Evaluación Del Potencial Acuífero De Los Municipios De Puerto Berrio Y Puerto Nare

EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO DE

LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SOPETRÁN, SAN JERÓNIMO, OLAYA Y LIBORINA.

Universidad Nacional De Colombia, Sede Medellín Subdirección de Recursos Naturales Facultad de Minas, Instituto del Agua

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TABLA DE CONTENIDO

CAPITULO 1 INTRODUCCIÓN 1.1 LOCALIZACIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO 1-2 1.2 HIDROGRAFÍA 1-5 1.3 METODOLOGÍA 1-6 1.3.1 RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN DISPONIBLE 1-6 1.3.2 MAPAS TEMÁTICOS PRELIMINARES 1-12 1.3.3 INVENTARIO DE PUNTOS DE AGUA 1-12 1.3.4 ENSAYOS DE BOMBEO 1-13 1.3.5 SONDEOS ELÉCTRICOS VERTICALES (SEV) 1-17 1.3.6 EVALUACIÓN GEOLÓGICA 1-17 1.3.7 EVALUACIÓN HIDROGEOQUÍMICA 1-19 1.3.8 BALANCE HÍDRICO 1-19 1.3.9 SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA (SIG) 1-19

CAPITULO 2 HIDROLOGÍA 2.1 INTRODUCCIÓN 2-1 2.2 ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN UTILIZADA 2-2 2.2.1 PRECIPITACIÓN 2-3 2.2.2 CAUDAL 2-12 2.3 ANÁLISIS DE REGISTROS METEOROLÓGICOS 2-17 2.3.1 ESTIMACIÓN DE LA TEMPERATURA MEDIA DE LA CUENCA 2-17 2.3.2 EVAPOTRANSPIRACIÓN 2-17

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CAPITULO 3 GEOLOGÍA Y GEOMORFOLOGÍA 3.1 GEOLOGÍA 3-1 3.1.1 GEOLOGÍA REGIONAL 3-1 3.1.2 GEOLOGÍA LOCAL 3-2 3.1.2.1 ROCAS CRISTALINAS 3-3 3.1.3 ROCAS SEDIMENTARIAS 3-8 3.1.3.1 DEPÓSITOS SUPERFICIALES 3-11 3.1.4 TECTÓNICA Y GEOLOGÍA ESTRUCTURAL 3-12 3.2 GEOMORFOLOGÍA 3-13 3.2.1 GEOMORFOLOGÍA REGIONAL 3-13 3.2.2 GEOMORFOLOGÍA LOCAL 3-14 3.2.2.1 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA I: CUCHILLAS CON LADERAS PLANAS 3-14 3.2.2.2 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA II: CUCHILLAS CON LADERAS CONVEXAS Y PLANAS 3-16 3.2.2.3 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA III: CERROS AISLADOS 3-17 3.2.2.4 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA IV: RELIEVE COLINADO CON DRENAJES MEDIANAMENTE INCLINADOS 3-18 3.2.2.5 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA V: CUCHILLAS CON LADERAS CORTAS 3-18 3.2.2.6 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA VI: VERTIENTES DE FUERTE INCLINACIÓN 3-19 3.2.2.7 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA VII: CUCHILLAS CON DIRECCIÓN NORTE-SUR 3-20 3.2.2.8 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA VIII: FILOS DE TOPES AMPLIOS 3-20 3.2.2.9 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA IX SISTEMAS DE COLINAS BAJAS DE TOPE REDONDEADO 3-21 3.2.2.10 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA X SISTEMAS DE COLINAS CON CONTROL ESTRUCTURAL 3-22 3.2.2.11 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA XI: CUCHILLAS ALARGADAS CON FLANCOS CORTOS Y PENDIENTE 3-23 3.2.2.12 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA XII: FILOS MEDIOS CON VERTIENTES CORTAS 3-23 3.2.2.13 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA XIII: VERTIENTES LARGAS DE BAJA INCLINACIÓN 3-23

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3.2.2.14 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA XIV: VERTIENTES PLANAS DE FUERTE INCLINACIÓN 3-24 3.2.2.15 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA XV: FILOS CON FLANCOS PLANOS 3-24 3.2.2.16 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA XVI: VERTIENTE ONDULADA CON BAJA INCLINACIÓN 3-24 3.2.2.17 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA XVII: LLANURAS DE INUNDACIÓN ASOCIADAS AL RÍO CAUCA 3-25 3.2.2.18 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA XVIII: LLANURAS DE INUNDACIÓN ASOCIADAS A TRIBUTARIOS DEL RÍO CAUCA. 3-25 3.2.2.19 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA XIX: TERRAZAS 3-26 3.2.2.20 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA XX: ABANICOS ALUVIALES ASOCIADOS A LOS TRIBUTARIOS DEL RÍO CAUCA 3-28

CAPITULO 4 PROSPECCIÓN GEOELÉCTRICA 4.1 GENERALIDADES 4-1 4.2 METODO DE LA RESISTIVIDAD ELECTRICA 4-2 4.2.1 RESISTIVIDAD EN LAS ROCAS 4-2 4.2.2 CORRIENTE CONTINUA Y CORRIENTE ALTERNA 4-3 4.2.3 PRINCIPIO DEL METODO 4-3 4.2.4 TIPOS DE ARREGLO 4-6 4.3 PROSPECCIÓN GEOFÍSICA DE CAMPO 4-7 4.3.1 RANGOS DE RESISTIVIDAD 4-8 4.3.2 RANGOS DEFINITIVOS DE RESISTIVIDAD 4-10 4.3.3 UBICACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE LOS SEV EN EL ÁREA DE ESTUDIO 4-10 4.4 INTERPRETACIÓN DE LOS SEV 4-15 4.4.1 ERRORES 4-18 4.5 MAPAS DE ISORRESISTIVIDAD 4-19 4.5.1 MAPA DE ISORRESISTIVIDAD PARA 10 M. DE PROFUNDIDAD. (Figura 4.13) 4-19 4.5.2 MAPA DE ISORRESISTIVIDAD PARA 20 M. DE PROFUNDIDAD. (Figura 4.14) 4-19 4.5.3 MAPA DE ISORRESISTIVIDAD PARA 30 M. DE PROFUNDIDAD. (Figura 4.15) 4-20 4.5.4 MAPA DE ISORRESISTIVIDAD PARA 50 M. DE PROFUNDIDAD. (Figura 4.16) 4-20 4.5.5 MAPA DE ISORRESISTIVIDAD PARA 70 M. DE PROFUNDIDAD. (Figura 4.17) 4-21

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CAPITULO 5 PROSPECCIÓN GEOELÉCTRICA 5.1 SECTOR ABANICO ALUVIAL DEL RÍO TONUSCO (Figura 5.3) 5-1 5.1.1 GEOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA 5-3 5.1.2 GEOMORFOLOGÍA 5-6 5.1.3 PERFILES GEOLÓGICOS 5-9 5.2 SECTOR TERRAZAS DE LA ISLA 5-11 5.2.1 GEOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA 5-11 5.2.2 GEOMORFOLOGÍA 5-16 5.2.3 GEOELÉCTRICA 5-19 5.3 SECTOR LA FLORIDA 5-21 5.3.1 GEOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA 5-21 5.3.2 GEOMORFOLOGÍA 5-24 5.3.3 GEOELÉCTRICA 5-25 5.4 SECTOR RÍO AURA 5-26 5.4.1 GEOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA 5-29 5.4.2 GEOMORFOLOGÍA 5-29 5.4.3 GEOELÉCTRICA 5-31 5.5 SECTOR EL TUNAL 5-32 5.5.1 GEOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA 5-35 5.5.2 GEOMORFOLOGÍA 5-37 5.5.3 GEOELÉCTRICA 5-38 5.6 SECTOR SOPETRÁN 5-39 5.6.1 GEOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA 5-39 5.6.2 GEOMORFOLOGÍA 5-41 5.6.3 GEOELÉCTRICA 5-44 5.7 SECTOR SAN JERÓNIMO. 5-45 5.7.1 GEOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA. 5-48 5.7.2 GEOMORFOLOGÍA 5-48 5.7.3 GEOELÉCTRICA 5-50

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CAPITULO 6 CALIDAD DEL AGUA SUBTERRÁNEA 6.1 GENERALIDADES 6-1 6.2 METODOLOGÍA 6-3 6.3 ELEMENTOS Y COMPUESTOS 6-6 6.3.1 Sustancias 6-9 6.3.2 Otros 6-10 6.4 ANÁLISIS GEOQUÍMICO DE LAS MUESTRAS DE AGUA 6-13 6.5 ANALISIS DE FACIES HIDROQUIMICAS 6-13 6.5.1 Diagramas de Piper 6-13 6.5.1.1 Diagrama de Piper Sector La Florida (Figura 6.7) 6-14 6.5.1.2 Diagrama de Piper Sector Tonusco (Figura 6.8) 6-16 6.5.1.3 Diagrama de Piper La Isla (Figura 6.9) 6-16 6.5.1.4 Diagrama de Piper Sector Río Aura (Figura 6.10) 6-17 6.5.1.5 Diagrama de Piper Sector Sopetrán (Figura 6.11) 6-18 6.5.1.6 Diagrama de Piper sector San Jerónimo (Figura 6.12) 6-19 6.6 Diagramas de Stiff 6-20 6.7 Análisis de calidad de Agua 6-22 6.8 Relación entre la hidrogeoquímica y la litología presente en la zona. 6-23

CAPITULO 7 RECARGA DE AGUA SUBTERRÁNEA 7.1 INTRODUCCIÓN 7-1 7.2 MODELO PARA LA ESTIMACIÓN DE LA RECARGA POTENCIAL (KENNETH R. BRADBURY ET ,AL., 2000) 7-3 7.2.1 ADAPTACIÓN DEL MODELO 7-6 7.2.2 RECARGA PARA LA ZONA DE ESTUDIO. 7-30 7.3 REVISIÓN DE EXPRESIONES EMPÍRICAS PARA ESTIMAR LA RECARGA 7-30

CAPITULO 8 HIDROGEOLOGÍA 8.1 INTRODUCCIÓN 8-1 8.2 ISOPIEZAS 8-2

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8.3 PRUEBAS DE BOMBEO 8-5 8.3.1 Método de Theis 8-5 8.3.2 Aproximación de Jacob 8-6 8.3.3 Método de Hvorslev (1951) 8-7 8.3.4 Información y resultados de las pruebas de bombeo 8-8 8.4 ZONAS CON POTENCIAL ACUÍFERO ALTO. 8-12 8.4.1 Acuíferos asociados a depósitos aluviales del Río Cauca: 8-12 8.4.2 Acuíferos asociados a materiales de tributarios del Río Cauca: 8-15 8.4.3 Acuíferos asociados a depósitos de vertiente. 8-20 8.5 ZONAS CON POTENCIAL ACUÍFERO MEDIO. 8-23 8.6 Zonas de Potencial Bajo 8-24 8.7 VULNERABILIDAD A LA CONTAMINACIÓN 8-24 8.7.1 DRASTIC 8-25 8.7.2 GOD 8-32

CAPITULO 9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO 10 REFERENCIAS

ANEXO 1

ANEXO 2

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LISTA DE FIGURAS

CAPITULO 1 INTRODUCCIÓN Figura 1.1. Localización del área de estudio. 1-2 Figura 1.2. Límites del área de estudio. 1-3 Figura 1.3. Corrientes de las cuencas hidrograficas de los municipios correspondientes al área de estudio. 1-7 Figura 1.4. Ubicación de las planchas del IGAC en para la zona de estudio. 1-8 Figura 1.5. Ubicación de todos los puntos de agua inventariados. 1-15 Figura 1.6. Ubicación de los puntos de agua que conforman la red de monitoreo. 1-16 Figura 1.7. Ubicación de los SEV. 1-18

CAPITULO 2 HIDROLOGÍA Figura 2.1. Localización de las estaciones hidrometeorológicas utilizadas. 2-4 Figura 2.2. Series de precipitación total anual (mm/año). 2-5 Figura 2.3. Ubicación de las estaciones de precipitación para los polígonos de Thiessen. 2-10 Figura 2.4. Distribución espacial de la precipitación. 2-11 Figura 2.5. Distribución interanual de la lluvia en las estaciones de precipitación. 2-12 Figura 2.6. Series de caudal medio anual. 2-16 Figura 2.7. Distribución intra anual de los caudales medios anuales. 2-16

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CAPITULO 3 GEOLOGÍA Y GEOMORFOLOGÍA Figura 3.1. Mapa Geomorfológico. 3-15

CAPITULO 4 PROSPECCIÓN GEOELÉCTRICA Figura 4.1. Cilindro de longitud y sección unitaria. 4-4 Figura 4.2. Cuadripolo general. 4-5 Figura 4.3. Electrodo puntual de emisión de corriente continua. 4-5 Figura 4.4. Arreglo electródico Schlumberger 4-7 Figura 4.5. Arreglo electródico Wenner. 4-7 Figura 4.6. Ubicación de los sondeos eléctricos verticales 4-14 Figura 4.7. Gráfica de columnas geoeléctricas en base a las curvas. 4-15 Figura 4.8. Ubicación de los puntos del SEV en una hoja Log-Log 4-15 Figura 4.9. Curva correspondiente al SEV 17 en el sector del Tonusco, cercanías al casco urbano de Santa Fe de Antioquia. 4-16 Figura 4.10. Modelo de capas y resistividades generado por el IPI2WIN, en donde r es la resistividad, h el espesor del estrato o capa, d la profundidad acumulada del fondo del estrato con respecto a la cota del suelo, y Alt. es la cota del fondo del estrato. Como se explica en figura 4.15, el tramo ascendente corresponde a la transición de resistividades aparentes entre las reales de 14.2 y 183 ohm - m, (correspondientes a las resistividades 2 y 3 respectivamente.) 4-16 Figura 4.11. Corresponde al SEV 63 realizado en una terraza del río Aura, se puede observar algunos puntos alrededor de una distancia de 100 m cuyas resistividades son más bajas y están por fuera de la tendencia ascendente que comienza en este punto. 4-17 Figura 4.12. Transecto de la zona de Sopetrán bajo, correlación entre los SEV 28, 35 y 39. A lado derecho se hace referencia a la gama de colores para cada rango de resistividad, y al lado izquierdo, se muestra la altura sobre el nivel del mar de los techos y fondos de las capas. 4-18 Figura 4.13. Mapa de isorresistividad para 10 m. de profundidad. 4-22 Figura 4.14. Mapa de isorresistividad para 20 m. de profundidad. 4-23 Figura 4.15. Mapa de isorresistividad para 30 m. de profundidad. 4-24

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Figura 4.16. Mapa de isorresistividad para 50 m. de profundidad. 4-25 Figura 4.17. Mapa de isorresistividad para 70 m. de profundidad. 4-26

CAPITULO 5 PROSPECCIÓN GEOELÉCTRICA Figura 5.1. Sectores geológicos. 5-2 Figura 5.2. Columna estratigráfica de la parte distal del abanico del Tonusco que muestra las características generales de los sedimentos cuaternarios del abanico aluvial del río Tonusco. 5-5 Figura 5.3. Geología del sector Tonusco y cortes trazados. 5-8 Figura 5.4. Perfil Geológico A –A’. 5-12 Figura 5.5. Perfil Geológico B – B’. 5-13 Figura 5.6. Perfil Geológico C – C’. 5-14 Figura 5.7. Perfil Geológico D – D’. 5-15 Figura 5.8. Geología y cortes geológicos del sector La Isla. 5-17 Figura 5.9. Columna generalizada del sector de La Isla, donde se observa un claro predominio de gravas. Tomado de Salazar y Sánchez, 2003. 5-18 Figura 5.10. Transecto realizado en la isla entre los sondeos 41, 49 y 52, se muestra la correlación entre las diferentes capas. 5-20 Figura 5.11. Perfil Geológico L – L’. 5-22 Figura 5.12. Geología del sector La Florida y cortes geológicos. 5-23 Figura 5.13. Columna generalizada del sector La Florida, se observa el predominio de las gravas (alto potencial acuífero). 5-24 Figura 5.14. Perfil Geológico H – H’. 5-27 Figura 5.15. Perfil Geológico I – I’. 5-28 Figura 5.16. Geología del sector Río Aura y corte trazado. 5-30 Figura 5.17. Columna estratigráfica levantada en campo y representa los principales materiales presentes en los depósitos del río Aura. 5-31 Figura 5.18. Perfil Geológico M – M’. 5-33 Figura 5.19. Perfil Geológico T – T’. 5-34 Figura 5.20. Geología del sector Tunal y cortes trazados. 5-36 Figura 5.21. Columna generalizada de las terrazas de la margen izquierda del río Cauca en el sector El Tunal. 5-37 Figura 5.22. Perfil Geológico F – F’. 5-40

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Figura 5.23. Mapa sector Sopetrán y cortes realizados sobre este. 5-42 Figura 5.24. Columna generalizada de los depósitos superficiales presentes en el sector Sopetrán, (casco urbano) se observa características fluvio - torrenciales. 5-43 Figura 5.25. Perfil Geológico K – K’. 5-46 Figura 5.26. Perfil Geológico R – R’. 5-47 Figura 5.27. Geología del sector San Jerónimo y cortes trazados. 5-49 Figura 5.28. Columna obtenida de perforación en el sector San Jerónimo. 5-50 Figura 5.29. Perfil Geológico U – U’. 5-53 Figura 5.30. Perfil Geológico V – V’. 5-54

CAPITULO 6 CALIDAD DEL AGUA SUBTERRÁNEA Figura 6.1. Valores de pH para algunas sustancias. 6-3 Figura 6.2. Red monitoreo para análisis químicos y microbiológicos. 6-5 Figura 6.3. Concentración de Fe en los aljibes muestreados. 6-8 Figura 6.4. Dureza en mg/l para cada uno de los aljibes muestreados. 6-12 Figura 6.5. Diagramas de Piper, para la clasificación de aguas naturales. 6-14 Figura 6.6. Diagrama de Piper para todas las muestras. 6-15 Figura 6.7. Diagrama de Piper para el Sector Florida. 6-15 Figura 6.8. Diagrama de Piper para el sector Tonusco. 6-16 Figura 6.9. Diagramas de Piper para el sector La Isla. 6-17 Figura 6.10. Diagramas de Piper para el sector Río Aura. 6-18 Figura 6.11. Diagrama de Piper para el sector Sopetrán. 6-19 Figura 6.12. Diagrama de Piper para el sector San Jerónimo. 6-20 Figura 6.13. Diagramas de Stiff para el Sector Tonusco. 6-21 Figura 6.14. Diagramas de Stiff en la zona de estudio. 6-24 Figura 6.15. Diagramas de Stiff en la zona de estudio. 6-25 Figura 6.16. Serie de reacción de Bowen. 6-27

CAPITULO 7 RECARGA DE AGUA SUBTERRÁNEA Figura 7.1. Balance hídrico en una celda (P: precipitación; EVP: evapotranspiración; ESD: escorrentía). 7-3

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Figura 7.2. Diagrama de flujo simplificado del modelo. 7-5 Figura 7.3. División del área de estudio en micro cuencas. 7-7 Figura 7.4. Tipos de suelo (asociaciones). 7-8 Figura 7.5. Triángulo de texturas de suelo (Bradbury et al., 2000). 7-10 Figura 7.6. Usos del suelo. 7-14 Figura 7.7. Convención de direcciones de flujo. 7-28 Figura 7.8. Series de Precipitación de las cuencas de la margen derecha del río Cauca, para cada uno de los periodos de estudios. 7-33 Figura 7.9. Mapa de recarga en un año normal. 7-34 Figura 7.10. Mapa de recarga en un año Niño. 7-35 Figura 7.11. Mapa de recarga en un año Niña. 7-36

CAPITULO 8 HIDROGEOLOGÍA Figura 8.1. Mapa de isopiezas para zona de estudio. 8-4 Figura 8.2. Esquema de un pozo. 8-7 Figura 8.3. Cabezas piezométricas vs t para el método de Hvorslev. 8-8 Figura 8.4. Acuíferos libres 8-13 Figura 8.5. (DB1) . Litología acuífero sector La Florida. 8-14 Figura 8.6. (DB1). Acuífero sector La Florida. 8-14 Figura 8.7. (DB2). Acuífero margen izquierda del Río Tonusco. 8-15 Figura 8.8. (DB2). Litología acuífero sector Tonusco. 8-16 Figura 8.9. (DB3). Acuífero libre margen izquierda del Río Tonusco y del sector La Isla. 8-16 Figura 8.10. (DB4). Litología Acuífero Río Aura. 8-17 Figura 8.11. (DB4). Acuífero margen izquierda Río Aura. 8-17 Figura 8.12. (DB5). Acuífero margen derecha Río Aura. 8-18 Figura 8.13. (DB6). Litología acuífero de La Sopetrana. 8-19 Figura 8.14. (DB6). Acuífero parte alta del abanico de La Sopetrana. 8-19 Figura 8.15. (DB7). Acuífero cerca de desembocadura de La Sopetrana en el Río Cauca. 8-20 Figura 8.16. (DB8). Litología acuífero Juan García. 8-21 Figura 8.17. (DB8). Acuífero Juan García. 8-21 Figura 8.18. (DB9). Litología Acuífero San Jerónimo. 8-22 Figura 8.19. (DB9) . Acuífero San Jerónimo. 8-22 Figura 8.20. Zonas de potencial acuífero alto y medio. 8-23

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Figura 8.21. Método DRASTIC. 8-26 Figura 8.22. Mapa de vulnerabilidad a la contaminación del agua subterránea en el área de estudio Método DRASTIC. 8-31 Figura 8.23. Método GOD. 8-34 Figura 8.24. Caracterización de la vulnerabilidad GOD (Foster e Hirata, 1991) 8-35 Figura 8.25. Mapa de vulnerabilidad a la contaminación del agua subterránea en el área de estudio Método GOD. 8-36

