
G: Tipo de acuífero
A: Conductividad hidráulica del acuífero (m/día)
L: Nivel del agua subterránea sobre el mar (m)
D: Distancia tierra adentro perpendicular a la línea de costa (km)
I: Impacto existente de la intrusión marina [Cl/HCO3] (meq/l)
T: Espesor del acuífero (m)
Fuente: Tomado y ajustado de la Propuesta Metodológica para la Evaluación de la Vulnerabilidad Intrínseca de los Acuíferos a la Contaminación (Vargas Quintero, 2010)
Cada temática (geología, hidrología, hidráulica, etc.) fue desarrollada en el MHC de la Alta Guajira en el 2011 y posteriormente compiladas y actualizadas en el MHC del 2016 (SGC, 2016; Veloza Franco, 2011), por tanto cada set de datos estará referido principalmente al Modelo
Hidrogeológico Conceptual del 2016, asignando las correspondientes clasificaciones propuestas:
G: (Groundwater occurrence), tipo de acuífero costero asociado al grado de confinamiento hidráulico del acuífero, definido en la clasificación hidrogeológica de las unidades geológicas, y cartografiado en el Anexo F. Mapa hidrogeológico del Departamentode LaGuajira del MHC del 2016 (SGC, 2016). Unidades definidas para una escala de 1:100,000, y se discriminadas en el Anexo 4.
A: (Aquifer hydraulic conductivity), conductividad hidráulica del acuífero costero, revisado y ajustado con las pruebas de bombeo y geología, cartografiado en el Anexo A. Mapa geológico para hidrogeología del Departamento de La Guajira del MHC del 2016 (SGC, 2016), unidades definidas para una escala de 1:100,000. Clasificación
realizada con el apoyo del experto en hidrogeología y revisión bibliográfica complementaria (Freeze y Cherry, 1979), lo cual se presenta en el Anexo 4.
L: (Height of groundwater Level), nivel del agua subterránea con referencia al nivel del mar, revisado y ajustado del inventario de puntos de agua georreferenciados y cartografiados en el AnexoE.Mapageológicoconinventariodepuntosdeaguaenel Departamento de La Guajira del MHC del 2016 (SGC, 2016). Complementado con el inventario de puntos del MHC de 2011 (Veloza Franco, 2011) y referenciado a las cotas o altura sobre el nivel del mar del DEM de 12.5mx12.5m del MHC del 2016, distribuidos como se observó en la Figura 17.
D: (Distance from the shore), distancia desde la línea de costa, calculado con la distancia en kilómetros desde la línea de costa del Departamento de La Guajira creando franjas equidistantes, como lo sugiere el método y se observó en la Tabla 12
I: (Impact of existing status of seawater Intrusion), es el impacto o presencia identificada por intrusión marina, revisado y ajustado de los puntos de agua inventariados en el MHC del 2016 con muestreo fisicoquímico (SGC, 2016). Información complementada con los datos hidrogeoquímicos del inventario de puntos del MHC de 2011, para un total de 63 puntos con registro de datos muestreados (ver Anexo 5) y ajustados en unidades de miliequivalentes para facilitar los cálculos (MSD, 2025; UNITSLAB, 2025)
T: (Saturated aquifer Thickness), es el espesor del acuífero costero, calculado con la profundidad de la captación del inventario de puntos de agua georreferenciados y cartografiados en el AnexoE.Mapageológicoconinventariodepuntosdeaguaenel Departamento de La Guajira del MHC del 2016 (SGC, 2016). Información complementada con la profundidad de la captación del inventario de puntos del MHC de 2011 (Veloza Franco, 2011), para un total de 658 puntos con registro de datos (ver Tabla 7)
3.7.2.1 Análisis multicriterio del método GALDIT
Para cada parámetro se estructuró la información espacial en data set de la GDB con su respectiva clasificación por unidad geológica y, especialmente para el parámetro ‘G’ se analizó lo determinado en la clasificación hidrogeológica del MHC del 2016. Dentro de las consideraciones más relevantes es qué las unidades hidrogeológicas denominadas A29, se clasificaron de manera restrictiva en el grado de confinamiento (G), por ser acuíferos costeros multicapa, además de su alta importancia hidrogeológica en el área de estudio (SGC, 2016). Las unidades hidrogeológicas sin información del grado de confinamiento, se le asignó el valor más bajo, de tal modo que no se llegue a sobre estimar su relevancia hidrogeológica, como se plantea en el método GOD (Foster y Hirata, 1991) Las demás clasificaciones para este parámetro por unidad hidrogeológica se mantuvieron con lo enunciado en la Propuesta Metodológica para la Evaluación de la Vulnerabilidad Intrínseca de los Acuíferos a la Contaminación del MADS y lo descrito en el capítulo9.Hidrogeología de la memoria explicativa del MHC de 2016 (SGC, 2016) (ver Figura 26, parámetro G y Anexo 4)
El parámetro ‘A’, se soportó en las ocho pruebas de bombeo realizadas para el MHC de 2016.
Estas pruebas se describen en el capítulo 6. Hidráulica de pozos y acuíferos de la memoria explicativa del MHC (SGC, 2016), donde se presentan los parámetros hidráulicos identificados para cada prueba de bombeo y se condensaron en la Tabla 10. Se aclara que, para cada unidad geológica en el área de estudio, no se cuenta con pruebas de bombeo elaboradas, por tanto, se complementó y ajustó la información con los resultados teóricos en pruebas de laboratorio.
Estas pruebas teóricas interpretan la conductividad hidráulica en diferentes tipos de materiales geológicos (Freeze y Cherry, 1979) (ver Figura 16 y Anexo 4). Capa que se clasificó y rasterizó como lo sugiere el método GALDIT y se identifica en la Figura 26 (ver parámetro A).
El parámetro ‘L’, se determinó con los 1,177 puntos de captación con información consistente y georreferenciados en el MHC del 2016 (SGC, 2016) y localizados como se observó en la Figura 17. Set de datos que se complementaron y ajustaron como se definió en el Capítulo 3.4 con
9 Ibídem.
los datos reportados por punto en el MHC de la Alta Guajira elaborado en 2011 (Veloza Franco, 2011). Posteriormente se interpoló el nivel piezómetrico para el área de estudio por el método Kriging Ordinario bajo las mismas consideraciones del método GOD (ver Capítulo 3.6.1.1), aportando información espacial rasterizada del nivel piezométrico, como se identifica en la Figura 26 (ver parámetro L).
26: Clasificación de los parámetros 'G', 'A' y 'L' del método GALDIT, zona costera del Departamento de La Guajira Fuente: Elaborado para la presente investigación
Figura
El parámetro ‘D’, se definió con las distancias en kilómetros desde la costa, según lo indicado en el método y descrito en la Tabla 12, posteriormente se rasterizó la capa como se identifica en la Figura 27 (ver parámetro D). El parámetro ‘I’, se construyó con los análisis físico-químicos de los puntos de captación muestreados en el MHC del 2016, y lo descrito en el capítulo 7.
Hidrogeoquímica de la memoria explicativa del MHC (SGC, 2016). Información que se complementó con los laboratorios por punto del MHC de la Alta Guajira elaborado en 2011 (Veloza Franco, 2011), logrando 63 muestreos resumidos en la Tabla 10. Se contempló la actualización de esta información físico-química con muestreos recientes elaborados por la corporación ambiental CORPOGUAJIRA, lo cual se consultó mediante oficios, pero no se obtuvo información ni respuesta favorable por parte de la entidad ambiental. Se interpolaron los datos de Cloro dividido Bicarbonatos en miliequivalentes (Cl/HCO3), identificando que la muestra y su distribución no son representativos para el área de estudio, por lo tanto, se ajustó con las unidades geológicas que presentan en su génesis un origen marino y se describen en el capítulo2. Geología del MHC del 2016 (SGC, 2016) (Figura 16). Posteriormente la capa se rasterizó como se identifica en la Figura 27 (ver parámetro I).
El parámetro ‘T’ no es fácilmente cuantificable, ya que las columnas litológicas existentes por punto de captación no son suficientes para definir los espesores por acuífero costero en el área de estudio, por tanto, se procede a inferir dicho espesor con las profundidades de perforación de las 658 captaciones con este dato disponible según lo presentado en la Tabla 7 (aljibes y pozos). Se interpoló para la zona costera del área de estudio las profundidades de perforación, por el método Kriging Ordinario, el cual utiliza métodos estadísticos para predecir con precisión una superficie de datos tipo raster de un parámetro, y como característica presenta autocorrelación con los otros puntos georreferenciados circundantes (ESRI, s/f). Los datos al no presentar una distribución normal, sino sesgada, se normalizó con transformación logarítmica, debido a que esta transformación se utiliza para datos que presentan un distribución sesgada positiva (ESRI, s/f). Como parámetros de entrada se utilizaron mínimo 15 vecinos y máximo 25, combinación que arrojó el menor error cuadrático a una distancia de 16km (lag), donde se pierde la autocorrelacion de datos, logrando así una mejor estimación de
los datos (Villatoro et al., 2008). Así mismo no se consideró anisotropía, ya que los datos de profundidad de la captación dependen de la capa acuífera que los contienen para evidenciar una tendencia, y los aquí analizados son multicapa por tanto no es definible la tendencia y la existencia de anisotropía (Abedini et al., 2012; SGC, 2016). En la Figura 27 (ver parámetro T) se presenta la interpolación realizada con los datos de profundidad de perforación, que aportó información espacial rasterizada del parámetro ‘T’ del método GALDIT en la zona costera del área de estudio.
27: Clasificación de los parámetros 'D', 'I' y 'T' del método GALDIT, zona costera del Departamento de La Guajira Fuente: Elaborado para la presente investigación
Figura
Posteriormente con el álgebra de mapas, se realizó la vinculación espacial y computacional a través de la multiplicación de cada parámetro con su factor de ponderación, y seguidamente la adición de los seis valores resultantes. De este modo se ponderó el índice de vulnerabilidad por el método GALDIT, de acuerdo con lo descrito en el Capítulo 4.2.2.
4 RESULTADOS
En este capítulo, se presentan los resultados hallados por tipo de flujo y método empleado, como se desarrolló en el capítulo 3. Los resultados aportaron información relevante para identificar las zonas clasificadas como ‘Altas’ y ‘Muy Altas o Extremas’ por ser áreas de interés para el control, estudios detallados y monitoreo a escala regional de los acuíferos en el Departamento de La Guajira.
Adicionalmente se han de presentar los resultados según su localización geográfica en los tres grandes sectores definidos para el Departamento de La Guajira, como es la Alta, Media y Baja Guajira, lo que facilita la interpretación de los resultados. Del mismo modo se realizan descripciones por las unidades hidrogeológicas de interés (ver Capítulo 3.3).
4.1 Resultados de los métodos para flujo vertical
La presentación de los resultados tuvo en cuenta lo postulado en los cuatro objetivos de investigación inicialmente formulados, identificando la clasificación más representativa y la localización espacial de dicha clasificación. Adicionalmente se identifican y describen las unidades hidrogeológicas asociadas a las clasificaciones de interés para las entidades gubernamentales (vulnerabilidad Alta, Muy Alta o Extrema) por ser de especial estudio y protección, así como la confirmación o no de las hipótesis planteadas.
4.1.1 Resultados del método GOD
Partiendo del análisis multicriterio realizado en el capítulo anterior, se procedió por medio del algebra de mapas a la vinculación de los tres parámetros previamente clasificados y rasterizados del método GOD, con lo cual se determinó el índice de vulnerabilidad (����) según la ecuación:
De acuerdo con lo definido en la Propuesta Metodológica para la Evaluación de la Vulnerabilidad Intrínseca de los Acuíferos a la Contaminación del MADS, se asignó la clasificación de las cinco categorías de vulnerabilidad indicadas en la Figura 15 y descritas en la Tabla 1: Clases de vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos, generando el índice de vulnerabilidad. Este índice según su rango de datos define la vulnerabilidad desde ‘Muy Baja o Despreciable’ hasta ‘Muy Alta o Extrema’ para el Departamento de La Guajira como se observa en la Figura 28, de acuerdo con los rangos establecidos para este método. De lo hallado por este método, la clasificación de vulnerabilidad ‘Media o Moderada’ es apenas el 5.1% del área del Departamento de La Guajira, con un cubrimiento aproximado de 1,032 km2. La clasificación más representativa es la vulnerabilidad ‘Baja’, con un 49.4% del área total, la Tabla 13 expone el porcentaje y área de cada clasificación por el método GOD.
Tabla 13: Resultado de la clasificación por el método GOD MÉTODO GOD
CLASIFICACIÓN ÁREA (km2) PORCENTAJE <0.1 Muy Baja 6,427 25 31 5% 0.11 – 0.3 Baja 10,083.29 49.4% 0.31 – 0.5 Media 1,032.21 5.1% 0.51 – 0.7 Alta 2,864.92 14.0% 0 71 - 1 Muy Alta 0.00 0.0% TOTAL 20,407.66 100% Fuente: Elaborado para la presente investigación
Figura 28: Índice de vulnerabilidad del método GOD en el Departamento de La Guajira
Fuente: Elaborado para la presente investigación
De acuerdo con lo anterior, la zonificación ‘Baja’, es el índice de vulnerabilidad más frecuente (49 4%). Este se encuentra localizado en la Media y Alta Guajira, y abarca principalmente los municipios de Uribia, Manaure y Maicao en la costa e interior del Departamento de La Guajira con clasificación de 0.11 a 0.3 como se observa en la Figura 29.
