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Resumen Abstract
El agua subterránea es un recurso indispensable para el desarrollo de
Groundwater is a resource essential for the development of
las poblaciones de zonas áridas. El acelerado crecimiento urbano y la populations.The accelerated urban growth in the cities of the world is
falta de planeación para el manejo adecuado del recurso son las
one of the main causes of the pressure on availability on the resource.
principales causas de presión para su disponibilidad. Esto provoca un Population growth, and the lack of planning for the proper management
descenso en los niveles de agua subterránea, induciendo un cambio en of the resource are causing a decrease in groundwater levels, generating
la dirección del flujo. En el presente trabajo se analizó la evolución de los a change in the direction of groundwater flow. This paper discusses
niveles estáticos de los acuíferos Bolsón del Hueco y Bolsón de la Mesilla
the evolution of static groundwater levels of the Bolson del Hueco
en Ciudad Juárez, Chihuahua en un periodo de 39 años (1975-2014), aquifer over a period of 39 years (1975-2014). It also estimates the
para estimar la dirección del flujo del agua subterránea. Se aplicaron direction of groundwater flow in Ciudad Juárez, Chihuahua, Mexico.
procedimientos de modelación geoespacial y geoestadísticas por Geostatistical modeling procedures were used by applying Kriging
medio del método de interpolación de Kriging, para lo cual se usó interpolation methodwhile using information from the Municipal
información de la Junta Municipal de Aguas y Saneamiento (JMAS). Esta Water and Sanitation Board (JMAS). The information is a historical
información es un registro histórico del nivel estático respecto a la
record of the static groundwater levels for 1974, 1994 and 2014.The
elevación del brocal de los pozos para los años 1974, 1994 y 2014. Los results show the depth of static water levels in the region has varied
resultados demuestran que la profundidad del nivel estático en la región throughout this time period from 30 m to 140 m, generating local cones
ha variado durante este periodo desde los 30 m a los 140 m, generando
of depression mainly in the downtown area of the city. New urban
conos de abatimiento locales, principalmente en el área central de la
development policies are required that could help the aquifer to
ciudad. Se necesitan nuevas políticas de desarrollo urbano que ayuden accomplish a sustainable approach since presently it has generated
al uso sustentable del acuífero y prevean la sobreexplotación del acuífero. negative consequences such as overexploitation of the aquifer.
Palabras clave: Bolsón del Hueco, Modelación Geospacial, Agua
Keywords:
Bolson del Hueco, Geospatial Modeling, Groundwater, Flow
Subterránea, Dirección de Flujo.
Direction.
Evolución temporal del flujo del agua
subterránea en Ciudad Juárez, Chihuahua
aplicando modelación geoespacial
Temporal evolution of groundwater flow in Ciudad Juárez,
Chihuahua applying geospatial modeling
A
RTURO
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1,5
, A
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G
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UNGUÍA
3
,
SERGIO SAÚL-SOLÍS2 Y JOSIAH MCCONNELL HEYMAN4
Recibido: Agosto 25, 2018 Aceptado: Diciembre 4, 2018
_________________________________
1 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CIUDAD JUÁREZ. Instituto de Arquitectura Diseño y Arte. Av. Del Charro 450 norte. Ciudad Juárez, Chihuahua.
México. C.P 32310
2 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CIUDAD JUÁREZ. Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental. Avenida Del Charro #450 Norte. Ciudad Juárez,
Chihuahua. México. 32315. Tel. (656) 688-2100.
3 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIHUAHUA (UACH). Circuito Número I s/n, Nuevo Campus Universitario II. C. P. 31100 Chihuahua, Chih.
Tel. (614) 442-9500.
4 UNIVERSIDAD DE TEXAS EN EL PASO. Centro de Estudios Interamericanos y de la Frontera.
5 Dirección electrónica del autor de correspondencia: asotoo@yahoo.com
Medio Ambiente y Desarrollo Sustentable Artículo arbitrado
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Evolución temporal del flujo del agua subterránea en Ciudad Juárez, Chihuahua aplicando modelación geoespacial
L
Introducción
a disponibilidad de agua, en cantidad y calidad, es hoy en día una necesidad clave para
el desarrollo de las poblaciones. La presión por el recurso agua puede llegar a afectar su
disponibilidad y calidad, disminuyendo con esto su aprovechamiento e inclusive su
uso para las necesidades más vitales de las poblaciones.
Esta situación puede convertirse en un freno al
desarrollo, por lo cual se requiere de acciones en el
proceso de aprovechamiento del agua subterránea,
con el fin de optimizarlo desde una perspectiva del
desarrollo (Manzano-Solís, 2007). El agua subterránea
constituye la fuente principal de abastecimiento de
agua en nuestro país, especialmente en la parte norte,
en donde las precipitaciones son escasas e irregulares
y las temperaturas muy altas. Sin embargo, estas
fuentes no son inagotables y es necesario preservarlas
(Ruíz, 2008). Cuando la extracción de las aguas
subterráneas supera la recarga, se consume el agua
almacenada en los acuíferos y se generan abatimientos
de los niveles freáticos. De tal manera que, si esta
situación se prolonga el volumen almacenado de agua
disminuirá progresivamente, provocando una serie
de consecuencias negativas, que van desde el cambio
de la dirección del flujo hasta el agotamiento del acuí-
fero, entre otros impactos ambientales. Esto podría
provocar la disminución de la calidad del agua, frenar
el crecimiento urbano, desaparición o reducción de los
caudales base de los ríos, la eliminación de la vegetación
nativa o incluso la pérdida del ecosistema por la
degradación completa de la fuente de abastecimiento.
