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GENERACIÓN DE UN SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA PARA LA
SUBCUENCA LAGUNA ENCINILLAS, EDO. DE CHIH.
M.I. Rodybeth Cruz Medina, Jefe de Proyecto, Servici o Geológico Mexicano,
[email protected] , M.I. Cecilia Zesati Pereyra, Hidrogeóloga, consul tora
independiente.
Introducción.
El crecimiento de la población y el desarrollo en la producción del campo y de la industria
han incrementado el consumo de los recursos hídricos en todo el país. En las zonas
áridas, como es el caso del Estado de Chihuahua, donde se presenta una escasez de
agua superficial y el recurso principal es el agua subterránea, es necesario el monitoreo
constante para la evaluación del recurso, tanto en su disponibilidad como en su calidad
respecto a los limites oficiales permisibles para el agua de consumo humano. Hoy en día
cuatro acuíferos abastecen de agua a la Cd. de Chihuahua, uno de ellos es El Saúz–
Encinillas localizado en la porción central del Estado de Chihuahua, aproximadamente a
35km al norte de la Cd. de Chihuahua capital. De manera particular es imprescindible
mantener al día los datos de explotación del acuífero para su correcta gestión, por ello
es importante considerar el manejo de los Sistemas de Información Geográfica (SIG)
como herramienta para el análisis, modelado, actualización y despliegue de datos con
referencia geográfica.
El presente trabajo expondrá la forma en que se conformó el sistema de información
geográfica para la actualización del conocimiento hidrogeológico de la Subcuenca
Laguna de Encinillas, este sistema sustentará un modelo de funcionamiento acuífero en
base a la disposición del material del subsuelo, el comportamiento del agua subterránea
y características hidrogeoquímicas de la misma, además servirá como base para futuros
estudios y ayudará en el monitoreo periódico de los niveles estáticos del acuífero, así
como de su calidad de agua.
El SIG fue elaborado en el programa ArcGis 9.1 y sus diferentes aplicaciones
ArcCatalog, Arctoolbox, Arcscene, para configuraciones se utilizo la extensión 3DAnalist,
se utilizó una PC de escritorio en donde se almacenó y analizó la información. Para el
desarrollo del proyecto y la elaboración del SIG se llevaron acabo varias etapas, las
cuales se describen a continuación:
1. Recopilación de información.
Dentro de la información recopilada se hace referencia a informes técnicos de trabajos
anteriores, cartas interactivas editadas por el Servicios Geológico Mexicano (SGM),
cartas e informes editados por el Instituto Nacional de Estadística y Geografía (INEGI) e
información generada por CONAGUA, además datos de campo tomados en las etapas
correspondientes.
2. Digitalización, integración de la información y c reación del plano base.
El Servicio Geológico Mexicano (SGM, antes Consejo de Recursos Minerales) con varios
años de experiencia en la cartografía, es un organismo que concentra la mayor cantidad
de información geológico-minera del país. En décadas recientes, además de información
geológica, ha generado información de carácter geoquímico, geofísico y geología
ambiental, a partir de 2003 ha incluido información hidrogeológica en sus Banco de
Datos.
El Banco de Datos del SGM administra e integra la información geoespacial generada en
campo para la elaboración de las cartas geológico-mineras, imágenes de satélite
LANDSAT, información proporcionada por los Centros Experimentales propios del SGM,
así como la información digitalizada en el centro de geomática del SGM.
Los datos obtenidos del Banco de Datos del SGM se encuentran en diversos niveles y
temas, integrados en tablas de atributos y georeferenciados; para el área de estudio se
utilizaron los diversos niveles de información de las cartas interactivas denominadas
Buenaventura (H13-7) y Chihuahua (H13-10) editadas a escala 1:250,000, el datum de
estos datos es NAD27. Los niveles utilizados fueron: Geología, Estructuras geológicas,
Minas, Zonas de alteración, Geoquímica de sedimentos (31 elementos), Hidrografía,
Imagen de satélite (TIFF), Geofísica (CMTL y CMTP), Curvas de nivel, Vías de
comunicación, Ciudades y Poblados (Figura 1). Debido a que la superficie de la
Subcuenca Laguna de Encinillas cubre sólo una porción de ambas cartas, cada uno de
los temas fueron cortados y adecuados al área de estudio; además se hizo una
reproyección del datum NAD27 al WGS84.