Figura 29: Índice de vulnerabilidad representativo del método GOD en Alta y Media Guajira Fuente: Elaborado para la presente investigación
La clasificación de vulnerabilidad ‘Muy Alta o Extrema’ no se identificó en el Departamento de La Guajira por este método, y la vulnerabilidad ‘Alta’ es el 14% del área total con un cubrimiento de 2,864 km2 aproximadamente como se describió en la Tabla 13
La zonificación ‘Alta’, siendo el índice de vulnerabilidad de mayor interés, se encuentra localizado principalmente en la Media y Alta Guajira, abarcando la parte más al norte del municipio de Uribia, limitado con el Mar Caribe, la zona al norte del municipio de Riohacha, limitando con el Mar Caribe y la Falla de Oca y parte del municipio de Albania hacia el interior. Esta clasificación va de 0.51 a 0.7, como se observó en la Figura 29.
La clasificación de vulnerabilidad ‘Alta’ concentra fundamentalmente las unidades hidrogeológicas denominadas A2 (ver Tabla 6), como la Formación Castilletes (N1c) y la Formación Monguí (N1m). Así como otras unidades de interés hidrogeológico por su vulnerabilidad ‘Alta’ del grupo A3 y A4, ‘Sedimentos y rocas con flujo esencialmente intergranular’ como los Depósitos delgados poco consolidados de gravas y arenas (Q1t), Depósitos de cauce aluvial (Q2al), los Depósitos costeros de playa (Q2c), Arenas Eólicas (Q2ae) y los Depósitos de llanura de inundación (Q2ll). Las unidades B2 y B4 del grupo ‘Rocas con flujo esencialmente a través de fracturas o carstificadas’ como la Formación Siamaná (E3s), la Formación Uitpa (E3u), la Formación Palanz (K1p), la Formación Charteló (J1ch) y Formación Chinapa (J2ch) (SGC, 2016).
4.1.2 Resultados del método DRASTIC
A partir del análisis multicriterio realizado en el capítulo anterior, se procedió por medio del algebra de mapas a la vinculación de los siete parámetros previamente clasificados y rasterizados del método DRASTIC, con lo cual se determinó el índice de vulnerabilidad (����) según la ecuación:
����=(����∗����)+(����∗����)+(����∗����)+(����∗����)+(����∗����)+(����∗����)+(����∗����)
Donde ‘r’ es el valor de clasificación del parámetro y ‘w’ es el factor de ponderación o peso asignado, para la asignación de pesos a cada parámetro, se contempla el factor de ponderación indicado en la Tabla 14.
Tabla 14: Factores de ponderación para el método DRASTIC FACTORES DE PONDERACIÓN
Dw Rw Aw Sw Tw Iw Cw
5 4 3 2 1 5 3
Fuente: Tomado y ajustado de la Propuesta Metodológica para la Evaluación de la Vulnerabilidad Intrínseca de los Acuíferos a la Contaminación (Vargas Quintero, 2010).
De acuerdo con lo definido en la Propuesta Metodológica para la Evaluación de la Vulnerabilidad Intrínseca de los Acuíferos a la Contaminación del MADS, se asignó la clasificación de las cinco categorías de vulnerabilidad indicadas en la Tabla 9 y descritas en la Tabla 1: Clases de vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos, generando el índice de vulnerabilidad. Este índice según su rango de datos define la vulnerabilidad desde ‘Muy Baja o Despreciable’ hasta ‘Muy Alta o Extrema’ para el Departamento de La Guajira como se observa en la Figura 30, de acuerdo con los rangos establecidos para este método. En lo hallado por este método, la clasificación de vulnerabilidad ‘Media o Moderada’ es el 53.3% del área de estudio, con un cubrimiento aproximado de 10,870 km2, siendo la clasificación más representativa del área total, la Tabla 15 expone el porcentaje y área de cada clasificación por el método DRASTIC.
Tabla 15: Resultado de la clasificación por el método DRASTIC MÉTODO DRASTIC
RANGO CLASIFICACIÓN ÁREA (km2) PORCENTAJE
23 - 64 Muy Baja 60 61 0 3%
65 - 105 Baja 8,208.09 40.2%
106 - 146 Media 10,870 18 53 3%
147 - 187 Alta 1,268.78 6.2%
188 - 230 Muy Alta 0.00 0.0%
TOTAL 20,407.66 100%
Fuente: Elaborado para la presente investigación
Figura 30: índice de vulnerabilidad del método DRASTIC en el Departamento de La Guajira Fuente: Elaborado para la presente investigación
La zonificación ‘Media o Moderada’, es el índice de vulnerabilidad más frecuente (53.3%). Se encuentra localizado principalmente en la Media y Alta Guajira, y abarca los municipios de Uribia, Manaure, Riohacha, Maicao y la parte norte del municipio de Albania, en la costa y hacia el interior del Departamento de La Guajira. Se identifica en la Figura 31 con clasificaciones que van de 106 a 146 por este método.
Figura 31: Índice de Vulnerabilidad representativo del método DRASTIC en Alta y Media
Guajira
Fuente: Elaborado para la presente investigación
La clasificación de vulnerabilidad ‘Muy Alta o Extrema’ no se identificó en el Departamento de
La Guajira por este método, y la vulnerabilidad ‘Alta’ es apenas el 6.2% del área total con un cubrimiento de 1,268 km2 aproximadamente como se describió en la Tabla 15.
La zonificación ‘Alta’, siendo el índice de vulnerabilidad de mayor interés, se encuentra localizado principalmente en la Baja y Alta Guajira, abarcando la parte más al norte del municipio de Uribia, limitado con el Mar Caribe, la parte muy al norte del municipio de Dibulla y la zona centro del municipio de Riohacha, limitando mínimamente con el Mar Caribe y al sur de la Falla de Oca. Esta clasificación va de 147 a 187, como se observó en la Figura 31.
La clasificación de vulnerabilidad ‘Alta’ concentra las unidades hidrogeológicas denominadas A2 (ver Tabla 6), como la Formación Castilletes (N1c) y la Formación Monguí (N1m). Otras unidades hidrogeológicas de interés en vulnerabilidad ‘Alta’ son A3 y A4 del grupo ‘Sedimentos y rocas con flujo esencialmente intergranular’ como los Depósitos de Cauce Aluvial (Q2al), Arenas Eólicas (Q2ae) y Depósitos de Llanura Aluvial (Q2ll) y B4 del grupo ‘Rocas con flujo esencialmente a través de fracturas o carstificadas’ como la Formación la Quinta (Jq), la Formación Uitpa (E3u) y la Formación Río Negro (K2s) (SGC, 2016).
4.2 Resultados de los métodos para flujo lateral (intrusión marina)
4.2.1 Resultados del método SEA-GIndex
Partiendo del análisis multicriterio realizado en el capítulo anterior, se procedió por medio del algebra de mapas a la vinculación de los tres parámetros previamente clasificados y rasterizados del método SEA-GIndex, con lo cual se determinó el índice de vulnerabilidad (����) según la ecuación:
����=(������������������)∗(������������������í��)∗(��������������í��)
De acuerdo con lo definido por Emilia Bocanegra en 2011 (Bocanegra, 2011), se asignó la clasificación de las cinco categorías de vulnerabilidad indicadas en la Tabla 11 y descritas en la Tabla 1: Clases de vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos, generando el índice de vulnerabilidad. Este índice según su rango de datos define la vulnerabilidad desde ‘Muy Baja o Despreciable’ hasta ‘Muy Alta o Extrema’ para la zona costera del Departamento de La Guajira como se observa en la Figura 32, de acuerdo con los rangos establecidos para este método De lo hallado por este método, es que la clasificación de vulnerabilidad ‘Alta’ es apenas el 4.3% de la zona costera definida para el área de estudio, con un cubrimiento aproximado de 590km2 .
La clasificación más representativa es la vulnerabilidad ‘Muy Baja o Despreciable’, con un
80.4% del área total, Tabla 16 presenta el porcentaje y área de cada clasificación por el método SEA-GIndex.
Tabla 16: Resultado de la clasificación por el método SEA-GIndex
MÉTODO SEA-GIndex
Fuente: Elaborado para la presente investigación
Figura 32: Índice de vulnerabilidad del método SEA-GIndex, zona costera del Departamento de La Guajira
Fuente: Elaborado para la presente investigación
De acuerdo con lo anterior, la zonificación ‘Muy Baja o Despreciable’, es el índice de vulnerabilidad más frecuente (80.4%). Este se encuentra localizado en toda la franja costera definida en este estudio para el Departamento de La Guajira, y abarca principalmente los municipios de Uribia, Manaure, Riohacha, Dibulla y Maicao con clasificaciones menores a 300 como se observó en la Figura 32.
La clasificación de vulnerabilidad ‘Muy Alta o Extrema’ es el 1.5% con un área aproximada de 203 Km2 de la zona costera del Departamento de La Guajira por este método, y la vulnerabilidad ‘Alta’ es el 4.3% del área total con un cubrimiento de 590 km2 aproximadamente como se describió en la Tabla 16. La zonificación ‘Alta’ y ‘Muy Alta o Extrema’, son los índices de vulnerabilidad de mayor interés, se encuentran localizados en la Media y Alta Guajira, abarcando secciones de la franja de costa con el Mar Caribe, hasta 3 km adentro del Departamento de La Guajira, con clasificaciones que van de 700.1 a 1000 como se observó en la Figura 32. Las clasificaciones de vulnerabilidad ‘Alta’ y ‘Muy Alta o Extrema’ concentran primordialmente las unidades hidrogeológicas denominadas A2, como la Formación Castilletes (N1c) y la Formación Monguí (N1m). Otras unidades hidrogeológicas de interés en estas clasificaciones son A3 y A4 del grupo ‘Sedimentos y rocas con flujo esencialmente intergranular’ y B4 del grupo ‘Rocas con flujo esencialmente a través de fracturas o carstificadas’ (SGC, 2016).
4.2.2 Resultados del método GALDIT
A partir del análisis multicriterio realizado en el capítulo anterior, se procede por medio del algebra de mapas a la vinculación de los seis parámetros previamente clasificados y rasterizados del método GALDIT, con lo cual se determinó el índice de vulnerabilidad (����) según la ecuación:
Donde ‘r’ es el valor de clasificación del parámetro y ‘w’ es el factor de ponderación o peso asignado, para la asignación del factor de ponderación de cada parámetro, se contempla el peso indicado en la Tabla 12.
Finalmente, y de acuerdo con lo definido en la PropuestaMetodológicaparalaEvaluaciónde la Vulnerabilidad Intrínseca de los Acuíferos a la Contaminación del MADS, se asignó la clasificación de las tres categorías de vulnerabilidad indicadas en la Tabla 17 y descritas en la
Tabla 1: Clases de vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos, generando el índice de vulnerabilidad, generando el índice de vulnerabilidad. Este método (GALDIT) a diferencia de los otros aplicados en este proyecto (GOD, DRASTIC y SEA-GIndex), solo cuenta con tres clasificaciones (Alta, Moderada y Baja), y para el análisis realizado se parte de la premisa que en la clasificación ‘Alta’, incluye también la ‘Muy Alta o Extrema’ y en la clasificación ‘Baja’ incluye la ‘Muy Baja o Despreciable’ como se observa en la Figura 33, de acuerdo con los rangos establecidos para este método.
Tabla 17: Clasificación de la vulnerabilidad intrínseca por el método GALDIT
RANGO DEL ÍNDICE DE VULNERABILIDAD
<5
5.1 – 7.5
>7.51
CLASIFICACIÓN DE LA VULNERABILIDAD
Baja
Moderada
Alta
Fuente: Tomado y ajustado de la Propuesta Metodológica para la Evaluación de la Vulnerabilidad Intrínseca de los Acuíferos a la Contaminación (Vargas Quintero, 2010).
Figura 33: Índice de vulnerabilidad del método GALDIT, zona costera del Departamento de La Guajira
Fuente: Elaborado para la presente investigación
En lo hallado por este método, la clasificación de vulnerabilidad ‘Alta’ es apenas el 4.5% del área de estudio, con un cubrimiento aproximado de 616.99 km2 . La clasificación más representativa es la vulnerabilidad ‘Media o Moderada’, con un 49.4% del área total, la Tabla 18 presenta el porcentaje y área de cada clasificación por el método GALDIT
Tabla 18: Resultado de la clasificación por el método GALDIT
MÉTODO GALDIT
Fuente: Elaborado para la presente investigación
De acuerdo con lo anterior, la zonificación ‘Media o Moderada’, es el índice de vulnerabilidad más frecuente (49.4%), muy seguido de la vulnerabilidad ‘Baja’ con el 46%. El índice de vulnerabilidad ‘Media o Moderada’ se encuentra localizado en toda la franja costera definida en este estudio para el Departamento de La Guajira, y abarca principalmente los municipios de Uribia, Manaure, Riohacha y Maicao con clasificaciones de 5.1 a 7.5 como se observó en la Figura 33.
