DISEO ADECUADO DE DRENAJES Y RECARGA DE ACUIFEROS EN EL VALLE DE LA CIUDAD DE GUATEMALA Autor: Ing. Fernando Lpez Choc

Guatemala, Septiembre de 1999

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DISEO ADECUADO DE DRENAJES Y RECARGA DE ACUIFEROS EN EL VALLE DE LA CIUDAD DE GUATEMALA CONTENIDO INTRODUCCION....................................................................................................................... 1 ANTECEDENTES ..................................................................................................................... 1 OBJETIVOS.............................................................................................................................. 3 EL AREA DE ESTUDIO............................................................................................................. 3 METODOLOGIA ....................................................................................................................... 4 ANLISIS DE LLUVIA............................................................................................................... 4 Anlisis de Lluvia Horaria........................................................................................................... 5 Anlisis de Tormentas................................................................................................................ 6 Infiltracin ................................................................................................................................. 7 ESTUDIOS DE CALIDAD DEL AGUA........................................................................................ 8 Agua de Lluvia........................................................................................................................... 9 Escorrenta................................................................................................................................ 9 Flujo Superficial........................................................................................................................10 ESTUDIO HIDROGEOLOGICO.................................................................................................10 Geologa Regional....................................................................................................................10 Geologa del Area de Estudio ....................................................................................................11 Geologa Estructural .................................................................................................................11 Acuferos .................................................................................................................................11 Sistema de Recarga. ................................................................................................................13 SIMULACION DEL SISTEMA...................................................................................................13 MANEJO DE AGUAS ...............................................................................................................15 Infiltracin Inducida...................................................................................................................16 Inyeccin de Agua....................................................................................................................17 Sistema Recomendado.............................................................................................................18 CONCLUSIONES.....................................................................................................................19 RECOMENDACIONES .............................................................................................................20 BIBLIOGRAFIA........................................................................................................................20

LISTA DE GRAFICAS Grfica 1: El Ciclo Hidrolgico en el Valle de la Ciudad de Guatemala Grfica 2: Localizacin del Area del Proyecto Grfica 3: Estacin Observatorio Nacional. Curva de Duracin de Lluvia Grfica 4: Estacin Observatorio Nacional. Curva de Frecuencia de Precipitacin Mxima en 24 Horas Grfica 5: Resultados de la Prueba de Infiltracin Grfica 6: Relacin entre la Precipitacin y la Escorrenta Grfica 7: Disponibilidad de Agua para Infiltracin Grfica 8: Resultados de la Simulacin del Sistema de Inyeccin Grfica 9: Relacin entre la Infiltracin y el Area Impermeable

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LISTA DE CUADROS Cuadro 1: Estacin Observatorio Nacional. Precipitacin Mxima en 24 Horas (Gumbel) Cuadro 2: Estacin Observatorio Nacional. Horas de Lluvia y Perodos Secos Cuadro 3:Estacin Observatorio Nacional Precipitacin Mxima en 24 Horas (Gumbel) Cuadro 4: Resultados de la Prueba de Infiltracin Cuadro 5: Balance de Agua Subterrnea para la Cuenca Sur del Valle de la Ciudad de Guatemala Cuadro 6: Parmetros para la Simulacin Cuadro 7: Relacin entre la Precipitacin y la Escorrenta Cuadro 8: Disponibilidad de Agua para Infiltracin Cuadro 9: Resultados de la Simulacin del Sistema de Inyeccin

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DISEO ADECUADO DE DRENAJES Y RECARGA DE ACUIFEROS EN EL VALLE DE LA CIUDAD DE GUATEMALA

INTRODUCCION El presente trabajo ha sido preparado por la Escuela Regional de Ingeniera Sanitaria (ERIS) de la Universidad de San Carlos, en colaboracin con la Empresa Municipal de Aguas de la Ciudad de Guatemala (EMPAGUA) y el Instituto Nacional de Sismologa Vulcanologa Meteorologa e Hidrologa (INSIVUMEH). El documento describe las actividades realizadas para desarrollar el proyecto de investigacin Diseo Adecuado de Drenajes y Recarga de Acuferos en el Valle de la Ciudad de Guatemala. El Proyecto de Investigacin tiene el propsito de introducir en el medio los conceptos de manejo de aguas de tormenta, para mejorar las condiciones en que la lluvia produce escorrenta, se captan las aguas, se conducen y se disponen las aguas de tormenta. El propsito de manejar las aguas de tormenta, es por una parte mejorar la disponibilidad de agua y aliviar el impacto ambiental que tiene la forma en que se disponen actualmente las aguas. El Proyecto de Investigacin es parte del Programa de Investigacin de Recursos Hidrulicos de ERIS. El propsito del programa es cumplir con la funcin de investigacin de la Universidad, promoviendo la investigacin de los recursos hdricos mediante la solucin de problemas prcticos. ANTECEDENTES La ciudad de Guatemala, como la mayor parte de las capitales de los pases en desarrollo, crece a un ritmo muy acelerado. El crecimiento vegetativo y migratorio de la poblacin ha provocado que la ciudad de Guatemala ubicada en la meseta conocida como Valle de la Ermita, rebase los lmites de la meseta y hoy ocupe incluso las montaas que la rodean. El rpido crecimiento de la poblacin ha creado una demanda de servicios (vivienda, transporte, agua potable, drenajes, electricidad, telfonos, etc.) en forma masiva. Como sucede en las grandes ciudades, con el propsito de satisfacer la necesidad de servicios, se ejerce una presin cada vez mayor sobre el medio ambiente. El ciclo hidrolgico, que determina el flujo en cantidad y distribucin del agua es afectado en forma radical como se detalla en los siguientes prrafos. Para satisfacer la demanda de servicios se utilizan los recursos disponibles, sin observar la sostenibilidad de su uso. Esta forma de explotacin de los recursos hace que estos sean ms escasos, que tenga que hacerse inversiones mayores para obtenerlos adems de importarlos de otras regiones que administrativamente pertenecen a otra jurisdiccin y que por lo tanto no ceden fcilmente sus derechos de propiedad. En este sentido es evidente que la administracin adecuada de los recursos es la nica forma de asegurarse servicios de buena calidad a precios razonables. La satisfaccin de las necesidades de la poblacin en cuanto a agua potable, drenajes, vivienda y transporte tienen un efecto sobre la cantidad y la calidad del agua en el entorno. La construccin de vivienda, calles y carreteras modifican los procesos del ciclo hidrolgico de la manera siguiente: Reduce la intercepcin y evapotranspiracin al eliminar la cobertura vegetal. Elimina la infiltracin al impermeabilizar la superficie. Incrementa la velocidad del flujo superficial.

Por otra parte, la forma en que se utiliza el agua se ha desarrollado a partir del concepto de que el agua nicamente tiene valor si es potable. El agua de lluvia y los drenajes sanitarios deben dispuestas tan rpido como sea posible. Este concepto es compartido por los profesionales que trabajan en el tema, y los sistemas de drenaje son diseados bajo este principio.