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LISTA DE FOTOS

CAPITULO 3 GEOLOGÍA Y GEOMORFOLOGÍA Foto 3.1. Miembro medio de la formación amaga, intersección vía San Jerónimo - Santa Fe de Antioquia – Sopetrán. 3-9 Foto 3.2. Miembro superior de la Formación Amagá. 3-9 Foto 3.3. Afloramiento secuencia El Tunal vía a Liborina. 3-10 Foto 3.4. Unidad geomorfológica I asociada al Batolito de Sabanalarga y Unidad geomorfológica IV asociada ala secuencias terciarias Goyás y Tunal. 3-16 Foto 3.5. Unidad geomorfológica II correspondiente al Batolito de Sabanalarga, sector el Espinal finca Cotové, además se observan características morfológicas que indican el paso de la falla Cauca oeste. 3-17 Foto 3.6. UG III. Cerros aislados compuestos por rocas metamórficas, al este del casco urbano del municipio de Santa Fe de Antioquia, en cercanías al río Cauca. 3-18 Foto 3.7. Unidad geomorfológica V, en área rural del municipio de Olaya. 3-19 Foto 3.8. Unidad geomorfológica VI parte sur del municipio de Olaya, parcelación la Florida. 3-20 Foto 3.9. Sopetrán. 3-21 Foto 3.10. UG X. Colinas con Control Estructural (Sopetrán). Vista desde la parcelación El Rodeo. 3-22 Foto 3.11. UG XVII. Llanura y terraza río Cauca en cercanías a la parcelación la Florida. 3-26 Foto 3.12. UG XVIII. Llanura de inundación del río Tonusco, vereda el Espinal Santa Fe de Antioquia. 3-26 Foto 3.13. UG XIX. Terrazas aluviales del río Cauca. 3-27 Foto 3.14. UG XX. Abanico aluvial en Sucre. 3-28 Foto 3.15. Unidades Geomorfológicas cercanas al río Cauca. 3-29

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CAPITULO 5 PROSPECCIÓN GEOELÉCTRICA Foto 5.1. Llanura de inundación y terraza río Tonusco y ubicación columna estratigráfica, sector el Espinal en cercanías al puente sobre el Río Tonusco. 5-6 Foto 5.2. La Foto ilustra el contraste geológico y geomorfológico entre los depósitos dejados por el río Cauca en la margen izquierda y las rocas metamórficas de la margen derecha de este, compuestas principalmente por esquistos verdes. 5-19 Foto 5.3. Geomorfología del sector. Terrazas aluviales en contraste con las colinas redondeadas. 5-25 Foto 5.4. En primer plano se observan las terrazas que contrastan fuertemente con las colinas y en segundo plano las cuchillas del Batolito de Sabanalarga. 5-38 Foto 5.5. Parte proximal del abanico aluvial formado por la Quebrada La Sopetrana. 5-43 Foto 5.6. Geomorfología del sector Sopetrán, colinas orientadas y terrazas del Río Cauca. 5-44 Foto 5.7. Geomorfología de la Formación en límites con el sector Sopetrán. 5-51

CAPITULO 8 HIDROGEOLOGÍA Foto 8.1. Aljibes excavados manualmente: Aljibe 12, ubicado en la finca Piracanta y aljibe 58 en la vereda Obregón, ambos en el municipio de Santa Fé de Antioquia. 8-3

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LISTA DE TABLAS

CAPITULO 1 INTRODUCCIÓN Tabla 1.1. Puntos extremos del polígono que define la zona de estudio. 1-4 Tabla 1.2. Características de los municipios de la zona. 1-4 Tabla 1.3. Áreas de cobertura vegetal asociadas a cada municipio. 1-5 Tabla 1.4. Fotografías aéreas de los municipios correspondientes al área de estudio. 1-9 Tabla 1.5. Puntos de agua para la red de monitoreo. 1-14

CAPITULO 2 HIDROLOGÍA Tabla 2.1. Estaciones de precipitación. 2-2 Tabla 2.2. Estaciones de caudal diario. 2-2 Tabla 2.3. Estación de temperatura. 2-2 Tabla 2.4. Precipitación mensual en mm en la estación Cotove Hda. 2-6 Tabla 2.5. Precipitación mensual en mm en la estación Placita la. 2-7 Tabla 2.6. Precipitación mensual en mm en la estación Piunti Hda. 2-8 Tabla 2.7. Área de influencia de las estaciones seleccionadas. 2-10 Tabla 2.8. Caudal (m³/s) en estación Peñalta. 2-13 Tabla 2.9. Caudal (m³/s) en estación Galera la. 2-14 Tabla 2.10. EVP (mm/mes) según la ecuación de Thorthwaite. 2-20 Tabla 2.11. Evapotranspiración mensual real en 1985-1986. 2-20 Tabla 2.12. Evapotranspiración mensual real en 1988-1989. 2-21 Tabla 2.13. Evapotranspiración mensual real en 1991-1992 2-21 Tabla 2.14. Evapotranspiración real anual en estación Placita La. 2-22

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Tabla 2.15. Evapotranspiración real anual en estación Pinunti Hda. 2-22 Tabla 2.16. Evapotranspiración real anual en estación Cotove Hda. 2-22

CAPITULO 4 PROSPECCIÓN GEOELÉCTRICA Tabla 4.1. Contrastes físicos para algunos métodos geofísicos. 4-1 Tabla 4.2. Resistividad de las aguas y rocas. (Astier, 1982) 4-3 Tabla 4.3. Rangos de resistividad eléctrica para las rocas de la zona de estudio medidas en campo. 4-9 Tabla 4.4. Rangos de resistividades definitivos 4-10 Tabla 4.5. Distribución de los SEV en el área de estudio. 4-10 Tabla 4.6. Distribución de los SEV en el área de estudio. 4-11 Tabla 4.7. Características de los SEV 4-11

CAPITULO 6 CALIDAD DEL AGUA SUBTERRÁNEA Tabla 6.1. Muestra algunos valores de conductividad a 25 °C. 6-2 Tabla 6.2. Coordenadas de los puntos donde se hizo toma de muestra de agua y su equivalente en el inventario de pozos. 6-4 Tabla 6.3. Análisis biológicos de las muestras de agua 6-9

CAPITULO 7 RECARGA DE AGUA SUBTERRÁNEA Tabla 7.1. Información suministrada por Corantioquia sobre tipos de suelo en la zona de estudio. 7-9 Tabla 7.2. Texturas de suelos en la zona de estudio. 7-11 Tabla 7.3. Reclasificación de coberturas. 7-12 Tabla 7.4. Capacidad máxima de almacenamiento de agua, SMmax, de cada conjunto. 7-15 Tabla 7.5. Capacidad Máxima de Almacenamiento, SMmax, de cada asociación (mm). 7-16 Tabla 7.6. Estaciones usadas para el cálculo de las series de precipitación de las cuencas. 7-17 Tabla 7.7. Número de días con lluvia. 7-18 Tabla 7.8. Condiciones de humedad antecedente para diferentes épocas del año. 7-19 Tabla 7.9. Grupos hidrológicos del suelo (SCS, 1964 en Bradbury et al., 2000) 7-19

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Tabla 7.10. Grupo hidrológico de suelo para cada textura. 7-19 Tabla 7.11. Número de Curva para condición de humedad antecedente media, CN II, para cada conjunto. 7-21 Tabla 7.12. Número de Curva para condición de humedad antecedente seca, CN I, para cada conjunto. 7-22 Tabla 7.13. Número de Curva para condición de humedad antecedente húmeda, CN III, para cada conjunto. 7-24 Tabla 7.14. Número de Curva para condición de humedad antecedente media, CN II, para cada asociación. 7-25 Tabla 7.15. Número de Curva para condición de humedad antecedente seca, CN I, para cada asociación. 7-26 Tabla 7.16. Número de Curva para condición de humedad antecedente húmeda, CN III, para cada asociación. 7-27 Tabla 7.17. Estimaciones de la recarga media anual en el área de estudio. 7-37

CAPITULO 8 HIDROGEOLOGÍA Tabla 8.1. Sitios donde se realizaron pruebas de bombeo. 8-9 Tabla 8.2. Información general sobre las pruebas de bombeo y los pozos. 8-9 Tabla 8.3. Transmisividades y coeficiente de almacenamiento obtenidas de las pruebas de bombeo. 8-10 Tabla 8.4. Conductividad hidráulica según cada prueba de bombeo. 8-10 Tabla 8.5. Valores típicos de permeabilidad para algunos materiales (Castany, 1975). 8-11 Tabla 8.6. Profundidad del nivel freático (D). 8-27 Tabla 8.7. Recarga (R). 8-27 Tabla 8.8. Medio Acuífero (A). 8-27 Tabla 8.9. Tipo de suelo (S) 8-28 Tabla 8.10. Topografía (T). 8-28 Tabla 8.11. Impacto de la Zona Vadosa (I) 8-28 Tabla 8.12. Conductividad Hidráulica (K) 8-29

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TABLA DE CONTENIDO

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CAPITULO 8 HIDROGEOLOGÍA 8.1 INTRODUCCIÓN 8-1 8.2 ISOPIEZAS 8-2

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CAPITULO 9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO 10 REFERENCIAS

ANEXO 1

ANEXO 2

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CAPITULO 1

INTRODUCCIÓN

En el área de Santa Fe de Antioquia, Sopetrán, San Jerónimo, Olaya y Liborina existe una demanda importante de agua que se incrementará a corto plazo con la inauguración del Túnel de Occidente. Debido a sus condiciones climáticas es una de las principales zonas turísticas de Antioquia. En el área existe escasez de fuentes superficiales por lo que el agua subterránea adquiere una importancia mayor además algunas áreas de la región son semiáridas. No se tiene hasta el momento un buen conocimiento del potencial de extracción, de la geometría, de las características hidráulicas y fisicoquímicas de los acuíferos de la región.

Corantioquia, entidad a cargo del recurso hídrico en el área, contrató con el instituto del Agua de la Universidad Nacional de Colombia sede Medellín, el presente trabajo, que pretende dotar a los municipios antes mencionados de una primera herramienta para administrar el recurso hídrico subterráneo. Este estudio pretende reunir un conocimiento integral de los acuíferos con sus zonas de recarga y las amenazas actuales y potenciales de contaminación para evitar su deterioro, contaminación y lograr un manejo que ofrezca sostenibilidad.

Se requieren las siguientes etapas para el desarrollo:

· Recolección de información secundaria de tipo hidrológico, hidrogeológico y geológico.

· Prospección geoeléctrica.

· Inventario de puntos de agua.

· Levantamiento Geología y Geomorfología.

· Estudio hidrológico.

· Estudio de calidad de aguas.

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1.1 LOCALIZACIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO

El área de estudio se encuentra ubicada en un tramo del Cañón del río Cauca al occidente del departamento de Antioquia. Geográficamente está dentro de la vertiente occidental de la Cordillera Central y la vertiente oriental de la Cordillera Occidental comprendida entre 6º 51’ a 6º 10’ latitud N y 79º 49’ a 75º 47’ longitud W.

El estudio realizado se ubica en la jurisdicción de los municipios de Santa Fe de Antioquia, San Jerónimo, Sopetrán, Liborina y Olaya localizados al centro-occidente del departamento de Antioquia (Figura 1.1) en un área aproximada de 450 km²; las coordenadas de los puntos extremos se muestran en la Tabla 1.1 y en la Figura 1.2.

Figura 1.1. Localización del área de estudio.

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Figura 1.2. Límites del área de estudio.

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Tabla 1.1. Puntos extremos del polígono que define la zona de estudio.

PUNTO NORTE ESTE 1 1'200.000 1'135.000 2 1'200.000 1'155.000 3 1'210.000 1'155.000 4 1'210.000 1'150.000 5 1'230.000 1'145.000 6 1'230.000 1'135.000

La zona pertenece a un área de clima intertropical, donde la Cordillera Occidental influye en el comportamiento de la precipitación, pues actúa como barrera para los frentes húmedos procedentes del Chocó, lo que hace que se presenten precipitaciones bajas en el Cañón del Cauca. Se tiene entonces, en parte del área, un clima semiárido en las cotas más bajas (Santa Fe de Antioquia) con precipitaciones y temperaturas promedias de 967 mm/año y 27°C y en la parte alta de la zona (850 msnm) precipitación de 1250 mm promedio anual.

En la Tabla 1.2 se muestran algunas características de los municipios de la zona de estudio.

Tabla 1.2. Características de los municipios de la zona.

MUNICIPIO DESCRIPCIÓN

Base de la ramificación de la Cordillera Central a una altura de 780 San Jerónimo msnm con T prom de 25ºC. Margen oriental de río Cauca a una altura de 750 msnm, con T prom Sopetrán de 25ºC, extensión de 223 km2. Sistema orográfico de las cordilleras Occidental y Ccentral, a 550 Santa Fe de Antioquia msnm, con T prom 27ºC. Vertiente occidental de la Cordillera Central a 400 msnm, con T prom Olaya 26ºC y una extensión de 90 km2.

En el occidente medio antioqueño existen 20 estaciones de registros pluviométricos con diferentes periodos. Las estaciones se distribuyen así: 4 en el valle, 6 en la vertiente occidental y 10 en la oriental. En los registros se aprecian diferencias entre la “dinámica” hidrológica del valle y las vertientes, en las partes bajas del río son secas, casi semiáridas debido al movimiento convectivo del aire, que mantienen húmedas las partes altas de las vertientes (Ideam).

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Los suelos se distribuyen en 32 asociaciones, agrupadas por pisos térmicos, unidades fisiográficas y geomorfológicos, clima, material parental y relieve (IGAC, 1979). Las coberturas vegetales presentes en la zona son bosques intervenidos entre los que se encuentran algunos relictos de bosque en las vertientes y cimas de las cordilleras, limitados por pastos enmalezados y rastrojos altos y bajos; bosque de robledal en el municipio de Liborina sobre los picos y partes altas de la cordillera; rastrojo bajo en pequeñas áreas aisladas y concentradas hacia las partes altas de la vertiente y cimas de las cordilleras, altitudinalmente se localizan en pisos templado y frío en Liborina; rastrojo alto representado por pequeños parches aislados, concentrados a lo largo de algunas quebradas en San Jerónimo; pasto enmalezado disperso en toda la región; pasto manejado en rotación de potreros control de malezas y fertilización; cultivos permanentes (café, caña y frutales) localizados en vertientes o laderas de las cordilleras, en relieves fuertemente ondulados o muy escarpados, sobre las asociaciones Peñitas y Angelópolis; cultivos semestrales asociados con cultivos permanentes, pastos manejados y enmalezados: pequeños parches aislados a lo largo de la región. El municipio con mayor área en este tipo de cobertura es Santa Fe de Antioquia. En la Tabla 1.3 se muestra la cobertura vegetal en cada municipio.

Tabla 1.3. Áreas de cobertura vegetal asociadas a cada municipio. Áreas sin uso Área en Área en Área Área en Área MUNICIPIOS agropecuario bosque rastrojo en cultivo total (ha) (ha) (ha) pasto (ha) (ha) San Jerónimo 211.1 251.2 3765.7 10442.0 3011.7 17681.7 Sopetrán 735.5 919.5 2100 12532.7 3500.1 19787.8 Santa Fe de 1249.9 3320.2 11221.5 29335.1 225.7 45352.4 Olaya 298.9 327.8 1292.7 5665.8 521.1 8106.3 Liborina 102.7 1950.5 5873.2 11747.2 2957.1 22630.7

1.2 HIDROGRAFÍA

El río Cauca es la principal corriente en la región lo cual lo convierte en eje estructural de organización biofísica del territorio. A este desembocan las corrientes de la región que son cortas y de poco caudal.

Las cuencas principales en la zona, que drenan al río Cauca, y se asocian a cada uno de los municipios presentes son: quebrada Juan García (Liborina), quebrada Barbuda asociada al abanico aluvial de Olaya, quebrada La Colchona (Olaya), quebrada La Sopetrana (Sopetrán), río Aura

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(Sopetrán y San Jerónimo), quebrada Seca que desemboca cerca al corregimiento de San Nicolás (Santa Fe de Antioquia) y el río Tonusco que pasa por Santa Fe de Antioquia. La Figura 1.3 presenta la distribución de la red de drenaje.

Aparentemente, las aguas superficiales podrían ser suficientes para abastecer la creciente demanda de la zona, en especial en las vertientes y los valles bajos; pero el mal uso de éstas restringe la disponibilidad del agua tanto para el consumo humano como para las actividades productivas. Por otro lado, el manejo inadecuado de las cuencas genera graves crecientes, irregularidad de los caudales, sedimentación, transporte de rocas, contaminación por desechos humanos y animales.

1.3 METODOLOGÍA

El desarrollo del trabajo comprendió las siguientes etapas:

1.3.1 RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN DISPONIBLE

· RECOPILACIÓN DE INFORMACION TOPOGRÁFICA

Se recopilaron un total de 12 planchas topográficas del IGAC a escala 1:25.000, estas se muestran en la Figura 1.4, y fueron aportadas por Corantioquia.

Se obtuvieron los siguientes mapas:

- INGEOMINAS. Mapa Geológico preliminar. Litología general y datos estructurales aflorantes en la zona. Plancha 130, Santa Fe de Antioquia. Esc. 1:100000. 1983.

· RECOPILACIÓN DE FOTOGRAFIAS AÉREAS E IMÁGENES SATELITALES

Se recopilaron e interpretaron fotografías aéreas de los diferentes municipios correspondientes al área de estudio, con el fin de obtener una visión general de sus características geológicas y geomorfológicos como apoyo al trabajo de campo.

En total se usaron 348 fotografías, 76 de Santa Fe de Antioquia, 75 en Sopetrán, 30 en Olaya y 167 en San Jerónimo (Fuente: Catastro Departamental). El detalle de la información utilizada se muestra en la Tabla 1.4.

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Figura 1.3. Corrientes de las cuencas hidrograficas de los muncipios correspondientes al área de estudio.

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Figura 1.4. Ubicación de las planchas del IGAC en para la zona de estudio.

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Tabla 1.4. Fotografías aéreas de los municipios correspondientes al área de estudio. SANTA FE DE ANTIOQUIA SAN JERONIMO

Vuelo Año Faja Fotos Escala Vuelo Año Faja Fotos Escala promedio promedio Ae 027 1996 1 980-987 1:10000 Cca24 1995 1 247-253 1:11000

Ae 027 1996 2 991-1004 1:10000 Cca24 1995 1E 237-245 1:4800

Ae 027 1996 3 16-48 1:10000 Cca24 1995 2 268-278 1:11000

Ae 027 1996 4S 48-65 1:10800 Cca24 1995 3 68-75 1:10700

Ae 027 1996 4N 069-081 1:9600 Cca24 1995 3A 216-222 1:10100

Cca31 1996 3/4 299-305 1:12500

Sopetrán Cca24 1995 4 120-135 1:11000

Vuelo Año Faja Fotos Escala Cca24 1995 5 102-119 1:10200 promedio SAd 411 1997 4 134-151 1:11000 Cca31 1996 5/6 311-326 1:12000

SAd 411 1997 5 93-113 1:11000 Cca24 1995 6 80-98 1:10600

SAd 411 1997 6 59-80 1:11000 Cca24 1995 7 48-65 1:10900

SAd 411 1997 7 387-400 1:11000 Cca31 1996 8 499-506 1:10500

Cca25 1995 8A 8-12 1:10700

OLAYA Cca31 1996 8B 494-496 01:10.5

Vuelo Año Faja Fotos Escala Cca25 1995 8C 103-104 01:11.0 promedio 2000 1 939-945 1:11000 Cca25 1995 9 73-85 1:11000

2000 2 945-958 1:11000

Corantioquia suministró imágenes satelitales de la zona, estas son de tipo Landsat.

· RECOPILACIÓN DE MATERIAL BIBLIOGRÁFICO

Se recolectaron y revisaron los siguientes documentos:

- Abad Posada, Ana M.. Estudio de las Milonitas Asociadas a la Falla de Sabanalarga entre las quebradas Juan García y La Suecia (Liborina, Antioquia). Universidad Nacional de Colombia sede Medellín. Trabajo Dirigido de Grado (2002). Un estudio de las rocas con metamorfismo dinámico

INSTITUTO DEL AGUA 1-9 CORANTIOQUIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA asociadas a la falla de Sabanalarga; se hace además, una detallada descripción geológica, geomorfológica y tectónica.

- Arrieta Pastrana, Alfonso. Análisis de las Terrazas Aluviales del río Cauca producidas por el Deslizamiento el Guásimo Cerca de Santa Fe de Antioquia. Universidad Nacional de Colombia sede Medellín. Tesis de Grado (1989). Describe y caracteriza los sedimentos cuaternarios asociados a los diferentes niveles de terrazas.

- Escobar Álvarez, Mónica M. Segmentación de la Falla Romeral con base en estudios existentes. Universidad Nacional de Colombia sede Medellín. Tesis de grado (2002). Presenta una recopilación de los diferentes estudios existentes sobre el sistema de fallas Romeral y propone criterios de segmentación.

- CORANTIOQUIA. Esquema de Ordenamiento Territorial de los Municipios de San Jerónimo, Santa Fe de Antioquia, Sopetrán y Liborina. Presenta un acercamiento a la geología, geomorfología, amenaza, riesgo y potencial minero del municipio, tanto a nivel urbano como rural. 2001.

- CORANTIOQUIA. Zonificación de Amenazas para el Suelo Rural. Amenazas y Riesgos del Suelo Urbano de la Cabecera Municipal-Centro Poblados y Potencial Minero de los Municipios de San Jerónimo, Santa Fe De Antioquia y Sopetrán. 2001.

- Grosse, Emil. El Terciario Carbonífero de Antioquia. Ferrocarril de Antioquia. 1926. Podemos considerar este como el estudio base para la formación sedimentaria que se encuentra en la zona, este trabajo nos presenta una muy buena cartografía de la Formación Amagá.

- INGEOMINAS. Geología y Geoquímica de las planchas 130 (Santa Fe de Antioquia) y 146 (Medellín Occidental).

- INGEOMINAS. Memoria Explicativa del Mapa Geológico del Departamento de Antioquia. Año 2000. Documento realizado con base en el mapa geológico realizado por la misma entidad el cual representa la cartografía geológica del departamento en escala 1:400.000 y muestra la geología departamental.

- Jiménez Osorio, Jaime y Tobón Cardona, Luis E. Estudio de Fallas y Estructuras al Norte de Liborina. Universidad Nacional de Colombia sede Medellín. Trabajo Dirigido de Grado (1978). Presenta una descripción y caracterización de las diferentes estructuras a nivel regional y local .

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- Kammer, Andreas. “Tectónica y Estructuras en el Valle del Cauca N-E de Santa Fe de Antioquia”. Boletín de Ciencias de la Tierra No 9. Año 1990. Presenta una descripción y caracterización de las principales estructuras presentes en la zona como las Fallas Cauca y Romeral y el alineamiento Espíritu Santo.

- Mesa Sánchez, Maria I. Propuesta de una Metodología Cuantitativa para Identificar Ritmitas en un Depósito Lacustre del río Cauca, Santa Fe de Antioquia. Universidad Nacional de Colombia sede Medellín. Tesis de Maestría (2003). Información estratigráfica detallada a través de columnas ubicadas espacialmente.