La clasificación de vulnerabilidad ‘Alta’10 es el 4.5% con un área aproximada de 616 Km2 de la zona costera del Departamento de La Guajira como se describió en la Tabla 18 La zonificación ‘Alta’ y ‘Muy Alta o Extrema’, son los índices de vulnerabilidad de mayor interés, se encuentran localizados en la Media y Alta Guajira, abarcando secciones de la franja de costa con el Mar Caribe, hasta 7 km adentro del Departamento de La Guajira con clasificaciones mayores a 7.51 como se observó en la Figura 33. Las clasificaciones de vulnerabilidad ‘Alta’ por este método, concentra principalmente la unidad hidrogeológica denominada A2 (ver Tabla 6), como la Formación Castilletes (N1c). Otras unidades hidrogeológicas de interés en estas clasificaciones son A3 y A4 del grupo ‘Sedimentos y rocas con flujo esencialmente intergranular’ y B4 del grupo ‘Rocas con flujo esencialmente a través de fracturas o carstificadas’ (SGC, 2016)
10 La clasificación ‘Alta’ por el método GALDIT, vincula la clasificación ‘Muy Alta o Extrema’
4.3 Discusión de resultados
El contar con dos métodos por tipo de flujo a evaluar, para flujo vertical se utilizó GOD y DRASTIC y para flujo vertical se utilizó SEA-GIndex y GALDIT, permite realizar comparaciones de los resultados alcanzados en sectores definidos, identificando coincidencias y diferencias entre ambos métodos. Así mismo se tiene en cuenta la subjetividad e incertidumbre que presentan algunos parámetros por desconocer los datos o encontrarse desactualizados, lo que se detalla más adelante. En este apartado se evalúan los resultados hallados por cada método aplicado, haciendo énfasis en las unidades hidrogeológicas de clasificación ‘Alta’ y ‘Muy Alta o Extrema’ por su importancia hidrogeológica.
4.3.1 Análisis de los resultados del método GOD
El método GOD utilizado para clasificar y zonificar la vulnerabilidad a la contaminación intrínseca con flujo vertical de agua subterránea en los acuíferos del Departamento de La Guajira, determinó que la vulnerabilidad ‘Media o Moderada’ es la menor en todo el Departamento de La Guajira. No es la clasificación más representativa, como se estimó en la hipótesis uno, y esto se da por la clasificación e interacción de cada parámetro, como se observó en la Figura 29 con valoraciones de 0.31 a 0.5. En estos sectores de clasificación ‘Media o Moderada’, se identificaron unidades hidrogeológicas que generalmente no cuentan con confinamiento hidráulico, o son acuíferos libres (parámetro G), como la Formación Monguí (N1m), la Formación Castilletes (N1c) o el Deposito de Cauce Aluvial (Q2al), unidades que facilitarían el ingreso de algún elemento contaminante, como se observa en la Figura 18 con valoración de 0.8 y 1. Lo anterior se contra resta con los otros dos parámetros evaluados (O y D), ya que estas mismas unidades para el parámetro ‘O’, presentan una composición multicapa, y en algunas secciones son confinados (SGC, 2016), lo que impediría el ingreso de contaminantes (ver Figura 19 con valoración de 0.7 y 0.8). Por último, el nivel estático (parámetro D) de los puntos de captación de aguas subterráneas en la zona nor-oriental del área de estudio, se identificaron en el orden de 0m a 5m con valoración de 0.9. Hacia el interior
del Departamento de La Guajira el nivel estático es superior a los 20m, llegando hasta los 80m como se observa en la Figura 20 con valoración de 0.6 y 0.7. Lo anterior indica que el flujo del agua subterránea se va profundizando hacia el interior del área de estudio, creando una barrera natural para el ingreso de contaminantes. La incertidumbre se presenta principalmente en el último parámetro (D), ya que lo niveles estáticos dependen de la época de toma, las precipitaciones y los cambios climáticos.
Igualmente se determinó que la clasificación más representativa, siguiendo los objetivos de investigación uno y dos, es la vulnerabilidad ‘Baja’, con el 49.4% del área de estudio como se observó en la Figura 29 con la valoración de 0.11 a 0.3, localizada sustancialmente en la Alta y Media Guajira. Para esta clasificación, el grado de incertidumbre aumenta, ya que se identificaron unidades hidrogeológicas sin información de su grado de confinamiento hidráulico (parámetro G). Según el método GOD estas unidades sin información adquieren un valor de ‘0’, lo que indicaría la imposibilidad de infiltración de contaminantes (Foster y Hirata, 1991), y esto no atiende a la realidad por desconocimiento de la misma. Finalmente, en el parámetro D con los 1,177 puntos de captación, presenta incertidumbre por la temporalidad en la toma de datos y cambios climáticos. Estos resultados son una primera aproximación a la vulnerabilidad intrínseca a escala regional cuando es escasa o se tienen vacíos de información (Espitia Fernández, 2020).
4.3.1.1 Clasificación de interés por el método GOD en la Alta Guajira
La clasificación de vulnerabilidad ‘Alta’ con representación del 14% del área de estudio, es de gran interés para la investigación y se localizó en la Media y Alta Guajira principalmente, con valoraciones de 0.51 a 0.7 en el método GOD. Estos sectores se describen según el porcentaje y área a proteger como se observan en la Tabla 19
Tabla 19: Clasificación 'Alta' por el método GOD en los sectores del Departamento de La Guajira
Alta Guajira 933.77 4.6%
Media Guajira 1,850.14 9.1%
Baja Guajira 81.01 0 4% TOTAL EN CLASIFICACIÓN ALTA 2,864.92 14%
Fuente: Elaborado para la presente investigación
Las áreas de interés se localizaron en la región más al norte del municipio de Uribia (Alta Guajira), como se observa en la Figura 34. Se identificó en la península de La Guajira la unidad hidrogeológica del grupo A2 (ver Tabla 6), la Formación Castilletes (N1c), donde se comporta como acuífero libre, aflorando en los bordes de la península del Departamento de La Guajira con areniscas calcáreas de grano fino a medio que actúan como medios porosos y permeables, depósitos sedimentarios asociados a ambientes fluvio-deltaicos y marinos someros de alta importancia hidrogeológica (Moreno et al., 2013; SGC, 2016; Veloza Franco, 2011).
Del mismo modo se identifica del grupo hidrogeológico A3, los depósitos delgados poco consolidados de gravas y arenas (Q1t) asociados a terrazas aluviales, son depósitos friables que por su poca consolidación, cuentan con excelente porosidad primaria y permeabilidad muy alta (CORPOGUAJIRA, 2021), explotados principalmente por aljibes. Unidades del grupo hidrogeológico A4 conformados por arenas eólicas (Q2ae), poco o nada consolidados con granos de arena fina a muy fina (Veloza Franco, 2011). Del mismo grupo A4 se identifican los depósitos costeros (Q2c) paralelos a la línea de costa con arenas gruesas a medias y limos con estratificación cruzada Así como los depósitos de llanura de inundación (Q2ll) producto de la acumulación de materiales finos por acción mareal, formando topografías planas con niveles permeables de tipo semi-confinado a confinado. Depósitos explotados principalmente por aljibes y con presencia de manantiales (SGC, 2016; Veloza Franco, 2011).
Igualmente, en clasificación ‘Alta’ se encontró la Formación Siamaná (E3s) del grupo B2, que aflora al nor-oriente de Uribia limitando con el Mar Caribe, con porosidad secundaria por fracturamiento y disolución, siendo explotada por aljibes principalmente y con presencia de algunos manantiales (Moreno et al., 2013; Veloza Franco, 2011). En el grupo B4 con clasificación ‘Alta’, se encontró la Formación Uitpa (E3u), siendo la unidad cenozoica con mayor extensión en la península, de ambiente arrecifal con comportamiento de acuífero libre en los sectores con predomino de areniscas, donde el fracturamiento de la unidad no es continuo (Veloza Franco, 2011; Zapata-Pardo et al., 2013). Así como la Formación Chinapa (J2ch) compuesta por arenitas de grano medio y fino con intercalaciones de capas tabulares y lenticulares de arenitas de grano grueso, muy grueso e incluso conglomeráticas, esta unidad esta fallada y fracturada, lo que indica un acuífero de porosidad secundaria (SGC, 2016). Las unidades descritas son las principales unidades hidrogeológicas en la Alta Guajira que facilitan el almacenamiento y flujo del agua subterránea con un área cartografiable (Matellanes, 2018) y una clasificación de la vulnerabilidad intrínseca a la contaminación ‘Alta’ por el método GOD, por tanto han de ser de especial estudio y protección ambiental.
Figura 34: Índice de vulnerabilidad ‘Alta’ del método GOD en la Alta Guajira
Fuente: Elaborado para la presente investigación
4.3.1.2 Clasificación de interés por el método GOD en la Media Guajira
Para la Media Guajira, la clasificación de vulnerabilidad ‘Alta’ con valoraciones de 0.51 a 0.7 en el método GOD se representa con el 9.1% del área total (ver Tabla 19). El sector vincula la parte sur del municipio de Uribia, los municipios de Maicao y Manaure, y la sección norte de los municipios de Riohacha, Dibulla y Albania, como se observa en la Figura 35.
Se identificaron unidades hidrogeológicas del grupo A3 (ver Tabla 6) conformadas por depósitos de cauce aluvial (Q2al) aflorando en extensas áreas a la margen de los cuerpos hídricos en las zonas de inundación, son depósitos semiconsolidados a no consolidados de
origen aluvial, constituidos por gravas, arenas y arcillas en proporciones variables (SGC, 2016) Así como los depósitos delgados poco consolidados de gravas y arenas (Q1t) asociados a terrazas aluviales, son depósitos friables que por su poca consolidación, cuentan con excelente porosidad primaria y permeabilidad muy alta (CORPOGUAJIRA, 2021), depósitos explotados principalmente por aljibes.
Del grupo A4 se identifican los depósitos costeros (Q2c) paralelos a la línea de costa con arenas gruesas a medias y limos con estratificación cruzada. Del mismo grupo A4 se identifican los depósitos de llanura de inundación (Q2ll) producto de la acumulación de materiales finos por acción mareal, formando topografías planas con niveles permeables de tipo semi-confinado a confinado y actuando como acuífero libre en la Media Guajira. Así como arenas eólicas (Q2ae), poco o nada consolidadas con granos de arena fina a muy fina (SGC, 2016; Veloza Franco, 2011) En la Media Guajira la unidad Q2ll suprayace a las unidades de la Formación Castilletes (N1c) y la Formación Monguí (N1m), creando un sistema acuífero multicapa que continua hacia la Baja Guajira. Esta última formación (N1m) está constituida por arcillolitas arenosas de grano medio a grueso y por conglomerados semiconsolidados. Morfológicamente las areniscas de esta unidad, se caracterizan por presentar erosión en cárcavas con estructuras sedimentarias de laminación plano paralela, ondulosa y estratificación cruzada (CORPOGUAJIRA, 2021; SGC, 2016). La Formación Monguí (N1m) es un acuífero multicapa de tipo confinado que infrayace con otras unidades, siendo la unidad que almacena el mayor volumen de agua por su distribución areal. Estas formaciones y depósitos son explotados principalmente por pozos y aljibes en la Media y Baja Guajira, que al no contar con el diseño hidráulico, se desconoce con exactitud la unidad hidrogeológica de captación (SGC, 2016).
Del mismo modo se identifica del grupo hidrogeológico B4, la Formación Palanz (K1p) que aflora al sur de la Falla de Cuisa, en el municipio de Uribia con espesa secuencia de areniscas de grano grueso basal, conglomerado y calizas, siendo explotada por aljibes. Asimismo la Formación Cheterló (J1ch), unidad del jurásico compuesta por una secuencia de shales rojos y grises, arcillolitas y areniscas, rocas que se caracterizan por su alto grado de fracturamiento,
considerado un acuífero de porosidad secundaria por su fallamiento (CORPOGUAJIRA, 2021)
Las unidades descritas son las principales unidades hidrogeológicas que facilitan el almacenamiento y flujo del agua subterránea en la Media Guajira con un área cartografiable (Matellanes, 2018) y una clasificación de la vulnerabilidad intrínseca a la contaminación ‘Alta’ por el método GOD, por tanto han de ser de especial estudio y protección ambiental
Figura 35: Índice de vulnerabilidad 'Alta' del método GOD en la Media Guajira Fuente: Elaborado para la presente investigación
4.3.2 Análisis de los resultados del método DRASTIC
El método DRASTIC utilizado para clasificar y zonificar la vulnerabilidad a la contaminación intrínseca con flujo vertical de agua subterránea en los acuíferos del Departamento de La
Guajira, determinó que la vulnerabilidad ‘Media o Moderada’ es la más representativa en todo el Departamento de La Guajira. Lo anterior en concordancia con lo estimado en la hipótesis 1, y esto se da por la amplia variabilidad de parámetros para tener en cuenta, lo que permite mayor precisión en los resultados, como se observó en la Figura 31, con valoraciones de 106 a
146 La clasificación ‘Media o Moderada’ se localizó fundamentalmente en la Alta y Media
Guajira, hallazgo estimado en la hipótesis 2 y se satisfacen los objetivos de investigación uno y dos del presente estudio.