De acuerdo con datos de CONAGUA, el acuífero
binacional del Bolsón del Hueco localizado el norte de
Chihuahua, tiene una condición de sobreexplotación,
por lo que se ha establecido veda por tiempo indefinido
para el alumbramiento de aguas subterráneas al
sureste de Ciudad Juárez, Chihuahua, lo cual fue
publicado en el Diario Oficial de la Federación el 18
de marzo de 1952 (CONAGUA, 2008). De continuar
estas tendencias de sobreexplotación del acuífero se
podrían tener consecuencias negativas directas en la
producción de agua potable, en donde un descenso
importante del nivel estático originado por el bombeo
intenso de las aguas subterráneas estaría presente en
la región. Estos descensos de los niveles piezométricos
afectan el entorno inmediato de los pozos e inclusive
en una zona de influencia más amplia. El monitoreo
del nivel estático de las aguas subterráneas en la ciudad
provee de importante información para la evaluación
temporal del abatimiento, y para la planeación
sustentable de la explotación del agua subterránea en
una región. El Bolsón del Hueco es un acuífero que,
de acuerdo con la información existente, a partir de
1965 comienza un intenso aprovechamiento de su
disponibilidad, pero también se inicia un importante
abatimiento de sus niveles (Sanchez, 2017). Por
ejemplo, en Ciudad Juárez, Chihuahua se tienen
registros desde 1965 de los niveles estáticos, reflejando
cómo ha cambiado la dirección del flujo desde 1903.
El flujo del agua subterránea, antes de su explotación,
era en dirección hacia el cauce principal del Río
Bravo; después, por el intenso bombeo a que ha estado
sometido el acuífero, se han identificado conos de
abatimiento puntuales, principalmente en el centro
de la ciudad (Hutchison, 2004).
En en la presente investigación se analizaron y
evaluaron los niveles estáticos para poder determinar
la evolución geoespacial y temporal de la dirección
del flujo del agua subterránea del acuífero del Bolsón
del Hueco.
Características del área de estudio.
El acuífero Bolsón del Hueco tiene su localización
en la frontera norte del estado de Chihuahua, colinda
con el país vecino de los Estados Unidos de América,
observándose como frontera natural el cauce del río
Bravo. Su geometría es irregular, con una superficie
alargada de aproximadamente 3,386.45 km2 de
extensión, que se encuentra contenida entre los
paralelos 31° 07’ y 31° 48’ de latitud norte; los
meridianos 106° 10’ y 106° 58’ de longitud oeste;
altitud entre 1,000 y 1,900 m, incluye parcialmente el
Distrito de Riego 009 del Valle de Juárez, la totalidad
de la zona urbana de Ciudad Juárez y la zona de Anapra
como se muestra en la Figura 1.
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Figura 1. Localización del Acuífero Bolsón del Hueco y zona de
estudio (Conagua, 2009).
Ciudad Juárez ha experimentado un crecimiento
demográfico notable, basado desde un principio en el
comercio e intercambio fronterizo, y desde 1965 en
la industria maquiladora (Martínez, 2018). El intenso
crecimiento en una región muy árida presenta
desafíos a la sostenibilidad medio ambiental (Heyman,
2007).
Geología.
En el área de estudio, la geología está formada
por unidades litológicas que datan del mesozoico hasta
el cenozoico, formadas por rocas clásticas y
carbonatadas. Los sedimentos del relleno de la cuenca,
por lo regular son materiales heterogéneos débilmente
consolidados y no consolidados que sobreyacen rocas
desde el Precámbrico hasta el Terciario (Sandeen,
1954). Las rocas más antiguas son de tipo sedimen-
tario y de origen marino, y corresponden a las
formaciones Navarrete-Las Vigas, Cuchillo y Grupo
Aurora, las cuales fueron depositadas en la Cuenca
Chihuahua durante el Cretácico Inferior y están
representadas por lutitas-areniscas, calizas arcillosas
y biógenas y calizas respectivamente (CONAGUA,
2008). Dichos estratos van desde la sierra de Juárez,
sierra El Presidio, hasta la sierra de Guadalupe en el
norte de Chihuahua, México (De la O’Carreno, 1957,
1958; GeoFimex, 1970; Wilkins, 1986).