- Ortiz Amariles, Edwin A. Caracterización Geológica y Geomorfológica del Megadeslizamiento del Guásimo. Universidad Nacional de Colombia sede Medellín. Trabajo Dirigido de Grado (1998). Descripción del magadeslizamiento del Guásimo y su influencia en los depósitos fluvio-lacustres de la zona.

- Parra Sánchez, Luis N. “El Terciario de la Cuenca de Santa Fe Subcuenca El Tunal”. Boletín de Ciencias de la Tierra No. 9. Año 1990. Hace referencia a la secuencia el Tunal en el Valle del río Cauca, al norte de la población de Santa Fe de Antioquia. Se describe y caracterizan rocas correspondientes a la Formación Amagá y las secuencias El Tunal y Goyita, todas de edad terciaria. Se describe igualmente la Formación El Llano de edad Pleistoceno; Por su composición estas unidades litoestratigráficas presentan interés para este estudio.

- Parra Sánchez, Luis N. El Terciario del Valle del río Cauca al Norte de la Barrera de Cangrejo- Borde Oeste. Trabajo de Maestría (1997). Presenta una buena Cartografía de las rocas terciarias presentes en la zona y propone la Secuencia El Llano.

- Salazar Jaramillo, Susana y Sánchez Caballero, Catalina. Caracterización geomorfológica y estratigráfica de los depósitos cuaternarios en los alrededores de Santa Fe de Antioquia. Universidad Nacional de Colombia sede Medellín. Tesis de Grado (2003). Presenta la cartografía más detallada de la zona escala 1:10000, con mapa geológico detallado y las diferentes columnas estratigráficas asociadas a cada depósito cuaternario existente en cercanías a Santa Fe de Antioquia, además de una diferenciación de las diferentes unidades geomorfológicas.

- Woodward & Clyde, Integral, ISA. “Preliminary Seismic Hazard Study for the Cañafisto Dam Sites Cauca River Hydroelectric Project, Colombia”. Presenta los resultados de estudios sísmicos y

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- Zegarra, Monica. Estudio Palinológico de la Formación Amagá en la Cuenca Sopetrán. Universidad Nacional de Colombia sede Medellín. Trabajo Dirigido de Grado (1993). Presenta una caracterización palinológica de los diferentes niveles de la Formación Amagá además de dos columnas estratigráficas detalladas y georeferenciadas.

· RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN HIDROLÓGICA

Para el análisis hidrológico de la zona se obtuvo información de 5 estaciones, de las cuales 3 son de precipitación, 2 de caudal y una de temperatura de escala temporal diaria, y de 15 estaciones de precipitación con registros mensuales multianuales. Las estaciones pertenecen al IDEAM.

1.3.2 MAPAS TEMÁTICOS PRELIMINARES

Inicialmente se elaboraron mapas geológico y geomorfológico preliminares a escala 1:25000 teniendo en cuenta la fotointerpretación hecha a escala 1:10000 y la recopilación de mapas geológicos anteriores. Estos mapas temáticos fueron muy útiles como herramienta en el trabajo de campo en donde se tomaron posteriormente los datos necesarios para completar dichos mapas. Estos fueron refinados con la información tomada en campo, además de una repasada a la fotogeología y al análisis de imágenes satelitales. Se obtuvieron mapas geológico y geomorfológico más refinados a escala 1:25000, los cuales sirvieron posteriormente como base para la interpretación geoeléctrica y finalmente para la formulación del modelo geológico e hidrogeológico.

1.3.3 INVENTARIO DE PUNTOS DE AGUA

Se levantaron los aljibes encontrados en la zona. Los puntos inventariados fueron seleccionados con el fin de obtener información en cada una de las veredas de los municipios, de forma que se tuviera una muestra representativa del total (Figura 1.5). En cada uno de los puntos identificados se hizo medición de nivel estático y referenciación geográfica, descripción de las características de la captación (forma y dimensiones), método constructivo y registro fotográfico, además se determinó pH, conductividad y temperatura. En total se inventariaron 59 aljibes de los cuales se encuentran 23 en el municipio de Santa Fe de Antioquia, 19 en Sopetrán, 10 en San Jerónimo y 7 en Olaya.

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Para la red de monitoreo de agua subterránea se escogieron 29 puntos pertenecientes al inventario realizado; Los puntos fueron seleccionados de tal forma que permitieran definir y agrupar las siguientes características:

· Distintas formaciones geológicas

· Zonas acuíferas más importantes

· Niveles piezométricos profundos

· Análisis de cada uno de los sectores geológicas

Los datos de los puntos en cuestión se muestran en la Tabla 1.5. Se propone también medición de nivel estático de invierno. En la Figura 1.6 se esquematiza la ubicación.

1.3.4 ENSAYOS DE BOMBEO

En la zona de estudio existen tres pozos perforados fuera de función amiento de los cuales no fue posible obtener información de pruebas de bombeo; de resto todos los demás puntos de agua corresponden a aljibes poco profundos con diámetros promedio de un metro. Esto restringe el análisis de las pruebas de bombeo con métodos tradicionales (Jacob, Theis, etc.) ya que no se cumplen las hipótesis necesarias para su correcta aplicación. Sin embargo se hicieron 16 pruebas de bombeo y de recuperación las cuales se interpretaron con métodos como el de Hvorslev y Bredoeff - Papadopulos.

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E. ----- N. (msnm) invierno 449.263 449.984 490.512 567.055 439.869 530.698 506.246 816.999 577.399 540.674 452.504 708.528 487.121 458.937 440.686 499.608 458.442 808.568 474.895 690.087 453.669 553.809 468.712 454.738 454.777 461.265 449.516 700.727

E. N. verano 788.06 449.07 450.08 490.76 567.36 577.10 439.11 530.66 540.76 506.15 487.20 459.04 452.47 710.79 501.44 458.04 474.28 714.13 453.58 554.21 471.06 440.13 454.50 451.58 808.84 460.90 449.11 700.34 (msnm) 817.048 OG (°) -75.733 -75.824 -75.829 -75.746 -75.792 -75.763 -75.771 -75.792 -75.773 L -75.780 -75.794 -75.797 -75.726 -75.787 -75.826 -75.828 -75.822 -75.744 -75.825 -75.840 -75.823 -75.826 -75.826 -75.823 -75.790 -75.818 -75.755 -75.731 -75.736 (°) 6.459 6.474 6.501 6.507 6.503 6.494 6.500 6.560 6.516 6.507 6.499 6.510 6.442 6.483 6.483 6.496 6.518 6.458 6.477 6.560 6.540 6.471 6.518 6.469 6.563 6.459 6.525 6.487 6.451 LAT

5 2 9 8 3 7 6 9 6 4 4 2 0 7 8 9 0 0 5 6 6 ...... 8 7 3 1 9 4 IBORINA 2 COTA 6 9 6 3 6 0 L 6 788.998 5 480.496 454.389 585.599 560.254 4 452.408 4 5 478.377 481.595 490.621 460.209 4 467.542 5 509.746 739.927 511.942 823.539 560.579 479.845 4 816.338 469.678 489.254 718.868 700.927

LAYA Y

, O

a a l

a o a

d i o

i c ETRÁN l a j i t l o a a r u c a a i

a j e n j d i v n e z e b OP c n n 2 b u i a h n a a a d i r CORANTIOQUIA l A r l a Luz t r 4 m c u e a

n Jael t D 19 t

, S Ce a o o o I i Laura

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l i La Uva illa Luna i I Jode L s a L L a Villa Bella a El La Pe Casa V Sa M Villa V L o L Villa L stería Guaracú Casa Bl Villa Marcela L

ERÓNIMO FINCA O PLANTA

J Ho 4

AN rcelación Los Almendros 1-1

, S Pa

NTIOQUIA A

Puntos de agua para la red monitoreo. E l n n n

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E D a

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a n a a m e 5.

F d r e e i d ó n b b a n i e r d d g o y a a v V o t o o e l y d u a 1. r r e F a R ANTA R h f ó

S La u La Isla La Isla A a El Hato El Hato El Hato VEREDA C Ob El Rodeo El E El G El Palmar El Espina El Espi Paso Real La La Florida T Caña San Rafael Tabl Aeropuerto La Hato Obre Hato Obregó San Sebast OS D Llano de Aguirre I Llano de Aguirre P I Parcelación Los Almendros

n n n n n n n

á á á á á á á a r r r r r ÍFERO EN LOS MUNIC r r y t t t t t t U t a e e e e e e C e

l OLOMBIA p p p p p p A p C O Olaya o o o o o o o Sopetrán S S S S S S S MUNICIPIO San Jerónimo San Jerónimo San Jerónimo San Jerónimo San Jerónimo San Jerónimo San Jerónimo

OTENCIAL Santa Fe de Antioquia Santa Fe de Antioquia Santa Fe de Antioquia Santa Fe de Antioquia Santa Fe de Antioquia Santa Fe de Antioquia Santa Fe de Antioquia Santa Fe de Antioquia Santa Fe de Antioquia Santa Fe de Antioquia P Santa Fe de Antioquia Santa Fe de Antioquia GUA A ACIONAL DE

L N

9 4 2 8 1 1 6 4 2 3 21 27 10 59 2 2 2 26 13 15 22 25 58 60 17 3 5 5 3 41 36 38 35 47 50 44 3 TO DE

TU CODIGO

3 9 2 4 VALUACIÓN DEL 0 5 NIVERSIDAD

1 2 3 4 5 6 7 8 9 NSTI ID E 1 11 1 1 1 1 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 2 I U EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA

Figura 1.5. Ubicación de todos los puntos de agua inventariados.

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Figura 1.6. Ubicación de los puntos de agua que conforman la red de monitoreo.

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1.3.5 SONDEOS ELÉCTRICOS VERTICALES (SEV)

Sobre el área de estudio no fue posible diseñar una malla homogénea para la ubicación de los diferentes SEV como es usual para prospección geofísica, debido a que la topografía, en muchos casos, no presentaba superficies planas y continuas, necesarias para estos ensayos; además la geología presente en algunas zonas (rocas sedimentarias inclinadas) no permitió tampoco la realización de los sondeos y de esta forma el equipo no registra una buena medida, sin embargo se intentó hacer las mediciones lo más distribuido posible y en las zonas con mayor probabilidad de presentar potencial acuífero.

En la campaña de campo y con un mapa geológico-geomorfológico preliminar, se realizaron 96 sondeos ubicados tal como se muestra en la Figura 1.7.

Luego de tomados los datos en campo se procedió a la interpretación de las diferentes resistividades que el equipo arrojaba. Esto consistió principalmente en tratar de correlacionar las diferentes resistividades con las columnas estratigráficas y con las profundidades del agua en los aljibes cercanos a los diferentes sondeos. Al encontrar la relación de los diferentes datos se facilitaba el planteamiento de un modelo hidrogeológico.

1.3.6 EVALUACIÓN GEOLÓGICA

Como primer paso se realizó una buena fotointerpretación para obtener la geomorfología general de la zona, igualmente importante fueron la recopilación de mapas geológicos y documentos de la zona. Con la geología de campo y la geoeléctrica se corroboró la información secundaria de mapas y se obtuvieron datos del subsuelo que serían de mucha utilidad para poder saber que continuidad tienen las formaciones de importancia hidrogeológica. En conclusión se obtuvo:

- Columnas estratigráficas

- Columnas geoeléctricas

- Perfiles geológicos (espesor de los depósitos cuartenarios)

- Mapa Geológico general de la zona

- Modelo Geológico de cada una de las cuencas definidas

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Figura 1.7. Ubicación de los SEV.

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1.3.7 EVALUACIÓN HIDROGEOQUÍMICA

Parte importante de este estudio consiste en el análisis de laboratorio de muestras de agua. Los ensayos tienen como fin la determinación de las principales características físico – químicas del agua al igual que el contenido de sustancias nocivas para la salud y de trazas. Estos fueron realizados para los 29 aljibes que conforman la red de monitoreo.

1.3.8 BALANCE HÍDRICO

Usando la información hidrometeorológica de 18 estaciones de precipitación (de registro con resolución ya mensionada), dos de caudal y una de temperatura se hizo el cálculo de la recarga de los acuíferos por medio de balance hídrico de la zona, basado en la metodología propuesta por Anderson et al., 2000.

1.3.9 SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA (SIG)

Este estudio fue basado durante todo su desarrollo en el manejo de la ubicación espacial de cada una de los aspectos y características analizadas, por lo que fue necesario crear un sistema de información que permitiera manipular eficientemente toda la cartografía y la variación espacial de los aspectos. Una de las características principales de este sistema es que ofrece la posibilidad de ser manejado y utilizado por cualquier tipo de usuario mediante una interfaz gráfica, además es un medio efectivo para mantener actualizada la información que contiene.

Fue necesario:

· Recolectar y clasificar la información cartográfica básica existente en medio digital.

· Realizar las correcciones preliminares pertinentes.

· Refinar los mapas temáticos según observaciones obtenidas en campo.

· Análisis de imágenes satelitales disponibles y realización de diferentes composiciones de ellas.

· Esquematización y ejecución de la estructura del sistema de información geográfica. La estructura de un sistema como estos se basa en jerarquizar directorios para ser manipulados según las opciones de la interfaz.

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CAPITULO 2

HIDROLOGÍA

2.1 INTRODUCCIÓN

La zona de estudio está comprendida por los municipios de San Jerónimo, Sopetrán, Santa Fe de Antioquia, Olaya y Liborina, los cuales están ubicados en el cañón del Cauca, entre la vertiente occidental de la Cordillera Central y la vertiente oriental de la Cordillera Occidental.

Las principales corrientes superficiales: río Tonusco, quebrada Seca, río Aura, quebrada La Yunada, quebrada La Zanja, quebrada La Sopetrana, La Carvajalina y la Peña. El río Cauca controla la hidráulica de la zona de estudio.

Se tienen varias estaciones hidrometeorologicas, entre ellas se seleccionaron algunos registros de caudal, precipitación y temperatura teniendo en cuenta su ubicación con respecto a la zona de estudio, la longitud y calidad. No se seleccionaron estaciones de caudal ubicadas en el río Cauca, porque las areas de drenaje son muy grandes respecto a las otras corrientes de la zona.

Con los registros obtenidos se procedió a realizar análisis estadísticos usando diferentes pruebas para detectar outliers, con el fin de verificar su calidad, se desecho la información deficiente o de mala calidad y se calcularon distintos parámetros de confiabilidad. A continuación se hace descripción detallada del procedimiento seguido y los resultados de este.

En la Tabla 2.1, Tabla 2.2 y Tabla 2.3 se describen las estaciones hidrometeorológicas, de registros diarios, reportadas en el catálogo del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM) ubicadas en municipios cercanos a la zona de estudio y que se consideran de influencia en el clima de la zona.

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Tabla 2.1. Estaciones de precipitación.

Código Nombre Corriente Lat Long Elev.(msnm) Tipo Periodo Registro Años 01/01/1979 - 2622503 Cotove hda Tonusco 0632 N 7550 W 530 AM 25 31/12/2003 01/01/1971 - 2623014 Placita la Q. La García 0643 N 7546 W 1250 PM 33 31/12/2003 01/01/1971 - 2622504 Piunti Hda Q. Tesorero 0644 N 7555 W 1540 CO 33 31/12/2003

Tabla 2.2. Estaciones de caudal diario.

Código Nombre Corriente Lat Long Elev.(msnm) Tipo Periodo Registro Año s 01/01/1977 - 2621701 Galera la Tonusco 0634 N 7552 W 682 LG 26 31/12/2002 01/01/1972 - 2623702 Penalta Aura 0628 N 7545 W 480 LG 31 31/12/2002

Tabla 2.3. Estación de temperatura.

Código Nombre Corriente Lat Long Elev.(msnm) Tipo Periodo Registro Años 01/01/1981 - 2622503 Cotove hda Tonusco 0632 N7550 W 530 AM 20 31/12/2000

La convenciones son las siguientes: Climatológica Ordinaria (CO); Limnigráfica (LG); Pluviográfica (PG); Pluviométrica (PM); Agrometeorológica (AM). La Figura 2.1 muestra la ubicación de las estaciones utilizadas

2.2 ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN UTILIZADA

Para la selección inicial de las estaciones a utilizar se tuvo en cuenta que se contara por lo menos 15 años de registro y que la cantidad de datos faltantes no superara al 30% del total de los datos de la serie.

Los registros diarios se agregaron para conformar series mensuales multianuales. A cada una de estas series se aplicaron métodos para la detección de outliers Dixon, Normal, Lm Encima, Lm Debajo, Normalidad, Asimetría, Kandel y Rango Normal. En la realización de estas pruebas se observó que los datos detectados como outliers correspondían a registros en años Niño o Niña, por lo cual no fueron removidos. Luego de este análisis se procedió a completar los datos faltantes en

INSTITUTO DEL AGUA 2-2 CORANTIOQUIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA las series de registros diarios y mensuales, tanto para precipitación como para caudal, lo cual se realizó por medio del método de la relación normal.

Para la completación de las series de caudal y precipitación se utiliza el método de la relación normal. Este procedimiento utiliza registros de estaciones vecinas (de igual escala temporal, a la que se desea completar) y se basa en la precipitación normal como parámetro de comparación. La ecuación (2.1) muestra la relación bajo la cual se estiman los datos faltantes.

N ⎛ P P P ⎞ x ⎜ 1 2 m ⎟ (2.1) Px = ⎜ + + ... + ⎟ M ⎝ N1 N2 Nm ⎠ donde M es el número de estaciones que se van a usar como complemento; P1, P2, P3,…,Pm, son las precipitaciones anuales correspondientes a cada una de las M estaciones, y Ni es la precipitación normal de cada estación.

Se obtuvieron luego, las series de datos anuales de cada estación a las cuales se les realizó un análisis de homogeneidad usando el método de doble masa. Según los resultados obtenidos se considera que las series son homogéneas, lo cual indica que estas son de buena calidad.

2.2.1 PRECIPITACIÓN

La zona de estudio presenta una dinámica compleja de precipitaciones debido a la variabilidad topográfica que forma el área. En la zona se registran precipitaciones máximas de 2873 mm/año en la estación Placita_La y mínimas de 583 mm/año en la estación Cotove Hda.

En las Tabla 2.4, Tabla 2.5 y Tabla 2.6 se presenta las series de precipitación resultantes del proceso descrito anteriormente; estas series tienen una longitud de 25 años en un periodo común de 1977 al 2001. En la Figura 2.2 se muestran las series de precipitaciones anuales para cada una de las tres estaciones consideradas.

INSTITUTO DEL AGUA 2-3 CORANTIOQUIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA

Figura 2.1. Localización de las estaciones hidrometeorológicas utilizadas.

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3000

2500

2000

1500 Precipitación (mm) 1000

500 1977 1980 1983 1986 1989 1992 1995 1998

Placita La Piunti_HdaAño Cotove_Hda

Figura 2.2. Series de precipitación total anual (mm/año).

Precipitación Media Multianual. Para la estimación de la precipitación anual media multianual del área de estudio se usó el método de los polígonos de Thiessen. La precipitación se calcula como:

P A + P A + P A + ...... P A P = 1 1 2 2 3 3 n n (2.2) A T donde es la precipitación media sobre la zona en mm, es el área de influencia de la estación n y es la precipitación correspondiente; es el área total de la zona.

En la Tabla 2.7 se presenta el área de influencia y los factores de ponderación correspondientes a cada estación.

INSTITUTO DEL AGUA 2-5 CORANTIOQUIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

NOVIEMBRE DICIEMBRE TOTAL

IBORINA L

LAYA Y

, O

OPETRÁN

, S

ERÓNIMO J 6 GOSTO OCTUBRE SEPTIEMBRE AN 2-

, S 60938.00 114.00 23.30 72.90 81.40 171.70 20780.85 43.70 78.00 90.24 134.40 45.11 70925.00 72.60 120.10 66.90 84.30 163.20 40 182.50 214.30 209.20 91.70 90112.50 4.70 1188.00 99.40 152.00 100.00 2.30 883.30 30 60.70 131.70 220.20 40.30 10 7.50 803.70 174.20 124.10 209.40 1147.50 123.80 129.50 50 50.20 219.20 243.40 85.10 996.51 12.20 40 172.40 89.70 106.20 43.60 972.70 55.90 00 115.00 211.10 135.70 78.84 38.58 974.93 60 96.10 62.30 30 105.50 79.70 81.00 88.20 131.50 30 133.20 132.80 28.30 122.80 00 31.70 919.60 144.80 47.30 156.00 105.10 887.80 189.70 18.20 35.60 1035.30 11.50 801.80 20 101.40 73.80 134.20 37.30 30 109.70 114.03 92.70 180.40 812.60 60 71.22 33.90 94.84 71 106.32 17.29 104.01 67.20 20 105.90 772.02 90.90 36.20 152.20 90 113.50 128.60 75.10 108.30 7.80 128.60 804.87 181.50 59.30 40 185.90 114.40 652.59 55.20 155.70 10 0.00 805.00 11.90 187.50 104.70 859.00 132.62 42.90 77.63 50 156.40 45.20 187.30 4.20 1110.85 718.45 155.60 67.50 95.50 1237.50

NTIOQUIA A

E DE E DE F Precipitación mensual en mm la estación Cotove Hda.