En estos sectores de clasificación ‘Media o Moderada’ y según su peso o factor de ponderación
más alto asignado (ver Tabla 14 con pesos de 5 y 4), se detallan los parámetros más influyentes para este método, como son la profundidad del nivel estático (parámetro D con peso de 5), la recarga (parámetro R con peso de 4) y la naturaleza de la zona no saturada (parámetro I con peso de 5). El parámetro ‘D’ relacionado con el nivel estático de los puntos de captación, se evidenció que hacia el interior del Departamento de La Guajira está en los 15m, llegando hasta los 80m de profundidad, como se observa en la Figura 21 (parámetro D). Lo anterior indica que el flujo del agua subterránea se va profundizando hacia el interior del área de estudio, creando una barrera natural para el ingreso de contaminantes. El parámetro ‘R’ relacionado con el cálculo de la recarga, se identificó de 0 a 50mm al año en todo el Departamento de La Guajira (ver Figura 21 parámetro R) (SGC, 2016). Lo anterior va en relación con el déficit de lluvias e incremento de la evaporación para el área de estudio (IDEAM, 2023), y representa una obstáculo para el ingreso de contaminantes. Para el parámetro ‘I’ relacionado con el análisis de la zona no saturada, se estudiaron las características de las unidades geológicas presentes, encontrando que predominan las areniscas, shales arenosos o con capas de areniscas y calizas. Así como calizas arenosas y amplios depósitos de gravas y arenas, clasificados como 6 y 7, localizados principalmente en la Alta y Media Guajira como se observa en la Figura 22 (parámetro I). La anterior descripción presume que facilitaría el ingreso de algún elemento contaminante. Los demás parámetros son relevantes para el resultado final, pero no se ahondará en el detalle de cada uno por tener un peso inferior o igual a 3 como se observó en la Tabla 14
Para este método la incertidumbre se presenta fundamentalmente en los parámetros D y R, ya que lo niveles estáticos dependen de la época de toma, las precipitaciones y los cambios climáticos. Los análisis aquí realizados dependen de las profundidades de niveles de 1,177 puntos de captación de los MHC, que van del 2011 a 2016 como se registran en la Tabla 8. El parámetro R es calculado con datos de cobertura vegetal, evapotranspiración, características del suelo y las estaciones del IDEAM para la precipitación, este último, con datos desde 1989 a 2014 (SGC, 2016), lo que permite perdida de la temporalidad y ausencia de actualización de los datos, aportando incertidumbre al resultado final.
4.3.2.1 Clasificación de interés por el método DRASTIC en la Alta Guajira
La clasificación de vulnerabilidad ‘Alta’ con representación del 6.2% del área de estudio, es de gran interés para la investigación, y se localizó en la Alta y Baja Guajira con valoraciones de 147 a 187 en el método DRASTIC Estos sectores se describen según el porcentaje y área a proteger como se observan en la Tabla 20.
Tabla 20: Clasificación 'Alta' por el método DRASTIC en los sectores del Departamento de la Guajira
CLASIFICACIÓN
Alta Guajira 726 24 3 6%
ALTA
Media Guajira 32.30 0.2%
Baja Guajira 510.24 2.5%
TOTAL EN CLASIFICACIÓN ALTA 1,268.78 6.2%
Fuente: Elaborado para la presente investigación
Estas áreas de interés se localizaron en la región más al norte del municipio de Uribia (Alta Guajira), como se observa en la Figura 36 Se identificó en la península de La Guajira la unidad hidrogeológica del grupo A2 (ver Tabla 6) la Formación Castilletes (N1c), donde se comporta como acuífero libre, aflorando en los bordes de la península del Departamento de La Guajira con areniscas calcáreas de grano fino a medio que actúan como medios porosos y permeables,
depósitos sedimentarios asociados a ambientes fluvio-deltaicos y marinos someros de alta importancia hidrogeológica (Moreno et al., 2013; SGC, 2016; Veloza Franco, 2011).
Del mismo modo se identifica del grupo hidrogeológico A3 los depósitos de cauce aluvial (Q2al) aflorando en las zonas de inundación, son depósitos semiconsolidados a no consolidados de origen aluvial, constituidos por gravas, arenas y arcillas en proporciones variables (SGC, 2016).
Para el grupo A4 conformados por arenas eólicas (Q2ae), poco o nada consolidadas con granos de arena fina a muy fina (Veloza Franco, 2011). Así como depósitos de llanura de inundación (Q2ll) producto de la acumulación de materiales finos por acción mareal, formando topografías planas con niveles permeables de tipo semi-confinado a confinado. Depósitos explotados principalmente por aljibes y con presencia de manantiales (SGC, 2016; Veloza Franco, 2011).
Igualmente, en clasificación ‘Alta’ se encontró La Formación Uitpa (E3u) del grupo B4, siendo la unidad cenozoica con mayor extensión en la península, de ambiente arrecifal con comportamiento de acuífero libre en los sectores con predomino de areniscas, donde el fracturamiento de la unidad no es continuo (Veloza Franco, 2011; Zapata-Pardo et al., 2013).
Las unidades descritas son las principales unidades hidrogeológicas en la Alta Guajira que facilitan el almacenamiento y flujo del agua subterránea con un área cartografiable (Matellanes, 2018) y una clasificación de la vulnerabilidad intrínseca a la contaminación ‘Alta’ por el método DRASTIC y han de ser de especial estudio y protección.
Figura 36: Índice de vulnerabilidad ‘Alta’ del método DRASTIC en la Alta Guajira
Fuente: Elaborado para la presente investigación
4.3.2.2 Clasificación de interés por el método DRASTIC en la Baja Guajira
Para la Baja Guajira, la clasificación de vulnerabilidad ‘Alta’ con valoraciones de 147 a 187 en el método DRASTIC se representa con el 2.5% del área total (ver Tabla 20). El sector vincula la parte sur del municipio de Riohacha, y los municipios de Dibulla, San Juan del Cesar, Barrancas, Fonseca, El Molino, Villanueva, La Jagua del Pilar, como se observa en la Figura 37.
Figura 37: Índice de vulnerabilidad 'Alta' del método DRASTIC en la Baja Guajira
Fuente: Elaborado para la presente investigación
Se identificaron unidades hidrogeológicas del grupo A3 (ver Tabla 6) conformadas por depósitos de cauce aluvial (Q2al) aflorando en extensas áreas a la margen de los cuerpos hídricos en las zonas de inundación, son depósitos semiconsolidados a no consolidados de origen aluvial, constituidos por gravas, arenas y arcillas en proporciones variables (SGC, 2016).
Del grupo A4 se identifican los depósitos de llanura de inundación (Q2ll) producto de la acumulación de materiales finos por acción mareal, formando topografías planas con niveles permeables de tipo semi-confinado a confinado y actuando como acuífero libre en la Baja Guajira (SGC, 2016; Veloza Franco, 2011). Depósitos explotados principalmente por pozos y aljibes, que al no contar con el diseño hidráulico, se desconoce con exactitud la unidad hidrogeológica de captación (SGC, 2016). En la Baja Guajira la unidad Q2ll suprayace a la
Formación Monguí (N1m), creando un sistema acuífero multicapa hacia la costa de la Baja y Media Guajira e interactuando con la Formación Castilletes (N1c) (Betancur et al., 2013). Esta formación (N1m) está constituida por arcillolitas arenosas de grano medio a grueso y por conglomerados semiconsolidados, morfológicamente las areniscas de esta unidad, se caracterizan por presentar erosión en cárcavas con estructuras sedimentarias de laminación plano paralela, ondulosa y estratificación cruzada (CORPOGUAJIRA, 2021; SGC, 2016). La Formación Monguí (N1m), es la unidad que almacena el mayor volumen de agua por su distribución areal en el Departamento de La Guajira y es explotada principalmente por pozos profundos (SGC, 2016)
Del mismo modo se identifica del grupo hidrogeológico B4, la Formación la Quinta (Jq) que aflora al sur de la Falla de Oca, en los municipios de Urumita y La jagua del Pilar, son depósitos vulcanosedimentarios y sedimentarios, se desconoce su espesor real y es explotada por aljibes (CORPOGUAJIRA, 2021; SGC, 2016). Así como la Formación Río Negro (K2s) que está constituida por arenitas feldespáticas de grano grueso con algunas capas de conglomerados, arenitas de grano fino y lodolitas interestratificadas (SGC, 2016). Las unidades descritas son las principales unidades hidrogeológicas que facilitan el almacenamiento y flujo del agua subterránea en la Baja Guajira, con un área cartografiable (Matellanes, 2018) y una clasificación de la vulnerabilidad intrínseca a la contaminación ‘Alta’ por el método DRASTIC, por tanto han de ser de especial estudio y protección ambiental.
4.3.3 Análisis de los resultados del método SEA-GIndex
El método SEA-GIndex utilizado para clasificar y zonificar la vulnerabilidad a la contaminación intrínseca con flujo lateral (intrusión marina) de agua subterránea en los acuíferos costeros del Departamento de La Guajira, determinó que las vulnerabilidades ‘Alta’ y ‘Muy Alta o Extrema’ son las más bajas en toda la zona costera del área de estudio. No es la clasificación más representativa, como se estimó en la hipótesis 3, y esto se da por la clasificación e interacción de cada parámetro, como se observó en la Figura 32 con valoraciones de 700.1 a 900 y 900.1
a 1000 respectivamente. En estos sectores de clasificación ‘Alta’ y ‘Muy Alta o Extrema’ se identificaron unidades hidrogeológicas con ‘Litologías’ (primer parámetro de este método) en las que predominan las calizas, calizas arenosas, areniscas y amplios depósitos de gravas y arenas. Unidades como la Formación Monguí (N1m), o los Depósitos de Cauce Aluvial (Q2al), Depósitos de Llanura Aluvial (Q2ll o Depósitos Costeros (Q2c), lo que facilitaría el ingreso de algún elemento contaminante, como se observa en la Figura 23 con valoraciones de 8 y 10.
El parámetro ‘Nivel Piezómetro’ en la franja costera al norte del Departamento de la Guajira y en la Media Guajira desde la costa limitando con el Mar Caribe hacia el interior, se calcularon niveles del orden de 2.5m a 1m y menores a 1m con valoraciones de 9 y 10 respectivamente. Para el área de estudio restante definida para esta investigación, se evidencian niveles piezométricos mayores a 10m como se observó en la Figura 24. Lo anterior indica que el flujo del agua subterránea con referencia a la topografía se va profundizando hacia el interior del área de estudio, creando una barrera natural para el ingreso de contaminantes. Finalmente, el parámetro de ‘Distancia a la Costa’, varia su clasificación de acuerdo con la distancia desde la costa hacia el interior, dando clasificaciones altas a las distancias de 0km a 3km con valoraciones de 9 y 10. Esto indica que la cercanía a la costa facilitaría el ingreso de la cuña marina a las captaciones, y disminuye a medida que se adentra al continente, dejando así la menor clasificación al resto del área costera como se observó en la Figura 25. La incertidumbre se presenta principalmente en el parámetro del ‘Nivel Piezométrico’ , ya que lo niveles estáticos dependen de la época de toma, las precipitaciones y los cambios climáticos, además la cota se referenció al DEM de 12.5mx12.5m del área de estudio, lo que aporta un error per se. Los cálculos aquí realizados son con las profundidades del nivel estático de 1,177 puntos de captación de los MHC, que van del 2011 a 2016 como se registraron en la Tabla 8.
Igualmente se determinó que la clasificación más representativa para la zona costera, siguiendo los objetivos de investigación tres y cuatro, es la vulnerabilidad ‘Muy Baja’ con el 80.4% del área costera como se observó en la Figura 32 con la valoración menor a 300, localizada en la Alta, Media y Baja Guajira. Estos resultados son una primera aproximación a la
vulnerabilidad intrínseca por migración lateral (intrusión marina) de contaminantes cuando es escasa la información (Díaz Gutiérrez, 2018).
4.3.3.1 Clasificación de interés por el método SEA-GIndex en la Alta Guajira
Las clasificaciones de vulnerabilidad ‘Alta’ y ‘Muy Alta o Extrema’ con representación del 4.3% y 1.5% respectivamente del área de estudio, son de gran interés para la investigación y se localizaron principalmente en la Media y Alta Guajira, con valoraciones desde 700,1 hasta 1000 en el método SEA-GIndex. Estos sectores se describen según el porcentaje y área a proteger como se observa en la Tabla 21.
Tabla 21: Clasificación 'Alta' y ‘Muy Alta’ por el método SEA-GIndex en los sectores de la zona costera del Departamento de La Guajira CLASIFICACIÓN
Alta Guajira
Guajira
Alta Guajira
Guajira
MUY ALTA
Guajira
Fuente: Elaborado para la presente investigación
Las áreas de interés se localizaron en la región más al norte del municipio de Uribia (Alta Guajira), como se observa en la Figura 38. En estas clasificaciones se identificó la Formación Castilletes (N1c), unidad hidrogeológica del grupo A2 (ver Tabla 6) en la península del Departamento de La Guajira, donde se comporta como acuífero libre, aflorando en los bordes de la península con areniscas calcáreas de grano fino a medio que actúan como medios porosos y permeables, depósitos sedimentarios asociados a ambientes fluvio-deltaicos y
marinos someros de alta importancia hidrogeológica (Moreno et al., 2013; SGC, 2016; Veloza Franco, 2011).