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La explotacin sin control de los acuferos para abastecimiento de agua potable, en combinacin con los efectos de la urbanizacin, ha provocado el abatimiento del nivel fritico, lo que a su ves ha provocado que el agua (superficial y subterrnea) sea cada vez ms escasa y difcil de obtener. Aunque se hacen esfuerzos por mejorar la calidad de las aguas servidas, la calidad del agua disponible en las fuentes superficiales cercanas a la ciudad continua deteriorndose. Actualmente resulta prcticamente imposible encontrar una fuente superficial en las cercanas de la ciudad capital que no contenga algn grado de contaminacin. El abatimiento del nivel fritico es un factor importante en el deterioro de la calidad de las aguas superficiales y subterrneas. Al bajar el nivel fritico se impide la alimentacin de los ros, mientras constituye un peligro de contaminacin de los acuferos, al inducir un gradiente entre las aguas superficiales contaminadas y el nivel fritico. En la Grfica 1 se muestra en forma esquemtica y simplificada la situacin original del valle de la ciudad de Guatemala y la situacin actual.

Grfica 1: El Ciclo Hidrolgico en el Valle de la Ciudad de Guatemala Los sistemas de drenaje, que aunque en algunas partes se prevn separativos, al final se disponen en forma combinada, complican el proceso de purificacin. Por ltimo, la carencia de un sistema efectivo de remocin y disposicin de basuras, hace que la poblacin use los cauces de los ros como sitio de disposicin. El resultado es la contaminacin de los ros con desechos slidos, que adems contaminan los acuferos poco profundos. La ciudad de Guatemala sigue creciendo, sin que se tomen las medidas adecuadas para evitar que sus recursos sigan deteriorndose. En este sentido las aguas de lluvia se disponen sin considerar que se evita la recarga de los acuferos y el dao en los cauces donde se descargan. Por estas razones, se considera urgente implementar medidas como el manejo de aguas de tormenta que alivien la situacin actual. Este proyecto de investigacin se desarrolla dentro del marco de una

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filosofa de recuperacin de los recursos naturales y surge del convencimiento que el aprovechamiento sostenible de los recursos es la nica alternativa viable para el desarrollo. OBJETIVOS El objetivo principal del proyecto es el de desarrollar una metodologa que permita disear un sistema de manejo de aguas de tormenta en un rea urbanizada de la Ciudad de Guatemala. El sistema de manejo de aguas de tormenta, debe considerar la modificacin de los componentes del ciclo hidrolgico, para restituir en lo posible la forma natural en que se disponen las aguas. El manejo de aguas de tormenta tiene como objetivo fundamental la conservacin del agua y como consecuencia, la reduccin de la escorrenta, la reduccin de los picos de crecida y de la erosin y transporte de sedimentos, que se acentan por la ampliacin de las zonas urbanas. Adems existen una serie de consecuencias benficas del manejo de las aguas, como la mayor disponibilidad de agua de mejor calidad en la cuenca y la reduccin de derrumbes. EL AREA DE ESTUDIO Para la seleccin del rea del proyecto, se tomaron en cuenta los criterios que se mencionan a continuacin: El rea no debe ser muy extensa Debe tener reas verdes Debe tener un sistema separativo de drenajes El rea para desarrollar el proyecto se seleccion en coordinacin con EMPAGUA. Se trat de encontrar un rea que cumpla con los requisitos anteriores, adems de encontrarse en un rea cercana a los sitios donde EMPAGUA tiene pozos para aprovisionamiento de agua.

Grfica 2: Localizacin del Area del Proyecto

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El rea seleccionada fue la urbanizacin conocida como Nimajuy, que llena los requerimientos anteriores. El rea fue posteriormente reducida a la urbanizacin Nimajuy II por mltiples razones, pero principalmente debido a las condiciones de conservacin de la urbanizacin y sus reas verdes. El rea se encuentra en la cuenca sur del valle, es decir drena en direccin del lago de Amatitln. De acuerdo a los conocimientos generales sobre hidrogeologa de la cuenca, la recarga natural o inducida en el rea debe alimentar el acufero del Ojo de Agua que EMPAGUA utiliza para el aprovisionamiento de agua a la capital. La localizacin del rea del proyecto se muestra en la Grfica 2. METODOLOGIA Para el desarrollo del Proyecto de Investigacin, este se dividi en los siguientes sub-temas: Anlisis de Lluvia Anlisis de Calidad del Agua Anlisis de la Escorrenta Superficial Estudio Hidrogeolgico Desarrollo de un Modelo del Sistema

El Anlisis de Lluvia comprendi la investigacin del patrn de precipitaciones en el rea con el propsito de establecer y cuantificar la cantidad de lluvia y su distribucin. El objeto del anlisis de lluvias es el de estimar la cantidad de lluvia que puede deducirse por infiltracin y estimar los datos de lluvia que requiere el modelo hidrolgico. El Anlisis de la Calidad del Agua comprende la toma y anlisis de muestras de calidad del agua de lluvia, escorrenta y flujo superficial, adems el procesamiento y anlisis de los resultados de las pruebas de laboratorio. Esta actividad tiene el propsito de establecer la calidad del agua disponible para recarga, la identificacin de las posibles fuentes de contaminacin si esta existe y el tratamiento requerido para que el agua pueda ser inyectada sin contaminar los acuferos. El Anlisis de la Escorrenta Superficial, comprende el estudio de la forma en que las tormentas desarrollan la escorrenta y el flujo superficial. Tambin comprende la medicin de los parmetros que se requieren para elaborar el modelo hidrolgico del rea. El Estudio Hidrogeolgico se desarroll para establecer los parmetros que se requieren para dimensionar las obras de inyeccin y establecer el tipo de obra ms recomendable. El Desarrollo de un Modelo del Sistema comprende la medicin de los parmetros relevantes para describir el sistema hidrolgico y su simulacin. El propsito de esta actividad es determinar la cantidad y distribucin de la escorrenta que puede estar disponible para inyeccin, adems de estudiar la eficiencia con la que las obras propuestas son capaces de inyectar agua en el subsuelo. ANLISIS DE LLUVIA El anlisis de lluvia tiene el propsito de sintetizar los datos de lluvia, de tal manera que permitan determinar cantidad y distribucin de la lluvia de acuerdo a los requerimientos del modelo de hidrologa. Adems el anlisis de lluvia debe permitir establecer cantidades de lluvia globales que puede descontarse de la escorrenta en concepto de infiltracin, retencin e inyeccin. La lluvia es considerada como la fuente del ciclo hidrolgico, que determina la cantidad de agua que inicia el ciclo hidrolgico por lo que es fundamental para establecer cantidades de agua. Debido a que no existe otra estacin con informacin procesada, se adopt la estacin localizada en las instalaciones del INSIVUMEH como representativa del rea. De acuerdo a estudios que se han realizado sobre la meteorologa del valle, no existen diferencias acentuadas de precipitacin