ANTA S Tabla 2.4. 2.4. Tabla

CUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE DE EN LOS MUNICIPIOS CUÍFERO OLOMBIA A C

CORANTIOQUIA

OTENCIAL

P GUA A ACIONAL DE N AÑO ENERO FEBRERO MARZO ABRILMARZO FEBRERO MAYOAÑO ENERO JUNIO JULIO A VALUACIÓN DEL 1977 38.10 32.80 21.00 38.10 69.10 1978 82.20 132.00 54.80 143. 121.10 82.20 1979 53.20 18.00 39.10 136.1025.00 53.20 93.90 1980 12.40 70. 72.00 26.40 53. 23.00 12.40 91.60 1981 22.50 127. 96.40 14.50 204.20 22.50 1982 7.60 25.00 31.20 124.80164.20 7.60 1983 62.70 25.00 80. 4.60 72. 87.10 22.001984 14.40 62.70 91.70 23.00 113. 60.50 145.00 14.40 1985 86.50 25.00 0.90 165. 98.40 24.001986 32.00 86.50 28.90 30.90 155. 34.40 22.00 32.00 76.20 1987 21.80 141.90 13.30 26.00 38. 21.80 96.20 1988 0.20 137. 26.90 36.10 30.00 0.20 71.40 149. 1989 48.50 99.50 3.60 20.001990 52.21 48.50 10.60 102.20 3.10 117.301991 93.00 83. 29.40 23.00 0.80 102. 58.90 21.001992 9.00 93.00 77.50 31.80 21.48 94.00 93. 9.00 20.40 1993 28.80 68. 57.76 0.70 23.001994 35.30 28.80 66.30 56.90 41.20 99. 24.00 35.30 75.50 1995 56.70 76.50 25. 7.40 20.001996 54.15 56.70 72.40 45.30 15.00 106.3082.10 125.80 185. 91.90 1997 16.60 79. 36.30 22.00 16.60 89.60 1998 34.70 203.10 44.50 24.00 15. 34.70 69.70 1999 15.30 117.40 108. 80.10 124.90 15.30 22.00 182.80 97. NIVERSIDAD NSTITUTO DEL E I U

915.05

NOVIEMBRE DICIEMBRE TOTAL

IBORINA L

LAYA Y

, O

OPETRÁN

, S

ERÓNIMO J

GOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE TOTAL 7 GOSTO OCTUBRE SEPTIEMBRE AN 2-

, S 00 167.00 325.00 337.00 254.00 2033.02 25.00 00 270.00 194.77 236.00 219.00 2855.77 170.00 001719.00 150.00 244.00 89.00 154.00 195.00 00 220.00 158.00 356.00 289.00 002785.40 33.00 235.00 212.00 175.00 177.00 1652.00 20.00 00107.00 1321.00 92.00 232.00 274.00 77.00 00 282.00 171.00 261.00 205.00 2060.00 258.00 001977.00 139.00 195.00 92.00 216.00 415.00 00352.00 1750.00 48.00 103.00 295.00 80.00 00 121.00 181.00 230.00 202.00 001678.00 94.00 2177.00 294.00 116.00 96.00 254.00 274.00 00 290.00 191.00 247.00 123.00 2226.30 179.00 00 101.00 172.00 00 292.00 317.00 319.00 00 130.00 229.00 347.00 141.00 178.00 272.00 1923.00 178.00 00 0.00 263.00 51.00 158.00 1954.00 223.00 283.53 1588.00 55.00 40.00 2115.53 00 177.00 135.00 203.00 85.00 00 130.00 27.00 196.00 1229.00 211.00 165.00 47.00 1683.00 00 195.00 162.00 307.00 133.00 45.00 1715.00 20 122.30 142.20 115.40 43.45 11.05 933.40 98.60 104.64 127.38 146.03 79.82 40.08

NTIOQUIA A

E DE E DE F Precipitación mensual en mm la estación Placita la.

ANTA S Tabla 2.5. 2.5. Tabla

CUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE DE EN LOS MUNICIPIOS CUÍFERO OLOMBIA A C

CORANTIOQUIA

OTENCIAL

P GUA A ACIONAL DE N 37.78 30.07 39.82 88.50 22.3588.50 99.98 37.78 30.07 39.82 AÑO ENERO FEBRERO MARZO ABRILMARZO FEBRERO MAYOAÑO ENERO JUNIO JULIO A AÑO ENERO FEBRERO MARZO ABRILMARZO MAYOFEBRERO AÑO ENERO JUNIO JULIO A VALUACIÓN DEL 2000 28.90 66.20 15.00 28.90 64.10 194.70 101. 1977 13.00 58.00 212.02 89.00 294.00196.00 230.001978 0.00 116.00138.00 31.00 192.00 207. 1979 15.00 210.00 75. 13.00 108.00 120.00 127.001980 63.00 29.00 234.00 80. 40.00 23.00 169.001981 15.00 382.00 77.00 95. 145.00 399.00 398.001982 169.00 161.00 350. 322.00 65.00 668.001983 13.00 107.00 46.00 87. 1984 72.00 206.40 91.00 255.00 200.00 17.00 371.00 263.00 466.001985 5.00 93.00 126. 397. 230.00 0.00 56.00 242.001986 11.00 126.00 34.00 139.00 60.00 174. 144.001987 169.00 5.00 45. 12.00 1988 85.00 61.00 39.00 138.00240.00 7.00 128.001989 117.00 111.00 41.00 40.00 177. 198.00191.00 65.00 181. 1990 91.00 178.00 169.00 58.00 108.00 239.00 255.00 123.001991 26.00 144.00 96. 50.00 123. 144.00 181.00 175.001992 24.00 215.00 23.00 152. 116.00 221.00 118.001993 250.00 133. 46.00 228.00 125.00 188.001994 24.00 235.00 163.00 143.00 91.00 203.00 163. 1995 25.00 72. 85.00 21.00 184.00 98.00 261.30 418.00 189. NIVERSIDAD NSTITUTO DEL

E MEDIA I U 83 2009

NOVIEMBRE DICIEMBRE TOTAL

IBORINA L

LAYA Y

, O

OPETRÁN

, S

ERÓNIMO J

GOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE TOTAL 8

GOSTO OCTUBRE SEPTIEMBRE 2-

, S 00 192.00 239.00 222.00 190.00 2641.00 104.00 00 370.00 374.00 222.00 305.50 2674.50 107.00 00 155.00 305.00 217.00 87.00 2407.00 52.00 00 4.00 171.00 223.00 245.00 00 172.00 84.00 1862.50 230.00 208.00 145.00 231.00 2209.00 00 201.20 130.30 197.00 132.00 1359.40 93.50 45 205.35 163.60 177.34 141.67 901483.03 66.01 240.10 220.60 167.40 173.50 801558.88 51.00 270.40 267.60 149.50 88.90 1463.10 18.90 00 61.30 143.50 235.90 80.40 1078.60 27.60 80 105.20 204.30 200.10 128.10 401489.67 150.47 248.20 49.90 139.20 168.80 1359.60 70 22.70 79.00 188.00 95.10 95.20 975.70 40.90 90 146.80 117.30 231.10 121.80 1121.00 23.70 07 196.44 187.93 208.90 126.20 801336.43 64.80 18.00 122.00 214.00 45.20 1285.00 9.30 40 167.00 95.00 321.30 53.20 1447.70 7.40 00 341.60 131.70 297.30 168.30 301723.70 176.90 95.20 217.00 188.70 94.50 1119.20 19.50 60 148.00 166.20 118.00 169.80 1374.70 98.00 149.17 163.33 208.07 259.73 195.23 111.67

NTIOQUIA A

E DE E DE F Precipitación mensual en mm la estación Piunti Hda.

ANTA S Tabla 2.6. 2.6. Tabla

CUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE DE EN LOS MUNICIPIOS CUÍFERO OLOMBIA A C

CORANTIOQUIA

OTENCIAL

P GUA A ACIONAL DE N 62.67 83.46 102.67 219.93250.26102.67 62.67 83.46 203.65 AÑO ENERO FEBRERO MARZO ABRILMARZO MAYOFEBRERO AÑO ENERO JUNIO JULIO A AÑO ENERO FEBRERO MARZO ABRILMARZO MAYOFEBRERO AÑO ENERO JUNIO JULIO A VALUACIÓN DEL 251.00106.00 109.00 334.00 480.001996 195.00 219. 1997 84.00 310.00 136.00 61.00 150.00161.00110.00 248.00 239.00 365.50 230.001998 173.00 29. 227.00 135. 111.00 186.00 128.00 229.001999 265.00286.00 77. 2000 70.00 117.00 200.00 349.00 371.00 198. 1977 4.60 163.70 23.00 16.70 81.301978 19.00 97.10 12.30 30.00 54.90 93. 1979 20.48 236.20 27.23 125.00149.12 75.40 128. 136.341980 66.60 83.52 53.50 334.20 71.80 213.00 60. 1981 0.00 219.70113.90 54.60 9.90 112.10 82. 97.001982 36.48 47.10 176. 112.60 11.00 196.601983 17.00 153.60 22.90 148. 78.90 90.80 1984 7.00 113.10162.00211.00 54.10 191.30 48.30 153. 273.001985 17.90 48. 14.60 160.30 8.20 1986 40.00 141.40 11.00 36.50158.90 5.00 1987 33.90 151. 126.00 202.00 9.90 65. 35.00 67.20 1988 79.70 44.10 143.1095.80 53.80 127.901989 25.40 248.20 87. 2.80 45.10192.10 85.90 1990 22.00 134. 187.60 39.40 117.6061.20 12.50 119. 1991 52.80 184.80110.50176.10 3.70 51.90 118.60 105. 115.40 97. NIVERSIDAD NSTITUTO DEL

E MEDIA I U

1356.68

NOVIEMBRE DICIEMBRE TOTAL

IBORINA L

LAYA Y

, O

OPETRÁN

, S

ERÓNIMO J 9

GOSTO OCTUBRE SEPTIEMBRE 2-

, S 50 206.60 112.00 151.30 66.00 801259.70 243.50 156.20 103.80 135.30 81.80 1500.40 84.90 10 142.40 290.90 155.00 112.90 101655.10 67.20 171.10 228.40 177.00 81.60 00 97.00 288.40 1584.13 64.40 150.00 49.30 001488.80 49.60 190.30 17.00 324.00 179.00 1391.60 95.00 60 178.30 125.10 205.40 140.00 1381.90 13.20 20132.00 128.00 2.30 101.20 959.50 0.90 001163.60 100.00 52.00 128.00 146.00 122.00

NTIOQUIA 110.60 143.15 177.02 183.23 117.54 61.32 A

E DE E DE F

ANTA S

CUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE DE EN LOS MUNICIPIOS CUÍFERO OLOMBIA A C

CORANTIOQUIA

OTENCIAL

P GUA A ACIONAL DE N 26.59 35.39 64.12 147.83166.8726.59 35.39 64.12 123.04 AÑO ENERO FEBRERO MARZO ABRILMARZO MAYOFEBRERO AÑO ENERO JUNIO JULIO A VALUACIÓN DEL 1992 8.50 223.10180.70 89.50 92.90 69.601993 27.10 10.00 128.30 55. 47.80 119.301994 27.20 119.0072.40 32.40 168. 150.70 216.801995 28.60 139.40 43.00 159. 136.30 60.70 137.101996 19.30 165.20239.90316.20 35.10 106.80 24. 67.301997 22.34 178.59 130.90 32.16 102. 134.94 179.601998 20.20 183. 95.50 198.40 72.90 141.101999 20.40 187.40 18.40 139. 71.80 83.70 2000 21.60 149.00 19.00 100.00235.00 59.00 143. 101.00 154.00 26. NIVERSIDAD NSTITUTO DEL

E MEDIA I U EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA

Tabla 2.7. Área de influencia de las estaciones seleccionadas. Estación Cotove Hda Placita Piunti Hda Área (km²) 393.47 53.48 3.05 Factor Ponderación 0.874 0.119 0.007

Con los datos de la tabla anterior y usando la ecuación 2.2 se obtiene que la precipitación media sobre la zona de estudio es de 1056.29 mm/año.

La Figura 2.3 muestra la ubicación de las estaciones y su área correspondiente de acuerdo a los polígonos de Thiessen.

Figura 2.3. Ubicación de las estaciones de precipitación para los polígonos de Thiessen.

INSTITUTO DEL AGUA 2-1 0 CORANTIOQUIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA

Teniendo en cuenta la precipitación media de cada estación se obtiene el mapa de distribución espacial de precipitación, el cual se presenta en la Figura 2.4.

Figura 2.4. Distribución espacial de la precipitación.

INSTITUTO DEL AGUA 2-1 1 CORANTIOQUIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA

Distribución Interanual de la Precipitación. Se observa un régimen bimodal con dos temporadas lluviosas, entre los meses de Abril – Mayo y Septiembre - Octubre, y dos temporadas secas en Enero - Febrero y Julio - Agosto. En la Figura 2.5 se presenta este comportamiento en cada una de las estaciones estudiadas.

Estacion Cotove_Hda 18 15 12

% 9 6 3 0 123456789101112 Mes

Estacion Piunti_Hda 15 12 9 % 6 3 0 123456789101112 Mes

Estacion Placita_La 15 12 9 % 6 3 0 123456789101112 Mes

Figura 2.5. Distribución interanual de la lluvia en las estaciones de precipitación.

2.2.2 CAUDAL

A los registros de caudal de las estaciones Peñalta y Galera La se realizó el mismo análisis hecho a los registros de precipitación. En las Tabla 2.8 y Tabla 2.9 se presenta las series de caudal obtenidas.

INSTITUTO DEL AGUA 2-1 2 CORANTIOQUIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

IBORINA L

LAYA Y

, O

OPETRÁN

, S 3.30 4.87 4.07 3.30 4.87 1.73 2.66

ERÓNIMO J 3

AN STO OCTUBRE SEPTIEMBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE PROMEDIO 2-1 , S 3.11 Caudal (m³/s) en estación Peñalta. 13 23.43 24.90 4.66 4.43 14.18 12 2.00 92 2.09 2.21 34 1.29 3.26 2.58 72 5.34 1.53 4.17 4.16 4.13 3.35 5.04 3.06 7.88 1.79 3.09 2.64 7.96 2.00 2.68 3.45 1.67 4.08 NTIOQUIA 56 1.14 94 1.69 1.14 89 6.80 1.69 5.04 05 2.28 6.80 2.65 4.00 96 1.49 2.28 8.11 2.89 2.92 10 3.00 1.49 4.13 8.43 3.70 05 4.56 3.00 4.19 5.23 4.49 3.08 93 3.52 4.56 2.30 4.50 2.27 2.37 51 1.72 3.52 5.22 8.03 3.82 1.18 06 1.62 1.72 2.05 5.65 6.75 2.33 40 2.42 1.62 2.14 5.00 4.88 6.42 63 3.07 2.42 2.42 4.01 4.96 4.28 93 1.58 3.07 3.75 4.72 3.55 4.48 88 6.22 1.58 4.14 4.46 5.58 2.91 48 4.96 6.22 3.06 3.06 5.02 4.36 20 0.67 4.96 2.48 5.29 2.14 4.45 16 1.53 0.67 3.22 5.18 4.57 2.77 1.53 3.42 1.01 3.87 3.79 2.47 3.69 2.10 2.21 3.74 4.68 1.24 5.17 5.59 1.37 2.46 A

E DE E DE F

ANTA S 2.8. Tabla 89 2.66 3.21 2.72

CUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE DE EN LOS MUNICIPIOS CUÍFERO OLOMBIA A C

CORANTIOQUIA

OTENCIAL

P GUA A ACIONAL DE N 3.50 2.50 3.07 4.56 9.215. 4.56 7.67 3.043.50 2.50 3.07 1. 2.51 2.57 4.701.71 1.54 1.67 6. 2.70 5.35 1.813.46 4.22 2.11 1. 1.49 1.36 2.241.37 1.00 1.02 1. 2.30 3.20 2.351.59 1.56 1.15 2. 1.66 1.94 2.231.67 1.38 1.34 3. 1.70 2.84 4.081.82 1.63 1.36 2. 2.28 3.97 3.429.57 2.58 2.38 2. 2.82 2.83 2.842.55 2.39 2.26 2. 1.98 2.56 4.202.56 1.92 2.20 3. 2.10 4.30 5.101.68 2.09 1.32 3. 3.04 3.07 3.002.39 1.83 1.90 1. 3.28 1.99 3.933.13 2.88 2.29 3. 2.11 4.39 7.391.80 1.22 1.50 6. 6.34 6.74 1.163.65 3.49 6.81 1. 1.73 2.38 3.131.72 1.56 0.98 2. 2.15 2.43 19.2525.750.69 0.72 1.19 6.31 23. 3.55 4.66 6.61 1977 1.47 1.35 1978 1.26 1.51 1. 1.21 3. 3.76 3.10 1979 1.54 1.37 3.84 1.54 1. 3.37 2.88 1980 1.76 1.46 1.80 1.50 1. 1.75 1.52 1981 1.07 1.12 1.13 1.02 3. 5.45 6.07 1982 1.14 1.78 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 AÑO ABRIL ENERO FEBRERO MARZO MAYO JUNIO JULIO AGO VALUACIÓN DEL NIVERSIDAD NSTITUTO DEL E I U

3.57

IBORINA L

LAYA Y

, O

OPETRÁN

, S

ERÓNIMO J 4

AN STO OCTUBRE SEPTIEMBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE PROMEDIO STO OCTUBRE SEPTIEMBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE PROMEDIO 2-1 , S 03 8.51 10.98 8.15 4.21 8.96 55 10.16 15.80 19 16.33 11.07 16.58 10.18 20.63 21.61 16.64 13.09 11 6.75 84 5.43 6.86 84 7.95 5.18 7.77 01 7.02 4.15 7.15 7.54 28 6.39 8.44 8.24 6.82 7.20 5.08 9.81 9.54 8.29 6.55 4.43 8.90 7.04 6.07 6.53 7.95 6.49 4.66 5.89 6.34 07 6.34 74 10.61 6.34 10.61 98 9.06 24.60 10.48 9.06 21.58 13.58 20.69 21.42 89 6.24 11.13 9.63 7.73 34 2.19 6.24 9.50 64 3.54 8.17 2.19 9.26 7.71 83 4.47 3.54 4.15 8.76 60 1.95 4.47 4.20 11.10 13 5.04 1.95 8.67 4.48 4.13 4.59 48 4.10 5.04 6.17 6.65 4.97 6.15 36 2.85 4.10 5.23 7.01 9.27 2.85 5.40 3.14 3.09 5.41 3.42 2.79 4.32 3.33 3.57 3.87 4.42 2.60 3.68 2.55 4.17 3.39 70 4.04 4.04 4.23 4.76 3.49 4.18 NTIOQUIA Caudal (m³/s) en estación Galera la. A 3.89 3.73 3.76 5.49 4.43 3.31

E DE E DE F

ANTA S Tabla 2.9. 2.9. Tabla

CUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE DE EN LOS MUNICIPIOS CUÍFERO OLOMBIA A C

CORANTIOQUIA

OTENCIAL

P GUA A ACIONAL DE N 2.46 2.05 2.12 2.71 4.352.71 4.55 2.46 2.05 2.12 3.52 3.28 3.07 3.54 5.154. 3.54 6.31 3.52 3.28 3.07 6.96 5.04 3.98 8.37 16.6415.19 11. 8.37 7.447.254. 6.96 5.04 3.98 7.68 8.038.969. 3.30 2.74 2.72 3.52 4.796.674. 7.25 4.46 3.13 3.73 7.9513.235.02 4.10 3.83 10. 7.56 11.558.57 11. 6.92 5.94 5.44 8.21 6.757.376. 9.88 8.78 7.79 4.90 8.887.637. 5.63 4.71 4.42 6.14 2.722.252. 7.14 6.42 6.10 1.96 5.775.734. 2.74 2.07 2.02 3.20 5.303.221. 3.49 2.67 2.39 4.50 3.742.723. 3.76 2.71 2.54 2.38 6.727.295. 2.41 1.90 1.83 3.72 2.886.314. 4.04 2.71 2.81 2.81 2.98 3.28 2.65 2000 AÑO ABRIL ENERO FEBRERO MARZO MAYO JUNIO JULIO AGO 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 AÑO ENERO FEBRERO MARZO ABRILMAYOMARZO JUNIOFEBRERO AÑO ENERO JULIO AGO VALUACIÓN DEL 1977 2.14 2.12 1978 3.13 2.60 1.81 1.91 2.52 4. 4.42 1979 6.51 6.39 2.89 7.62 5.85 8. 8.62 1980 5.03 7.46 4.80 6.68 4.90 2. 6.78 1981 6.13 3.52 3.78 3.29 5.15 4. 4.05 6.73 4.98 7.99 6. 7.53 NIVERSIDAD NSTITUTO DEL

E MEDIA I U

IBORINA L

LAYA Y

, O

OPETRÁN

, S

ERÓNIMO J 5

AN STO OCTUBRE SEPTIEMBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE PROMEDIO 2-1 , S 55 10.52 13.05 12.85 10.37 8.27 65 4.67 04 8.61 4.67 8.61 5.60 76 6.79 11.75 5.06 85 5.68 6.79 10.04 28 6.73 5.68 7.65 9.08 6.98 6.66 6.15 4.59 11.42 7.53 9.56 7.58 10.04 9.59 8.18 7.82 7.60 7.57 6.60

NTIOQUIA A

E DE E DE F

ANTA S

CUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE DE EN LOS MUNICIPIOS CUÍFERO OLOMBIA A C

CORANTIOQUIA

OTENCIAL

P GUA A ACIONAL DE N 1.88 1.89 2.12 4.44 6.505.934. 4.44 6.698.597. 1.88 1.89 2.12 5.62 4.3812.275.93 5.80 4.72 3.69 8.888.89 10. 7. 4.12 3.48 3.45 6.92 9.1011.337.86 6.79 6.90 8.41 6.737.536. 6. 8.40 7.07 6.80 5.22 5.11 4.30 3.91 1996 1997 1998 1999 2000 VALUACIÓN DEL ABRILMAYOMARZO JUNIOFEBRERO AÑO ENERO JULIO AGO NIVERSIDAD NSTITUTO DEL MEDIA

E I U EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA

La series de caudales se aprecian en la Figura 2.6.

14 12 10 /s) 3 8 6 4 Caudal (m Caudal 2 0 1977 1980 1983 1986 1989 1992 1995 1998 2001 Año Peñalta Galera_La

Figura 2.6. Series de caudal medio anual.

La distribución interanual de los caudales (Figura 2.7) muestra un régimen bimodal caracterizado por dos temporadas de máximos en Mayo - Junio y Octubre - Noviembre, y dos temporadas de mínimos en Febrero - Marzo y Diciembre - Enero. Este comportamiento refleja la dependencia que tienen los caudales de la precipitación. El rezago que se presenta entre los caudales y las lluvias depende de las características de las cuencas. El comportamiento de los caudales en las estaciones estudiadas es similar.

Estacion Galera_La Estacion Peñalta 15 15

10 10 % % 5 5

0 0 123456789101112 123456789101112 Mes Mes L

Figura 2.7. Distribución intra anual de los caudales medios anuales.

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2.3 ANÁLISIS DE REGISTROS METEOROLÓGICOS

2.3.1 ESTIMACIÓN DE LA TEMPERATURA MEDIA DE LA CUENCA

Para la estimación de la temperatura media de la zona de estudio se uso la ecuación de CENICAFE (Chávez y Jaramillo, 1998) correspondiente a la región andina.