Del mismo modo se identifica del grupo hidrogeológico A3 los depósitos del cauce aluvial (Q2al) aflorando en extensas áreas a la margen de los cuerpos hídricos en las zonas de inundación, son depósitos semiconsolidados a no consolidados de origen aluvial, constituidos por gravas, arenas y arcillas en proporciones variables (SGC, 2016). Así como los depósitos delgados poco consolidados de gravas y arenas (Q1t) asociados a terrazas aluviales, son depósitos friables que por su poca consolidación, cuentan con excelente porosidad primaria y permeabilidad muy alta (CORPOGUAJIRA, 2021), explotados principalmente por aljibes. Unidades del grupo A4, conformados por arenas eólicas (Q2ae), poco o nada consolidadas con granos de arena fina a muy fina (Veloza Franco, 2011). Del mismo grupo A4 se identifican los depósitos costeros (Q2c) paralelos a la línea de costa con arenas gruesas a medias y limos con estratificación cruzada. Así como los depósitos de llanura de inundación (Q2ll) producto de la acumulación de materiales finos por acción mareal, formando topografías planas con niveles permeables de tipo semi-confinado a confinado. Depósitos explotados principalmente por aljibes y con presencia de manantiales (SGC, 2016; Veloza Franco, 2011)
Igualmente, en clasificación ‘Alta’ y ‘Muy Alta o Extrema’ se encontró la Formación Uitpa (E3u) del grupo B4, siendo la unidad cenozoica con mayor extensión en la península, de ambiente arrecifal con comportamiento de acuífero libre en los sectores con predomino de areniscas, donde el fracturamiento de la unidad no es continuo (Veloza Franco, 2011; Zapata-Pardo et al., 2013). Así como la unidad Shale de Cuisa (J3sc) conformada por arenitas de grano muy fino y lodolitas arenosas muy laminadas intercaladas con arenitas de grano medio, localmente conglomeráticas, y niveles de micritas Esta unidad presenta porosidad secundaria y disolución en las esparitas y bioesparitas, debido al fuerte cizallamiento por fallas que generan fracturamiento en estas rocas (SGC, 2016). Asimismo, La Formación Jimol (N1j) que se manifiesta en valles y cerros tabulares con ambientes de depositación de aguas marinas someras, y eventuales ambientes de playa. Esta unidad se compone de una secuencia de capas
medias a gruesas de arenitas de cuarzo calcáreas, fragmentos líticos y restos de conchas cuyo tamaño varía entre arena muy fina a guijo grueso (Veloza Franco, 2011). Las unidades descritas son las principales unidades hidrogeológicas costeras en la Alta Guajira que facilitan el almacenamiento y flujo del agua subterránea con un área cartografiable (Matellanes, 2018) y una clasificación de la vulnerabilidad intrínseca a la contaminación ‘Alta’ y ‘Muy Alta o Extrema’ por el método SEA-GIndex, por tanto han de ser de especial estudio y protección ambiental.
Figura 38: Índice de vulnerabilidad ‘Alta’ y 'Muy Alta o Extrema' del método SEA-GIndex en la zona costera de la Alta Guajira
Fuente: Elaborado para la presente investigación
4.3.3.2 Clasificación de interés por el método SEA-GIndex en la Media Guajira
Para la Media Guajira, la clasificación de vulnerabilidad ‘Alta’ y ‘Muy Alta o Extrema’ con valoraciones desde 700.1 hasta 1000 en el método SEA-GIndex, se representa con el 1.5% del área total (ver Tabla 21). El sector vincula la parte sur del municipio de Uribia, y la sección costera de los municipios de Riohacha y Dibulla, limitando al nor-occidente con el Mar Caribe como se observa en la Figura 39. Se identificó la unidad hidrogeológica del grupo A2 (ver Tabla 6), la Formación Castilletes (N1c) en la península del Departamento de La Guajira, donde se comporta como acuífero libre, aflorando en los bordes de la península con areniscas calcáreas de grano fino a medio que actúan como medios porosos y permeables, depósitos sedimentarios asociados a ambientes fluvio-deltaicos y marinos someros de alta importancia hidrogeológica (Moreno et al., 2013; SGC, 2016; Veloza Franco, 2011). Así como la Formación Monguí (N1m) constituida por arcillolitas arenosas de grano medio a grueso y por conglomerados semiconsolidados, morfológicamente las areniscas de esta unidad, se caracterizan por presentar erosión en cárcavas con estructuras sedimentarias de laminación plano paralela, ondulosa y estratificación cruzada, explotada por pozos (CORPOGUAJIRA, 2021; SGC, 2016).
Del grupo A3 se identifican los depósitos de cauce aluvial (Q2al) aflorando en extensas áreas a la margen de los cuerpos hídricos en las zonas de inundación, son depósitos semiconsolidados a no consolidados de origen aluvial, constituidos por gravas, arenas y arcillas en proporciones variables (SGC, 2016). Del grupo A4 se identifican los depósitos costeros (Q2c) paralelos a la línea de costa con arenas gruesas a medias y limos con estratificación cruzada. Del mismo grupo A4 se identifican los depósitos de llanura de inundación (Q2ll) producto de la acumulación de materiales finos por acción mareal, formando topografías planas con niveles permeables de tipo semi-confinado a confinado y actuando como acuífero libre en la Media Guajira. Así como las arenas eólicas (Q2ae), poco o nada consolidadas con granos de arena fina a muy fina (SGC, 2016; Veloza Franco, 2011). En la Media Guajira la unidad Q2ll suprayace a las unidades de la Formación Monguí (N1m) y la Formación Castilletes (N1c), creando un
sistema acuífero multicapa. Depósitos explotados principalmente por pozos y aljibes, que al no contar con el diseño hidráulico se desconoce con exactitud la unidad hidrogeológica de captación (SGC, 2016). Las unidades descritas son las principales unidades hidrogeológicas
costeras en la Media Guajira que facilitan el almacenamiento y flujo del agua subterránea en la Media Guajira, con un área cartografiable (Matellanes, 2018) y una clasificación de la vulnerabilidad intrínseca a la contaminación ‘Alta’ y ‘Muy Alta o Extrema’ por el método SEAGIndex, por tanto han de ser de especial estudio y protección ambiental.
Figura 39: Índice de vulnerabilidad ‘Alta’ y 'Muy Alta o Extrema' del método SEA-GIndex en la zona costera de la Media Guajira Fuente: Elaborado para la presente investigación
4.3.4 Análisis de los resultados del método GALDIT
El método GALDIT utilizado para clasificar y zonificar la vulnerabilidad a la contaminación intrínseca con flujo lateral (intrusión marina) de agua subterránea en los acuíferos costeros del Departamento de La Guajira, determinó que las vulnerabilidades ‘Alta’ y ‘Muy Alta o Extrema’ son las más bajas en toda la zona costera del Departamento de La Guajira con un 4.5% del área de estudio. No es la clasificación más representativa, como se estimó en la hipótesis tres, y esto se da por la clasificación e interacción de cada parámetro y su factor de ponderación, como se observó en la Figura 33 con valoración mayor a 7.51. En estos sectores de clasificación ‘Alta’ y ‘Muy Alta o Extrema’ se identificaron unidades hidrogeológicas relevantes a describir, pero según su peso o factor de ponderación más alto asignado (ver Tabla 12 con pesos de 6, 5 y 3), se detallan los parámetros más influyentes para este método. El nivel del agua subterránea sobre el mar (parámetro L con peso de 5), la distancia perpendicular a la costa (parámetro D con peso de 3), el impacto existente de la intrusión marina (parámetro I con peso de 6) y el espesor del acuífero (parámetro T con peso de 3). Para el parámetro ‘L’ relacionado con el nivel piezométrico de los puntos de captación, se evidenció que en la costa limitando con el Mar Caribe y hacia el interior de la línea de costa del Departamento de La Guajira está en los -5m llegando a valores inferiores de -10m sobre el nivel medio del mar, como se observa en la Figura 26 (parámetro L) con valores de 7 y 9. Lo anterior indica que el nivel del agua subterránea esta topográficamente por debajo de la línea de costa lo que facilitaría el ingreso de contaminantes. El parámetro ‘D’ se determina con la distancia en kilómetros tierra adentro desde la línea de costa, y varia su clasificación de acuerdo con la distancia desde la costa hacia el interior, dando clasificaciones altas a las distancias desde 0km a los 7km. Esto indica que la cercanía a la costa facilitaría el ingreso de la cuña marina a las captaciones, y disminuye a medida que se adentra al continente, dejando así la menor clasificación al resto del área costera como se observa en la Figura 27 parámetro ‘D’ con valoraciones de 7 y 9.
El parámetro ‘I’ relacionado con el impacto existente de la intrusión marina identificó valores en miliequivalentes de Cloruros vs Bicarbonatos entre 1 y mayores a 1.5 en toda la zona costera
definida para este estudio en el Departamento de La Guajira (ver Figura 27 parámetro I) con valoraciones de 7 y 9 respectivamente. Lo anterior va en relación con la presencia de salinidad en los 63 puntos de captación muestreados (SGC, 2016), y representa una posible intrusión marina identificada. El parámetro ‘T’, relacionado con el espesor del acuífero, se estimó con las profundidades de perforación de las captaciones (pozos y aljibes), ya que no se cuenta con columnas litológicas de todas las unidades geológicas, ni con diseños hidráulicos de los pozos, que permitan inferir tal espesor. La profundidad de cada captación en metros permite suponer la profundidad a la que generalmente se encuentra el agua subterránea y da una aproximación al posible espesor del acuífero. Para la zona costera, se identificaron profundidades de perforación menores a 5m hasta los 10m en la Alta Guajira con valoraciones de 7 y 9, y se van profundizando hacia el interior del área de estudio. Lo anterior indica una barrera para el ingreso de la cuña marina al sistema acuífero, dejando así la menor clasificación al resto del área costera como se observó en la Figura 27 parámetro T. Los demás parámetros son relevantes para el resultado final, pero no se ahondará en el detalle de cada uno por tener un peso inferior a 3 como se observó en la Tabla 12.
La incertidumbre se presenta en el parámetro ‘L’ relacionado con el nivel piezométrico, ya que lo niveles estáticos dependen de la época de toma, las precipitaciones y los cambios climáticos, además la cota se referenció al DEM de 12.5mx12.5m del área de estudio, lo que aporta un error per se. Los cálculos aquí realizados son con las profundidades del nivel estático de 1,177 puntos de captación de los MHC, que van del 2011 a 2016 como se registran en la Tabla 8 Del mismo modo, el parámetro ‘I’, depende de las muestras realizadas a solo 63 puntos de captación, las cuales no se encuentran actualizadas, ni distribuidas en todas las unidades geológicas, resultados que pueden variar por la época de toma y cambios climáticos. Por último, el parámetro ‘T’ presenta incertidumbre por desconocimiento preciso en el espesor de cada unidad acuífera y para esta investigación se estimó a partir de datos secundarios de 658 puntos de captación con información de la profundidad de perforación.
Igualmente se determinó que la clasificación más representativa para la zona costera, siguiendo los objetivos de investigación tres y cuatro, es la vulnerabilidad ‘Media o Moderada’, con el 49.4% del área costera como se observó en la Figura 33 con la valoración de 5.1 a 7.5, localizada principalmente en la Alta y Media Guajira. Estos resultados son una aproximación a la vulnerabilidad intrínseca por migración lateral (intrusión marina) de contaminantes (Chachadi y Lobo-Ferreira, 2001).
4.3.4.1 Clasificación de interés por el método GALDIT en la Alta Guajira
Las clasificaciones de vulnerabilidad ‘Alta’ y ‘Muy Alta o Extrema’ con representación del 4.5% del área de estudio, son de gran interés para la investigación y se localizaron principalmente en la Media y Alta Guajira, con valoración mayor a 7.51 en el método GALDIT. Estos sectores se describen según el porcentaje y área a proteger como se observan en la Tabla 22.
Tabla 22: Clasificación 'Alta' y 'Muy Alta' por el método GALDIT en los sectores de la zona costera del Departamento de La Guajira CLASIFICACIÓN
Alta
Alta Guajira 489.08 3.6%
Fuente: Elaborado para la presente investigación
Las áreas de interés se localizaron en la región más al norte del municipio de Uribia (Alta Guajira), como se observa en la Figura 40. En estas clasificaciones se identificó la Formación Castilletes (N1c), unidad hidrogeológica del grupo A2 (ver Tabla 6) en la península del Departamento de La Guajira, donde se comporta como acuífero libre, aflorando en los bordes de la península con areniscas calcáreas de grano fino a medio que actúan como medios porosos y permeables, depósitos sedimentarios asociados a ambientes fluvio-deltaicos y marinos someros de alta importancia hidrogeológica (Moreno et al., 2013; SGC, 2016; Veloza Franco, 2011)
Del mismo modo se identifica del grupo hidrogeológico A3 los depósitos del cauce aluvial (Q2al) aflorando en extensas áreas a la margen de los cuerpos hídricos en las zonas de inundación, son depósitos semiconsolidados a no consolidados de origen aluvial, constituidos por gravas, arenas y arcillas en proporciones variables (SGC, 2016) Así como los depósitos delgados poco consolidados de gravas y arenas (Q1t) asociados a terrazas aluviales, son depósitos friables que por su poca consolidación, cuentan con excelente porosidad primaria y permeabilidad muy alta (CORPOGUAJIRA, 2021), explotados principalmente por aljibes.