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en la parte plana de este. Por esta razn, se considera que no se comete un error mayor al adoptar la estacin Observatorio Nacional (INSIVUMEH) como representativa del rea del proyecto. Anlisis de Lluvia Horaria Para determinar la cantidad de agua que puede deducirse de la lluvia en trminos infiltracin, almacenamiento en la cuenca e inyeccin se realiz un extensivo anlisis de la precipitacin horaria. El anlisis consisti en la clasificacin de las tormentas por su intensidad, la determinacin de la duracin de las lluvias y la duracin de los perodos que transcurren entre tormentas. Para establecer la cantidad de lluvia que puede infiltrarse, se clasificaron las tormentas por intensidad. Para clasificar las tormentas se ingresaron en computadora los datos disponibles lluvia horaria. El perodo disponible de lluvia horaria de la estacin Observatorio Nacional es de aos. A continuacin se clasificaron las tormentas de mayor a menor y se plotearon curvas cantidad de lluvia duracin, que se denominaron curvas de duracin de lluvia. su de 43 de

El producto de este trabajo es una serie de 43 curvas de duracin de lluvias. Es relevante que entre las curvas de duracin de lluvias para diferentes aos no existe una gran dispersin. De tal manera, se considera que el promedio de las curvas es una buena representacin de la distribucin de la precipitacin en un ao promedio. En la Grfica 3 se presenta la curva de duracin promedio de los 43 aos disponibles.40

35

30

25

Precipitacin (mm)

20

15

10

5

0 0 100 200 300 400 500 600

Tiempo (Horas)

Grfica 3: Estacin Observatorio Nacional. Curva de Duracin de Lluvia La Grfica 3 permite establecer por una parte, que los mayores volmenes de precipitacin tienen una intensidad moderada. Esto significa, que la mayor parte de la lluvia tiene una intensidad menor que los valores normales de infiltracin de los suelos. Por otra parte, tambin es evidente en la Grfica 3 que las lluvias de intensidad elevada ocurren durante un perodo de tiempo muy corto. Estas dos caractersticas de la lluvia hacen posible manejar las aguas de tormenta. A continuacin, se establecieron los perodos en que se registra lluvia. Con este propsito se contabilizaron las horas en las cuales se registr precipitacin durante el mismo perodo de 43 aos. Por diferencia entre el nmero de horas del mes y el nmero de horas de lluvia, se estableci la duracin de los perodos sin lluvia. Los resultados se muestran en el Cuadro 2.

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Cuadro 2 Estacin Observatorio Nacional Horas de Lluvia y Perodos Secos No de Horas Mes Lluvia No Lluvia Enero 3.2 740.8 Febrero 3.2 668.8 Marzo 4.2 739.8 Abril 7.9 712.1 Mayo 46.8 697.2 Junio 103.5 616.5 Julio 76.9 667.1 Agosto 71.7 672.3 Septiembre 96.4 623.6 Octubre 61.0 683.0 Noviembre 13.1 706.9 Diciembre 4.8 739.2 Total 492.7 8267.3 Por comparacin entre los perodos con lluvia y sin lluvia que aparecen en el Cuadro 2, se concluye que los perodos sin lluvia son mucho ms largos que los perodos con lluvia. Esto hace meditar sobre la posibilidad de utilizar obras de almacenamiento que se llenan durante los perodos de lluvia y se vacan en el subsuelo durante los perodos secos. Este concepto es muy importante sobre todo en el caso de obras de inyeccin cuya velocidad de vaciado es muy lenta. Estas caractersticas de la lluvia tambin son positivas para el manejo de aguas de tormenta. Anlisis de Tormentas El anlisis de tormentas se desarrollo para alimentar al modelo de hidrologa, que es un modelo para diseo de sistemas de drenaje y por lo que requiere lluvias asociadas a perodos de retorno. El anlisis de frecuencia de la precipitacin mxima en 24 horas fue tomado de la Referencia 1, donde se hay un extensivo anlisis de frecuencia de las precipitaciones mximas en 24 horas para las estaciones pluviogrficas del pas. En esta referencia se incluye el anlisis de frecuencia de la precipitacin mxima en 24 horas para la estacin INSIVUMEH, para un perodo de 48 aos. El anlisis de frecuencia de la precipitacin mxima en 24 horas para la estacin Observatorio Nacional se muestra en el Cuadro 3 y en la Grfica 3. Luego de obtener la precipitacin mxima para 24 horas, se estim la precipitacin promedio en 24 horas, de la curva de duracin de precipitacin promedio. Estos valores fueron calculados utilizando un valor de 0.45 como la relacin entre la precipitacin de 24 horas y la precipitacin de 1 hora. Este coeficiente fue estimado para precipitaciones mximas y para comprobar la validez para tormentas promedio, se compararon los valores mximo obtenido de la curva de duracin de lluvias con el valor de la tormenta mxima de 24-horas para un perodo de retorno de 2 aos. Estadsticamente el valor obtenido de la curva de duracin de lluvias debe corresponder a la tormenta con un perodo de retorno de 2.4 aos, por lo que debe ser ligeramente mayor a la tormenta mxima con un perodo de retorno de 2 aos. El valor mximo horario de la curva promedio de duracin de lluvias es de 33.7 mm, que al dividirse entre 0.45 para obtener la precipitacin correspondiente a 24 horas se obtiene 74.9 mm. El valor de la precipitacin mxima de 24 horas para un perodo de retorno de 2 aos es de 71 mm, como puede observarse en el Cuadro 3. En consecuencia se concluye que el coeficiente es vlido para las tormentas mayores obtenidas de la curva de duracin de tormentas.

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Cuadro 3 Estacin Observatorio Nacional. Precipitacin Mxima en 24 Horas (Gumbel) Perodo de Precipitacin Retorno (aos) Mxima (mm) 2 71.0 5 91.9 10 104.3 25 122.0 50 134.0 100 146.3

200 150

Precipitacin Mxima (mm)

100 90 80 70 60 50 40 30

20

10 3.33 10 100

Perodo de Retorno (anos)

Grfica 4: Estacin Observatorio Nacional. Curva de Frecuencia de Precipitacin Mxima en 24-H De acuerdo a lo discutido en el prrafo anterior, se concluy que se puede utilizar el coeficiente de 0.45 para estimar las precipitaciones mximas en 24 horas. Infiltracin La infiltracin es el proceso por medio del cual el agua penetra en el suelo. Existen muchos factores que afectan la infiltracin, entre los que est la condicin del suelo, la cubierta vegetal, las propiedades del suelo y contenido de agua. Estratos con diferentes propiedades normalmente estn situados a diferentes profundidades, lo que modifica la capacidad del suelo de infiltrar agua. La infiltracin es un proceso muy complejo, que solo puede ser descrito aproximadamente mediante ecuaciones matemticas. Para estimar la capacidad del suelo del rea del proyecto de absorber lluvia, se realiz un ensayo de infiltracin. El ensayo consisti en la instalacin en el terreno de un infiltrmetro, en el cual se vierten cantidades controladas de agua. Despus de determinados perodos de tiempo, se realizan lecturas de las cantidades de agua que se han infiltrado. Los resultados de la prueba, se muestran en el Cuadro 4 y en la Grfica 5.