El agua subterránea se aloja principalmente en
los depósitos terciarios del bolsón, el cual está
constituido principalmente por material arenoso con
algunas capas delgadas de arcilla con características
de semi-confinado, siendo aprovechado por los pozos
que abastecen de agua potable a Ciudad Juárez,
Chihuahua. La mayor parte de los pozos de uso agrícola
se emplazan solo en los depósitos del aluvión y
raramente rebasan los 100 m de profundidad, mientras
que los pozos que abastecen de agua potable a Ciudad
Juárez extraen agua principalmente de los depósitos
de bolsón y tienen profundidades promedio de 250
m, los sedimentos del aluvión Río Bravo tienen
espesores que varían de 40 a 100 m y se compone de
materiales con granulometría que va de gravas a
arcillas y arenas; dispuestos en estratos irregulares
de espesores variables, cuya litología cambia
gradualmente tanto lateral como verticalmente,
existiendo una predominancia de las gravas y arenas
(CONAGUA, 2008).
Los depósitos sedimentarios del acuífero varían
lateralmente en su granulometría, predominando las
arenas, limos y arcillas, dichos estratos se extienden
por el valle agrícola y va desde el poblado de Loma
Blanca al sureste de Ciudad Juárez, Chihuahua hasta
el poblado de Guadalupe, D. B., en esta estratigrafía
regional, se puede observar un estrato arenoso a una
profundidad aproximada de 450 m; este estrato es más
permeable que los depósitos areno-arcilloso que lo
circundan, y aparentemente se extiende hacia zonas
de recarga con más elevación, lo cual provoca
artesianismo, en donde incluso llega a brotar agua a la
altura del poblado El Millón, el cual se abastece de agua
potable a través del pozo PJB-5 que alcanza a
emplazarse en el mencionado estrato (CONAGUA,
2008).
Existe una tendencia a aumentar el contenido de
arcilla desde el valle agrícola hacia la zona de las Sierras
de Presidio, Guadalupe y San Ignacio, lo cual se refleja
en la disminución de gastos de extracción de los pozos
perforados en esas zonas, aunque la calidad del agua,
por el contrario, tiende a mejorar sustancialmente
hacia esas zonas.
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Materiales y métodos
La investigación se llevó a cabo recopilando
información de diferentes fuentes, sobre todo la Junta
Municipal de Aguas y Saneamiento (JMAS), del
Registro Público de Derechos de Agua (REPDA) y la
Comisión Nacional del Agua (CONAGUA). La JMAS
proporcionó una base de datos con el registro
histórico del nivel estático respecto a la elevación del
brocal para los años 1974, 1994 y 2014, variando la
cantidad de pozos de 33 en 1975 hasta 212 pozos al
2014, todos localizados Acuífero del Bolsón del
Hueco. La información estadística se procesó con el
paquete computacional de Sistema de Información
Geográfica ArcGIS, y su extensión Spatial Analyst,
utilizando el método geoestadístico de interpolación
de Kriging.
El método de Kriging es un método geoestadístico
de interpolación avanzado que genera una superficie
estimada a partir de un conjunto de puntos dispersos,
que ha probado ser útil y popular en muchos campos
(Burgess y Webster, 1980). Kriging pondera los
valores medidos circundantes para calcular una
predicción de una ubicación sin mediciones. La
fórmula general para ambos interpoladores se forma
como una suma ponderada de los datos:
(1)
donde:
Z(si) = el valor medido en la ubicación i
i = un peso desconocido para el valor medido en
la ubicación i
s0 = la ubicación de la predicción
N = el número de valores medidos
Kriging provee, a partir de una muestra de puntos,
ya sean regulares o irregularmente distribuidos,
valores estimados de aquellos sitios donde no hay
información, sin sesgo y con una mínima varianza
conocida (Fundecor, 2018). Kriging presupone que
la distancia o la dirección entre los puntos de muestra
reflejan una correlación espacial y que proporcionan
alguna medida de precisión de los pronósticos, con la
interpolación de los años propuestos en la
investigación. En el presente estudio, se utilizó este
procedimiento metodológico para estimar la
elevación piezométrica, y con ello las isolíneas con
las elevaciones de los niveles estáticos. Las redes de
flujo se generaron para los años 1975,1994 y 2014,
para la elaboración de mapas. Además, se utilizó la
extensión Arc Hydro Groundwater para la visua-
lización de este proceso geoespacial que genera las
direcciones del flujo utilizando las curvas de igual
elevación y mostrando continuidad en las direcciones
del flujo dominante para cada periodo de tiempo. Esta
extensión sigue los principios generales para
establecer la dirección del flujo y se establece de forma
perpendicular en función de la pendiente de las curvas
de igual elevación estático. Los factores que influyen
en una configuración piezométrica pueden ser tanto
hidrológicos como geológicos, debiendo considerar la
topografía de la zona, los afloramientos geológicos,
los ríos, lagunas, manantiales, zonas empantanadas,
distribución de pozos, y canales.
Resultados y discusión
Profundidad del nivel estatico.
En lo que respecta a la evolución piezométrica
del año 1975, los valores de menor profundidad del
nivel estático se encuentran en el área de la planicie
fluvial del río Bravo, con 10 a 15 m de profundidad.
Estos valores de poca profundida al espejo del agua
subterránea se dan principalmente por ser la parte
topográficamente más baja de la ciudad, de pendientes
muy suaves constituida por los depósitos aluviales y
fluviales que conforman la planicie o valle del río
Bravo, localizados en una franja angosta en ambas
márgenes del río Bravo y varía entre 9 y 11.5 km de
ancho, con un promedio de 9.5 km de ancho.