Unidades del grupo A4, conformados por arenas eólicas (Q2ae), poco o nada consolidadas con granos de arena fina a muy fina (Veloza Franco, 2011). Del mismo grupo A4 se identifican los depósitos costeros (Q2c) paralelos a la línea de costa con arenas gruesas a medias y limos con estratificación cruzada. Así como los depósitos de llanura de inundación (Q2ll) producto de la acumulación de materiales finos por acción mareal, formando topografías planas con niveles permeables de tipo semi-confinado a confinado. Depósitos explotados principalmente por aljibes y con presencia de manantiales (SGC, 2016; Veloza Franco, 2011).
Igualmente, en clasificación ‘Alta’ y ‘Muy Alta o Extrema’ se encontró la Formación Uitpa (E3u) del grupo B4, siendo la unidad cenozoica con mayor extensión en la península, de ambiente arrecifal con comportamiento de acuífero libre en los sectores con predomino de areniscas, donde el fracturamiento de la unidad no es continuo (Veloza Franco, 2011; Zapata-Pardo et al., 2013) Así como la Formación Chinapa (J2ch) compuesta por arenitas de grano medio y fino con intercalaciones de capas tabulares y lenticulares de arenitas de grano grueso, muy grueso e incluso conglomeráticas, esta unidad esta fallada y fracturada, lo que indica un acuífero de porosidad secundaria (SGC, 2016). Las unidades descritas son las principales unidades hidrogeológicas en la Alta Guajira que facilitan el almacenamiento y flujo del agua subterránea con un área cartografiable (Matellanes, 2018) y una clasificación de la vulnerabilidad intrínseca a la contaminación ‘Alta’ y ‘Muy Alta o Extrema’ por el método GALDIT, por tanto han de ser de especial estudio y protección.
Figura 40: Índice de vulnerabilidad ‘Alta’ y 'Muy Alta o Extrema' del método GALDIT en la zona costera de la Alta Guajira
Fuente: Elaborado para la presente investigación
4.3.4.2 Clasificación de interés por el método GALDIT en la Media Guajira
Para la Media Guajira, la clasificación de vulnerabilidad ‘Alta’ y ‘Muy Alta o Extrema’ con valoración mayor a 7.51 en el método GALDIT, vinculando la parte sur del municipio de Uribia, el oriente del municipio de Maicao y la sección norte del municipio de Manaure, limitando al nor-occidente con el Mar Caribe como se observa en la Figura 41. Se identificó la unidad hidrogeológica del grupo A3 (ver Tabla 6), los depósitos de cauce aluvial (Q2al) aflorando en extensas áreas a la margen de los cuerpos hídricos en las zonas de inundación, son depósitos semiconsolidados a no consolidados de origen aluvial, constituidos por gravas, arenas y arcillas en proporciones variables (SGC, 2016). Del grupo A4 se identifican los depósitos costeros (Q2c)
paralelos a la línea de costa con arenas gruesas a medias y limos con estratificación cruzada. Los depósitos de llanura de inundación (Q2ll) producto de la acumulación de materiales finos por acción mareal, formando topografías planas con niveles permeables de tipo semiconfinado a confinado y actuando como acuífero libre en la Media Guajira. Las unidades descritas son las principales unidades hidrogeológicas que facilitan el almacenamiento y flujo del agua subterránea en la Media Guajira, con un área cartografiable (Matellanes, 2018) y una clasificación de la vulnerabilidad intrínseca a la contaminación ‘Alta’ y ‘Muy Alta o Extrema’ por el método GALDIT, por tanto han de ser de especial estudio y protección.
Figura 41: Índice de vulnerabilidad ‘Alta’ y 'Muy Alta o Extrema' del método GALDIT en la zona costera de la Media Guajira
Fuente: Elaborado para la presente investigación
4.4 Comparación de resultados por tipo de flujo
El contar con resultados en la misma área de estudio por dos métodos diferentes permitió realizar la comparación de resultados por tipo de flujo, identificando fortalezas y falencias de cada método, así como la validación en áreas priorizadas para estudios detallados, por su especial interés y protección.
4.4.1 Resultados para flujo vertical
Para el flujo vertical o descendente se aplicaron los métodos GOD y DRASTIC, teniendo en cuenta sus características, ventajas y limitaciones, que intervienen en los resultados obtenidos.
En la Tabla 23 se presenta la comparación de la clasificación a la vulnerabilidad más representativa hallada por cada método, de acuerdo con lo indicado en los objetivos de investigación uno y dos.
Tabla 23: Comparación de métodos para la clasificación de la vulnerabilidad representativa por flujo vertical
CLASIFICACIÓN
MÉTODO PARÁMETROS
VULNERABILIDAD REPRESENTATIVA
(Km2)
GOD 3 BAJA 49.4% 10,083.29
DRASTIC 7 MEDIA 53.3% 10,870.18
SECTOR DEL DEPARTAMENTO DE LA GUAJIRA MUNICIPIOS
Alta Guajira Uribía
Media Guajira Uribía Manaure Maicao Albania
Alta Guajira Uribía
Media Guajira Uribía Manaure Maicao Riohacha Albania
Fuente: Elaborado para la presente investigación
Como se observa en la Figura 42, las clasificaciones de la vulnerabilidad representativas difieren del método GOD al método DRASTIC, para el primero es una vulnerabilidad ‘Baja’ y para el segundo es una vulnerabilidad ‘Media o Moderada’. Ambos resultados se ubican en la
Alta y Media Guajira y referencian los mismos municipios, exceptuando Riohacha que con el método de GOD, identificó en este municipio una clasificación de vulnerabilidad ‘Alta’, lo que se considera de especial interés para ser estudiado. La clasificación ‘Media’ indica una alerta para en la gestión de acuíferos, y es más consistente con la realidad en territorio, esto se debe a que el método DRASTIC, contempla parámetros con información detallada y cuenta con mayor sensibilidad a los datos (Vargas Quintero, 2010). Esta alerta permite tomar acciones preventivas ante una posible contaminación, acciones por municipio que permitan el empoderamiento comunitario del territorio con las comunidades que lo habitan, logrando proteger dichos recursos hídricos.
De manera similar se establece que en ninguno de los dos métodos empleados (GOD y DRASTIC), se identificó la clasificación a la vulnerabilidad ‘Muy Alta o Extrema’, pero las áreas en clasificación ‘Alta’ son de especial interés para estudios detallados.
Figura 42: Mapas comparativos de la clasificación de la vulnerabilidad representativa por flujo vertical Fuente: Elaborado para la presente investigación
4.4.1.1 Comparación de resultados por flujo vertical en la Alta Guajira
Para los dos métodos GOD y DRASTIC, se identificó en la Alta Guajira polígonos de especial interés con clasificación de la vulnerabilidad ‘Alta’ con un porcentaje del 4.6% y 3.6% respectivamente del total identificado para esta clasificación por método aplicado (ver Tabla 19 yTabla 20). En la Tabla 24 se presenta la comparación de los resultados para la clasificación a la vulnerabilidad de principal interés hallada por cada método, detallando las unidades hidrogeológicas de especial atención para estudio y protección.
Tabla 24: Comparación de métodos para la clasificación de la vulnerabilidad ‘Alta’ en la Alta Guajira por flujo vertical
HIDROGEOLÓGICAS
A2 N1c: Formación Castilletes
A3
GOD 4.6% 933.77 Alta Guajira Uribia
A4
Q1t: Depósitos delgados poco consolidados de gravas y arenas
Q2ae: Arenas Eólicas
Q2c: Depósitos costeros
Q2ll: Depósitos de llanura de inundación
B2 E3s: Formación Siamaná
B4
DRASTIC 3.6% 726.24 Alta Guajira Uribia
E3u: Formación Uitpa
J2ch: Formación Chinapa
A2 N1c: Formación Castilletes
A3 Q2al: Cauce Aluvial
A4
Q2ae: Arenas Eólicas
Q2ll: Depósitos de llanura de inundación
B2 SIN DATOS
B4 E3u: Formación Uitpa
Fuente: Elaborado para la presente investigación
En la Figura 43, se representan las unidades hidrogeológicas con clasificación de vulnerabilidad ‘Alta’ y áreas cartografiales de especial interés para el presente estudio.
Figura 43: Mapas comparativos de la clasificación de la vulnerabilidad ‘Alta’ en la Alta Guajira por flujo vertical Fuente: Elaborado para la presente investigación
Como se definió anteriormente la Alta Guajira, es el área contenida desde la península del Departamento de La Guajira, al extremo norte limitando con el Mar Caribe, hasta la Falla de Cuisa que actúa como moldeador natural del territorio. Toda la sección se encuentra en la parte norte del municipio de Uribia y las unidades de importancia hidrogeológica son rocas sedimentarias y depósitos recientes de ambiente marino (Veloza Franco, 2011) Las áreas definidas por cada método están a escalas regionales (1:100,000) utilizadas para exploración y evaluación hidrogeológica, por lo tanto es relevante realizar estudios detallados que permitan definir acciones de protección al recurso hídrico subterráneo (INGEOMINAS, 2004b; MADS, 2014a)
Las unidades hidrogeológicas identificadas por los dos métodos y que son de especial interés para vigilancia y protección son las del grupo ‘A’, como la Formación Castilletes (N1c), los depósitos de llanura de inundación (Q2ll) y arenas eólicas (Q2ae) y del grupo ‘B’ la Formación Uitpa. Unidades que se comportan en este sector como acuíferos libres y valida su importancia para reglamentar su protección, de acuerdo con la vulnerabilidad intrínseca a la contaminación de acuíferos en el Departamento de La Guajira. Igualmente se identifican unidades que difieren entre un método y el otro, pero se pueden priorizar, según sus características hidrogeológicas, y localización espacial, optimizando recursos en su análisis y gestion (ver Tabla 24).
En la zona de costa, donde se localizan por ambos métodos polígonos de intervención, asociados a la baja profundidad del nivel freático y suelos de alta permeabilidad, sería ideal definir zonas en común, que permitan el desarrollo de estudio técnicos, para indagar a detalle el comportamiento del recurso hídrico subterráneo, priorizando sectores según la evaluación de las actividades antrópicas que interfieren con dicho recurso.
Por el método GOD, otra sección identificada con clasificación de vulnerabilidad ‘Alta’ es en la Media Guajira, pero por el método DRASTIC, se identificó la clasificación de vulnerabilidad ‘Alta’ en la Baja Guajira, lo que no es comparable entre sí, por la separación geológica estructural (Falla de Oca). Lo anterior se evidencia en la Tabla 25, donde se observa que se
difiere ampliamente en los municipios afectados y las unidades hidrogeológicas identificadas, pero esto no impide su análisis detallado y reglamentación para su protección por las entidades territoriales o ambientales.
Tabla 25: Comparación de métodos para la clasificación de la vulnerabilidad 'Alta' en la Media y Baja Guajira por flujo vertical
MÉTODO PORCENTAJE
GOD 9.1% 1,850.14
DRASTIC 2.5% 510.24
Media
Guajira
Baja
Guajira
Uribia
Manaure
Maicao
Riohacha
Dibulla
Albania
A2
A3
A4
N1m: Formación Monguí
Q1t: Depósitos delgados poco consolidados de gravas y arenas
Q2al: Cauce Aluvial
Q2ae: Arenas Eólicas
Q2c: Depósitos costeros
Q2ll: Depósitos de llanura de inundación
B2 SIN DATOS
B4
Riohacha
Dibulla
San Juan del Cesar
Barrancas
Fonseca
El Molino
Villanueva
La Jagua del Pilar
K1p: Formación Palanz
J1ch: Formación Cheterló
A2 N1m: Formación Monguí
A3
A4
Q2al: Cauce Aluvial
Q2ll: Depósitos de llanura de inundación
B2 SIN DATOS
B4
Jq: Formación la Quinta
K2s: Formación Río Negro
Fuente: Elaborado para la presente investigación
4.4.2 Resultados para flujo lateral (intrusión marina)
Para el flujo lateral se aplicaron los métodos SEA-GIndex y GALDIT, y teniendo en cuenta sus características, ventajas y limitaciones, que intervienen en los resultados obtenidos. En la Tabla 26 se presenta la comparación de la clasificación a la vulnerabilidad más representativa hallada por cada método, de acuerdo con lo indicado en los objetivos de investigación tres y cuatro.