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Cuadro 4 Resultados de la Prueba de Infiltracin Hora Periodo Lectura Infiltracin Capacidad de Infiltracin (min) (cm) Acumulada Infiltracin Acumulada (mm) (mm/h) (mm/h) 15:22 0 18.5 0 15:27 5 17.0 15 180.0 180.0 15:32 10 16.0 25 150.0 120.0 15:37 15 15.8 27 108.0 24.0 15:42 20 15.6 29 87.0 24.0 15:52 30 15.5 30 60.0 6.0 16:07 45 14.5 40 53.3 40.0 16:22 60 14.1 44 44.0 16.0 16:52 90 13.6 49 32.7 10.0 17:22 120 11.9 66 33.0 34.0 18:22 180 10.7 78 26.0 12.0 Inf Despus de 24-horas 7.27 Inf Despus de 5-horas 18.031000

Infiltracin Acumulada (mm) Capacidad de Infiltracin (mm/h) Infiltracin Acumulada (mm/h)

100

Infiltracin (mm)

i = 489.58t

-0.5788

10

i = 239.58t-0.6183

1 1 10 100 1000

Periodo de Tiempo (minutos)

Grfica 5: Resultados de la Prueba de Infiltracin ESTUDIOS DE CALIDAD DEL AGUA El propsito de esta parte de los estudios es el de determinar la calidad de las aguas de lluvia, escorrenta y de flujo superficial y conocer si llena los requisitos sanitarios para utilizarse en la recarga del acufero. En el caso de encontrarse contaminacin, los estudios deben indicar el origen

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de la contaminacin y la forma mas adecuada de removerla, para evitar la contaminacin del acufero y proteccin de las obras de recarga. Para el efecto se tomaron muestras de lluvia, escorrenta y flujo superficial durante el perodo comprendido entre Agosto y Octubre de 1998. Las muestras de lluvia se tomaron con un pluvimetro, las muestras de escorrenta se tomaron de los canales de drenaje de la urbanizacin, finalmente las muestras del flujo superficial se tomaron del sistema de drenajes. Los anlisis de laboratorio se efectuaron en el laboratorio de la Escuela Regional de Ingeniera Sanitaria y Recursos Hidrulicos (ERIS). Los anlisis realizados son los siguientes: Fsicos: olor, color, temperatura, conductividad, turbiedad y pH Qumicos: alcalinidad, anhdrido carbnico, cloruros, sulfatos, dureza, oxgeno disuelto, demanda qumica de oxgeno, demanda bioqumica de oxgeno, nitrgeno amoniacal, nitrtos, nitratos, fsforo, hierro y manganeso, fluoruros y metales pesados. Bacteriolgicos: coliformes totales y coliformes fecales.

Las conclusiones de los anlisis de calidad del agua indican en general que las aguas de lluvia no se encuentran contaminadas. El agua se contamina en la superficie debido a la presencia de materia fecal de origen animal. Sin embargo, los niveles de contaminacin de las aguas pueden ser removidos, por lo que las aguas de tormenta pueden ser utilizadas para recarga de acuferos. En los siguientes prrafos se discute brevemente los resultados de los anlisis de calidad del agua. Agua de Lluvia La calidad fsica de la lluvia est dentro de los lmites aceptables para agua potable. Los niveles de slidos disueltos, Hierro, Zinc y Magnesio, se encuentran dentro de los lmites aceptables para agua potable. No se encontr Cobre ni Manganeso. La presencia de sustancias txicas (nitratos y Flor) se encuentra dentro de los lmites recomendados por las normas de calidad del agua para fuentes de agua. No se detect la presencia de sustancias txicas (Cd, Cr y Pb). La demanda qumica de Oxgeno, la demanda bioqumica de Oxgeno y el Amonaco presentan niveles menores a los lmites mximos aceptados para fuentes de agua. No se encontr contaminacin bacteriolgica. Por lo que se puede concluir que el agua de lluvia captada bajo las condiciones del estudio y las fechas indicadas, puede utilizarse para recarga del acufero. Escorrenta El color y la turbidez de las muestras de escorrenta presentan niveles ms elevados que los permisibles para agua potable, mientras la conductividad y el pH se encuentran bajo estos niveles. Los niveles de slidos disueltos, Hierro, Zinc y Magnesio, se encuentran dentro de los lmites aceptables para agua potable. No se encontr Cobre ni Manganeso. La presencia de sustancias txicas (nitratos y Flor), se encuentra dentro de los lmites recomendados por las normas de calidad del agua para fuentes de agua. No se detect la presencia de sustancias txicas. Los anlisis demuestran que la contaminacin orgnica es alta. La demanda qumica de Oxgeno, la demanda bioqumica de Oxgeno y el Amonaco presentan en oportunidades niveles mayores a los lmites aceptados para fuentes de agua. Se encontr que la contaminacin bacteriolgica alta. Al comparar los resultados con la Normativa Europea Contra la Contaminacin relativa a la calidad requerida de las aguas superficiales que se utilizan en la produccin de agua para la alimentacin en los Estados miembros, se encuentra que la mayora de los parmetros se sitan en la categora A 1. Estas aguas solo necesitan tratamiento de fsico simple y desinfeccin, por ejemplo filtracin rpida y cloracin antes de utilizarlas para consumo humano. Los parmetros que miden la materia orgnica y la calidad bacteriolgica indican que el agua se encuentra en la categora A 3, por lo que antes de utilizar el agua para consumo humano debe recibir un tratamiento avanzado: fsico, qumico, refino y desinfeccin.

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En suelos homogneos la recomendacin sanitaria para la instalacin de letrinas y pozos negros, 1 se basa en pruebas sobre el avance de la contaminacin procedente de los pozos . Durante esas pruebas se demostr que la contaminacin inicialmente avanza hasta 3 metros de profundidad y 12 metros en el sentido horizontal. Posteriormente la contaminacin se retrae. Los niveles de contaminacin orgnica de las muestras de escorrenta son menores a los de un pozo de absorcin de aguas negras, por lo que al seguir las recomendaciones mencionadas, se estar del lado conservador en lo relativo a la contaminacin del agua subterrnea. De lo expuesto anteriormente, se puede concluir que las aguas de escorrentia se pueden inyectar directamente sin necesidad de tratamiento alguno, ya que el suelo se encargara de la filtracin necesaria. Sin embargo, considerando que los poros de los pozos de absorcin se pueden obstruir por los slidos arrastrados, es recomendable el tratamiento fsico simple. Flujo Superficial El color y la turbidez de las muestras de aguas superficiales presentan niveles mayores que los niveles permisibles para agua potable, mientras la conductividad y el pH se encuentran bajo estos niveles. Los niveles de slidos disueltos, Hierro, Zinc y Magnesio, se encuentran dentro de los lmites aceptables para agua potable. No se encontr Cobre ni Manganeso. La presencia de sustancias txicas (nitratos y Flor) se encuentra dentro de los lmites recomendados por las normas de calidad del agua para fuentes de agua. No se detect la presencia de sustancias txicas (Cd, Cr y Pb). La demanda qumica de Oxgeno, la demanda bioqumica de Oxgeno y el Amonaco presentan en oportunidades niveles mayores a los lmites mximos aceptados para fuentes de agua. Se encontr contaminacin bacteriolgica. Comparando los resultados con la Normativa Europea anteriormente mencionada, se encuentra que la mayora de los parmetros se sitan en la categora A 1 que nicamente necesita tratamiento de fsico simple y desinfeccin para consumo humano. Los parmetros de que miden la materia orgnica y la calidad bacteriolgica indican que el agua se encuentra en la categora A 2, por lo que de utilizar el agua directamente para consumo humano antes debera drsele un tratamiento normal: fsico, qumico y desinfeccin. Al igual que el caso de la escorrenta, el flujo superficial puede infiltrarse directamente sin tratamiento y solo es necesario tratar el agua antes de infiltrar por medios fsicos simples.