(2.3) Tmedia = 29.42 − 0.0061H donde, Tmedia es la temperatura media anual en [°C] y H es la altura sobre el nivel del mar en [m]. Utilizando esta expresión se obtuvo una temperatura promedio de 27°C.

Teniendo en cuenta la linealidad de la ecuación anterior se afirma que la variabilidad de la temperatura en la zona no es importante, por lo cual se trabajará con los registros climatológicos de la estación Cotove Hda para toda el área de estudio.

2.3.2 EVAPOTRANSPIRACIÓN

La evapotranspiración es una componente fundamental del balance hídrico de una cuenca y es también una de las variables que más incertidumbre tiene en su medición y estimación.

La evaporación representa el proceso físico por medio del cual el agua pasa, de un lugar de almacenamiento, cuando se encuentra en estado liquido a estado gaseoso a la atmósfera; incluye la evaporación de superficie y la transpiración de las plantas, la cual ocurre producto del intercambio de gases de esta con la atmósfera.

Los factores que influyen directamente en este proceso son la disponibilidad de agua, el suministro de energía (Calor sensible – Calor latente), humedad relativa del ambiente, velocidad del viento, presión atmosférica, la cobertura vegetal y la temperatura.

Si una zona tiene una cobertura vegetal desarrollada y no tiene limitaciones de agua, la evapotranspiración real (ETR) es igual a la evapotranspiración potencial (ETP).

Para la estimación de esta variables se cuentan con varios métodos que han sido diseñados, en su mayoría, para ambientes no tropicales. Los métodos se presentan a continuación.

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Evapotranspiración Real

1. Ecuación de Turc

Este método se basa en un balance de masas, relaciona la ETR con la precipitación, P, y la temperatura, T. Definiendo L = 300 + 25 T + 0.05 T3, se tiene que:

P ETR = para (P / L) * 0.316 (2.4) 2 P 0.9 + 2 L

ETR = P para (P / L) * 0.316 (2.5)

Donde ETR esta en mm/año, P mm y T es la temperatura media anual en grados centígrados.

2. Ecuación de Coutagne

ETR = P -λ*P2 (8λ)-1 < P < (2λ)-1 (2.6)

ETR en m/año, P en m, y

1 λ = (2.7) 0.8 + 0.14T en donde T es la temperatura media anual en °C.

Si, P < (8λ)-1 ETR = P (2.8)

Si , P > (2λ)-1 (2.9)

Evapotranspiración Potencial

1. Ecuación de Thornthwaite (1994)

Esta relación se desarrolló con base a experimentos con lisímetros. Esta expresión relaciona la ETP con la temperatura, T y el índice calórico, I.

a ⎛ T ⎞ ETP = 1.6⎜10 ⎟ con (2.10) ⎝ I ⎠

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1.514 ⎛⎛ T ⎞ ⎞ I = 12⎜⎜ anual ⎟ ⎟ y (2.11) ⎜ ⎟ ⎝⎝ 5 ⎠ ⎠

a = (675 ⋅10−9 )I3 − (771⋅10−7 )I2 + (179 ⋅10−4 )I + 0.492 (2.12)

ETP en cm/mes, T es la temperatura media mensual en ºC, I es anual.

2. Ecuación de Cenicafé

Esta expresión la obtuvo el Centro Nacional del Café correlacionando los valores obtenidos por el método de Penman de las estaciones climáticas colombianas. Relaciona la ETP con la altura sobre el nivel del mar, h (m).

ETP =4.658exp(− 0.0002 h) (2.13)

3. Ecuación de Budyko

La ETR se puede estimar a partir del conocimiento de la ETP por medio de la ecuación de Budyko (Barco y Cuartas, 1998).

1 ⎡ ⎛ P ⎞ ⎛ ⎛ ETP ⎞ ⎛ ETP ⎞⎞⎤ 2 ETR = ⎢ETP ⋅P ⋅tanh⎜ ⎟ ⎜1− cosh⎜ ⎟ + senh⎜ ⎟⎟⎥ (2.14) ⎣ ⎝ ETP ⎠ ⎝ ⎝ P ⎠ ⎝ P ⎠⎠⎦

Donde ETR y ETP están en mm en el periodo considerado. Esta expresión se utilizó para el calculo de ETR.

En la 0 se presentan los resultados de EVP mensual obtenidos (Ecuación 2.10) para cada uno de los periodos seleccionados, los cuales corresponden a eventos Niño (1991 – 1992), Niña (1988 – 1989) y Normal (1977 – 1978). En las Tabla 2.11, Tabla 2.12 y Tabla 2.13 se presentan los valores obtenidos de EVR mensual para cada estación, calculada a partir de los valores encontrados de EVP y P (Ecuación 2.14).

En las Tabla 2.14, Tabla 2.15 y Tabla 2.16 se presentan los valores de evapotranspiración real anual calculados con las expresiones de Turc, Coutagne y Thornthwaite (usando la ecuación 2.4).

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Tabla 2.10. EVP (mm/mes) según la ecuación de Thorthwaite. Normal Niña Niño MES 1977 - 1978 1988 - 1989 1991 - 1992 Oct 151.0 131.3 147.0 Nov 149.8 134.3 120.4 Dic 166.5 130.4 129.1 Ene 148.7 145.6 150.3 Feb 164.0 172.7 183.0 Mar 165.3 157.6 210.5 Abr 155.6 155.3 169.1 May 158.0 136.3 142.6 Jun 145.3 133.3 142.6 Jul 164.0 141.4 148.1 Ago 154.5 150.9 150.3 Sep 167.7 150.9 150.3 ANUAL 1890.5 1740.1 1843.3

Tabla 2.11. Evapotranspiración mensual real en 1985-1986.

AÑO 1977 – 1978 (Normal) EVR (mm/mes)

MES PLACITA LA PIUNTI HDA COTOVE HAD Oct 134.0 123.4 111.1 Nov 125.9 93.1 89.5 Dic 24.9 23.6 23.2 Ene 5.0 18.9 71.7 Feb 30.7 12.3 52.4 Mar 104.3 52.6 73.6 Abr 134.0 29.7 94.3 May 120.4 128.3 18.0 Jun 113.3 93.2 97.6 Jul 68.4 99.5 65.1 Ago 83.8 119.8 81.0 Sep 117.8 101.5 58.8 ANUAL 1062.5 896.1 836.2

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Tabla 2.12. Evapotranspiración mensual real en 1988-1989.

AÑO 1988 – 1989 (Niña) EVR (mm/mes)

MES PLACITA LA PIUNTI HDA COTOVE HDA Oct 114.3 107.2 108.6 Nov 116.3 108.9 110.4 Dic 113.3 96.5 90.2 Ene 89.9 0.0 46.4 Feb 40.3 0.0 0.0 Mar 60.4 75.2 0.0 Abr 117.9 118.2 10.6 May 103.8 107.8 19.9 Jun 115.1 86.7 80.0 Jul 78.6 89.8 71.4 Ago 96.9 47.8 87.7 Sep 117.0 100.5 89.8 ANUAL 1163.9 938.8 715.0

Tabla 2.13. Evapotranspiración mensual real en 1991-1992

AÑO 1991 – 1992 (Niño) EVR (mm/mes)

MES PLACITA LA PIUNTI HDA COTOVE HDA Oct 128.1 90.7 61.2 Nov 108.3 82.7 58.4 Dic 67.5 77.0 7.8 Ene 23.9 76.4 9.0 Feb 22.9 80.4 31.6 Mar 101.2 85.3 31.7 Abr 130.0 131.8 20.3 May 117.0 109.5 21.4 Jun 89.5 62.6 53.8 Jul 97.3 52.4 62.4

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AÑO 1991 – 1992 (Niño) EVR (mm/mes)

Ago 92.9 112.5 85.8 Sep 113.2 94.7 84.6 ANUAL 1091.9 1056.0 528.2

Tabla 2.14. Evapotranspiración real anual en estación Placita La.

ESTACIÓN PLACITA - EVR (mm/año) ECUACIÓN 1977 – 1978 1988 - 1989 1991 - 1992 Turc 1404.8 1459.0 1394.3 Coutagne 1112.9 1136.9 1108.1 Thornthwaite 1062.5 1163.9 1091.9 Cenicafé 1324.1 1324.1 1324.1 Promedio 1226.1 1271.0 1229.6

Tabla 2.15. Evapotranspiración real anual en estación Pinunti Hda. ESTACIÓN PIUNTI HDA - EVR (mm/año) ECUACIÓN 1977 - 1978 1988 - 1989 1991 – 1992 Turc 1150.7 1210.2 1214.1 Coutagne 945.8 993.0 993.4 Thornthwaite 896.1 938.8 1056.0 Cenicafé 1249.5 1249.5 1249.5 Promedio 1060.5 1097.9 1128.3

Tabla 2.16. Evapotranspiración real anual en estación Cotove Hda. ESTACIÓN COTOVE HDA - EVR (mm/año) ECUACIÓN 1977 - 1978 1988 - 1989 1991 – 1992 Turc 963.2 962.5 593.5 Coutagne 805.2 807.4 517.7 Thornthwaite 836.2 715.0 528.2 Cenicafé 1529.2 1529.2 1529.2 Promedio 1033.4 1003.5 792.1

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CAPÍTULO 3

GEOLOGÍA Y GEOMORFOLOGÍA

3.1 GEOLOGÍA

3.1.1 GEOLOGÍA REGIONAL

El área de estudio se encuentra ubicada geológicamente en la depresión intramontana Cauca - Patía (DICP) entre las cordilleras occidental y central de los Andes Colombianos. A lo largo de DICP y separándolo de la Cordillera Central, se extiende el sistema de Fallas Cauca – Romeral, el cual es el limite geológico entre las cordilleras central y occidental, siendo interpretado como una zona de sutura (Macdonald et al., 1997) y como evidencia clara, se da dentro de él una marcada división de unidades de afinidad oceánica al occidente y de afinidad continental al oriente.

A nivel regional la Cordillera Occidental está compuesta principalmente de rocas de origen oceánico (Depósitos Turbidíticos y Ofiolitas) acrecionados desde la margen Oeste de Sur América durante el Mesozoico y Cenozoico temprano (Mc Court et al., 1984; Pindell and Barret, 1990; Restrepo Pace, 1992; Kellogg y Vega, 1995, en Taboada, 2000), posteriormente estuvo afectada por intrusiones Terciarias.

Por otro lado la Cordillera Central está compuesta por un basamento polimetamórfico Pre- Mesozoico que incluye rocas oceánicas y continentales (McCourt et al., 1984 en Taboada, 2000), intruído por varios plutones mesozoicos y cenozoicos relacionados con la subducción de la litosfera oceánica debajo de la cadena de los Andes. Además hay depósitos molásicos como el Terciario Carbonífero (Formación Amagá), como también volcanes activos asociados a la subducción de la placa de Nazca, se localizan a lo largo de esta cordillera (Sur 5°N) (Taboada, 2000).

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3.1.2 GEOLOGÍA LOCAL

La zona de estudio, se encuentra ubicada en la cuenca media del Cauca que se desarrolló en el Terciario como respuesta a un fenómeno descompresivo, acompañado de sedimentación fluvio – lacustre (Grosse,1926); en esta zona afloran rocas sedimentarias, ígneas y metamórficas, además de depósitos aluviales y de ladera recientes que se pueden agrupar en tres grandes grupos litológicos: Rocas cristalinas (ígneas y metamórficas), Formaciones sedimentarias y Depósitos cuaternarios.

Hacia los bordes más externos de la zona de estudio, se dan principalmente rocas cristalinas con algunos depósitos de vertiente, mientras que en la parte central donde se encuentran las áreas urbanas de Santa Fe, Sopetrán, San Jerónimo, Olaya, Liborina y Sucre, sobresalen otras litologías como lo son Formaciones Sedimentarias: Amagá, Tunal y Goyas, las cuales son rocas detríticas de origen continental y depósitos aluviales y coluviales de edad cuaternaria.

Para la prospección de aguas subterráneas, son de interés los depósitos cuaternarios y las Formaciones Sedimentarias por sus características litológicas; las rocas duras por su parte tienen un papel de barrera lateral o vertical, actuando en muchos casos como basamento para dichas formaciones sedimentarias y por lo tanto para los acuíferos contenidos en estas. Por otro lado aquellas rocas cristalinas que se encuentran falladas y diaclasadas son un medio conductor de iones en caso de no estar rellenas o cementadas.

En cuanto a la Formación Amagá, es probable que en algunos de sus estratos hayan acuíferos, teniendo en cuenta que la permeabilidad presente en los estratos es mucho menor en comparación con los depósitos cuaternarios. Debido a la disposición estructural de la formación en la zona, la cual se presenta con diferentes ángulos de buzamiento se hace difícil la prospección geoeléctrica, ya que esta se basa en estratos completamente horizontales.

Son de interés hidrogeológico aquellos depósitos con granulometrías gruesas (arenas a gravas) y en tal caso, en ellos será necesario resolver la conexión hidráulica que tienen con el Cauca o con los ríos cercanos así como también con los estratos de carbón de la Formación Amagá.

A continuación se presenta un recuento de la litología presente en la zona de estudio y su nomenclatura según el mapa geológico del Ingeominas (1983) escala 1:100.000, sobre el cual se

INSTITUTO DEL AGUA 3-2 CORANTIOQUIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA realizaron algunas variaciones correspondientes a información tomada en campo y a información existente en otras trabajos realizados en la zona de estudio con escalas más detalladas (1:10.000).

3.1.2.1 ROCAS CRISTALINAS

Diorita De Pueblito (Jdp)

Es un cuerpo de forma tabular de 57 Km de longitud en dirección N10°W a N-S, que se prolonga al sur del área entre la falla Quirimará y la quebrada Seca. La roca predominante en esta unidad es una diorita horblendica con variaciones a gabro y pequeñas manifestaciones cuarzosas en diques, correspondientes a la “diorita anfibolica” de Gross (1926). Relacionados a este cuerpo se encuentran garbos hornbléndicos y rocas ultramáficas. La diorita es una roca de textura hipidiomórfica granular, ocasionalmente ofítica compuesta por plagiclasa fuertemente sausuritizada, dialaga, augita y hornblenda, tanto biotitica como cuarzo con accesorios ocasionales (Ingeominas, 1983). Restrepo y Toussaint, 1978 dataron por K/Ar en 163 ± 10 m.a.

En la zona de estudio dicha unidad se encuentra ubicada en el sector sur en lo que corresponde al municipio de Sopetrán y Ebéjico, entre el río Cauca y la quebrada Seca.

Formación quebradagrande (Kivq)

Nombrada por Botero (1963) y ampliado por Álvarez y Eckarte (1970), a un grupo de rocas volcánicas con intercalaciones de grauvacas, limolitas y liditas. En la zona de estudio aflora el miembro volcánico de ésta Formación, ubicado al SW del municipio de San Jerónimo y está compuesto litológicamente por espilitas, diabasas, basaltos, rocas piroclásticas, aglomerados y delgadas intercalaciones de grauvacas finas, limolitas, pizarras margosas bitumunosas y liditas. En la zona de estudio también aflora el miembro sedimentario de esta formación, el cual no se encuentra diferenciado cartográficamente, pero aflora en la carretera a Ebéjico y en Loma Hermosa (Ingeominas, 1983).

El cuerpo que aflora en la zona oriental y se encuentra limitado al Este por la Falla de Romeral, mientras que el cuerpo que aflora en la parte sur de la zona de estudio está limitado al Este y al Oeste por las Fallas Aurrá y Piedecuesta respectivamente.

El origen y edad de las manifestaciones fosilíferas descritas en esta formación por Grosse (1926) y Botero, et al. (1974), están ubicadas en el Cretaceo inferior, Hauteraviano - Albiano. Esta formación

INSTITUTO DEL AGUA 3-3 CORANTIOQUIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA corresponde a la fase volcánica, posiblemente el arco, el “Complejo Ofiolitico del Cauca” (Restrepo y Toussaint, 1976 en Ingeominas, 1983)

Complejo Polimetamórfico de la Cordillera Central

Definido por Botero (1963) como “Grupo Ayura Montebello” y redefinido por Restrepo et al., (1987) “Complejo Polimetamórfico de la Cordillera Central”, conforma el núcleo de la cordillera central que fue desarrollada desde el precambrico hasta el Mesozoico, en donde se asocia rocas tales como Filitas, esquistos cuarzo - sereciticos, anfibolitas, gneises anfibólicos, migmatitas, gneises micaceos, cuarzo - feldespáticos y esquistos verdes. En la zona de estudio afloran diferentes cuerpos agrupados dentro del complejo Polimetamórfico de la Cordillera Central, los cuales se describen a continuación:

- Rocas de muy bajo grado de metamorfismo (Pbsd)

Estas rocas conservan la textura clástica del sedimento original, aflora en cuerpos alargados, en lo que corresponde al flanco oriental del río Cauca en área rural de municipio de Olaya.

- Esquistos Cuarzosericíticos y Alumínicos (Pes)

Son rocas producto de metamorfismo regional de grado bajo a medio, de color negro debido al contenido de grafito, tienen un alto contenido de cuarzo y se hacen más claros al aumentar el contenido de cuarzo y moscovita. Comúnmente se observa gradación de los esquistos y filitas cuarzo - sericíticas a esquistos verdes actinoliticos (Ingeominas, 1983).

Esta caracterizado por presentarse como cuerpos alargados limitados al oeste por la Falla Romeral y ubicado en la zona de estudio en el flanco oriental en lo que corresponde al área rural del municipio de San Jerónimo y Sopetrán.

- Esquistos Verdes Actinoliticos (Pev)

Son producto del metamorfismo regional de grado bajo a medio, están compuestos por albita, epidota, clorita y actinolita.

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Como la mayoría de cuerpos de la zona se presentan como franjas alargadas con dirección norte - sur, ubicandose en el sur de la zona de estudio en lo que corresponde al municipio de Sopetrán y Ebéjico, entre el río Cauca y la quebrada Seca y limitado por las fallas Cauca y Quirimará.

También están ubicados en la parte nororiental de la zona de estudio en lo que corresponde a los municipios de Sopetrán, Olaya y Liborina.

- Anfibolitas (Pea)

Afloran como cuerpos de forma alargada y de tamaño variable orientados N 30° W, siguiendo el tren de estructuras regional. Las anfibolitas tienen comúnmente estructura néisica con textura granoblástica más visible en los cuerpos mayores y esquistosa con textura nematoblástica en los lentes más delgados; están compuestas esencialmente por hornblenda y plagioclasa. Edad pre-neis de la Miel. (Con datación Rb/Sr de 586 ± 44 m.a) (Ingeominas, 1983).

- Anfibolitas de Sucre (Pzas)

Las anfibolitas presentes en la zona son cuerpos alargados a ambos lados del río Cauca, los cuales se encuentran limitados o cortados en su mayoría por la Falla Cauca. Entre los principales cuerpos de anfibolita presentes en la zona se encuentran:

El primero cerca del municipio de Olaya en la margen oriental del río Cauca el cual tiene aproximadamente 8 Km de longitud en sentido N-S, el cuerpo que se encuentra en cercanías del Puente de Occidente, el cual tiene aproximadamente 5 Km de longitud por 2 Km de ancho, y por último un cuerpo delgado y alargado que llega hasta el municipio de Liborina. Tienen una composición predominante entre anfibolitas y neises anfibólicos.

Batolito Antioqueño (Ksta)

Son rocas constituyentes de la Cordillera Central del departamento de Antioquia, tiene un área total de 7.221 km2, este cuerpo está caracterizado por homogeneidad litológica. Normalmente las facies de este cuerpo varían de tonalita a granodiorita, donde las rocas se presentan macizas de grano medio a grueso, epidiomórficas equigranulares de color moteado, compuestas principalmente por cuarzo, feldespato, biotita y minerales accesorios.

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El batolito antioqueño presenta cuerpos relacionados a él, entre ellos están: la cúpula de la Unión, el Batolito de Ovejas y el Stock de Belmira.

Se han planteado dos hipótesis acerca del origen del Batolito Antioqueño, una por inyección magmática y otra por emplazamiento in situ de rocas preexistentes, según Maya, 1992, tiene una edad de 68 ± 3 y 80 ± 3 m.a.

Granito Neísico de Palmitas (Pgnp)

Cuerpo alargado, en dirección N 10° W, con buenos afloramientos en la carretera Medellín – San Jerónimo y en las quebradas que lo cruza. Presenta textura augen gruesa, marcada por porfidoblastos de ortoclasa amarillos y cuarzos gris-azulosos alargados, rodeados de “nidos” o concentraciones de biotita; otros minerales son plagioclasa y moscovita. La estructura néisica fue desarrollada por metamorfismo dinámico, a partir de una roca de composición cuarzo feldespática. Es intruido por el Batolito Cretácico y se tiene una edad preliminar de 420 ± 80 m.a. por Rb/Sr, lo que lo ubica entre el Devónico y el Cámbrico (Ingeominas, 1983).

Diorita de Heliconia (Kdhb-Kdha)

Nombre dado por Grosse (1926), a una serie de pequeños cuerpos de composición variable de dioritas augíticas a cuarzodiorítacas, intrusivos, que utilizaron para su emplazamiento trazas del sistema de fallas Cauca-Romeral. Afloran al Norte del municipio de Sopetrán en la quebrada La Yuna, estos pequeños cuerpos se encuentran intruyendo la denominada anfibolita de Sucre en la margen Oriental del río Cauca.

No se tienen dataciones radiométricas pero por sus características composicionales y de emplazaminento se considera relacionada con la actividad ígnea desarrollada en el Cretáceo medio a superior, época de formación de los batolitos de Sabanalarga y Antioqueño (Ingeominas, 1983).

Batolito de Sabanalarga (Kdhs-Kdhsc-Khs)

Cuerpo alargado, ubicado un 95% en la margen oeste del río Cauca, intruye el borde este de la Formación Barroso y los esquistos verdes de la margen oriental del río Cauca. Este cuerpo esta orientado N-S en el sector septentrional del Occidente Colombiano, entre las cordilleras Oriental y Occidental. El área cubierta por este batolito y sus cuerpos satélites y facies correlativas es de unos 560 Km2.

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Está clasificada como una roca ígnea intrusiva de composición intermedia. La composición predominante es de diorita hornblendica con variaciones a Tonalita. Macroscópicamente tiene textura hipidiomórfica equigranular a subofítica, alto contenido de plagioclasa y hornblenda, de terxtura poikilitica, con inclusiones de feldespato y apatito.