La profundidad al nivel estático del agua
subterránea en esta sección aumenta hacia el poniente
sobre las colonias colindantes de la Sierra de Juárez
con profundidades de entre 75 m y 80 m, se aprecia
que los valores de las curvas se profundizan conforme
se acercan a la zona montañosa al poniente como se
aprecia en al Figura 2a. Debido a la elevación
topográfica de la superficie del terreno, la elevación
del nivel del agua subterránea se profundiza en estas
zonas de la ciudad. En lo que respecta al centro de la
ciudad, varía de los 30 a 40 m donde se concentra la
mayor parte de la población, alcanzando casi los 500
mil habitantes para este año de 1975.
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Figura 2a, b, c Profundidad del nivel estático del agua subterránea de 1975, 1994, y 2014 en Ciudad Juárez, Chih. (Elaboracion propia).
En la Figura 2b, se puede observar la red de
monitoreo piezométrico conformada por 53 pozos
que cubrían Ciudad Juárez en 1994 y contaban ya
con nivelación de brocal. Los valores de menor
profundidad al espejo del agua subterránea siguen
siendo las riberas del río Bravo, pero ahora con una
profundidad de 30 m a 35 m comparados con los 10-
15 m de profundidad presentados en 1975, lo que
demuestra un abatimiento debido principalmente al
excesivo bombeo causado por el aumento de
población y por la creación de nuevos asentamientos
en lo que anteriormente eran áreas agrícolas.
En la zona central se tiene una profundidad de 50
a 55 m donde se concentra gran parte de la población,
en lo que respecta a colonias colindantes de la Sierra
de Juárez, los valores se profundizaron de 80 m que
tenía en 1975 a 120 m para 1994, estos descensos de
los niveles estáticos son causados principalmente por
las demandas del recurso conforme al aumento de
población, que de 1975 a 1994 la población se duplicó
de 500 mil a casi el millón de habitantes.
Con relación al año 2014, la red de monitoreo
piezométrico estuvo conformada por 176 pozos que
cubrían Ciudad Juárez y contaban ya con nivelación
de brocal, las configuraciones de la profundidad del
nivel estático se comparan con las anteriores y se
observan las fluctuaciones que se han registrado en
especial al decremento de los niveles estáticos. La
profundidad del nivel estático para el año de 2014
incluye curvas que van de 15 a 150 m, los valores que
se encuentran en la ribera del río Bravo son de 15 a 40
m como consecuencia de los nuevos asentamientos
urbanos, principalmente el denominado «Riberas del
Bravo». Al pie de la Sierra de Juárez los niveles estáticos
fluctúan entre los 130 y los 150 m, cómo se puede
observar en la Figura 2c. Estos descensos de los niveles
estáticos son el resultado de un incremento de
población, que de 1994 al 2014 aumentó en casi 400
mil habitantes, extrayendo 177,468,891 m3 de agua
solo para el 2014. Hay que resaltar que algunas áreas,
principalmente en el norte de la ciudad, los niveles se
habían logrado mantener o en algunos casos reducir
sus abatimientos, como lo vemos en las curvas de
niveles estáticos en las curvas del centro, en donde los
niveles estáticos se sostienen en los 35 m al espejo del
agua respecto a los pozos colindantes, este
sostenimiento se debe principalmente a la entrada en
operación de la batería de pozos de Conejos Médanos
en el año 2010 que provee agua a esa zona de la ciudad
y algunos pozos dejan de bombear en esa área y el
nivel se recupera gradualmente.
La Figura 3 muestra una tendencia de descenso
en los niveles; y un repunte en la zona norte de la
ciudad. Se puede considerar en forma general que se
está tendiendo a una compensación de los niveles
estáticos del agua en el acuífero y algunas zonas están
en recuperación. Estos pozos se ubican dentro del
Bolsón de la Mesilla localizado al poniente de la ciudad,
que es un acuífero separado por la barrera orográfica
de la Sierra de Juárez. En el acuífero Conejos Médanos
se localizan 26 pozos con una profundidad promedio
de 250 metros y actualmente se encuentran en
operación 23, extrayendo en conjunto un caudal
promedio de 830 l/s, (COCEF, 2013), agua que entra
al sistema de distribución de la ciudad.
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Figura 3. Evolución temporal-geoespacial al nivel estático en la mancha urbana de Ciudad Juárez, Chihuahua (Elaboración propia).
Elevación del nivel estático.
La elevación del nivel estático respecto al nivel
del mar en los años de 1975, 1994 y 2014 se incluyen
entre las Figuras 4a, b, c. Una comparación entre ellas
muestra la modificación que ha existido, donde se
destaca el crecimiento de los conos piezométricos,
principalmente en el área central de la ciudad.