ESTUDIO HIDROGEOLOGICO El propsito del estudio hidrogeolgico es el de determinar los parmetros que se requieren para establecer el mtodo ms adecuado de recarga del acufero. Previamente se han realizado estudios hidrogeolgicos en el valle de la ciudad de Guatemala, que permiten tener un conocimiento adecuado de las caractersticas de los estratos y de los acuferos para los fines de este proyecto. En este sentido el estudio hidrogeolgico es una recopilacin de estos estudios. Geologa Regional El valle de Guatemala es una estructura tipo graben dentro de los sistemas de falla Motagua y Jalpatagua. Adems las fallas de Mixco y Santa Catarina Pinula bordean el valle de la ciudad de Guatemala. Las principales unidades que afloran en la regin son las siguientes:1

Wagner, E. G. y Lanoix, J. N.: Evacuacin de Excretas en las Zonas Rurales y en las Pequeas Comunidades; OMS, Ginebra; 1960

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Rocas del terciario (Tv), depsitos de pmez superficiales, depsitos de cada y flujos R, depsitos cuaternarios y depsitos lacustres y paleosuelos. Geologa del Area de Estudio El basamento del rea de estudio est constituido por flujos de lavas andesticas terciarias, las cuales constituyen la zona saturada, mientras la zona no saturada esta constituida por flujos y depsitos de cada, producto de erupciones volcnicas cuaternarias. En el rea del estudio se pueden distinguir bsicamente cinco unidades estratigrficas. Las lavas baslticas y andesticas del Terciario, que son flujos de lavas andesitico basalticas, anteriores a la formacin de la caldera de Amatitln. Los flujos lvicos estn fuertemente tectonizados, lo que le da al acufero inferior (zona saturada) buena permeabilidad secundaria. Los depsitos de pmez superficiales y del cuaternario, constituye la zona no saturada y est conformada por intercalaciones de flujos piroclsticos (diamictn), depsitos de cada y depsitos lacustres que formaron parte de la paleocuenca del lago de Amatitln. En el rea de Nimajuy se encuentran depsitos superficiales de flujos piroclsticos. Diamicton H es una unidad que consiste en 80% de granos de pmez y 20% de granos lticos, con un coeficiente de uniformidad de 9, lo que lo clasifica como un suelo bien graduado positivamente. Los depsitos lacustres cuaternarios (Qtl) se encuentran intercalados en la unidad de depsitos de pmez superficiales del cuaternario, pero se considera que pueden funcionar como filtros naturales por la presencia de materiales porosos. Los depsitos lacustres en el rea de Nimajuy se encuentran cercanos al pie de monte y son visibles en los escarpes de cerros. Los depsitos piroclsticos recientes cubren la mayor parte del valle de la ciudad de Guatemala. Estos depsitos estn constituidos por cenizas de color caf obscuro fuertemente meteorizadas, alternando con depsitos de cada de gravas muy bien seleccionados, con un tamao uniforme de color blanco. Se considera que este estrato tiene un espesor mximo en el rea del cerro Gordo que oscila entre los 80 y los 100 m. Geologa Estructural La cuenca sur del valle de la ciudad de Guatemala, donde se encuentra el rea del proyecto, est fracturada por una serie de fallas normales de direccin norte sur, que permiten la recarga del acufero superior y dan al gradiente hidrulico una tendencia hacia el sur con descarga en el lago de Amatitln. Se ha determinado por estudios gravimtricos, que el basamento del graben de la ciudad de Guatemala esta compuesto por dos estructuras de cuenca, una para la ciudad de Guatemala y otra para el lago de Amatitln. Los barrancos que circundan el rea de Nimajuy son producto de un graben formado por el desplazamiento de fallas normales. Se ha concluido que la regin de Amatitln es una caldera de tamao moderado, que est limitada por la interseccin de la cadena volcnica al sur, la fractura de Paln al Oeste y por el sistema de falla de Jalpatagua al Norte. Acuferos En rea de estudio se han identificado dos acuferos importantes que han sido denominados acufero superior e inferior. Las caractersticas de los mismos se detallan a continuacin: Acufero Superior. Consiste esencialmente de potentes depsitos piroclsticos pomceos, cuyos materiales varan desde sueltos a compactos, mal clasificados y mal estratificados, con

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intercalaciones locales de sedimentos fluvio lacustres, paleosuelos y lavas. Las caractersticas hidrogeolgicas del acufero superior son muy variables, se estima una produccin promedio de 200 gpm. Este acufero est siendo sobre explotado debido a la accesibilidad y a la falta de control y regulacin para la explotacin del agua subterrnea. El nivel fritico de este acufero es generalmente cercano a la superficie (dentro de los primeros 20 m) y muestra grandes variaciones estacionales. El nivel fritico del acufero superior responde a las irregularidades del terreno y alimenta el flujo base de los ros Villalobos y Pinula. Se estima que el volumen de agua 9 3 almacenada en el acufero superior es de 4 * 10 m . Acufero Inferior. Est constituido por lavas andesticas y tobas vtricas, las cuales subyacen al acufero superior. Las lavas por sus caractersticas de alta permeabilidad secundaria, fracturacin y espesor, constituyen el principal acufero del rea. En el pozo Ojo de Agua II, el espesor es superior a 218 m. El acufero inferior puede producir caudales de hasta 1000 gpm, sin embargo debido a su profundidad no es muy conocido. El acufero inferior al igual que el acufero superior tiene condiciones libres y de semiconfinamiento. El semiconfinamiento es provocado por los piroclstos compactados y semi compactados que sobreyacen a las lavas fracturadas. En el rea de Nimajuy el acufero inferior se encuentra aproximadamente a una profundidad entre 80 y 150 9 3 m. Se estima que el volumen de agua almacenada en el acufero inferior es de 27.5 * 10 m . En el Cuadro 5 se muestra el balance de aguas de la cuenca sur del valle de la ciudad de Guatemala. Se debe mencionar que los valores del Cuadro 5 han variado en forma sustancial, sobre todo por el incremento de la importacin de agua y la extraccin de agua de pozos. Cuadro 5 Balance de Agua Subterrnea para la Cuenca Sur del Valle de la Ciudad de Guatemala Volumen por Ao 3 6 Hidrolgico (m *10 ) 1975-76 1976-77 77.35 75.7 10.08 9.55 57.43 67.51 55.7 0.32 55.376 -15.93 29.606 57.43 66.98 55 0.24 54.76 -38.82 7.22

Concepto Infiltracin (22% de la precipitacin) Flujo base que alimenta los ros que drenan hacia el lago de Amatitln Flujo subterrneo que ingresa al lago de Amatitln Salidas naturales del sistema Extracciones del sistema (pozos, manantiales, flujo base y galeras de infiltracin) Retorno al sistema 27% por riego y 15 % por fugas de tuberas Salidas artificiales del sistema Prdidas o ganancias del embalse subterrneo (diferencias entre los niveles friticos interanuales) Volumen no balanceado