Las características intermedias a básicas, la ausencia de foliación protoclastica y los contactos intrusivos con las rocas adyacentes lo ubican como batolito intruido en mesozona aprovechando una zona de debilidad (Falla del Cauca).datado por K/Ar en biotita con 97 ± 10 m.a (González et al., 1978 en Ingeominas, 1983).

Existen 2 apófisis importantes cerca del municipio de Santa Fe de Antioquia:

• Apófisis quebrada Hinguiná: Esta en el sur de Santa. Fe de Antioquia, es un cuerpo alargado de 10.5 Km2 en dirección N-S y de 1 a 2 Km de ancho.

• Apófisis quebrada Pitanjá: También aflora en el sur de Santa Fe de Antioquia, tiene forma ovalada de 6.1 Km2 de extensión aproximadamente.

(Kdhsc): Fase cataclástica, rocas intensamente afectadas por las fallas del Cauca y del Tonusco.

(Kdhs): Diorita hornbléndica hipidiomórfica y equigranular. Edad: 97 ± 10 m.a. por K/Ar.

Grupo Cañasgordas (Ksvb-Ksvbc)

Formación Barroso: Conjunto de rocas volcánicas ubicadas al oeste del río Cauca, en la vertiente occidental de la Cordillera Occidental. Intercalados con rocas volcánicas, lentes de sedimentos de fondo marino como chert negro, limolitas silíceas y grauvacas, algunos de estos sedimentos son calcáreos.

(Ksvb): Pertenece al grupo CañasGordas, son diabasas piroclásticas, basaltos almohadillas o masivos con intercalaciones de liditas, lodolitas y grauvacas.

Neises sintectónicos intrusivos (Png y Pnt)

Neis tonalítico de Horizontes y Neis Granítico de Montegrande, pertenecientes al denominado Grupo Ayurá-Montebello, en general presentan una textura bandeada. Mineralógicamente se puede

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Los cuerpos datan de 1670 ± 500 m.a. según Restrepo y Touissaint (1978) por el método K/Ar.

Rocas Ultramáficas de Sucre (Jus)

Están ubicadas cerca al corregimiento de Sucre, se caracteriza por la intensa serpentinización de los minerales ferromagnesianos originales, originando rocas de color negro verdoso, con lustre sedoso y costras superficiales de picrolita.

Restrepo y Touissaint describieron un complejo ofioliítico del Cauca en el año 1976, donde estas pueden ser incluídas dentro de tales rocas básicas. Estas rocas fueron datadas por el método K/Ar en 166 m.a.

3.1.3 ROCAS SEDIMENTARIAS

Formación Amagá: Las rocas sedimentarias dominantes en la zona, corresponden a la Formación Amagá, las cuales son continentales de origen fluvio - lacustre y se encuentran a lo largo del río Cauca desde Liborina hasta la parte norte de Santa Fe de Antioquia. Esta fue dividida en tres miembros según González (1980) teniendo en cuenta el contenido de carbón.

Miembro Inferior (Toi): Conglomerados, areniscas conglomeráticas, areniscas cremas y grises, arcillolitas arenosas, arcillolitas pizarrosas grises a gris verdosas del Oligoceno Temprano.

Miembro Medio(Tom): Arcillas pizarrosas grises, areniscas claras y grises localmente conglomeráticas, mantos de carbón hasta dos metros de espesor. Edad: Oligoceno Medio. La foto 3.1 muestra el miembro medio.

Miembro Superior (Tos): Areniscas bien cementadas de color crema, arcillas pizarrosas gris verdosas y de color ocre, localmente bancos delgados de conglomerado y de carbón. En la foto 3.2 se puede observar el miembro superior.

Edad: Oligoceno tardío a Mioceno Temprano.

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Foto 3.1. Miembro medio de la formación amaga, intersección vía San Jerónimo - Santa Fe de Antioquia – Sopetrán.

Foto 3.2. Miembro superior de la Formación Amagá.

Formación Combia (Tsc): Miembro sedimentario: Conglomerados polimícticos mal cementados (que no afloran en la zona) y areniscas tobáceas.

Edad: Mioceno- Tardío a plioceno.

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Parra (1997) replantea las unidades pertenecientes al Terciario sedimentario (incluidas por Mejía en la Formación Amagá) y propone que las rocas sedimentarias ubicadas hacia el norte de Santa Fe constituyen lo que él define como Secuencia Goyás y Secuencia el Tunal. También define la Secuencia El Llano, la cual se encuentra al este de Santa Fe vía al Puente de Occidente.

La secuencia El Tunal (Tst): Consta de una alternancia de conglomerados gruesos a muy gruesos clastosoportados, generalmente carente de limos y arcillas, el cual descansa discordantemente sobre el Batolito de Sabanalarga y basaltoides verdes y es suprayacida gradacionalmente por la Secuencia Goyás, con la cual forma en conjunto una depositación de tipo molásico. La foto 3.3 muestra la secuencia El Tunal en cercanías a Liborina

Foto 3.3. Afloramiento secuencia El Tunal vía a Liborina.

La secuencia Goyás: Está compuesta por areniscas limosas inmaduras, limolitas arcillosas y conglomerados (con espesores menores de 10 cm). Reposa en discordancia angular sobre la Formación Amagá y es suprayacida discordantemente por la Secuencia El Llano.

La secuencia El Llano (Tsll): Volcano - sedimentaria, está dividida en tres secciones: La Batea (sección inferior), la cual descansa discordantemente sobre los esquistos miloníticos del Cauca medio y está compuesta por capas de limos, arenas y tufitas; Buta (sección media) está conformada por tufitas, limos y tobas; y la sección superior denominada Sedimentos del Techo está constituida en la base por una capa de limos y tufitas intercaladas en contacto transicional con la

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Sección Buta y en el techo contiene limo recubierto en discordancia erosional por depósitos del Tonusco.

3.1.3.1 DEPÓSITOS SUPERFICIALES

Los depósitos de Santa Fe de Antioquia y San Jerónimo, están formados por arcillas, gravas de selección mala a regular y con estructuras de depositación fluvial en períodos con características muy diferentes (uno torrencial). La geoforma que éstos producen es de tipo terraza. Estos depósitos son relativamente resistentes a la erosión y forman salientes topográficas planas en su cima y de paredes casi verticales. (Page, W.D. 1986).

Durante el estudio de amenaza sísmica para evaluar los proyectos hidroeléctricos de Cañafisto e Ituango, elaborados por la firma Woodward Clyde Consultants para Interconexión Eléctrica S.A, se encontraron evidencias de tres terrazas horizontales en la zona de estudio, las cuales fueron asociadas con la hipótesis de que eran el resultado del represamiento del río Cauca por el deslizamiento del Guásimo, ubicado cerca de Sabanalarga (Antioquia) en el cañón inferior del río Cauca.

Estas terrazas son conocidas con los nombres de Obregón, San Nicolás y Olaya. Los depósitos están compuestos principalmente por limos estratificados, arena fina y grava gruesa cerca de los tributarios. Sus edades se han estimado en 3100, 1500 y 800 años B. P (mediante dataciones con C14 las dos primeras y correlación geomorfológica la última) siendo más antiguas las de mayor altura (Page, W. D., 1986).

El represamiento del río Cauca en el sitio El Guásimo, 5 km al norte de Sabanalarga, en tres ocasiones al menos, desarrolló un enorme lago con consecuente formación de depósitos lacustres limosos (terraza Olaya) y depósitos arenosos, en parte conglomeráticos en las terrazas de San Nicolás y Obregón, hace aproximadamente 800,1500 y 3000 años respectivamente. La altura de éstas terrazas, respecto a los aluviones marcados por el nivel actual de las corrientes es variable, en ocasiones alcanza 50 m. Al W de Santa Fe de Antioquia se observan terrazas escalonadas constituidas por capas alternas de arenas y gravas mal consolidadas, dejadas por el río Tonusco. Page (1986) describe la terraza de Santa Fe de Antioquia como un viejo abanico altamente disectado al cual le asignaron una edad cercana a los 500.000 años (basado en estudios Paleomagnéticos), originado por el río Tonusco y cubierto en su parte baja por terrazas de los depósitos lacustres y fluviales más recientes.

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3.1.4 TECTÓNICA Y GEOLOGÍA ESTRUCTURAL

La zona de estudio presenta un alto grado de complejidad estructural ya que está ubicada en una zona de alta actividad tectónica, por interacción de las placas de Nazca, Sudamérica y caribe (CASE, et al., 1971), por lo tanto se han producido tres grandes sistemas de fallas orientados N 20º W, estos son: Sistema de fallas de río Chico, sistema de fallas Cauca-Romeral y sistema de fallas al Oeste del río Cauca. Cada uno es un conjunto de lineamientos, sobre escurrimientos (fallamiento inverso de ángulo bajo con pliegue de arrastre) y fallas normales e inversas, de magnitud considerable tanto en sentido norte-sur como vertical.

El sistema estructural predominante en la zona de estudio es el sistema Cauca-Romeral, en donde en el sur de Colombia el sistema Cauca sería el limite geográfico oriental de la cordillera occidental, mientras que Romeral seria el contacto más occidental del grupo Cajamarca.

Sistema de fallas Cauca – Romeral: Se extiende a través de Colombia por 800 km de norte a sur con prolongación al Ecuador (CASE et Al., 1971). En la zona de estudio este sistema esta limitado al este por la falla de San Jerónimo y al oeste por la falla de Cauca-oeste (Álvarez y González, 1978). Este sistema se caracteriza por la presencia de anomalías gravimétricas y/o magnéticas (CASE et al., 1971), la concentración de focos de actividad sísmica, el alineamiento de deslizamientos, las cárcavas y las bifurcaciones de las quebradas; además pone en contacto unidades geológicas de muy diversas edades.

Como parte de las fallas del sistema Cauca - Romeral en la zona de estudio tenemos de occidente a oriente la falla Cauca W, la falla Cauca E, la falla Quirimara, falla Ebéjico, falla Piedecuesta, falla de San Jerónimo y falla Romeral.

Sistema de Fallas al Oeste del Cauca: Esta ubicado fuera de la zona de estudio y en el limite oeste de esta, siendo el sistema más occidental del área; a diferencia de otros sistemas de la región, al este esta se proyecta sobre unidades relativamente jóvenes afectando la vertiente oriental de la Cordillera Occidental, rocas del grupo Cañasgordas y el Batolito de Sabanalarga (Álvarez y González, 1978). Se caracteriza por alineamientos norte-sur, zonas de fuerte cizalladura, control de drenaje con márgenes inestables y abundantes trazas cortas de fallas con buzamientos fuertes al este principalmente.

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3.2 GEOMORFOLOGÍA

3.2.1 GEOMORFOLOGÍA REGIONAL

La zona de estudio corresponde, a nivel regional a una unidad de relieve de cañones, establecida por Arias (1995) en su trabajo geomorfología de la zona central de Antioquia, en la cual diferencia tres grandes unidades de relieve de primer orden: los altiplanos, los escarpes erosivos y los cañones “Todos ellos ubicados al interior del bloque tectónico levantado, el cual se encuentra limitado por el cañón del río Cauca y el valle del río Magdalena al occidente y oriente respectivamente”

De acuerdo con Arias, los altiplanos corresponden a antiguas superficies de erosión modeladas a alturas cercanas al nivel del mar y posteriormente levantadas tectónicamente, los escarpes regionales corresponden a las franjas de terreno que marcan el desnivel entre dos altiplanos sucesivos y los cañones corresponden a los valles más profundos que segmentaron la continuidad previa de los altiplanos.

La sucesión de escarpes y altiplanos es responsable del típico aspecto escalonado del relieve en la zona central de Antioquia. los cañones son los principales agentes modeladores de la morfología actual del relieve y, según Arias, pueden ser divididos según el grado de ramificación que presentan en dos grupos: cañones sin ramificación significativa y cañones muy ramificados.

El cañón del río Cauca, donde se encuentra la zona de estudio, pertenece al segundo grupo que se caracteriza por cañones que poseen gran acción erosiva y avanzan desde los bordes del bloque levantado hacia los altiplanos, transformando el relieve original de los mismos en un relieve montañoso típico, conformado por cuchillas alargadas y agudas, vertientes largas y empinadas y cañones profundos, estrechos e interconectados (Arias, 1995).

En la zona central, a la altura de Santa Fe de Antioquia tiene un fondo amplio y hacia el sur en los alrededores de Fredonia, Venecia y Valparaíso se observa la influencia de la actividad volcánica representada por geoformas como los farallones de la pintada, los cerros Tusa y Bravo, entre otros.

La ampliación lateral de este cañón en la zona central del departamento esta marcada por la presencia de un sistema de colinas alargadas que ocupan el centro del valle, las cuales de acuerdo con Arias (2001) son consideradas como una nueva generación del relieve de segundo orden.

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3.2.2 GEOMORFOLOGÍA LOCAL

En el trabajo sobre unidades geomorfológicas de Antioquia realizado por Corantioquia y el IDEA - Universidad Nacional de Colombia sede Medellín en el año 2001, se describen diferentes unidades geomorfológicas para la zona de estudio en escala 1:100.000, las cuales se tomaron como base, junto con otros estudios de mayor detalle (escalas 1:10.000), pero teniendo en cuenta que la escala de trabajo de este estudio es más detallada (1:25000), se realizaron nuevas divisiones y con ayuda de la fotointerpretación, análisis de imágenes de satélite y el trabajo de campo en donde se separaron 20 unidades geomorfológicas (nombradas de I hasta XX, Figura 3.1) que permiten una visión general de las geoformas, su relación con la litología presente en la zona, su grado de competencia y resistencia a los agentes erosivos, la influencia de la tectónica de la zona en ellas y los más importante la identificación de zonas de recarga y zonas con potencial acuífero. Para cada tipo de unidad se describen algunas características como: extensión, ubicación espacial, alturas absolutas y relativas, pendientes, longitudes, formas y principales procesos morfodinámicos.

3.2.2.1 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA I: CUCHILLAS CON LADERAS PLANAS

Se encuentra ubicada en la parte noroccidental de la zona de estudio en lo que corresponde a área rural del municipio de Santa Fe de Antioquia y de Buriticá. Ocupa el 8.5% del área de estudio. Se caracteriza por presentar filos con topes angulosos en algunas partes, en algunos sectores con topes amplios de forma plana. En general los filos presentan dirección norte-sur. Las laderas presentan pendientes entre 35 y 40°, con longitudes entre 300 y 600 m. La altura máxima es de 1350 msnm y la mínima es de 605 msnm, mientras que las alturas relativas con respecto al río Cauca son aproximadamente de 900 m. Esta unidad presenta drenajes paralelos a subdendríticos, con incisiones en las laderas en forma de “V” cerrada. Litológicamente corresponde a diorita hornbléndica perteneciente al Batolito de Sabanalarga y a anfibolitas y neises anfibólicos pertenecientes al Complejo Polimetamórfico de la Cordillera Central.

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Figura 3.1. Mapa Geomorfológico.

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3.2.2.2 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA II: CUCHILLAS CON LADERAS CONVEXAS Y PLANAS

Se encuentra ubicada en el flanco suroccidental de la zona de estudio en lo que corresponde a parte del área rural de los municipios de Santa Fe de Antioquia y Anzá y representa el 12.4% del área de estudio. Presenta alturas absolutas entre 500 y 1000 msnm y alturas relativas con respecto al río Cauca de hasta 500 m. Se caracteriza por presentar topes amplios y medianamente redondeados. Sus laderas son planas a convexas y presenta pendientes entre 30 y 50°, con longitudes entre 700 y 1200 m. La red de drenaje es subparalela a subdendrítica con valles en forma de “V” cerrada. Litológicamente corresponde a rocas ígneas pertenecientes al Batolito de Sabanalarga.

UG I

UG IV

Foto 3.4. Unidad geomorfológica I asociada al Batolito de Sabanalarga y Unidad geomorfológica IV asociada ala secuencias terciarias Goyás y Tunal.

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UG II

Terraza río Tonusco

Foto 3.5. Unidad geomorfológica II correspondiente al Batolito de Sabanalarga, sector el Espinal finca Cotové, además se observan características morfológicas que indican el paso de la falla Cauca oeste.

3.2.2.3 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA III: CERROS AISLADOS

Esta unidad representa el 2.8% de la zona de estudio y se encuentra ubicada al este de Santa Fe de Antioquia y se presenta como cerros aislados bordeando el río Cauca y se caracterizan por topes planos y en algunos casos puntiagudas labradas por movimientos en masa. La forma general del drenaje es subdendrítico y las pendientes son regulares con laderas cóncavas principalmente por cerros aislados con topes planos y en algunos casos puntiagudos labrados por movimientos en masa. La forma general del drenaje es subdendrítico y las pendientes son regulares con laderas cóncavas. Se observan pendientes entre 30 y 40° siendo menores en la parte baja de las laderas por acumulaciones de depósitos de vertiente. Se observan alturas máximas entre 500 y 700 msnm y mínimas entre 450 y 500 msnm, con alturas relativas con respecto al Cauca entre 100 y 250 m. Las laderas presentan longitudes entre 100 y 150 m con drenajes en forma de “V” cerrada. Litologicamente corresponde a anfibolitas, neises anfibólicos en el flanco oeste del río Cauca y a esquistos verdes en el flanco este.

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Foto 3.6. UG III. Cerros aislados compuestos por rocas metamórficas, al este del casco urbano del municipio de Santa Fe de Antioquia, en cercanías al río Cauca.

3.2.2.4 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA IV: RELIEVE COLINADO CON DRENAJES MEDIANAMENTE INCLINADOS

Corresponde al 2% del área de estudio, ubicándose al norte del municipio de Santa Fe de Antioquia, en el flanco oeste de la zona de estudio. Se caracteriza por relieve colinado inclinado en sentido oeste este hacia el Cauca; estas colinas presentan bases y topes amplios. Estas unidad presentan alturas entre 500 y 800 msnm y alturas relativas con respecto al Cauca de hasta 400 m. Sus laderas son planas en algunos casos pasando a cóncavas y convexas con suelos pedregosos. Presenta valles en forma de “V” abierta y red de drenaje paralela a subparalela. Litológicamente corresponde a sedimentos terciarios de las secuencias Goyás y Tunal.

3.2.2.5 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA V: CUCHILLAS CON LADERAS CORTAS

Esta unidad se caracteriza por cuchillas con topes angostos (subpuntiagudas) con laderas donde se desarrollan drenajes dendríticos y paralelos, con cauces en forma de “V” abierta. Estas vertientes presentan flancos planos a convexos de 30 a 45º de inclinación y con longitudes que varían de 300 a 700 m, con superficies irregulares donde se observan deslizamientos y desgarres medianos. La

INSTITUTO DEL AGUA 3-1 8 CORANTIOQUIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA altura de esta unidad varia entre 500 y 1200 msnm y alturas relativas de 700 m con respecto al río Cauca. Esta zona comprende aproximadamente el 5% del total de la zona de estudio.

Litológicamente corresponde a rocas ígneas del Batolito de Sabanalarga.

UG V

Terraza Río Cauca

Foto 3.7. Unidad geomorfológica V, en área rural del municipio de Olaya.

3.2.2.6 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA VI: VERTIENTES DE FUERTE INCLINACIÓN

Faja alargada ubicada desde la cañada El Guamal a 4 km al norte del casco urbano del municipio de Sopetrán hasta el alto la Cruz a 4 km al norte del caserío La Merced del municipio de Liborina. Esta unidad representa el 9.5% del total de la zona.

Ubicada entre las cotas 1000 y 2200 msnm, se caracteriza porque presenta una forma general plana a convexa con inclinación entre 40 y 45º y longitud que varia de 1.5 a 2.5 Km. La incisión principal sobre esta vertiente es de 150 a 300 m. generando un sistema de filos con topes moderadamente estrechos, subredondeados y flancos planos con 40 a 45º de inclinación. En las demás zonas de la vertiente la incisión oscila entre 40 y 60 m. la unidad se desarrolla sobre, fundamentalmente, esquistos verdes del Grupo Ayurá Montebello.

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Foto 3.8. Unidad geomorfológica VI parte sur del municipio de Olaya, parcelación la Florida.

3.2.2.7 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA VII: CUCHILLAS CON DIRECCIÓN NORTE-SUR

Franja alargada ubicada al este de la zona de estudio en lo que corresponde a los municipios de Sopetrán y San Jerónimo. Se caracteriza por sistemas de cuchillas con topes puntiagudos y estrechos, de formas alargadas con orientación N-S, en donde se desarrollan drenajes subparalelos a subdendríticos, fuertemente incisados, con forma de “V” cerrada a medianamente abierta. Presenta pendientes planas con valores entre 20 y 35º de inclinación, 1.4 a 2 Km de longitud y representa el 5.4% de la zona de estudio. Las formas de las laderas van desde cóncavas hasta planas en algunos casos. Las alturas máximas de esta unidad están entre 1200 y 2200 msnm y alturas relativas con respecto al río Cauca de hasta 1700 m. Litológicamente corresponde a esquistos verdes del Grupo Ayurá Montebello, Neis Granítico de Montegrande y Neis Tonalítico de Horizontes.

3.2.2.8 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA VIII: FILOS DE TOPES AMPLIOS

Ubicada en el flanco este de la zona de estudio en lo que corresponde a zona rural de los municipios de Olaya, Sopetrán y San Jerónimo. Representa el 6.5% de la zona de estudio y se caracterizan por desarrollar topes anchos, subredondeados con flancos planos de 30 a 40º de inclinación y 1.3 a 1.6 Km de longitud (IDEA - CORANTIOQUIA). Para la zona de estudio presenta

INSTITUTO DEL AGUA 3-2 0 CORANTIOQUIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA alturas entre las cotas 800 y 1200 msnm y la incisión sobre los flancos de los filos conforma valles de sección transversal con forma de “V” abierta. Litologicamente corresponde a esquistos verdes del Grupo Ayurá Montebello y en menor proporción a rocas graníticas del Batolito antioqueño.

3.2.2.9 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA IX SISTEMAS DE COLINAS BAJAS DE TOPE REDONDEADO

Las zonas que representan esta unidad se encuentran ubicadas en el flanco este del río Cauca, en cercanías a este, en el sector suroccidental al casco urbano del municipio de San Jerónimo, en lo que corresponde a la parte oeste del área rural del municipio de Sopetrán y al sector noroeste del área rural del municipio de Olaya. Representa el 30% de la zona de estudio.