Tabla 26: Comparación de métodos para la clasificación de la vulnerabilidad representativa por flujo lateral (intrusión marina)
MÉTODO PARÁMETROS
3
6
CLASIFICACIÓN
VULNERABILIDAD REPRESENTATIVA
PORCENTAJE ÁREA (Km2)
SECTOR
Alta Guajira Uribia
Media Guajira Uribia Manaure Maicao Riohacha
Baja Guajira Riohacha Dibulla
Alta Guajira Uribia
Media Guajira Uribia Manaure Maicao Riohacha
Fuente: Elaborado para la presente investigación
Como se observa en la Figura 44, las clasificaciones de la vulnerabilidad representativas difieren del método SEA-GIndex al método GALDIT, para el primero es una vulnerabilidad ‘Muy Baja’ y para el segundo es una vulnerabilidad ‘Media o Moderada’. Ambos resultados se ubican en la Alta y Media Guajira y referencian los mismos municipios. La clasificación ‘Media’ indica una alerta para la gestión de acuíferos, y es más consistente con la realidad en territorio, esto se debe a que el método GALDIT, contempla parámetros con información detallada y cuenta con mayor sensibilidad a los datos (Vargas Quintero, 2010). Esta alerta permite tomar acciones preventivas ante una posible contaminación, acciones por municipio que permitan el empoderamiento comunitario del territorio con las comunidades que lo habitan, logrando proteger dichos recursos hídricos.
Figura 44: Mapas comparativos de la clasificación de la vulnerabilidad representativa por flujo lateral (intrusión marina)
Fuente: Elaborado para la presente investigación
4.4.2.1 Comparación de resultados por flujo lateral (intrusión marina) en la Alta
Guajira
Para los dos métodos SEA-Gindex y GALDIT, se identificó en la Alta Guajira polígonos de especial interés con clasificación de la vulnerabilidad ‘Alta’ y ‘Muy Alta o Extrema’ con un porcentaje del 2.4% y 3.6% respectivamente del total identificado para esta clasificación por método empleado (ver Tabla 21 y Tabla 22). En la Tabla 27 se presenta la comparación de los resultados para la clasificación a la vulnerabilidad de principal interés hallada por cada método, detallando las unidades hidrogeológicas de especial atención para estudio y protección ambiental.
Tabla 27: Comparación de métodos para la clasificación de la vulnerabilidad 'Alta' y 'Muy Alta' en la Alta Guajira por flujo lateral (intrusión marina)
MÉTODO PORCENTAJE ÁREA (Km2) SECTOR MUNICIPIOS
SEAGindex 2.4% 332.79 Alta
GRUPO HIDROGEO LÓGICO
UNIDADES HIDROGEOLÓGICAS
A2 N1c: Formación Castilletes
A3
A4
Q1t: Depósitos delgados poco consolidados de gravas y arenas
Q2al: Cauce Aluvial
Q2ae: Arenas Eólicas
Q2c: Depósitos costeros
Q2ll: Depósitos de llanura de inundación
B2 SIN DATOS
B4
E3u: Formación Uitpa
J3sc: Shale de Cuisa
N1j: Formación Jimol
A2 N1c: Formación Castilletes
A3
A4
Q1t: Depósitos delgados poco consolidados de gravas y arenas
Q2al: Cauce Aluvial
Q2ae: Arenas Eólicas
Q2c: Depósitos costeros
Q2ll: Depósitos de llanura de inundación
B2 SIN DATOS
B4
E3u: Formación Uitpa
J2ch: Formación Chinapa
Fuente: Elaborado para la presente investigación
Las áreas definidas por cada método están a escalas regionales (1:100,000) utilizadas para exploración y evaluación hidrogeológica, por lo tanto es relevante realizar estudios detallados que permitan definir acciones de protección al recurso hídrico subterráneo (INGEOMINAS, 2004b; MADS, 2014a). En la Figura 45, se representan las unidades hidrogeológicas con clasificación de vulnerabilidad ‘Alta’ y ‘Muy Alta o Extrema’, con áreas cartografiales de especial interés para el presente estudio. Toda la sección denominada Alta Guajira, se encuentra en la parte norte del municipio de Uribia y las unidades de importancia hidrogeológica son rocas sedimentarias y depósitos recientes de ambiente marino (Veloza Franco, 2011)
Las unidades hidrogeológicas identificadas por los dos métodos y que son de especial interés para vigilancia y protección son las del grupo ‘A’, como la Formación Castilletes (N1c), depósitos delgados poco consolidados de gravas y arenas (Q1t), cauce aluvial (Q2al), depósitos costeros (Q2c), depósitos de llanura de inundación (Q2ll) y arenas eólicas (Q2ae) y del grupo ‘B’ la Formación Uitpa. Unidades que se comportan en este sector como acuíferos libres y valida su importancia para reglamentar su protección, de acuerdo con la vulnerabilidad intrínseca a la contaminación de acuíferos costeros en el Departamento de La Guajira. Igualmente se identifican unidades que difieren entre un método y el otro, pero se pueden priorizar, según sus características hidrogeológicas, y localización espacial, optimizando recursos en su análisis y gestión (ver Tabla 27).
En la zona de costa, donde se localizan por ambos métodos polígonos de intervención, asociados a la baja profundidad del nivel freático y suelos de alta permeabilidad, es ideal definir zonas en común, que permitan el desarrollo de estudio técnicos, para indagar a detalle el comportamiento del recurso hídrico subterráneo, priorizando sectores según la evaluación de las actividades antrópicas que interfieren con dicho recurso.
45: Mapas comparativos de la clasificación de la vulnerabilidad 'Alta' y 'Muy Alta' en la Alta Guajira por flujo lateral (intrusión marina)
Fuente: Elaborado para la presente investigación
Figura
4.4.2.2 Comparación de resultados por flujo lateral (intrusión marina) en la Media
Guajira
Para los dos métodos SEA-Gindex y GALDIT, se identificó en la Media Guajira polígonos de especial interés con clasificación de la vulnerabilidad ‘Alta’ y ‘Muy Alta o Extrema’ con un porcentaje del 3.2% y 0.9% respectivamente del total identificado para esta clasificación por método empleado (ver Tabla 21 y Tabla 22). En la Tabla 28 se presenta la comparación de los resultados para la clasificación a la vulnerabilidad de principal interés hallada por cada método, detallando las unidades hidrogeológicas de especial atención para estudio y protección
Tabla 28: Comparación de métodos para la clasificación de la vulnerabilidad 'Alta' y 'Muy Alta' en la Media Guajira por flujo lateral (intrusión marina)
MÉTODO PORCENTAJE ÁREA (Km2) SECTOR MUNICIPIOS GRUPO HIDROGEO LÓGICO UNIDADES HIDROGEOLÓGICAS
A2
A3
SEAGindex 3.2% 435.23
Media Guajira
GALDIT 0.9% 117 46
Media Guajira
Uribia Riohacha Dibulla
Uribia Manaure Maicao
A4
N1c: Formación Castilletes
N1m: Formación Monguí
Q2al: Cauce Aluvial
Q2ae: Arenas Eólicas
Q2c: Depósitos costeros
Q2ll: Depósitos de llanura de inundación
B2 SIN DATOS
B4 SIN DATOS
A2 SIN DATOS
A3
A4
Q2al: Cauce Aluvial
Q2c: Depósitos costeros
Q2ll: Depósitos de llanura de inundación
B2 SIN DATOS
B4 SIN DATOS
Fuente: Elaborado para la presente investigación
Las áreas definidas por cada método están a escalas regionales (1:100,000) utilizadas para exploración y evaluación hidrogeológica, por lo tanto es relevante realizar estudios detallados que permitan definir acciones de protección al recurso hídrico subterráneo (INGEOMINAS, 2004b; MADS, 2014a). En la Figura 46, se representan las unidades hidrogeológicas con
clasificación de vulnerabilidad ‘Alta’ y ‘Muy Alta o Extrema’, con áreas cartografiales de especial interés para el presente estudio. Toda la sección de la zona costera definida para el estudio en la Media Guajira vincula la parte sur del municipio de Uribia, los municipios de Manaure y Maicao y la parte norte de los municipios de Riohacha y Dibulla.
Las unidades hidrogeológicas identificadas por los dos métodos y que son de especial interés para vigilancia y protección son las del grupo ‘A’, cauce aluvial (Q2al), depósitos costeros (Q2c) y depósitos de llanura de inundación (Q2ll). Lo que, valida su importancia para reglamentar su protección, de acuerdo con la vulnerabilidad intrínseca a la contaminación de acuíferos costeros en el Departamento de La Guajira. Del grupo ‘B’ no se identificaron unidades por ninguno de los dos métodos, lo que puede indicar que dichas unidades cuentan en su ambiente de formación, características marinas que no referencian como tal contaminación por intrusión marina. Igualmente se identifican unidades que difieren entre un método y el otro, pero se pueden priorizar, según sus características hidrogeológicas, y localización espacial, optimizando recursos en su análisis y gestión (ver Tabla 28).
En la zona de costa, donde se localizan por ambos métodos polígonos de intervención, es ideal definir zonas en común, que permitan el desarrollo de estudio técnicos, para indagar a detalle el comportamiento del recurso hídrico subterráneo, priorizando sectores según la evaluación de las actividades antrópicas que interfieren con dicho recurso.
Figura 46: Mapas comparativos de la clasificación de la vulnerabilidad 'Alta' y 'Muy Alta' en la Media Guajira por flujo lateral (intrusión marina)
Fuente: Elaborado para la presente investigación
5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
En el presente estudio se formularon cuatro preguntas de investigación, y se plantearon cuatro hipótesis de acuerdo con lo desarrollado en el Modelo Hidrogeológico Conceptual elaborado en el 2016 por el Servicio Geológico Colombiano. La primera pregunta de investigación fue ¿Cuál es la clasificación de la vulnerabilidad a la contaminación intrínseca por flujo vertical enlosacuíferosdelDepartamentodeLaGuajira? La hipótesis asociada fue que la clasificación ‘Media’ de la vulnerabilidad a la contaminación intrínseca por flujo vertical es la más frecuente en los acuíferos del Departamento de La Guajira. Durante el proceso ejecutado, se determinó para el Departamento de La Guajira que la clasificación de la vulnerabilidad representativa por el método GOD es ‘Baja’ con un 49.4% (10,083 km2) del área total, lo que rechaza la hipótesis por este método. Por el método DRASTIC se definió la clasificación representativa como ‘Media o Moderada’ con un 53.3% (10,870 km2), esta última relacionada con los datos en territorio y asociados a la hidrogeología, lo que aceptaría esta hipótesis planteada para el flujo vertical.
La validación de la hipótesis uno por el método DRASTIC y no por el método GOD, puede asociarse a que el método DRASTIC en su aplicación presenta mayor rigor científico al vincular más parámetros relacionados con la hidrogeología y su comportamiento para la clasificación de la vulnerabilidad a la contaminación intrínseca de acuíferos como es la topografía, la naturaleza de la zona no saturada, la conductividad hidráulica, etc El método GOD es más utilizado en estos proyectos para escala regionales y como una aproximación inicial a las áreas de interés. Adicionalmente durante la ejecución del proyecto de investigación por ninguno de los dos métodos (GOD y DRASTIC) del flujo vertical o descendente, se identificó una vulnerabilidad ‘Muy Alta o Extrema’. Lo anterior puede deberse a la escala de información analizada, la cual fue regional o a la falta de actualización de algunos parámetros, lo que aporta incertidumbre a los resultados.
La pregunta dos definida como ¿Dónde se localiza la zonificación más frecuente de la vulnerabilidad a la contaminación intrínseca por flujo vertical en los acuíferos del
Departamento de La Guajira? La hipótesis asociada fue que la zonificación más frecuente de la vulnerabilidad a la contaminación intrínseca por flujo vertical en los acuíferos se localiza en el interior del Departamento de La Guajira. La implementación de los dos métodos por flujo vertical determinó con el método GOD, que la clasificación ‘Baja’ es la más representativa y se localiza geográficamente en la Media y Alta Guajira, desde la costa hacia el interior del departamento. Por el método DRASTIC la clasificación representativa definida como ‘Media o Moderada’ se localiza igualmente en la Media y Alta Guajira hacia el interior, validando por los dos métodos la hipótesis dos, donde la clasificación más representativa se encuentra en la costa, pero predomina en el interior del departamento
Es relevante indicar que la vulnerabilidad ‘Alta’ para el flujo vertical o descendente es de interés para este tipo de proyectos por su relevancia hidrogeológica, clasificación que se localizó en la Alta Guajira por los dos métodos (GOD y DRASTIC), limitando con el Mar Caribe principalmente. Por el método GOD con un porcentaje de cubrimiento del 4.6% (933 km2) y por el método DRASTIC de un 3.6% (726 km2), relacionando conjuntamente la Formación Castilletes como principal acuífero a proteger, seguido por los depósitos del grupo hidrogeológico A4 (ver Tabla 6). Unidades que se comportan en este sector como acuíferos libres, áreas asociadas a la baja profundidad del nivel freático y suelos con alta permeabilidad.
Del mismo modo se definieron otros polígonos con unidades hidrogeológicas de interés en la Media Guajira del 9.1% (1,850 km2) y para la Baja Guajira del 2.5% (510 km2). Sería relevante plantear en estas áreas polígonos de seguimiento, estudios hidrológicos e hidrogeológicos más detallados y monitoreo a los puntos de captación permanentemente.