El movimiento del agua subterrnea en la cuenca Sur del valle de la ciudad de Guatemala, est controlado por las fallas normales con direccin Norte y por el graben con direccin Norte que forma el valle. El control de la circulacin por la estructura es mayor en la zona saturada. El flujo del agua subterrnea en el rea de Nimajuy tiene una direccin de norte a sur, sin embargo, tres kilmetros hacia el Sur de la zona de estudio, la recarga proviene tanto del rea de Santa Catarina Pinula, como del rea de Villanueva, es decir flujos con direcciones este y oeste provenientes de los flancos del graben. Estos flujos se unen para recargar la margen Norte del lago de Amatitln. La profundidad del agua subterrnea vara en el valle de la ciudad. Cerca de la villa de Mixco, la profundidad del agua subterrnea se encuentra entre 110 y 150 m, debido a la gran explotacin del acufero y a la baja permeabilidad de las unidades piroclsticas de la zona. En el valle los niveles varan de Oeste (cerca de la colonia La Brigada) al centro del valle de 120 a 60 m, mientras del

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centro al este vara entre 60 y 100 m. En el Sur a inmediaciones de los pozos del Ojo de Agua, la profundidad del agua subterrnea es de aproximadamente 10 m. La sobre explotacin del acufero se manifiesta por el sostenido descenso del nivel fritico. Se estima que en la cuenca sur del valle de la ciudad, el descenso promedio oscila entre 1 y 1.47 m por ao. Sistema de Recarga. Debido a las condiciones del rea de estudio, que incluye tanto las condiciones de la urbanizacin, como las condiciones geolgicas e hidrogeolgicas, se recomienda la construccin de un pozo artesanal de 60 m de profundidad. El pozo recomendado tiene paredes impermeabilizadas de 40 m, mediante tubos de cemento de 60, con un filtro de grava mezclada de y 2 y 20 m de contacto directo con los piroclstos. El pozo tiene las funciones de servir como rea de recarga y como depsito del agua de tormenta. En caso que el pozo se llene debe tener un sistema de desfogue hacia el drenaje pluvial. Para evitar que el pozo se colmate, se ha diseado un filtro con paredes de concreto impermeabilizado con el propsito de evitar que la filtracin dae los cimientos de los edificios. El agua captada por el sistema de drenajes ser conducida al sistema de filtros, el agua filtrada se conducir luego al pozo de recarga. Se estima que la capacidad de un filtro es de 0.275 m /hora, mientras que la capacidad del pozo, 3 conservadoramente se estima en 0.112 m /hora. SIMULACION DEL SISTEMA La simulacin del sistema tiene el propsito de establecer la forma en que se distribuye el agua en el sistema y sobre todo para establecer la distribucin del flujo superficial a la salida del sistema de drenaje. El programa utilizado para simular el sistema es el TR-55, que es un programa de computadora desarrollado por el Servicio de Conservacin de Suelos de los EUA (SCS), con el propsito de estimar escorrenta, y picos de crecidas en pequeas cuencas, dando un nfasis especial a cuencas urbanizadas. El TR-55 est basado en el Reporte Tcnico No 55 del SCS, sobre Hidrologa Urbana para Cuencas Pequeas. Una descripcin completa de los mtodos que utiliza el programa, se 3 encuentra en el reporte mencionado. Existe adems una gua para la operacin del programa . TR-55 considera una precipitacin uniformemente distribuida sobre la cuenca, en un determinado perodo de tiempo. El programa incluye cuatro distribuciones regionales de precipitacin, que permiten estimar precipitaciones para perodos mas cortos o ms largos de acuerdo al tiempo de concentracin de la cuenca, a partir de la precipitacin mxima de 24 horas. Para estimar la precipitacin el parmetro crtico es el tiempo de concentracin (Tc). En consecuencia, las distribuciones de precipitacin permiten estimar la intensidad de cualquier duracin. La precipitacin es convertida en escorrenta, utilizando el mtodo del Nmero de Curva (CN) desarrollado por el SCS. Los factores que determinan el CN son el grupo de suelos, el tipo de cobertura, la condicin hidrolgica y las condiciones antecedentes. El modelo utiliza el tiempo de concentracin (Tc) y el tiempo de recorrido (Tt) que es el tiempo que el flujo tarda de un sitio a otro de la cuenca y es un componente del tiempo de concentracin. El2 2 3

US,SCS. Technical Release No TR-55, Urban Hydrology for Small Watersheds. Washington, June 1986. 3 US,SCS. Technical Release No TR-55, Urban Hydrology for Small Watersheds, Hydrology Trainning Series, Microcomputer Program Manual. Washington, June 1986.

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tiempo de concentracin es estimado sumando los tiempos de recorrido. Para estimar el tiempo de concentracin, el programa utiliza flujo en lminas (sheet flow) sobre la superficie, flujo concentrado poco profundo (shallow concentrated flow) y flujo en canales. La escorrenta es transformada en un hidrograma utilizando la teora del hidrograma unitario y el trnsito de hidrogramas. El programa utiliza el mtodo de la Estimacin Grfica del Pico de la Descarga, desarrollado por el SCS para cuencas rurales y urbanas. Los datos que se requieren para aplicar el mtodo son: (1) El tiempo de concentracin (Tc), (2) El rea de la cuenca en millas cuadradas, (3) La distribucin de lluvia apropiada, (4) La precipitacin de 24 horas y (5) El nmero de curva (CN). Los parmetros que describen el sistema hidrolgico e hidrulico de la urbanizacin fueron medidos de un plano del sistema de drenajes de la misma. Los parmetros que se obtuvieron aparecen en el Cuadro 6, en sistema ingls, que es el sistema de medidas que utiliza el programa. El modelo fue corrido para una serie de condiciones de precipitacin, que incluyen desde las precipitaciones mximas en 100 aos, hasta la tormenta que produce cero escorrenta. Para cada tormenta, el modelo produjo un hidrograma. A continuacin, se calcul el volumen de agua de cada hidrograma. Los resultados de las simulaciones se resumen en el Cuadro 7. En la Grfica 6 se muestra la relacin entre la precipitacin y el volumen de escorrenta para cada tormenta. Cuadro 6 Parmetros para la Simulacin Subcuenca Escorrenta (pies) Flujo en Canales Area Lmina Concent Long Pend Diam Area PerMoj Perm Imperm 2 (pies) (pies) (pies) (pulg) (pies ) (pies) (acres) (acres) SC 1 36.1 137.8 404.2 0.026 10 0.55 2.62 1.21 1.21 423.9 0.026 12 0.79 3.14 SC 2 82.0 82.0 316.6 0.014 12 0.79 3.14 3.89 1.24 320.6 0.014 20 2.18 5.24 SC 3 65.6 114.8 353.7 0.016 16 1.40 4.19 1.81 0.67 Trnsito 226.4 0.008 20 2.18 5.24 SC 4 (Tr) 36.1 32.8 229.3 0.010 24 3.14 6.28 0.19 SC 5 82.0 147.6 380.6 0.010 16 1.40 4.19 4.17 1.57 Trnsito 203.4 0.020 24 3.14 6.28 SC 6 98.4 114.8 271.7 0.015 12 0.79 3.14 0.81 0.30 101.1 0.010 16 1.40 4.19 SC 7 49.2 131.2 131.2 0.037 10 0.55 2.62 0.21 0.59 Trnsito 121.4 0.006 16 1.40 4.19 SC 8 (Tr) 36.1 32.8 101.1 0.010 30 4.91 7.85 0.08 0.08 SC 9 98.4 131.2 184.7 0.017 16 1.40 4.19 1.95 0.22 SC 10 36.1 164.1 321.2 0.013 10 0.55 2.62 0.24

CN 98 70 71 98 71 71 88 100 65 98

En la Grfica 6, se incluye una funcin matemtica que describe la relacin entre la precipitacin y el volumen de escorrenta. Esta funcin se utiliz para estimar los volmenes disponibles para recarga de una serie real de precipitacin.