Se caracteriza por ocho áreas, separadas entre si por valles amplios y terrazas, conformando sistemas de colinas redondeadas a suavemente agudas, con base amplia y alturas entre 500 y 600 msnm y alturas relativas con respecto al río Cauca entre 80 y 120 m. Presenta pendientes entre 20 a 30º, con laderas planas e irregulares por procesos de reptación, con longitudes entre 100 a 250 m. Ppresenta drenajes subparalelos a subdendríticos con valles en “U” abierta. Litologicamente corresponden a rocas sedimentarias pertenecientes a los miembros medio y superior de la Formación Amaga.

Foto 3.9. Sopetrán.

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3.2.2.10 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA X SISTEMAS DE COLINAS CON CONTROL ESTRUCTURAL

Estas zona corresponde al 7% del área de estudio, está representada por dos franjas paralelas al río Aura, aproximadamente con dirección N 20° W. La primera franja está limitada por el río Aura y por la quebrada Seca y está ubicada en área rural del municipio de Sopetrán. La segunda franja está limitada al suroccidente por el río Aura y al nororiente por el abanico aluvial de la quebrada la Sopetrana.

Se caracteriza por sistemas de colinas con topes orientados y alturas entre 500 y 600 msnm. y alturas relativas que van de 50 a 150 m con respecto al río Cauca. Se observan topes principalmente agudos y en algunos casos subredondeados, con laderas planas con inclinaciones entre 30 y 40º y longitudes entre 100 y 150 m. Se observan drenajes paralelos a subparalelos conformando valles rectilíneos con sección transversal en forma de “V” cerrada. Estas colinas se desarrollan sobre saprolitos de rocas metamórficas precámbricas tipo anfibolita y rocas sedimentarias terciarias tipo conglomerados del miembro inferior de la Formación Amagá.

Foto 3.10. UG X. Colinas con Control Estructural (Sopetrán). Vista desde la parcelación El Rodeo.

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3.2.2.11 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA XI: CUCHILLAS ALARGADAS CON FLANCOS CORTOS Y PENDIENTE

Esta unidad se encuentra ubicada al sur y al norte de la zona de estudio. Al sur entre el río Cauca y la quebrada Seca, en lo que corresponde al área rural del municipio de Sopetrán y Ebéjico y al norte entre el río Cauca y la quebrada Juan García en lo que corresponde al área rural del municipio de Liborina. Arealmente corresponde al 7% de la zona de estudio.

Se caracteriza por cuchillas alargadas con dirección norte-sur, topes agudos. El sector sur de esta unidad presenta alturas absolutas entre 500 y 2000 msnm, mientras la parte norte presenta alturas entre 450 y 850 msnm. con alturas relativas entre 1500 m al sur y 500 m al norte. El drenaje en esta zona es paralelo a subparalelo con valles en “V” cerrada.

Litológicamente corresponde en la parte sur a esquistos verdes pertenecientes al grupo Ayurá Montebello y en la parte norte a Dioritas hornbléndicas pertenecientes al Batolito de Sabanalarga.

3.2.2.12 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA XII: FILOS MEDIOS CON VERTIENTES CORTAS

Esta unidad se encuentra ubicada en el área de estudio entre la quebrada Seca y la quebrada Sucia en lo que corresponde al área rural del municipio de Ebéjico y representa el 2% del área de estudio.

Ubicada entre las cotas 700 y 1050 msnm y está constituida por un sistema de filos con varias direcciones caracterizados por desarrollar topes anchos y redondeados y flancos planos a convexos de 30 a 40º de inclinación y 200 a 300 m. de longitud. La incisión sobre los flancos de estos filos es de 30 a 50 m. conformando valles de sección transversal en forma de “V” abierta. Esta unidad está representada litologicamente por rocas terciarias de la Formación Amagá y por rocas de muy bajo grado de metamorfismo pertenecientes al Grupo Ayurá Montebello.

3.2.2.13 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA XIII: VERTIENTES LARGAS DE BAJA INCLINACIÓN

Esta unidad está localizada en la parte sur de la zona de estudio entre la quebrada Seca y el río Aura, incluyendo la Cuchilla Loma Hermosa en el área rural del municipio de San Jerónimo y corresponde al 4% del área total de la zona de estudio.

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Esta unidad presenta alturas absolutas en el área de estudio entre 600 y 1400 msnm y esta conformada por una divisoria de aguas y una vertiente de forma plana a ondulada de 3 a 4 Km de longitud y una inclinación de 10 a 30º. La incisión sobre esta unidad varia entre 20 y 30 m. con valles en forma de “V”. Esta unidad esta representada litológicamente por rocas ígneas tales como lavas almohadilladas y piroclastos pertenecientes a la Formación quebradagrande y en menor escala por rocas terciarias pertenecientes a la Formación Amagá.

3.2.2.14 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA XIV: VERTIENTES PLANAS DE FUERTE INCLINACIÓN

Esta unidad corresponde al 1.2% de la zona de estudio y esta ubicada en la parte sureste de ésta, desde la vereda Llano de San Juan del municipio de San Jerónimo hasta el río Aura.

Ubicada entre las cotas 700 a 1400 msnm y conformada por una vertiente de forma plana de 1 a 1.2 Km de longitud y una inclinación de 30 a 45º. La incisión sobre esta unidad varia entre 20 y 30 m conformando valles en forma de “V” abierta. En esta zona se presentan especialmente rocas ígneas cretácicas tales como lavas almohadilladas y piroclastos pertenecientes a la Formación quebradagrande.

3.2.2.15 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA XV: FILOS CON FLANCOS PLANOS

Se localizan en el sector suroriental de la zona de estudio en el municipio de San Jerónimo desde la vereda Matasano al sur, hasta la quebrada Grande al norte. Representa el 3% del área de estudio.

Ubicados entre las cotas 900 y 1800 msnm, estos filos se caracterizan por desarrollar topes moderadamente amplios, subredondeados con flancos planos de 35 a 45º de inclinación y 1 a 1.4 Km de longitud. La incisión sobre los flancos de los filos es de 20 a 40 m. conformando valles de sección transversal en forma de “V” abierta. Esta unidad se desarrolla sobre rocas pertenecientes al granito néisico de Palmitas.

3.2.2.16 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA XVI: VERTIENTE ONDULADA CON BAJA INCLINACIÓN

Se encuentra ubicada en el sector suroriental de la zona de estudio desde la quebrada la Sapera al norte hasta la vereda Matasano del municipio de San Jerónimo.

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Esta unidad se ubica entre los 1200 y 2200 msnm y se caracteriza por presentar en algunos sectores una forma general ondulada con una inclinación general de 15 a 25º y longitud de 1.5 a 2 Km; otros sectores de la unidad presentan incisión fuerte generando sistemas de filos con topes estrechos y flancos planos de 25 a 35º de inclinación. La incisión sobre los flancos de estos filos que se generan varia entre 20 y 40 m., conformando valles con forma de “V” cerrada. En esta zona se presentan rocas del Batolito Antioqueño y algunos esquistos verdes del complejo polimetamórfico de la cordillera central. Representa el 4% de la zona de estudio.

3.2.2.17 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA XVII: LLANURAS DE INUNDACIÓN ASOCIADAS AL RÍO CAUCA

Esta unidad corresponde litológicamente a depósitos cuaternarios no consolidados conformados por llanuras de inundación activas, compuestas por limos, arenas y gravas. Morfológicamente esta representada por franjas planas a suavemente inclinados (menor de 0.5º en cercanías a Santa Fe de Antioquia), discontinuas y ubicadas en las márgenes del río Cauca. Esta unidad presenta longitudes variables que van desde los 500 m hasta los 4000 m en el flanco oriental en lo que corresponde al municipio de Olaya y Sopetrán, representa el 2.5% de toda la zona y con alturas de aproximadas de 1 m con respecto al río Cauca. La superficie de éstas es regular y en algunas partes se encuentran ondulaciones producto de los orillares. La mejores expresiones de esta unidad se encuentran desde la quebrada Juanes del municipio de Santa Fe de Antioquia hasta la quebrada Seca del municipio de Olaya en donde el valle se abre permitiendo la depositación de mayor área de sedimentos y en donde esta unidad tiene su mayor expresión longitudinal: En esta zona el valle toma forma de “U” abierta en comparación con la zona norte y sur en donde se encañona con forma de “V” abierta y en donde es posible observar barras centrales, laterales y alargadas cuyas longitudes fluctúan entre los 50 y 100 m.

3.2.2.18 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA XVIII: LLANURAS DE INUNDACIÓN ASOCIADAS A TRIBUTARIOS DEL RÍO CAUCA.

Se encuentra asociada principalmente a los ríos Aura y Tonusco y a las quebradas Seca, La Sopetrana, La Chorquina, La Colchona, Barbuda y Juan García en donde en términos generales se pueden describir como superficies planas a suavemente inclinadas, con 1° de inclinación aproximadamente. Esta unidad geomorfológica representa el 2% de toda la zona. Para el río Tonusco las longitudes varían entre 100 y 1850 m aproximadamente (Salazar y Sánchez, 2003).

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Terraza La Florida

Barra Central

Llanura de inundación

Foto 3.11. UG XVII. Llanura y terraza río Cauca en cercanías a la parcelación la Florida.

Foto 3.12. UG XVIII. Llanura de inundación del río Tonusco, vereda el Espinal Santa Fe de Antioquia.

3.2.2.19 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA XIX: TERRAZAS

Esta unidad geomorfológica se encuentra asociada a las diferentes corrientes de la zona, tanto al río Cauca como a sus diferentes tributarios como son los ríos Aura y Tonusco y las quebradas Seca, La Sopetrana, Chorquina, La Colchona, Barbuda y Juan García entre otras que se caracteriza por presentar superficies planas y regulares con pendientes suaves. Se pueden observar varios

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En cercanías al casco urbano de Santa Fe de Antioquia se pueden diferenciar sistema de remanentes de 5 niveles de terraza localizadas en la margen izquierda del río Cauca entre la quebrada Juanes y la desembocadura del río Tonusco. Estas terrazas están compuestas por secuencias fluviátiles normales (gravas–arenas-limos+arcilla). Todas las terrazas preservan las mismas características, donde la forma de la pendiente es recta y en general sin irregularidades en su superficie, la inclinación es menor de 1º. Además se pueden observar asociadas a dichas terrazas los diferentes frentes erosivos que presentan inclinaciones de aproximadamente 90º y de longitudes variables pero no mayores de 7 m (Salazar y Sánchez, 2003).

También se encuentran en la zona superficies asociadas a depósitos recientes de tributarios del río Cauca, en donde cabe resaltar dos tributarios importantes: la quebrada Juanes y la quebrada La Seca. En ambas se observa el mismo proceso: las dos presentan terrazas bajas no mayores de 1 m, con superficies planas, regulares y con pendientes de 1º de inclinación asociadas a sus propios depósitos fluviales mientras que se encuentran encañonadas, luego discurren sobre las terrazas depositadas por el río Cauca las cuales ha ido incisando (Salazar y Sánchez, 2003).

TERRAZA

Río Cauca

Foto 3.13. UG XIX. Terrazas aluviales del río Cauca.

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3.2.2.20 UNIDAD GEOMORFOLÓGICA XX: ABANICOS ALUVIALES ASOCIADOS A LOS TRIBUTARIOS DEL RÍO CAUCA

Esta unidad esta representada por los abanicos aluviales formados por los diferentes tributarios del río Cauca en la zona de estudio siendo los más representativos los asociados al río Tonusco, a la quebrada La Sopetrana, el abanico aluvial sobre el que se encuentra el casco urbano del municipio de San Jerónimo formado por varias corrientes, y abanicos más pequeños asociados a corrientes menores como lo son el abanico de la quebrada Seca en el municipio de Olaya, el de la quebrada la Colchona, la Barbuda y La Juan García. En términos generales se caracteriza por superficies planas con la forma característica de abanico aluvial, y se irradia pendiente abajo del punto donde el río abandona el área de montaña (pie de monte de la Cordillera Occidental y Oriental) y entra al valle labrado por el río Cauca, tienen una inclinación promedio de 1° aproximadamente. Geológicamente esta compuesta por materiales aluviales compuestos por mezclas de materiales gruesos y finos asociados a los diferentes estados de transporte de dichas corrientes. Representa el 7.6% de la zona de estudio.

Foto 3.14. UG XX. Abanico aluvial en Sucre.

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CAPITULO 4

PROSPECCIÓN GEOFÍSICA

4.1 GENERALIDADES

La geofísica es la aplicación de los principios de la física al estudio de la tierra (Overmeeren, 1983). El objeto de la geofísica aplicada es el de obtener información del subsuelo para identificar estructuras, fallas, yacimientos, estratificaciones, acuíferos, pliegues, profundidad del basamento, etc. Es una herramienta, que en combinación con información adicional, como geología de superficie, geomorfología, niveles freáticos y columnas estratigráficas de pozos permite formular ayudas en la elaboración de modelos hidrogeológicos.

Los métodos geofísicos más aplicados son:

· Gravimetría

· Refracción sísmica

· Métodos electromagnéticos

· Métodos eléctricos

En la Tabla 4.1 se presentan cada uno de los métodos y los contrastes físicos que utilizan para la identificación de diferentes materiales.

Tabla 4.1. Contrastes físicos para algunos métodos geofísicos. Contraste físico Principio Ley de Ohm Resistividad Resistividad Eléctrica ∆V (arcilla-arena) R = l Ley de Snell Velocidad de ondas sísmicas Refracción sísmica V1 seni (depósitos secos - depósitos saturados) = V2 senr Ley de Newton Gravimetría Densidad (relleno- basamento) m m F = G 1 2 r 2

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Los métodos eléctricos responden a los dos siguientes criterios:

· Utilizan el paso por el terreno de una corriente natural o artificial.

· No hacen intervenir campos magnéticos (Astier, 1982).

Estos métodos pueden clasificarse de la siguiente manera:

Métodos que utilizan corrientes naturales:

· Método de la polarización espontánea.

· Método telúrico.

Métodos que utilizan corrientes artificiales:

· Método de las equipotenciales.

· Método de las relaciones de caída de potencial.

· Método de resistividades.

· Método de la polarización inducida (Astier, 1982).

El método de resistividad es el más utilizado en hidrogeología y es el empleado en este estudio.

4.2 METODO DE LA RESISTIVIDAD ELECTRICA

4.2.1 RESISTIVIDAD EN LAS ROCAS

La conductividad eléctrica es la propiedad de conducir la corriente eléctrica y es la inversa de la resistividad. La conductividad en las rocas puede ser metálica (eléctrica) o electrolítica (iónica). La conductividad metálica se caracteriza por el transporte de electrones en la misma matriz de la roca (esquistos grafitosos). La conductividad electrolítica se debe al desplazamiento de los iones contenidos en el agua contenida en la roca y es el tipo de conductividad que presentan la mayoría de rocas. La Tabla 4.2 muestra las resistividades generales asociadas a cada material.

La resistividad de las rocas saturadas que tienen conductividad electrolítica es función decreciente de:

· La porosidad total. · La conductividad del agua contenida en ellas, que es mayor, cuando aumenta la cantidad de sales disueltas y la temperatura.

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· La distribución y forma de poros y fisuras.

Tabla 4.2. Resistividad de las aguas y rocas. (Astier, 1982)

Material Resistividad (Ohm - m) Agua de mar 0.2 Agua de acuíferos aluviales 10-30 Agua de fuentes 50-100 Arenas y gravas secas 1000-10000 Arenas y gravas con agua dulce 50-500 Arenas y gravas con agua salada 0.5-5 Arcillas 2-20 Margas 20-100 Calizas 300-10000 Areniscas arcillosas 50-300 Areniscas cuarcitas 300-10000 Cineritas, tobas volcánicas 20-100 Lavas 300-10000 Esquistos grafitosos 0.5-5 Esquistos arcillosos o alterados 100-300 Esquistos sanos 300-3000 Gneis, granito alterados 100-1000 Gneis, granito sano 1000-10000

En rocas estratificadas la resistividad varía con la dirección de la corriente, es decir, los valores mínimo y máximo corresponden respectivamente cuando la corriente viaja paralela y perpendicularmente a la estratificación. Estas variaciones pueden ser de algunas unidades (Astier, 1982).

4.2.2 CORRIENTE CONTINUA Y CORRIENTE ALTERNA

El método de la resistividad eléctrica emplea corrientes artificiales que pueden ser continuas o alternas, la diferencia radica en que la alterna, penetra más fácil que la continua y es más fácil eliminar tensiones debidas a la polarización espontánea y corrientes telúricas, pero a la vez, la profundidad de penetración de la corriente alterna se reduce rápidamente en comparación con la directa. En este estudio, el equipo para medir la resistividad eléctrica utiliza corriente directa.

4.2.3 PRINCIPIO DEL METODO

El método está basado en la aplicación de la ley de Ohm.

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La ley de Ohm establece (ecuación 4.1):

∆V R = (4.1) i

Donde: ∆V es la diferencia de potencial en milivoltios (mV)

i es la intensidad de la corriente en amperios (A)

R es la resistencia en Ohmios (Ω)

La resistividad es la resistencia de un cilindro de longitud y sección unitarias (ecuación 4.2, 4.3 y 4.4). (Figura 4.1)

s ρ = R (4.2) L

Reemplazando R de la ley de Ohm:

∆V s s ρ = , el término se denomina k, y es la constante geométrica (4.3) i L L

∆V ρ = k (4.4) i

Donde: ρ es la resistividad

R es la resistencia (Ω)

s es la sección o área (m2)

L es la Longitud (m)

Figura 4.1. Cilindro de longitud y sección unitaria.

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El análisis de este principio para aplicarlo al subsuelo es el siguiente:

Sea un cuadripolo cualquiera de electrodos AMNB (Figura 4.2). Si por los electrodos A y B se envía una corriente continua de intensidad i al terreno, esta fluye radialmente y las superficies equipotenciales son semiesferas concéntricas (Figura 4.3). Aplicando la ley de Ohm se tiene:

Figura 4.2. Cuadripolo general.

Equipotencial

línea de corriente

Figura 4.3. Electrodo puntual de emisión de corriente continua.

dr − dV = ρ i (4.5) 2π.r 2

Integrando, el potencial en un punto debido a el electrodo A será

ρ.i V = (4.6) 2π.rA

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Si el electrodo B que permite cerrar el circuito está a distancia finita de A, el potencial en un punto P cualquiera, está dado por:

ρ.i ⎛ 1 1 ⎞ ⎜ ⎟ , aporte del electrodo A(+) y del B(-) (4.7) VP = ⎜ − ⎟ 2π ⎝ rA rB ⎠

Se mide la diferencia de potencial entre M y N

∆V = VM −VN (4.8)

∆V = (VM ()A +VM ()B )− (VN ()A +VN (B)) (4.9)

ρ.i ⎛⎛ 1 1 ⎞ ⎛ 1 1 ⎞⎞ ∆V = ⎜⎜ − ⎟ − ⎜ − ⎟⎟ (4.10) 2π ⎝⎝ AM BM ⎠ ⎝ AN BN ⎠⎠

Si se comparan las ecuaciones (4.4) y (4.10) se deduce que

2π k = (4.11) ⎛⎛ 1 1 ⎞ ⎛ 1 1 ⎞⎞ ⎜⎜ − ⎟ − ⎜ − ⎟⎟ ⎝⎝ AM BM ⎠ ⎝ AN BN ⎠⎠

Que es la constante geométrica del arreglo Schlumberger.

El valor de la resistividad es:

2π ∆V ρ = (4.12) ⎛⎛ 1 1 ⎞ ⎛ 1 1 ⎞⎞ i ⎜⎜ − ⎟ − ⎜ − ⎟⎟ ⎝⎝ AM BM ⎠ ⎝ AN BN ⎠⎠

4.2.4 TIPOS DE ARREGLO

En el método de resistividad eléctrica se pueden utilizar dos arreglos electródicos para hacer los sondeos eléctricos verticales (SEV): el arreglo Schlumberger, en el cual se deja fija la distancia MN entre los electrodos de potencia y se varía, incrementando sucesivamente la distancia AB entre los

INSTITUTO DEL AGUA 4-6 CORANTIOQUIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA electrodos de corriente (Figura 4.4), y el Wenner, que varía la distancia MN y AB para cada medida (Figura 4.5). Ambos arreglos son rectilíneos alineados con un centro O.

?V A3 A2 A1 M N B1 B2 B3

Figura 4.4. Arreglo electródico Schlumberger

?V A2 A1 M2 M1 N1 N2 B1 B2

Figura 4.5. Arreglo electródico Wenner.

4.3 PROSPECCIÓN GEOFÍSICA DE CAMPO

Los sondeos eléctricos verticales, SEV, son la aplicación del método de resistividad eléctrica en campo. Los SEV consisten en aplicar alguno de los arreglos electródicos mencionados

INSTITUTO DEL AGUA 4-7 CORANTIOQUIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA anteriormente sobre el terreno, para investigar la variación de la resistividad eléctrica con la profundidad a medida que se incrementa la distancia entre los electrodos AB con respecto al centro.

Para este estudio se utilizó el arreglo electródico Schlumberger. Se hicieron un total de 96 SEV, de los cuales 15 son calibraciones, en un área de 450 Km2. Estrictamente, el cubrimiento es mejor, si se tiene en cuenta que los SEV se concentraron más en las zonas con mayor potencial desde el punto de vista de aguas subterráneas, o sea, los depósitos cuaternarios. Se descartó hacer los sondeos en la zona de colinas, la cual representa un gran porcentaje del área total de la zona de estudio, ya que estas no se consideran con buen potencial de aguas subterráneas y además, no se cumplen los requerimientos topográficos para la ejecución de los SEV. El área donde se concentraron los 81 SEV es de 60 a 70 Km2, lo que representa un cubrimiento de un SEV por cada 0.75 a 0.85 Km2.

4.3.1 RANGOS DE RESISTIVIDAD

A pesar de tener valores de resistividad tabulados en rocas y aguas, es indispensable realizar calibraciones en afloramientos dentro del área de estudio para definirlos más exactamente.

En general las rocas duras tienen valores de resistividad más altas que las rocas no consolidadas.

En las calibraciones realizadas en campo, se obtuvieron valores de resistividad similares para diferentes rocas. Los valores de resistividad de la roca metamórfica (esquistos y anfibolitas) son parecidos a los que presenta la Formación Amagá (sedimentaria), y, los valores de resistividad del Batolito de Sabanalarga son similares a los mostrados en las secuencias de gravas arenosas de los depósitos cuaternarios en las terrazas aluviales.

Fue necesario entonces, tener siempre en cuenta la geología del sitio donde se realizaba el SEV para la interpretación posterior de los sondeos, pues rocas diferentes podrían presentar valores bajos de resistividad muy similares. La Tabla 4.3 presenta los rangos de resistividades para las diferentes rocas presentes en el área de trabajo.