La pregunta tres definida como ¿Cuál es la clasificación de la vulnerabilidad a la contaminación intrínseca por flujo lateral (intrusión marina) en los acuíferos costeros del Departamento de La Guajira? La hipótesis asociada es que la clasificación ‘Alta’ de la vulnerabilidad a la contaminación intrínseca por flujo lateral (intrusión marina) es la más frecuente en los acuíferos costeros del Departamento de La Guajira. La aplicación del método SEA-GIndex para flujo lateral (intrusión marina), determinó que la clasificación de la
vulnerabilidad representativa es ‘Muy Baja o Despreciable’ con un 80.4% (10,998 km2) del área total definida para la zona costera del Departamento de La Guajira, lo que rechaza la hipótesis por este método. Por el método GALDIT se identificó como ‘Media o Moderada’ con un 49.4% (6,762 km2), esta última relacionada con los datos en territorio y asociados a la hidrogeología, pero igualmente rechaza la hipótesis planteada para el flujo lateral al no ser la clasificación ‘Alta’ la más representativa.
El rechazo de la hipótesis tres por los dos métodos, puede estar asociado a la falta de estudios y datos multitemporales, asociados a determinar el origen y presencia de salinidad en los acuíferos costeros en el Departamento de La Guajira, lo que no necesariamente implica contaminación. Lo que, valida la necesidad de realizar monitoreo continuo a los puntos de captación, análisis hidrogeoquímicos periódicos y estudios detallados a las unidades geológicas presentes, para determinar el ambiente de formación asociado a la presencia de salinidad.
La pregunta cuatro definida como ¿Dónde se localiza la zonificación más frecuente de la vulnerabilidad a la contaminación intrínseca por flujo lateral (intrusión marina) en los acuíferos costeros del Departamento de La Guajira? La hipótesis asociada fue que la zonificación más frecuente de la vulnerabilidad a la contaminación intrínseca por flujo lateral (intrusión marina) en los acuíferos costeros se localiza en la costa nor-oriental del Departamento de La Guajira. La implementación de los dos métodos por flujo lateral (intrusión marina) determinó con el método SEA-GIndex, que la clasificación ‘Muy Baja o Despreciable’ es la más representativa y se localiza geográficamente en toda la franja costera del Departamento de La Guajira. la aplicación del método GALDIT, determinó que la clasificación representativa fue ‘Media o Moderada’ y se localizó principalmente en la franja costera definida para la Media y Alta Guajira, rechazando por los dos métodos la hipótesis cuatro
El rechazo de la hipótesis cuatro por los dos métodos, se debe a que se asoció la presencia de salinidad en los puntos de captación localizados en el Departamento de La Guajira con la posible contaminación por intrusión marina. Lo que presuntamente es una conclusión errada,
sin los datos y estudios necesarios para confirmarlo, ya que algunas unidades geológicas son rocas evaporíticas y con altos contenidos de sodio y cloruros que pueden indicar presencia de salinidad en la unidad desde el origen, lo que no necesariamente indica contaminación. Lo que nuevamente confirma la imperiosa necesidad de realizar estudios detallados en el área de estudio en temas de geología e hidrogeología.
Es importante indicar que la vulnerabilidad ‘Alta’ y ‘Muy Alta o Extrema’ para el flujo lateral (intrusión marina), se localizó en la zona costera de la Alta Guajira por los dos métodos. Por el método SEA-GIndex con un porcentaje de cubrimiento del 2.4% (332 km2) y por el método
GALDIT un 3.6% (489 km2), relacionando la Formación Castilletes como principal acuífero a proteger, seguido por los depósitos de los grupos hidrogeológicos A3 y A4 (ver Tabla 6). Igualmente se identificaron estas clasificaciones (‘Alta’ y ‘Muy Alta o Extrema’) de vulnerabilidad en la zona costera de la Media Guajira por los dos métodos. Por el método SEAGIndex con un porcentaje de cubrimiento del 3.2% y un área de 435 km2, y por el método
GALDIT con un 0.9% y un área de 117 km2, relacionando la Formación castilletes y la Formación Monguí, así como los depósitos de los grupos hidrogeológicos A3 y A4 (ver Tabla 6). Lo anterior ha de priorizar polígonos de monitoreo para estudios detallados y protección del recurso hídrico subterráneo por posible contaminación, relacionada con la cercanía a la costa y presencia de salinidad, causada posiblemente por intrusión marina.
Por consiguiente y para los cuatro métodos empleados, se identificaron las unidades hidrogeológicas Formación Castilletes, Formación Monguí y los depósitos aluviales, de llanura de inundación y costeros, como áreas de interés hidrogeológico. Lo anterior debido a la clasificación de vulnerabilidad ‘Alta’ y ‘Muy Alta o Extrema’, tanto para flujo vertical como para flujo lateral en estas unidades hidrogeológicas. Lo que hace relevante para las entidades ambientales y territoriales desarrollar y enfocar un plan de gestión del recurso hídrico subterráneo, en los polígonos definidos por la presente investigación, debido a su importancia ecosistémica en el ciclo hidrológico.
Se concluye que se identificó, clasificó y zonificó la vulnerabilidad intrínseca a la contaminación de acuíferos por los tipos de flujo existentes (lateral y vertical) en el Departamento de La Guajira, cumpliendo los objetivos de investigación propuestos. Los resultados aportados están directamente relacionados con la elección del método y el flujo a investigar, lo que va en concordancia con la disponibilidad y calidad de los datos. El análisis e interpretación de estos, está limitada por la desactualización de la información, su temporalidad y subjetividad en la clasificación y asignación del factor de ponderación. Esto pudo llevar a subestimar riesgos presentes en algunas zonas sensibles, principalmente para el flujo lateral (intrusión marina).
La comparación de diferentes métodos permitió confirmar áreas conjuntas de interés, lo que valida cada método con sus particularidades. Por tanto, se recomienda para este tipo de estudios y cuando sea posible, utilizar diferentes métodos de confirmación o validación complementaria, como los métodos computacionales, y de este modo contrastar resultados y obtener una zonificación más precisa y confiable. Para lograr dicha confiabilidad y precisión es necesario en futuros proyectos de investigación actualizar el inventario de puntos de captación de aguas subterráneas y precisar con exactitud su georreferenciación a un mismo sistema de referencia y realizar monitoreo constante de los datos Igualmente, se sugiere diseñar e implementar redes de monitoreo de niveles y redes de muestreo físico-químico que faciliten datos actualizados, analizados por laboratorios certificados y distribuidos en el área de estudio, lo que garantiza la calidad de los datos. Adicionalmente, se recomienda desarrollar pruebas de bombeo a los puntos de captación localizados en las principales unidades hidrogeológicas identificadas, que permitan detallar las condiciones hidráulicas y características particulares de los acuíferos presentes. Del mismo modo, contar con columnas litológicas en secciones distribuidas y representativas de las unidades geológicas, podrá aportar información relacionada con los espesores productivos del acuífero, así como de sus capas impermeables, lo que define las características de almacenamiento y flujo del recurso hídrico subterráneo. Por último, se sugiere vincular en estos procesos de zonificación de la vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos el análisis del cambio climático es fundamental, por su relación
directa con el ciclo hidrológico, lo que evidentemente afecta otros entornos como la atmósfera, hidrósfera, biósfera, litósfera, etc.
Por otra parte, la disponibilidad y calidad de los datos actualizados de acceso libre, recopilados por diferentes entidades y con rigurosidad científica, son relevantes para este tipo de investigaciones, lo que disminuye la incertidumbre y aporta precisión a los resultados, aproximándose a la realidad del comportamiento y estado del recurso hídrico subterráneo. Es así que, con la actualización de los datos de los parámetros, se propone recalcular la vulnerabilidad por cada método y tipo de flujo (vertical y lateral), refinando de este modo los resultados alcanzados y mejorando la escala de análisis. Los datos que pueden aportar a este refinamiento de información están asociados a entidades que capturan información de niveles y parámetros físico-químicos en los puntos de captación, como las corporaciones ambientales, las entidades territoriales y algunas empresas de servicios públicos. Entidades que, al permitir la consulta abierta de dichos datos, aportarán al avance en el conocimiento y enriquecimiento de las investigaciones asociadas al recurso hídrico subterráneo. Del mismo modo es relevante contar con los datos recientes de las estaciones de monitoreo meteorológico e hidrológico del IDEAM, las cuales registran de forma constante datos de hidrología y se encuentran disponibles en su página oficial. Los análisis hidrológicos de estos registros meteorológicos e hídricos disminuirían la incertidumbre presente en los resultados de la recarga de acuíferos. En las áreas de interés hidrogeológico por su clasificación ‘Alta’ y ‘Muy Alta o Extrema’, a través de la implementación de los POMCAs o PMAA o Planes Marino Costeros, o en entidades como el IGAC o el geoportal de la ANLA, sería relevante consultar los proyectos ejecutados, la existencia de imágenes de satélite multitemporales y DEM recientes de mejor resolución. Estos aportes podrán detallar la escala, mejorar la resolución y precisión de la topografía, así como adicionar al análisis las geoformas del terreno y el cambio a través del tiempo. Del mismo facilitar la consulta y acceso a los datos de los pozos perforados por entidades públicas o privadas archivados en el SGC, la ANLA, Ministerio de Minas, corporaciones ambientales, etc., permitirá el perfeccionamiento de los métodos empleados en esta investigación. Los registros de estos pozos perforados se encuentran almacenados en diferentes formatos, disponibles en
archivos físicos o geoportales de las entidades enunciadas, pero requieren de ‘tramitología’ para obtener los permisos o autorizaciones o claves de acceso para su consulta y uso.
Este tipo de análisis constituyen un insumo técnico valioso para la gestión del recurso hídrico subterráneo en el Departamento de La Guajira, una región básicamente árida con alta dependencia de la explotación de acuíferos y condiciones ambientales críticas. La identificación de zonas con vulnerabilidad ‘Media’, ‘Alta’ y ‘Muy Alta’ permite priorizar a las entidades ambientales y territoriales, acciones de monitoreo, protección, y planificación territorial. Es importante esta planificación, especialmente en el actual contexto del cambio climático y la dinámica de las actividades antrópicas que generan presión hacia el uso del recurso hídrico subterráneo. Igualmente se sugiere que, de manera mancomunada, estas entidades inicien estudios detallados, aportando datos actualizados en los polígonos de monitoreo definidos en vulnerabilidad ‘Alta’ y ‘Muy Alta’, por ser de especial interés.
Asimismo, es apremiante la definición de una red de monitoreo de niveles y una red de parámetros fisicoquímicos, lo que aportará información continua y control constante del estado de los sistemas acuíferos. Así como contar con información de las columnas litológicas y diseños hidráulicos de los puntos de captación, permitirá definir los espesores de acuíferos, y así contar con información verídica del sistema hidrogeológico y por consiguiente, iniciar acciones para regular y controlar su consumo.
En las dinámicas territoriales de acuerdo con el límite administrativo municipal, se propone crear alertas y definir acciones preventivas ante una posible contaminación, enfocadas por etnias o comunidades que permitan el empoderamiento comunitario, logrando vincular la importancia, protección y preservación el recurso hídrico a sus actividades cotidianas. Lo anterior debido a que esta región tiene una dependencia al recurso hídrico subterráneo, donde se identificaron municipios con una alta demanda de puntos de captación. Por lo tanto, se propone evaluar a detalle los riesgos de esta explotación en aumento, buscando un equilibrio entre la explotación y protección del recurso. Igualmente definir las actividades antropogénicas en los polígonos de interés y áreas circundantes, de tal modo que se logre
identificar y controlar la degradación ambiental por actividades ganaderas, mineras y asociadas a la agricultura.
Finalmente, el muestreo físico-químico realizado indica presencia continua de salinidad en las diferentes unidades geológicas, por tanto, se sugiere evaluar la génesis y ambiente de formación de cada unidad por medio de análisis multitemporales. Esto permitirá definir con precisión, si la presencia de sales se debe al ambiente de formación o por contaminación de la cuña marina o ambas, dando herramientas y criterios más amplios para la toma de decisiones.
Adicionalmente la presencia de salinidad en el recurso hídrico subterráneo puede afectar la cobertura vegetal y el comportamiento forestal en las zonas más vulnerables (clasificación ‘Alta’ y ‘Muy Alta o Extrema’). Es así que se propone continuar con un análisis multitemporal de imágenes satelitales,que permitan identificar los cambios de cobertura vegetal y salubridad de la parte biótica, principalmente en las áreas paralelas a la línea de costa.
Es así que se determina la necesidad de ejecutar actividades y proyectos relacionados al conocimiento y protección ambiental, en una región que es de interés nacional por su localización espacial, su complejidad territorial y la presencia de comunidades de especial atención. Y es con el desarrollo de este tipo de proyectos que inicia la focalización de áreas a intervenir, de tal modo que se prioricen sectores o zonas de interés, se implementen líneas de acción claras y se anuden esfuerzos de entidades públicas, privadas, ONG, etc., buscando el bienestar y protección de la comunidad y sus recursos.
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