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Cuadro 7 Relacin entre la Precipitacin y la Escorrenta Perodo de Precipitacin Volumen de Volumen de Retorno/duracin (mm) Precipitacin Escorrenta 3 3 (m ) (m ) 100-Aos 146.3 12128.27 4795.58 50-Aos 134.0 11108.60 4020.95 25-Aos 122.0 10113.80 3144.39 10-Aos 104.0 8621.60 2211.78 5-Aos 91.9 7618.51 1600.23 2-Aos 71.0 5885.90 800.11 1-Hora 74.8 6200.92 927.52 2-Horas 62.2 5156.38 555.49 5-Horas 43.8 3631.02 163.08 10-Horas 32.6 2702.54 71.35 20-Horas 23.0 1906.70 30.58 40-Horas 16.8 1392.72 10.19 60-horas 11.0 911.90 0.0014000 Vol de Prec Vol de Escorr 12000

10000

8000

Volumen (m3)

6000

VE = 0.0036P4000

2.8618

2000

0 0 20 40 60 80 100 120 140 160

Precipitacin (mm)

Grfica 6: Relacin entre la Precipitacin y la Escorrenta MANEJO DE AGUAS Para determinar el sistema de manejo de aguas mas adecuado para las condiciones de una urbanizacin como la del rea del proyecto, se consideraron varias las diferentes opciones que existen para conservar el agua en las cuencas. Estas opciones se describen a continuacin.

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Infiltracin Inducida La infiltracin inducida, consiste en aprovechar las reas verdes que son permeables, como reas de infiltracin. El drenaje de las reas impermeables descarga en las reas permeables. Para estimar el volumen de agua que puede conservarse en la cuenca por infiltracin inducida, se calcul el volumen que se infiltra normalmente en el rea. Para esto se tomo la curva de duracin de la precipitacin promedio, descontndose 70% por evapotranspiracin. A continuacin se estim la capacidad de infiltracin para la duracin promedio de las tormentas, que es de aproximadamente 5 horas. Para esta duracin, de acuerdo a la Tabla 4, la infiltracin acumulada es de 18 mm/h. Esto significa que toda el agua de lluvia menos la abstraccin inicial, que tiene una intensidad menor de 18 mm/h puede infiltrarse. Se descont la lluvia en las reas impermeables que es un 31% del rea total de la urbanizacin. Para estimar la cantidad de infiltracin inducida, se sustrajo de la precipitacin un total de 115 mm, como abstraccin inicial para zonas urbanas. A continuacin se estim la cantidad disponible para infiltracin del 31% del rea que representa la zona impermeable. En la Grfica 7 se muestra las cantidades disponibles para infiltracin y para infiltracin inducida. En el Cuadro 8 aparecen los volmenes totales de infiltracin original (antes de la construccin de la urbanizacin), actual e incluyendo la actual ms la inducida.

100

Precipitacin Infiltracin Normal Normal + Inducida

10

Precipitacin - Infiltracin (mm)

1

0.1

0.01 0 100 200 300 400 500 600

Duracin (horas)

Grfica 7: Disponibilidad de Agua para Infiltracin El Cuadro 8 muestra que el volumen de infiltracin inducida es significativo, por lo que debe ser parte de la solucin de los problemas del manejo de aguas.

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Cuadro 8 Disponibilidad de Agua para Infiltracin Descripcin Original Actual

Precipitacin Evapotranspiracin/Abstraccin Inicial Infiltracin 2 Area Permeable (km ) 3 Infiltracin (m )

1097 769 328 0.0829 27,181

1097 769 328 0.0573 18,787

Con Infiltracin Inducida 1097 115 982*31% .0573 34,478

Para las condiciones de la urbanizacin Nimajuy, se calcularon los porcentajes de infiltracin que se puede lograr mediante la induccin de infiltracin, de acuerdo al porcentaje de rea impermeable. En la Grfica 8 se resumen los resultados de los clculos.140

120

100

Volumen Infiltrado (%)

80

60

40

20 Con Infiltracin Inducida Situacin Actual 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Area Permeable (%)

Grfica 8: Relacin entre la Infiltracin y el Area Impermeable La Grfica 8 muestra que mediante la infiltracin inducida, se puede hacer ms eficiente el proceso de infiltracin. De acuerdo a la Grfica, el incremento de infiltracin es mayor, cuando el rea impermeable es de 30%. El porcentaje de rea impermeable en Nimajuy es 31%, por lo que la infiltracin inducida reducir considerablemente la escorrenta superficial. Inyeccin de Agua Con los resultados de las corridas del modelo hidrolgico, se estimaron los volmenes de escorrenta que pueden inyectarse en el subsuelo de acuerdo al rgimen de lluvias, al sistema hidrolgico, a las condiciones hidrogeolgicas y a las caractersticas del sistema de inyeccin. Del anlisis de lluvias se seleccion el ao promedio y se simul la forma en que funciona el sistema de inyeccin de acuerdo al rgimen de precipitaciones de ese ao. El sistema de inyeccin propuesto consiste de varios filtros y un pozo. El nmero de filtros y el volumen del pozo dependen de las condiciones del sistema fsico y de los beneficios a obtener.