Las curvas de elevación del nivel estático en el
1975 presentan valores de hasta 1110 msnm al sur
oriente de la ciudad, como lo vemos en la figura 4a. Al
pie de la Sierra de Juárez, en el poniente de la ciudad, la
elevación del nivel estático es de 1085 msnm y
continúa disminuyendo hacia la parte sur, que es una
zona plana de la ciudad donde el nivel fluctúa entre
1055 msnm, donde se ha formado un gran cono de
abatimiento, lo que representa un diferencial de 30 m
de abatimiento y marcando un flujo hacia el sur de la
ciudad.
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Figura 4a, b, c. Elevación del nivel estático del agua subterránea de 1975, 1994 y 2014. Ciudad Juárez, Chihuahua (Elaboracion propia).
Para el año 1994 se presentan valores desde 1095
msnm a 1077 msnm principalmente en la zona norte
de la ciudad, en colindancia con los Estados Unidos de
América, los cuales disminuyen hacia la zona sur de la
ciudad rumbo al aeropuerto, en donde se presenta la
curva 1068 msnm para la zona de la ribera del río
Bravo. Esto es debido al gran cono de abatimiento
que se tiene en esa área de la ciudad ocasionada por el
excesivo bombeo de agua subterránea por parte de la
Junta Municipal de Aguas y Saneamiento para poder
cubrir la demanda de la población. En este sentido, es
por lo que las elevaciones fluctúan entre 1068 msnm
a los 1077 msnm, al pie de la sierra de Juárez, entre los
1077 msnm a 1080 msnm como lo vemos en la figura
4b. Es claro que el desarrollo urbano en la ciudad y el
equipamiento de pozos profundos en esa zona
demuestran que en la planeación del crecimiento
urbano no se considera la disponibilidad ni los
estudios y modelacion de los flujo de agua subterránea
por efectos del bombeo, que ponen en riesgo las
adecuadas estrategias del desarrollo urbano.
Figura 5. Dirección de flujo y nivel estático 1975. Ciudad Juárez, Chihuahua (Elaboracion propia).
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En el año de 2014 las elevaciones varían de 1092
msnm en las riberas del río Bravo y de 1056 msnm al
pie de la sierra de Juárez. Los abatimientos están
generalizados a lo largo de la ciudad como consecuen-
cia del aumento de extracción de agua del acuífero,
como lo vemos en la figura 4c.
Dirección de flujo 1975-1994-2014.
Las redes de flujo se generaron para los años
1975,1994 y 2014. Para el año 1975 se aprecia una
gran zona de abatimiento cercana al aeropuerto, con
un descenso de aproximadamente 70 m, casi el doble
de profundidad promedio de nivel estático que es de
39 m, por lo cual, las equipotenciales de flujo van en
esa dirección, como ya se había mencionado anterior-
mente, desde 1960, en donde el flujo ya se centraba
desde entonces en esa zona central de la ciudad, como
se aprecia en la figura 5.
En el mapa de la Figura 6 de 1994 se aprecia la
irregularidad de las redes de flujo que no presentan un
patrón de dirección en particular. Esto puede ser por
el bombeo o manejo de la red de distribución de agua
debido a las diversas demandas en la ciudad y la
operación de los pozos como en los años anteriores,
pero con la diferencia de que esas zonas están más en
el área central de la ciudad. De tal manera que desde
1985 se empiezan a colapsar algunos pozos, por lo
que la Junta Municipal de Agua y Saneamiento los
empieza a reemplazar con nueva infraestructura de
bombeo. Ya para el año 1994 se tienen más de 20
remplazos de estos pozos ubicados la mayoría
perforados cercanos a la ubicación del pozo original
de reemplazo. Por lo que los abatimientos continúan
presentándose en los mismos lugares ya señalados, en
donde en este año en particular se presentan
abatimientos de hasta 104 m, por lo que la dirección
de flujo se mantiene en la misma zona del aeropuerto.
Figura 6. Dirección de flujo y nivel estático 1994. Ciudad Juárez, Chihuahua (Elaboracion propia).
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Figura 7. Dirección de flujo y nivel estático 2014. Ciudad Juárez, Chihuahua (Elaboracion propia).
En la Figura 7, con datos más recientes de niveles
estáticos, se aprecian grandes zonas de descensos de
niveles del agua subterránea generalizados en casi toda
la ciudad. A diferencia de los años anteriores, en donde
los abatimientos de apreciaban en el área cercana del
aeropuerto, en este año en particular se aprecia que los
pozos circundantes donde se localizaba el pozo 43
(Figura 3), se tienen todavía un gran abatimiento
debido a la gran extracción que se presenta todavía en
este año. Los 23 pozos de remplazo que había en 1994
pasaron a ser 55 en el 2014, por lo que los descensos
continuaron presentándose en los mismos lugares ya
señalados. Para este año se presentan abatimientos de
hasta 149 m, y es por esta razón que la dirección de
flujos de agua subterránea continúan generándose
hacia la mancha urbana de la ciudad, los que nos indica
que el desarrollo urbano de la ciudad afecta sustancial-
mente las el movimiento del flujo de agua subterránea.
