Mejora del conocimiento hidrogeológico

Entender los procesos de recarga difusa y por bloque de roca que se presentan en la cuenca del río Bolo. En el área de estudio se realizaron dos investigaciones: la primera se enfoca en la estimación de la recarga difusa en la cuenca, y la segunda se enfoca en la estimación de la contribución del bloque de montaña desde la Cordillera Central a la recarga de acuíferos en los depósitos aluviales.

La cuenca del río Bolo se localiza en el Valle del Cauca. Es una sub-cuenca de la cuenca mayor del río Cauca, área con gran demanda de recursos hídricos principalmente para el cultivo de caña de azúcar.

Debido a la alta demanda de aguas subterráneas en la cuenca, es importante la estimación de la recarga con el fin de realizar un manejo sostenible y reducir el agotamiento y la degradación del recurso.

Las investigaciones requieren dos tipos de información: 1) Datos históricos de precipitación, caudales, temperatura, tipo y uso de suelo, las propiedades de los cultivos y la estimación de la escorrentía empleando el Número de Curva; todos estos datos son necesarios para realizar un balance hídrico y se encontraban disponibles en las estaciones pluviométricas y climatológicas de la CVC junto con algunas estaciones privadas. 2) Trabajo en campo durante dos semanas en el cual se recolectaron muestras de agua en los ríos, nacimientos y pozos; en campo se midieron los parámetros de temperatura, pH, conductividad eléctrica y oxígeno disuelto, y se analizaron las muestras en el laboratorio.

La información se recolectó con el apoyo de los técnicos de la CVC, y los técnicos de la Asociación de Usuarios de Aguas del Río Bolo, ASOBOLO. Para desarrollar el tema se requiere llevar a cabo el protocolo adecuado para la recolección de muestras de aguas subterráneas, y realizar análisis y procesamiento de series de tiempo de datos hidroclimatológicos.

La zona de estudio ha sido piloto para numerosos estudios de recursos hídricos y de aguas subterráneas. El modelo conceptual del Valle del Cauca ha sido ampliamente desarrollado, e incluso se cuenta con un modelo numérico, que incluye análisis de recarga. Estos estudios se realizaron con el fin de emplear métodos alternos para su estimación y validar condiciones limitantes incluidas en los modelos.

Recarga difusa del agua subterránea

El primer método utilizado para el cálculo de la recarga subterránea es el método del balance hídrico en el suelo con el que se realizó también el análisis de variabilidad temporal. Para los análisis se utilizaron datos de precipitación y temperatura en el periodo 2000-2016; se usaron además datos de capacidad de campo, profundidad de las raíces del cultivo, profundidad de extinción, profundidad del agua subterránea, umbrales para la determinación de la escorrentía, y datos de riego. El cálculo fue realizado en un punto específico en los conos aluviales (1020 msnm), los datos de precipitación y de temperatura fueron tomados de estaciones hidroclimatológicas de la zona.

La recarga también fue estimada mediante el método de balance de masa de cloruros (Allison & Hughes, 1978), usado también para el análisis de la variabilidad espacial de la recarga en la cuenca. Para este análisis fueron utilizados los datos de precipitación media multianual de dos estaciones de precipitación: una en los conos aluviales y una en las llanuras aluviales. Los valores de concentraciones de cloruros se tomaron de la campaña de campo realizada en mayo de 2017, con un total de 14 pozos poco profundos muestreados. Estos puntos fueron divididos en dos grupos, de los cuales se realizó el cálculo promedio de las concentraciones de cloruros y se estimaron valores de recarga para los conos aluviales y para las llanuras aluviales. Para el análisis de variabilidad espacial se calculó la recarga en cada uno de los puntos y los resultados fueron interpolados utilizando el método Kriging.

Recarga del Bloque de Montaña

La recarga del bloque de montaña hace referencia a la contribución de agua que proviene desde las zonas elevadas de basaltos a los acuíferos en los depósitos aluviales, moviéndose a través de la roca lecho. Inicialmente un balance de agua para el periodo entre enero de 2015 y diciembre 2017 en una zona alta de la cuenca del Rio Bolo, sub-cuenca de Aguaclara, enfocado en la hidrología de montaña (Wilson & Guan, 2004). Para el balance la entrada de agua proviene de las lluvias, y mediante el método hipsométrico fue distribuida espacialmente. Para las salidas de agua se contaba con cinco estaciones hidrométricas y 4 estaciones climatológicas utilizadas para el cálculo de evapotranspiración, junto con el uso de suelos. Conociendo el alto grado de incertidumbre en el cálculo de evapotranspiración, los modelos SSEBop de USGS y ETensemble fueron utilizados para el balance. Adicionalmente hidrogeoquímica e isotopos estables fueron utilizados para entender las fuentes de agua, el movimiento del agua desde las zonas altas de mayor precipitación hasta los depósitos aluviales en el Valle.

Un reto usual en los estudios hidrogeológicos suele ser la disponibilidad de información, para la aplicación de los balances hídricos, es recomendable tener series de datos de largo plazo. De igual manera para los análisis hidrogeoquímicos es conveniente tomar muestras en diferentes temporadas, y durante un largo plazo, que permitan validar el modelo conceptual desarrollado a partir de la interpretación de datos disponibles. Para el método de cloruros, se debe tener en cuenta que, de acuerdo con la ubicación geográfica, el contenido de cloruros puede ser muy bajo y requerir laboratorios con capacidades de detección de cloruros con limites bajos; en este último caso también se recomienda realizar la estimación con muestras mensuales durante cinco años, sin embargo, dependiendo de la capacidad y el presupuesto disponible se pueden tener aproximaciones en la estimación de la recarga con una cantidad menor de datos.

Contacto: Guillermo Céspedes López y Sebastián Osorio Morales

Allison, G. B., & Hughes, M. W. (1978). The use of environmental chloride and tritium to estimate total recharge to an unconfined aquifer. Soil Research, 16(2), 181-195.Nonner, J., & Stigter, T. (2016). Manual for the Recharge Computation Spreadsheet (EXCEL).

Sanchez, M. F., Delsman, J., Werner, M., Céspedes, G., Stigter, T., & Fernández, A. F. (2016). Evaluación de las aguas subterráneas en condiciones climáticas extremas en el Valle del Cauca. Resultado 2: Caracterización y modelación del sistema hidrogeológico del Valle del Cauca.

Wilson JL, Guan H (2004) Mountain-block hydrology and mountain-front recharge. In: Hogan JF, Phillips FM, Scanlon BR (eds) Groundwater Recharge in a Desert Environment: The Southwestern United States, vol 9. American Geophysical Union, Washington, D. C., pp 113–137