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Para establecer el efecto del sistema de inyeccin, se simul con uno hasta seis filtros. Para cada condicin, se determin el volumen del pozo necesario para inyectar la cantidad de agua filtrada. A continuacin, se redujo el volumen del pozo y se determin el volumen de agua inyectada. Esto implica que parte del agua filtrada es conducida hacia el sistema de drenaje y por lo tanto el volumen disponible para recarga del acufero es menor. Los resultados de las simulaciones se muestran en la Grfica 8 y aparecen en forma numrica en el Cuadro 9.1000

Volumen de Recarga (m3)

2 filtro 3 Filtros 4 Filtros 5 Filtros 6 Filtros100 10 100 1000

Volumen del Pozo (m3)

Grfica 9: Resultados de la Simulacin del Sistema de Inyeccin Cuadro 9 Resultados de la Simulacin del Sistema de Inyeccin Volmenes Disponibles para Recarga del Acufero (m ) 2 Filtros 3 Filtros 4 Filtros 5 Filtros 6 Filtros Pozo Recarga Pozo Recarga Pozo Recarga Pozo Recarga Pozo Recarga 60.6 354.1 126.9 474.7 183.8 581.9 235.8 666.3 308.4 745.5 50 333.8 110 447.1 150 540 200 618.8 250 676.3 40 323.8 90 427.1 120 510 175 591.1 225 648.6 30 313.8 70 407.1 90 480 150 566.1 200 621 20 298.4 50 375.7 60 415.6 125 541.1 150 571 10 266.8 30 337.7 30 369.8 100 516.1 100 521 10 275.6 10 296.4 75 465.3 50 442.5 Sistema Recomendado Siguiendo a los resultados resumidos en los Cuadros 8 y 9, es evidente que la infiltracin inducida produce volmenes de recarga muy superiores a los que se obtienen con la inyeccin mediante pozos de absorcin. Sin embargo, la infiltracin inducida no garantiza la recarga del acufero,3

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debido a que la existencia de estratos impermeables puede provocar el flujo en el sentido horizontal del agua infiltrada. De acuerdo a los resultados del estudio hidrogeolgico, existen en el rea estratos de paleosuelos de baja permeabilidad, que podran detener el flujo vertical y motivar la aparicin de manantiales, que pueden provocar inestabilidad en los taludes de los barrancos aledaos. La posicin de los estratos de paleosuelos est aproximadamente entre los 20 y los 40 metros de profundidad. Para garantizar que el agua infiltrada recargue el acufero, se deben construir pozos que actuaran como conexin entre los estratos permeables superiores y el acufero. El nmero de pozos y su profundidad se determinar de acuerdo a la estratigrafa. La estratigrafa puede determinarse durante la construccin de un pozo. El sistema recomendado consiste en obras de derivacin de las aguas de lluvia de las zonas impermeables hacia reas verdes. Estas obras son muy sencillas en el caso de los edificios de vivienda, pero no lo son en el caso de las calles y los parqueos, que debern elevarse de nivel. El drenaje actual de los edificios y las reas verdes deber ser modificado para que sirvan de drenaje de las reas verdes en los casos en que la capacidad de infiltracin del suelo sea superada. En principio se recomienda la construccin de un pozo para determinar en detalle la estratigrafa y para estudiar el comportamiento del sistema, sobre todo del nivel fritico. Esto permitir establecer la necesidad de construir mas pozos. CONCLUSIONES La situacin de deterioro de los recursos de las cuencas del valle de la ciudad de Guatemala, hace urgente tomar medidas para revertir el dao que se produce por la expansin del rea urbana. Una de estas medidas es el manejo de las aguas, que es el tema principal de este documento. La ejecucin del presente proyecto de investigacin ha permitido llegar a importantes conclusiones sobre las posibilidades para el manejo de aguas en el valle de la ciudad de Guatemala. Sin embargo es evidente que el tema no esta agotado y que debe continuarse la investigacin. Las reas verdes adems de otros beneficios ambientales, pueden ser de gran utilidad para la conservacin del agua, si se hace un diseo adecuado del sistema de drenajes. En este sentido, el manejo de aguas, es una tcnica que permite mejorar conservar cantidades importantes de agua, que de otra manera se pierde y causa destruccin en los sitios donde se dispone. La cobertura de informacin bsica y su disponibilidad al usuario, en lo que se refiere a datos meteorolgicos e hidrogeolgicos no es suficiente para el diseo de sistemas de drenajes bajo el concepto de la conservacin. La infiltracin inducida es el mtodo ms eficiente para manejar las aguas de tormenta. Sin embargo, para garantizar la recarga del acufero, se requiere conocer en detalle las condiciones hidrogeolgicas del rea y eventualmente la construccin de pozos. Aunque los volmenes de agua que pueden reducirse de la escorrenta superficial mediante la inyeccin con pozos de absorcin son reducidos, comparados con los que se logran mediante la infiltracin inducida, este mtodo debe ser estudiado y considerado como una alternativa. En algunos casos la construccin de pozos puede ser la nica solucin. La construccin de pozos de absorcin debe ser utilizada en sitios donde no existen reas verdes, adems pueden utilizarse en jardines y para reducir los picos de las crecidas.

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Para mejorar las condiciones de conservacin del agua en el valle de la ciudad, es necesaria la implementacin de un programa de manejo de aguas, que incluya la construccin bajo condiciones controladas del sistema propuesto en este documento. RECOMENDACIONES Continuar la investigacin sobre el manejo de aguas, sobre todo en los temas que se refieren al rgimen de precipitaciones, modelos hidrolgicos, capacidad de infiltracin de los suelos, las condiciones hidrogeolgicas en general del valle y sobre materiales y mtodos de construccin de obras de infraestructura que permiten la conservacin del agua. Promover la proteccin y expansin de las reas verdes en las zonas urbanas existentes y su conservacin en los nuevos desarrollos urbanos, para mejorar las condiciones ambientales que se han deteriorado por la expansin urbana, que incluye la conservacin del agua. Desarrollar programas de infiltracin inducida, mediante la readecuacin de los sistemas actuales de drenaje y la jardinizacin de las reas verdes existentes. Mejorar la cobertura de la informacin bsica, especialmente meteorolgica e hidrogeolgica. Continuar la investigacin sobre la utilidad de los pozos de absorcin, sobre todo en zonas donde no existen reas verdes, en jardines y para reducir los picos de las crecidas. Implementar un programa de manejo de aguas en el valle de la ciudad, dentro del cual se proceda a construir bajo condiciones controladas el sistema propuesto en este documento. BIBLIOGRAFIA 1. 2. 3. 4. 5. 6. INSIVUMEH. Anlisis de Precipitacin Mxima en 24 Horas para la Repblica de Guatemala. Seccin de Hidrologa Aplicada. Guatemala, Mayo de 1980. IGN. Estudio Integral de los Recursos Hidrulicos del Departamento de Escuintla. Guatemala, Diciembre de 1974. US,SCS. Technical Release No TR-55, Urban Hydrology for Small Watersheds. Washington, June 1986. US,SCS. Technical Release No TR-55, Urban Hydrology for Small Watersheds, Hydrology Trainning Series, Microcomputer Program Manual. Washington, June 1986. Chow, V.T.,Maidment, D.R., Mays, L.W. Applied Hydrology. McGraw-Hill. New York, 1987. Departamento de Sanidad y Bienestar Social; Red de Centros de Vigilancia de las Aguas Potables de Consumo Pblico; Instituto de Salud Publica de Navarra; Pamplona, Navarra, Espaa, 1987. Wagner, E. G. y Lanoix, J. N.: Evacuacin de Excretas en las Zonas Rurales y en las Pequeas Comunidades; OMS, Ginebra; 1960 Metclf and Eddy; Ingeniera de las Aguas Residuales; Mc Graw Hill; Mxico 1995. CEPIS, Filtracin Lenta en Arena para Abastecimiento Publico de Agua en Pases en Desarrollo; CEPIS/OPS, Lima, Per, 1978. EPA; Guidelines for Water Reuse, EPA/625/R-92/004; USAID; Washington, D.C.; 1992

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