Figura 1 . Edición de cartas interactivas Buenaventura y Chihuahua proporcionadas por el
SGM.
Para complementar la elaboración del plano base se utilizaron datos de cartas editadas por
el INEGI, entre las cuales se mencionan:
• Cartas hidrológicas de aguas superficiales escala 1:250,000 Buenaventura, H13-7, y
Chihuahua, H13-10, para delimitación de subcuenca superficial y los coeficientes de
escurrimiento; esta información fue digitalizada en escanner y georreferenciada en
Arcgis 9.1.
• De la Síntesis de información Geográfica del Estado de Chihuahua, información
escala 1:1,000,000, se digitalizaron y georreferenciaron mapas de climas, provincias
fisiográficas y regiones hidrológicas, para convertirse a niveles de información en
shape en Arcgis 9.1 (Figura 2).
Figura 2 . Información obtenida de INEGI.
Los datos tomados de estudios previos fueron digitalizados para la generación de
información histórica. Cabe mencionar que los datos tomados de los estudios previos se
encontraban en diferentes escalas y datum, por los que todos fueron georeferenciados y
reproyectados al datum WGS84 en Arcgis 9.1.
Dentro de los estudios se encuentran:
• Estudio geohidrológico cuantitativo de la zona del Saúz, para proporcionar agua
en bloque a la ciudad de Chihuahua, Chih. (1985) y Estudio de prospección
geohidrológica en la zona norte del valle del el Saúz, para delimitar las áreas de
explotación de la segunda etapa y etapas sucesivas para suministro de agua a la
ciudad de Chihuahua, Chih (1985). Ambos realizados por Consultores en Aguas
Subterráneas. De estos estudios se obtuvieron las bases de datos para la
ubicación de sondeos eléctricos verticales y pruebas de bombeo; las bases de
datos se convirtieron a coordenadas UTM y después a niveles de información en
formato shape.
• Simulación hidrodinámica del acuífero del Saúz-Encinillas, Chihuahua.
(Ingeniería de Evaluación y Prospección, S.A. De C.V. ,1996). De este estudio se
obtuvo la base de datos de las pruebas de bombeo realizadas para generar el
nivel de información en archivo shape, además se digitalizaron los mapas de
profundidad y elevación del nivel estático.
• Actualización de mediciones piezométricas de los acuíferos de los valles de:
Casas Grandes, Cuauhtémoc, El Saúz-Encinillas y Ascensión, Chih. (Geofísica y
Perforaciones del Medio Ambiente, 2001). De este estudio se exportaron en
archivo tipo dxf las capas de profundidad y elevación del nivel estático, para
convertirlas a formato shape.
• Del trabajo de tesis Sedimentología e hidrogeología del abanico aluvial de la
Laguna de Encinillas, Chihuahua, México, se obtuvo la base de datos en formato
.dbf de los sondeos eléctricos verticales realizados, los cuales se reproyectaron a
datum WGS84 y después integrados a un formato shape.
• Comisión Nacional del Agua proporciono el Registro Público de Derechos de
Agua (REPDA) el cual es una base de datos que contiene la relación de los
pozos contenidos dentro de la zona de estudio, además proporciono datos de
precipitación y temperatura de diversas estaciones climatológicas ubicadas en los
alrededores del área de estudio.
Debido a que mucha de la información integrada al SIG provienen de digitalización de
mapas, se trabajó con mapas digitalizados completos (Figura 3), por lo que el error por
sobre-posición de imágenes se minimizó, y se trato de tener la menor deformación posible
al procesarlos, además al georreferenciar y rectificar cada uno de los mapas se obtuvieron
errores mínimos, menores a 1, esto se llevo acabo en ArcGis 9.1. La gran mayoría de la
información tomada de estos mapas fue puntual y se pudo verificar en campo para su
correcta ubicación.
Figura 3 . Digitalización de mapas de informes previos.