Hay que resaltar que hay un cambio de dirección del
flujo en una zona de transición, entre los flujos que
entran y los que salen de la ciudad hacia la ciudad
estadounidense de El Paso, Texas como lo vemos en la
Figura 7 en el círculo rojo. En esta zona los flujos
cambian de dirección, posiblemente esto se deba a que
es una zona periurbana donde el exceso de riego y la
poca demanda por parte de los agricultores mantienen
los niveles estáticos estables, por lo que el agua fluye de
manera natural a lo largo del río Bravo como una zona
de recarga natural. Los flujos que entran a la ciudad es
por el gran abatimiento que se tiene en el centro de la
ciudad que direccionan o ejercen influencia para
direccionar los flujos hacia esa zona. En contraparte,
los que salen se deben a que en el nivel estático está
muy cerca de la superficie y los flujos tienden a ir a la
parte topográficamente más baja, que es hacia la zona
del río Bravo. Una probable solución al problema
generalizado de abatimientos y cambios de dirección
de flujos que presenta el acuífero, sería el de construir
una batería de pozos similar a la que se tiene en Conejos-
Médanos, colocada al suroriente de la ciudad para liberar
la presión que se tiene sobre todo en la zona central de
la ciudad.
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Conclusiones
Con base en los resultados obtenidos, la evolución
de los niveles piezométricos en el acuífero en el periodo
comprendido entre 1975 y 2014, ha ocasionando que
la profundidad al nivel estático dentro de la mancha
urbana de Ciudad Juárez, Chihuahua, varíe aproxi-
madamente desde los 30 a los 140 m, excepto en la
zona riperiana del río Bravo, donde las profundidades
son generalmente menores de 15 m. Esto puede ser
debido al intenso bombeo del agua subterránea para
garantizar el suministro de agua potable para una
población que cada día va en aumento.
Por otro lado, se presentan en los hidrogramas de
la Figura 3, la evolución piezométrica donde se
muestra la profundidad del nivel estático que ha ido
en descenso. En tiempos recientes el descenso se ve
compensado levemente con un cambio de pendiente
en los hidrogramas, principalmente en las zonas norte
y centro de la ciudad.
En tiempos de «predesarrollo» en Ciudad Juárez
la extracción en el año de 1903 era mínima, y el agua
subterránea fluía esencialmente de norte a sur en
Nuevo México y Texas hasta que llega al río Bravo.
Esto se demuestra cuando los gradientes hidráulicos
«giran» hacia el sureste y las líneas de flujo seguían la
«corriente del río Bravo» de manera natural por ser la
parte más baja de las ciudades de Ciudad Juárez, en
México y El Paso, Texas en los Estados Unidos. Por
otro lado, la dirección del flujo de agua subterránea
antes de 1960 era de Ciudad Juárez a El Paso, y a partir
de 1960, por el aumento del bombeo en Ciudad Juárez,
el flujo empezó a cambiar. Ya en la década de los 90 se
observa un importante cono de abatimiento en la parte
central de Ciudad Juárez causado por un bombeo
intenso. Dando como resultado un cambio de tendencia
y ahora el agua subterránea fluye de El Paso a Ciudad
Juárez en respuesta a dichas extracciones. Es por esto
que los abatimientos son más fuertes y lo suficiente-
mente grandes como para revertir el gradiente
hidráulico natural que tendía a fluir a lo largo de la cuenca
con gradiente hacia la pendiente natural del río Bravo.
Se necesitan nuevas políticas de desarrollo
urbano que ayuden a que el acuífero sea sustentable.
Actualmente se han provocado consecuencias
ambientales negativas como la sobreexplotación del
acuífero en el Bolsón del Hueco, principalmente en la
zona central de la ciudad, lo que podría tener
afectaciones tanto en lo social, ambiental, económico
y político, puesto que la toma de decisiones no obedece
a una adecuada planeación urbana conforme a la
disponibilidad y evolución piezométrica del acuífero
en cuestión.
Agradecimientos
Este material se basa en el trabajo que es apoyado
por el Instituto Nacional de la Alimentación y la
Agricultura del Departamento de Agricultura de los
Estados Unidos (NIFA-USDA por sus siglas en inglés),
bajo el fondo de soporte número 2015-68007-23130.
Literatura citada
BURGESS, T., and R. Webster. 1980. Optimal interpolation and isarithmic
mapping of soil properties: II block kriging. Journal of Soil Science
31(2):333-341.
COMISIÓN NACIONAL DEL AGUA (CONAGUA). 2008. Actualización
geohidrológica del Acuífero Valle de Juárez, Chihuahua, México.
COCEF. 2013. Actualización de Plan Maestro para el Mejoramiento de los
Servicios de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento en Juárez,
Chihuahua.
DE LA O’CARRENO, A. 1957. Estudio Geohidrológico preliminar del Valle de
Juárez y sus áreas circunvecinas, estado de Chihuahua. México, D.F.
FUNDECOR. 2018. Laboratorio Vivo de mi Paisaje, San Jose, Costa Rica.
https://www.fundecor.org/
GEO FIMEX, S.A., 1970. Valle de Juárez, Chihuahua, Estudio Geofísico:
Sociedad de Reconocimientos Geotécnicos Del Grupo S.R.G., Coyoacán,
México, 16 p.