3. Integración de información generada en campo
Dentro de las actividades realizadas se mencionan: muestro de agua subterránea, medición
de niveles estáticos, verificación hidrogeológica, toma de muestra de esquirlas y pruebas de
bombeo. Esta información se integró en varias bases de datos, una por actividad,
guardadas en formato dbf. Se generó un identificador para cada punto y se agregaron
atributos varios a cada tabla, según la información registrada en las fichas técnicas de
campo. Las fichas de campo, entre otros datos, cuentan con coordenadas UTM de cada
punto de información; estos datos fueron tomados con un GPS GARMIN 12XL, utilizando el
datum WGS84, además cada uno de los puntos fueron ubicados en la carta topográfica de
INEGI escala 1:50,000 correspondiente, esto para corroborar que los datos tomados por el
GPS fueran congruentes. Aunque el registro del error posicional de un punto a otro varía de
acuerdo al tiempo de lectura de cada coordenada y a la respuesta satelital, se considera que
los desplazamientos que se pudieran tener por este tipo de error son despreciables dada la
escala en la que se trabajan los resultados, en promedio el error posicional fue catalogado
en el rango de 5 a 10 metros.
Las tablas fueron cargadas al ArcGis 9.1, y por medio del ArcCatalog convertidas en
archivos shape (Figura 4).
4. Presentación
Figura 4 . Estructura de las bases de datos.
4. Procesamiento y análisis de datos
Después del la generación de bases de datos se procedió al procesamiento y análisis de
datos y se diferenció la información en distintos apartados tales como hidrogeoquímica,
piezometría e hidrogeología, ya que a cada uno se le dio un tratamiento diferente.
En hidrogeoquímica se elaboraron configuraciones para cada uno de los parámetros físico-
químicos del agua tomados en campo (temperatura, sólidos totales disueltos, Eh, pH,
oxigeno disuelto, conductividad eléctrica y salinidad del agua); y para cada uno de los iones
y metales analizados. Entre los elementos analizados se encuentran carbonatos,
bicarbonatos, sodio, potasio, calcio, magnesio, cloro, ión sulfato, ión flúor, arsénico, uranio,
plomo, manganeso, fierro, aluminio y litio. Estas configuraciones se realizaron en Args 9.1
utilizando el método de interpolación Spline por tensión. Usando como referencia la Norma
Oficial Mexicana NOM-127-SSA1-1994, que define límites permisibles de calidad para agua
de uso y consumo humano, se definieron los límites en cada uno de los elementos
analizados y se marcaron las zonas donde los límites permisibles eran sobrepasados. El
formato de salida de estas configuraciones es raster extensión EsriGrid. Esto apoyó al
modelado espacial al poder representar diversas variaciones y cambios en las
configuraciones. Se asignó una gama de colores en dónde se permitiera observar los
valores de concentraciones altas de cada elemento (Figura 5).
Figura 5 . Configuración de concentración de arsénico en agua subterránea.
Para el apartado de piezometría se elaboraron las curvas de profundidad del nivel estático y
elevación del nivel estático, utilizando el método de Interpolación Kriging.
Para el apartado de hidrogeología se conjuntó la capa de geología obtenida por el SGM con
los puntos de verificación hidrogeológica y se generó el mapa de unidades hidrogeológicas,
lo anterior para mostrar los diferentes niveles de permeabilidad dentro de la Subcuenca
Laguna de Encinillas (Figura 6).
Figura 6. Mapa de unidades hidrogeológicas.
Con ayuda de las curvas topográficas proporcionadas por el banco de datos del SGM se
elaboró un modelo de elevación digital del área de estudio, el cual sirvió de base para
generar el modelo conceptual de la Subcuenca y Acuífero El Saúz-Encinillas.
5. Presentación
Para la presentación gráfica de los mapas digitales generados por el proyecto se utilizó el
software en ArcGis 9.1, el cual además de permitir el análisis y procesamiento de la
información, da una presentación cartográfica a los mapas generados, facilita la realización
de selecciones condicionadas en la base de datos y consiente actualizar y modificar las
bases de datos, mostrando automáticamente los cambios en la pantalla.
Se realizaron varios mapas de salida (layouts) en escala 1:500,000, entre los cuales se
pueden mencionar: localización del área de estudio, climas, provincias fisiográficas, regiones
hidrológicas, ubicación de muestreo de agua subterránea, ubicación de censo de pozos,
ubicación de sondeos eléctricos verticales, configuración de mapas hidrogeoquímicos,
configuración de profundidad del nivel estático, configuración de elevación del nivel estático,
geología, entre varios más. Todos tienen salida a impresora en tamaño carta
Conclusiones.
La elaboración y desarrollo de un SIG como complemento a la Actualización Hidrogeológica
de la Subcuenca Laguna de Encinillas significó incorporar información de varias fuentes,
medios digitales, impresos, datos de GPS, información Raster e imágenes de satélite, entre
otras, para lograr una óptima interpretación de la información y así caracterizar el
funcionamiento acuífero del área.
El fin principal del SIG para este tipo de investigación es permitir visualizar distintos niveles
de información lo que proporciona grandes ventajas para corroborar resultados, compararlos
y distinguir zonas con características similares o bien anómalas de acuerdo al enfoque que
se persiga, además de lograr una base de datos completa, de fácil acceso y despliegue y
con la ventaja de poder actualizarse en cualquier momento, facilita el análisis de la
información espacial, se pueden consultar áreas especificas, definir distintas formas de
agrupamiento de los parámetros, y generar diferentes simulaciones de cambios en los
valores de los parámetros.
Así, fue posible distinguir zonas con valores que sobrepasan los límites permisibles de
calidad de agua para uso y consumo humano, según la norma oficial mexicana NOM-127-
SSA1-1994 de los elementos como flúor, arsénico, fierro, aluminio plomo y uranio, entre
otros (Figura 7).
Con la ayuda del modelo de elevación digital, las configuraciones de piezometría y de
evolución al nivel estático y la distribución de las unidades hidrogeológicas se logró
corroborar el modelo de funcionamiento acuífero propuesto en trabajos anteriores, en el cual
se establece que el acuífero es de tipo libre, aunque puede presentarse con
semiconfinamiento local; se compone principalmente por depósitos granulares terciarios y
cuaternarios y rocas volcánicas terciarias. Fallas y fracturas regionales, tanto mapeadas
como interpretadas de levantamientos magnetométricos, en su mayoría son conductos que
permiten el tránsito de agua subterránea en el subsuelo; a estas discontinuidades mayores
se asocia hidrotermalismo del agua subterránea. En general, las aguas termales son las
más cargadas con diferentes metales pesados.
Figura 7. Mapas de salida para las configuraciones hidrogeoquímicas
Se establecieron, además zonas de recarga y descarga del sistema acuífero, direcciones de
flujo y condiciones de frontera, con lo que se determinó que direcciones principales de flujo
subterráneo coinciden con el comportamiento topográfico, se tiene un sistema concéntrico
que descarga en dirección a la Laguna Encinillas, asimismo, al sur de la subcuenca se
observan conos de abatimiento. Las sierras ubicadas al este y oeste de la subcuenca
funcionan como zonas de recarga natural, éstas se constituyen principalmente por
materiales volcánicos diversos. La Zona de descarga natural está representada por la
planicie de inundación de la Laguna de Encinillas (Figura 8). De acuerdo a las
configuraciones piezométricas, la subcuenca no tiene comunicación hidráulica con
subcuencas aledañas, es decir no cede agua a subcuencas vecinas.
Figura 8 . Zonas de recarga y descarga del la Subcuenca Laguna de Encinillas.
Se detectó que las profundidades de los niveles estáticos establecen valores máximos en la
zona sur de la subcuenca y oscilan en el rango de 109 a 115 metros, esto por la gran
cantidad de pozos localizados en esa área y el alto volumen de extracción, mientras que en
la zona norte los niveles son someros, en el rango de los 10 a 40m de profundidad (Figura
10). Las evoluciones al nivel estático son negativas y las de mayor rango corresponden a la
porción sur de la subcuenca, mientras que la porción norte presenta el menor descenso en
el nivel estático. En términos generales, el descenso promedio del nivel estático es
aproximadamente 1 m/año.
Figura 9. Modelo de Funcionamiento hidráulico Acuífero El Saúz-Encinillas
Figura 10. Configuración de profundidad del nivel estático.
Bibliografía
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