HEYMAN, J. M. 2007. «Environmental Issues at the U.S.-Mexico Border
and the Unequal Territorialization of Value,» en Alf Hornborg, J. R.
McNeill, and J. Martinez-Alier, coord., Rethinking Environmental
History: World-System History and Global Environmental Change,
Walnut Creek, CA: AltaMira Press, pp. 327-344.
HUTCHISON, W. G. 2004. Hueco Bolson groundwater conditions and
management in the El Paso Area. Hydrogeology Report EPWU, 04-01.
SÁNCHEZ, R. L. 2017. Balance y perspectivas de la administración del agua
en el Municipio de Juárez. Parte I. CULCyT, (61).
LUQUE RODRÍGUEZ, R. I. 2013. Estudio de la evolución temporal y espacial
del nivel estático del acuífero Valle del Mayo para el periodo 1997-
2011.
MANZANO-SOLÍS, L. R. 2007. Diseño de Base de Geodatos Censales
Demográficos e Implementación Geomántica de Indicadores Hídricos.
Tesis de Maestría en Ciencias del Agua, Centro Interamericano de
Recursos del Agua, Universidad Autónoma del Estado de México. 201p
RUÍZ, J. L. 2008. Impacto de la sobreexplotación del acuífero del Valle de
Guaymas en la Calidad del Agua, Tesina, Colegio de Sonora. Tesis de
licenciatura. Universidad Autónoma de Chapingo.
SANDEEN, W. M. 1954. Geología de la Cuenca Tularosa, Nuevo México, libro
guía del sudeste de Nuevo México: Sociedad Geológica de Nuevo México,
quinta conferencia de campo, p 81-88.
WILKINS, D. W. 1986. Hidrogeología y análisis de los sistemas acuíferos
regionales de las cuencas aluviales del sudoeste, porciones de colorado,
Nuevo México y Texas, informe de investigación de recursos
hidráulicos núm. 84-4224 del U.S. Geological Survey, p. 61.
ARTURO SOTO-ONTIVEROS, ALFREDO GRANADOS-OLIVAS, ADÁN PINALES-MUNGUÍA, SERGIO SAÚL-SOLÍS, JOSIAH MCCONNELL HEYMAN:
Evolución temporal del flujo del agua subterránea en Ciudad Juárez, Chihuahua aplicando modelación geoespacial
113
• Vol. XII, Núm. 2 • Mayo-Agosto 2018 •
DOI: https://doi.org/10.54167/tch.v12i2.150
Este artículo es citado así:
Soto-Ontiveros, A., A. Granados-Olivas, A. Pinales-Munguía, S. Saúl-Solís, y J. Mcconnell Heyman. 2018. Evolución temporal del flujo
del agua subterránea en Ciudad Juárez, Chihuahua aplicando modelación geoespacial. TECNOCIENCIA Chihuahua 12(2):103-113.
Resumen curricular del autor y coautores
ARTURO SOTO ONTIVEROS. Terminó su licenciatura en ingeniería Civil en el año de 2002 en la Universidad Autónoma de Ciudad Juárez (UACJ). Su
maestría la realizó en la Universidad Autónoma de Ciudad Juárez, en Ingeniería Ambiental y Ecosistemas en el área terminal de Hidrología Subterránea
en el Año 2008. Actualmente se encuentra terminando el grado de Doctor en Estudios Urbanos en el Instituto de Arquitectura Diseño y dela Universidad
Autónoma de Ciudad Juárez (UACJ), con la tesis titulada "Disponibilidad de Agua Subterránea y su relación con el Desarrollo Urbano en Ciudad Juárez,
Chihuahua: Un análisis retrospectivo y prospectivo durante el periodo 1980 al 2030". Ha participado en congresos como ponente, es coautor de
diversas publicaciones y capítulos de libros. Actualmente es uno de los Investigadores técnicos por la sección mexicana del proyecto financiado por
el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos denominado "Sustainable water resources for irrigated agriculture in a desert river basin
facing climate change and competing demands: From characterization to solutions" proyecto que se desarrollará durante el periodo del 2015 al
2020 con una bolsa de 4.9 millones de dólares.
ALFREDO GRANADOS OLIVAS. Desde 1990 ha sido Profesor-Investigador asignado al Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental en la UACJ. Tiene la
distinción de haber obteniendo el reconocimiento como Investigador Nacional Nivel I por parte del Sistema Nacional de Investigadores (SNI 2004-
2019). El Dr. Granados fue Gerente Técnico del PRONACOSE (Programa Nacional Contra la Sequía) establecido por el presidente Enrique Peña Nieto
a principios del 2013. Obtuvo recientemente el premio "Distintivo Sustentable 2013 en el área de Investigación otorgado por parte de la SAGARPA
y el Gobierno del Estado de Chihuahua, por sus estudios en el uso eficiente del agua en la agricultura. Así mismo, obtuvo el Premio Estatal en Ciencia,
Tecnología e Innovación 2013 categoría de Ciencia en el Área de Medio Ambiente y Recursos Naturales por parte del Consejo Estatal de Ciencia,
Tecnología e Innovación del Gobierno del Estado de Chihuahua. Recientemente ha sido acreedor del Reconocimiento al Mérito Académico 2016
Región I, otorgado por la Asociación Nacional de Escuelas y Facultades de Ingeniería (ANFEI). Ha sido asesor de tesis de licenciatura, maestría y
doctorado en: 9 tesis de nivel doctoral, 29 tesis a nivel maestría y 19 tesis a nivel licenciatura y ha publicado como autor principal o en co-autoría
con pares académicos 87 artículos arbitrados, 40 memorias en extenso y 10 reportes técnicos.
ADÁN PINALES MUNGUÍA. Terminó su licenciatura en Ingeniería Civil en el año de 1996 en la Universidad de Colima (UCol). Realizó el posgrado en la
Universidad Autónoma de Chihuahua (UACH), en Chihuahua, Chih., donde obtuvo el grado de Maestro en Ingeniería en Hidrología Subterránea en
1999 y el grado de Doctor en Ciencia y Tecnología Ambiental en el Centro de Investigación en Materiales Avanzados (CIMAV) en Modelación del Agua
Subterránea, en el año de 2004. Desde 2005 labora en la Facultad de Ingeniería de la UACH y posee la categoría de Académico Titular C. Fue miembro
del Sistema Nacional de Investigadores en el periodo de 2006 a 2009 (candidato). Sus áreas de especialidad son: Hidrología Subterránea, Modelación
Matemática de Sistemas Acuíferos, Diseño de Redes de Monitoreo y Diseño de Códigos de Computadora para la Simulación Matemática de Acuíferos.
Ha dirigido 20 tesis de licenciatura y 18 de maestría. Es autor o coautor en más de 40 publicaciones en congresos, capítulos de libros, libro y artículos.
Ha dirigido 5 proyectos de investigación financiado por fuentes externas.
SERGIO SAÚL SOLÍS. Cuenta con estudios de Doctorado por la Universidad de Sheffield (Inglaterra), en el área de Hidráulica Ambiental y de Maestría por
la Universidad de Texas en El Paso (UTEP) en el área de Ingeniería Ambiental. Con relación a su experiencia laboral, de 1993 a 1997 trabajó en la sección
mexicana de la Comisión Internacional de Límites y Aguas (CILA), en el cual participó en varios proyectos de monitoreo de aguas binacionales.
Concurrentemente, en este periodo trabajó en diversas áreas del Laboratorio de Química Analítica Ambiental de la Universidad Autónoma de Ciudad
Juárez (UACJ). Durante 1999 fue asistente de investigación en el Centro de Estudios Ambientales y Administración de la Universidad de Texas en El
Paso (UTEP). Es coordinador del Cuerpo Académico Consolidado (UACJ-CA91) de Modelos Ambientales, del Departamento de Ingeniería Civil y
Ambiental de la UACJ, además de contar con perfil PRODEP, de la Secretaria de Educación Pública. Ha impartido diversas clases en el programa de
licenciatura en Ingeniería Civil (Tratamiento de Aguas Residuales, Seminario de Ecología, Sistemas de Información Geográfica, Sensores Remotos,
Proyecto de Titulación I y II) y a nivel Maestría (Introducción a la Ingeniería Ambiental, Desarrollo Sustentable, Operaciones Biológicas Unitarias,
Tecnología del Agua, Modelos Ambientales y Transporte de Contaminantes). Las Líneas de Generación y Aplicación del Conocimiento (LGAC) que
cultiva son Ciencia y Tecnología del Agua. Ha dirigido 7 tesis de licenciatura y 3 de maestría. Es autor o coautor en más de 40 publicaciones, entre
capítulos de libros, libro, artículos y reportes técnicos. Ha participado en más de 15 congresos nacionales e internacionales, ha dirigido y participado
en 6 proyectos de investigación financiado por fuentes externas.
JOSIAH HEYMAN. Cuenta con estudios de Doctorado por la Universidad de New York, en el área de Antropología y de licenciatura por la Universidad
Johns Hopkins en el área de Antropología. Con relación a su experiencia laboral, de 1989-2002 trabajó como profesor en la Universidad Tecnológica
de Michigan, trabaja como profesor titular en el Departamento de Sociología y Antropología del 2002 a la fecha en la Universidad de Texas en el Paso
(UTEP) además de ser Director del Centro de Estudios Interamericanos y Fronterizos del 2014 al presente. Ha dirigido y participado 18 proyectos
de investigación financiado por fuentes externas, el más reciente es "Recursos hídricos sostenibles para la agricultura de riego en una cuenca
hidrográfica del desierto frente al cambio climático y el crecimiento urbano: de la caracterización a las soluciones", Departamento de Agricultura de
los Estados Unidos, $ 5 millones / 5 años (UTEP $ 2.2 millones) 2015-presente. Rol en el proyecto: co-líder, con el Dr. Hargrove, del proyecto general.
Ha participado como autor y coautor de 4 libros arbitrados tiene 4 publicaciones en revistas especializadas, además de tener 119 publicaciones en
artículos, capítulos de libros y ensayos largos (excluye reseñas de libros cortos, entradas breves de la enciclopedia y otros elementos menores).
Además de destacarse como activista social en su comunidad.