Las siguientes hipótesis podrían explicar los bajos valores de resistividad eléctrica en las rocas metamórficas e ígneas:

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· Posterior a la evaporación del agua precipitada en climas semiáridos, se produce la depositación, disolución y transporte de sales en el agua de infiltración, la cual, se va acumulando entre las fisuras de las rocas, dejando la matriz rocosa más conductora, y por consiguiente, menos resistiva. Las rocas metamórficas las cuales están afectadas por tectónica, se encuentran diaclasadas y meteorizadas, lo que favorece el fenómeno mencionado anteriormente.

· El agua acumulada en los materiales cuaternarios puede estar meteorizando la roca sedimentaria terciaria que se encuentra debajo lo que puede dificultar la percepción de un contraste en los valores de resistividad en la transición de ambas formaciones.

Tabla 4.3. Rangos de resistividad eléctrica para las rocas de la zona de estudio medidas en campo.

Tipo de Material Ohm - m Secuencia El Tunal 20-40

Formación Amagá Areniscas medias 20-50 Areniscas conglomeráticas y conglomerados 60-120

Rocas Metamórficas Anfibolita fresca 100-130 Anfibolita meteorizada 30-80 Esquistos meteorizados 20-30

Ígneas Sabanalarga meteorizado 15-25 Sabanalarga fresca 190-270

Cuaternario Intercalaciones de arenas finas, limos y arcillas 10-15 Arenas con menor contenido de grava 50-200 Arenas con mayor contenido de grava 150-1000

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4.3.2 RANGOS DEFINITIVOS DE RESISTIVIDAD

Se redefinen los rangos de los valores de resistividad de los depósitos cuaternarios para clasificarlos en secos y saturados (Tabla 4.4) con ayuda de los niveles freáticos y los SEV de calibración realizados en las terrazas del abanico del río Tonusco, (conformadas por secuencias de arenas con gravas), y en las terrazas del río Cauca, en inmediaciones del sector de La Florida (Sopetrán) y en la zona denominada La Isla (aeropuerto Santa Fe de Antioquia) que muestran las mismas secuencias.

Tabla 4.4. Rangos de resistividades definitivos

Resistividades Tipo de Material Ohm - m Cuaternario secas saturadas Intercalaciones de arenas finas, limos y arcillas 5 - 80 0 - 50 Arenas con menor contenido de grava 80 - 200 50 - 150 Arenas con mayor contenido de grava 200 -1000 150 - 500

4.3.3 UBICACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE LOS SEV EN EL ÁREA DE ESTUDIO

El número de sondeos eléctricos verticales que quedaron distribuidos en la zona de estudio según la división por cuencas como se muestra en la Tabla 4.5.

Tabla 4.5. Distribución de los SEV en el área de estudio.

Sector o cuenca N° de SEV Tonusco 16 La Florida 6 La Isla 7 Aura 10 San Jerónimo 14 Sopetrán 14 El Tunal 5 Sondeos Aislados 9

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El número de SEV de calibración según las formaciones se presentan en la Tabla 4.6.

Tabla 4.6. Distribución de los SEV en el área de estudio.

Formación N° de SEV Fm. Amagá 3 Bt. Sabanalarga 2 Rocas metamórficas 3 Depósitos Tonusco 1 Secuencia El Tunal 1 Depósitos del río Cauca 2 Contacto Depósito-Roca metamórfica 2 Depósitos río Aura 1

En la Tabla 4.7 se presenta la ubicación de cada uno de los sondeos, las coordenadas y cotas corregidas, la longitud AB/2 máxima alcanzada en el sondeo y su rumbo.

Tabla 4.7. Características de los SEV

ID SEV SEV N° NORTE OESTE ALTURA (m) LONGITUD (m) RUMBO

1 12 1139245,14 1230032,76 640 160 N 30º E 2 13 1139121,75 1230024,77 647 55 N 25º W 3 14 1139012,96 1229315,37 600 40 E W 4 15 1139384,78 1226160,89 450 150 N 5º E 5 20 1138987,25 1225513,76 450 85 N 10º W 6 21 1139008,97 1225095,62 460 80 E W 7 16 1139875,35 1225047,02 475 70 N 45º E 8 22 1138638,85 1224750,63 490 105 N 50º E 9 18 1141327,84 1221316,99 475 150 10 19 1141483,18 1220768,18 477 155 S 50º W 11 25 1138708,61 1217983,40 580 130 N 85º W 12 28 1142650,34 1217957,96 462 210 N 60º E 13 27 1142281,38 1217827,32 460 110 N S 14 24 1137619,16 1217797,37 620 85 N 55º W 15 23 1137316,02 1217311,59 560 80 N 75º E

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ID SEV SEV N° NORTE OESTE ALTURA (m) LONGITUD (m) RUMBO

16 33 1142394,77 1217247,47 463 250 N 45º E 17 91 1137620,61 1217213,57 550 130 N 20º W 18 86 1142085,25 1216222,89 460 135 N 15º E 19 37 1138822,25 1215926,06 510 75 N 30º W 20 94 1137909,97 1215856,42 535 75 N S 21 1 1138413,67 1215752,68 515 140 N 50º W 22 7 1138024,60 1215401,72 520 180 N 15º W 23 88 1139481,75 1214812,35 510 70 N 50º E 24 8 1137657,60 1214694,10 535 190 N 20º W 25 78 1137657,60 1214694,10 536 105 N 50º W 26 79 1144091,50 1214434,41 455 27 N 60º E 27 96 1141949,47 1214385,88 461 100 N 80º W 28 34 1143169,63 1214236,26 485 170 N 80º W 29 45 1138120,82 1214033,97 490 120 N 55º E 30 2 1138067,98 1213773,33 484 160 N 70º E 31 38 1142137,18 1213736,56 450 120 N 15º E 32 31 1139339,13 1213705,96 480 185 N 15º E 33 46 1143833,54 1213633,27 485 55 34 10 1140011,43 1213323,79 475 110 N 8º E 35 95 1143223,34 1213294,74 485 150 N 30º W 36 11 1139410,63 1213027,64 472 130 N 10º W 37 9 1140186,58 1212906,25 452 110 N 20º E 38 47 1144479,86 1212552,58 539 90 N 50º E 39 44 1142976,63 1212483,24 493 120 N 50º W 40 92 1140982,64 1212244,31 450 85 N 10º W 41 35 1138674,98 1212163,75 450 135 N 25º E 42 39 1146301,40 1212008,75 640 80 N 50º E 43 30 1141332,74 1211497,28 474 165 44 40 1143966,72 1211415,27 522 200 N 70º E 45 83 1147338,56 1211338,85 710 100 N 30º W 46 82 1147803,75 1211237,55 739 95 N 60º W 47 41 1146497,48 1211072,22 659 70 N 55º W 48 60 1140994,76 1210967,00 475 210 N 30º W

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ID SEV SEV N° NORTE OESTE ALTURA (m) LONGITUD (m) RUMBO

49 36 1138211,42 1210930,39 459 160 N 15º E 50 52 1142002,87 1210683,67 460 65 N 20º E 51 42 1143596,15 1210632,48 510 50 N 80º W 52 5 1138315,51 1210583,31 455 85 W E 53 4 1138941,33 1210383,17 455 15 N 10º E 54 43 1142791,35 1210280,23 480 190 55 81 1146438,51 1209704,58 725 90 N 40º E 56 51 1142947,14 1209602,73 484 160 N 50º W 57 55 1138947,58 1209234,25 450 150 N 20º E 58 80 1146254,03 1209190,96 720 74 N 75º W 59 50 1143360,69 1208978,11 485 145 N 45º W 60 6 1138104,13 1208932,21 501 100 N S 61 48 1147260,19 1208207,35 577 110 N 35º E 62 49 1146669,99 1207959,58 570 85 N 80º E 63 87 1144685,95 1207873,49 503 175 N 50º E 64 71 1149264,04 1207340,93 841 115 E W 65 76 1146031,40 1206872,30 529 65 N 15º E 66 75 1147664,16 1206269,62 753 45 N 20º E 67 70 1148130,06 1206216,18 750 100 N 60º E 68 72 1148191,03 1206110,53 740 60 N 50º E 69 32 1138691,55 1205903,15 462 150 N 10º W 70 68 1149610,81 1205896,02 800 100 N 60º W 71 69 1148054,73 1205717,18 723 75 N 50º E 72 73 1148838,42 1205231,13 710 45 N 70º W 73 67 1150152,03 1205144,66 755 130 E W 74 59 1148542,55 1204965,65 677 70 N 80º E 75 74 1149657,18 1204909,17 706 85 N 70º W 76 65 1150554,34 1204489,32 761 100 N 15º W 77 56 1149169,43 1204266,13 725 76 N 5º W 78 66 1149729,92 1203900,56 770 70 N 35º W 79 54 1143597,20 1203317,06 650 180 N 5º E 80 57 1150112,87 1203192,04 830 165 N 5º W 81 53 1143335,21 1201514,10 608 290 N 16º W

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Figura 4.6. Ubicación de los sondeos eléctricos verticales

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4.4 INTERPRETACIÓN DE LOS SEV

La interpretación de un SEV tiene como fin correlacionar los tipos de roca con las resistividades aparentes. (Figura 4.7).

Figura 4.7. Gráfica de columnas geoeléctricas en base a las curvas.

La curva de resistividades aparentes se genera graficando en una hoja Log-Log los valores de resistividad en las ordenadas, y las distancias AB/2 en las abscisas. (Figura 4.8)

Figura 4.8. Ubicación de los puntos del SEV en una hoja Log-Log

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El análisis consiste en determinar las capas de roca con sus espesores a partir de las variaciones de las resistividades aparentes. Estas variaciones definen los tramos de la curva que son ascendentes o descendentes, con cambios de concavidad, según la disposición de los estratos, ya que pueden pasar de mayores a menores resistividades o viceversa. (Figura 4.9).

El análisis de la curva se puede hacer en forma manual utilizando los ábacos gráficos (Orellana- Moone) o con ayuda de un software, que utiliza modelos matemáticos. En este caso, para la interpretación de los sondeos geoeléctricos verticales se utilizó el software ruso IPI2WIN, gratuito, desarrollado en la Universidad Estatal de Rusia, Facultad de Geología, Departamento de Geofísica, (Alexei A., Bobachev, Igor. N., Modin, Vladimir A., Shevnin, 1990 – 2000).

Figura 4.9. Curva correspondiente al SEV 17 en el sector del Tonusco, cercanías al casco urbano de Santa Fe de Antioquia.

Figura 4.10. Modelo de capas y resistividades generado por el IPI2WIN, en donde r es la resistividad, h el espesor del estrato o capa, d la profundidad acumulada del fondo del estrato con respecto a la cota del suelo, y Alt. es la cota del fondo del estrato. Como se explica en figura 4.15, el tramo ascendente corresponde a la transición de resistividades aparentes entre las reales de 14.2 y 183 ohm - m, (correspondientes a las resistividades 2 y 3 respectivamente.)

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Se hizo un análisis preliminar de la distribución de los puntos de cada sondeo, para depurar aquellos, que están por fuera de la tendencia que muestra la curva. En la Figura 4.11 se muestran puntos por fuera de la tendencia ascendente del tramo final de la curva.

Figura 4.11. Corresponde al SEV 63 realizado en una terraza del río Aura, se puede observar algunos puntos alrededor de una distancia de 100 m cuyas resistividades son más bajas y están por fuera de la tendencia ascendente que comienza en este punto.

Con el IPI2WIN se pueden hacer correlaciones entre sondeos (interpretados) para tratar de visualizar por medio de transectos, la variación y continuidad espacial de los estratos. Estas son de gran utilidad para la realización del modelo hidrogeológico. Uno de tales transectos se muestra en la Figura 4.12.

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Figura 4.12. Transecto de la zona de Sopetrán bajo, correlación entre los SEV 28, 35 y 39. Al lado derecho se hace referencia a la gama de colores para cada rango de resistividad, y al lado izquierdo, se muestra la altura sobre el nivel del mar de los techos y fondos de las capas.

4.4.1 ERRORES

Según la teoría del método de la resistividad eléctrica, los estratos deben ser continuos y horizontales. Por las variaciones laterales o inclinación de estratos se presentan lecturas anómalas de resistividad como las mostradas en la Figura 4.11. También se pueden atribuir a efectos artificiales como canales de agua, tuberías enterradas metálicas, cimentaciones, etc.

Estos valores anómalos requieren un conocimiento claro de la geología: buzamientos de estratos, presencia de fallas, y el reconocimiento de otros efectos artificiales que influyan en el SEV, y que se reflejan en la forma de la curva de resistividades.

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4.5 MAPAS DE ISORRESISTIVIDAD

Los mapas de isorresistividades presentan una idea general de cómo se comportan las resistividades a diferentes profundidades, ofreciendo información importante al momento de relacionar estas resistividades con los rangos de resistividades definidos para cada tipo de material.

Estos mapas se vuelven una herramienta importante al momento de hacer la prospección de aguas subterráneas, si se hace una correcta asociación entre las profundidades, las resistividades y el tipo de material que pueda asociarse a determinada resistividad.

Para la realización de estos mapas se tomó las zonas correspondientes a depósitos superficiales, las cuales tenían la mayor cantidad de SEV y por que son las zonas de mayor interés hidrogeológico. En base a lo anterior se plantearon 5 mapas de isorresistividad a diferentes profundidades (10 m., 20 m., 30 m., 50 m., 70 m.) cada mapa con tres rangos de resistividad que en este caso corresponden a los tres rangos definitivos para los depósitos cuaternarios, estos rangos son:

0-80 ohm-m Arenas finas con intercalaciones de limos y arcillas.

80-200 ohm-m Arenas con menor contenido de grava.

200-1000 ohm-m Arenas con mayor contenido de grava.

4.5.1 MAPA DE ISORRESISTIVIDAD PARA 10 M. DE PROFUNDIDAD. (Figura 4.13)

El mapa nos presenta información de resistividades para 10 m. de profundidad, en el es posible determinar las zonas con potencial acuífero teniendo en cuenta las resistividades asociadas a materiales saturados.

En el mapa es posible observar que a esta profundidad es claro el predominio de los 2 tipos de grava definidos (arenas con menor contenido de grava y arenas con mayor contenido de grava), a excepción de algunas zonas en cercanías a San Jerónimo y cerca de la desembocadura del río Aura en el Cauca donde las resistividades se presentan en el rango de 0-80 ohm-m.

4.5.2 MAPA DE ISORRESISTIVIDAD PARA 20 M. DE PROFUNDIDAD. (Figura 4.14)

A 20 m. de profundidad las resistividades tienen un descenso significativo, sobre todo en el sector del Río Aura y en cercanías a los municipios de Sopetrán y San Jerónimo.

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Por otra parte en el sector Tonusco hubo un descenso menos notable en los valores, predominando las resistividades que varían de 80-200 ohm-m, y se observan algunos sectores pequeños dentro de él con resistividades menores a 80 ohm-m, principalmente en cercanías al Río Cauca donde granulométricamente hay una disminución de tamaño y donde los niveles piezométricos empiezan a tener influencia sobre estos valores de resistividad.

4.5.3 MAPA DE ISORRESISTIVIDAD PARA 30 M. DE PROFUNDIDAD. (Figura 4.15)

La figura muestra información de resistividades a 30 m. de profundidad, a esta profundidad las zonas de menores resistividades empiezan a predominar por lo general en el sector de Sopetrán y el río Aura, por otra parte el sector del Río Tonusco todavía presenta un predominio de materiales arenosos gruesos según las resistividades presentes.

Se debe tener en cuenta para la interpretación de estos mapas los rangos de los materiales saturados, que en el caso de los mapas de isorresistividad los rangos no son los mismos, es decir, a 30 m. de profundidad el sector de Sopetrán y el Río Aura presentan las resistividades mas bajas, lo que puede indicar presencias de materiales finos y a la vez materiales de granulometría mayor pero saturados. El capítulo de hidrogeología resolverá las dudas planteadas con estos mapas.

4.5.4 MAPA DE ISORRESISTIVIDAD PARA 50 M. DE PROFUNDIDAD. (Figura 4.16)

A medida que aumenta la profundidad se presentan resistividades más bajas, lo cual es un buen indicador de los niveles de agua presentes y de las zonas saturadas.

Para 50 m. de profundidad casi la totalidad de la zona se encuentra con resistividades menores a los 80 ohm-m a excepción del sector en cercanías a La Isla donde algunos afluentes alimentan los depósitos del Río Cauca en esa zona, e igualmente por los lados de la desembocadura del Río Aura en el Cauca.

Cerca de los cascos urbanos de Sopetrán y San Jerónimo se presentan 2 pequeños parches con resistividades cercanas a los 200 ohm-m que no descartan la presencia de agua debido a rangos de resistividades de materiales saturados entre 150 y 500 ohm-m.

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4.5.5 MAPA DE ISORRESISTIVIDAD PARA 70 M. DE PROFUNDIDAD. (Figura 4.17)

A esta profundidad con excepción de tres pequeños sectores (Tunal, cerca al casco urbano de Sopetrán y cerca a la desembocadura del Río Tonusco en el cauca) la zona presenta las resistividades menores de 80 ohm-m, lo cual es un buen indicio de posible presencia de agua y además corrobora que a esta profundidad no encontramos todavía resistividades de roca dura que estuvieran actuando como basamento de esos depósitos, teniendo en cuenta las diferentes teorías planteadas por las cuales no se obtuvieron esos contrastes.

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Figura 4.13. Mapa de isorresistividad para 10 m. de profundidad.

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Figura 4.14. Mapa de isorresistividad para 20 m. de profundidad.

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Figura 4.15. Mapa de isorresistividad para 30 m. de profundidad.

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Figura 4.16. Mapa de isorresistividad para 50 m. de profundidad.

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Figura 4.17. Mapa de isorresistividad para 70 m. de profundidad.

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CAPÍTULO 5

MODELO GEOLÓGICO DEL SUBSUELO

La reconstrucción de las características generales del subsuelo se hizo mediante el uso de diferentes herramientas geológicas, geomorfológicas y geoeléctricas, que permitieron establecer correlaciones, delimitando espacialmente las diferentes unidades de interés para el proyecto. La zona se dividió inicialmente en 7 sectores teniendo en cuenta los criterios anteriormente definidos (geológicos, geomorfológicos y geoeléctricos) y que se pueden observar en la Figura 5.1 en donde, después de analizar toda la información que se tenia acerca de ellas, se concluyo que tenían un potencial acuífero el cual está a su vez condicionado por sus características geológicas y geomorfológicas. Para cada zona se contó con una cantidad diferente de información, siendo en algunos casos muy completa y detallada, como es el caso de la zona correspondiente al abanico aluvial del río Tonusco.

Aparte de modelar por sectores toda la zona de estudio se plantearon otros cortes geológicos los cuales no están ubicados en zonas de interés hidrogeológico, pero se realizaron con el fin tener un entendimiento general de la geología de toda la zona.

5.1 SECTOR ABANICO ALUVIAL DEL RÍO TONUSCO (Figura 5.3)

Para la elaboración del modelo geológico del abanico aluvial del Río Tonusco se contó con gran cantidad de información secundaria, en donde cabe resaltar el TDG “Caracterización

Geomorfológica y Estratigráfica de los Depósitos Cuaternarios en los Alrededores de Santa Fe de

Antioquia” (Salazar y Sánchez, 2003) en donde se cuenta con información a una escala 1:10.000 tanto geológica como geomorfológica; este trabajo fue una herramienta fundamental que permite modelar dicho sector con mayor precisión.

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El sector tiene un área de 19.5 km2, donde se analizaron SEV, columnas estratigráficas y niveles de agua en pozos y aljibes.

Figura 5.1. Sectores geológicos.

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5.1.1 GEOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA

La zona asociada al abanico aluvial del río Tonusco y dentro de la cual se encuentra el casco urbano del municipio de Santa Fe de Antioquia, está conformada litológicamente por rocas ígneas graníticas del tipo Diorita hornbléndica (una con facies cataclástica) pertenecientes al Batolito de Sabanalarga hacia el oeste y hacia el este por rocas metamórficas del tipo Anfibolitas y Neises anfibólicos de metamorfismo regional y térmico de grado medio a alto, pertenecientes al grupo Ayurá-Montebello, muy afectados tectónicamente y que han sido definidas como las Anfibolitas de Sucre (Mejía, 1984), dichas rocas cristalinas tantos ígneas como metamórficas actúan como basamento impermeable en la vertical para este sector. Sobre dicho basamento se depositaron rocas clásticas continentales (conglomerados, areniscas conglomeráticas, areniscas cremas y grises, arcillolitas arenosas y arcillolitas pizarrosas grises a gris-verdosas) de edad terciaria pertenecientes al Miembro Inferior de la formación Amaga (Grosse, 1926). Sobre la Formación Amagá y anteriormente incluida en ella, aparecen la secuencias Goyás y el Tunal propuestas por Parra (1997). La secuencia Goyás está compuesta por areniscas limosas, limolitas arcillosas y conglomerados (con espesores menores de 10 cm), reposa en discordancia angular sobre la Formación Amagá y es suprayacida discordantemente por la Secuencia El Llano y los demás depósitos cuaternarios.

Por otro lado la secuencia el Tunal consta de una alternancia de conglomerados gruesos a muy gruesos clastosoportados, generalmente carentes de limos y arcillas, el cual descansa discordantemente sobre el Batolito de Sabanalarga y es suprayacida gradacionalmente por la Secuencia Goyás, con la cual forma en conjunto una depositación de tipo molásico. También define la Secuencia El Llano, la cual se encuentra al este de Santa Fe vía al Puente de Occidente. Ésta es una secuencia volcano - sedimentaria, está dividida en tres secciones: La Batea (sección inferior), la cual descansa discordantemente sobre los esquistos miloníticos del Cauca medio y está compuesta por capas de limos, arenas y tufitas; Buta (sección media) está conformada por tufitas, limos y tobas; y la sección superior denominada Sedimentos del Techo está constituida en la base por una capa de limos y tufitas intercaladas en contacto transicional con la Sección Buta y en el techo contiene limo recubierto en discordancia erosional por depósitos del Tonusco (Parra, 1997 en Salazar y Sánchez, 2003).

Para tener una idea general de los diferentes materiales depositados por el río Tonusco y de la estratigrafía de los depósitos cuaternarios asociados a su cuenca, se levantaron y recopilaron diferentes columnas estratigráficas (Figura 5.2 y Foto 5.1), ya que esta unidad cuaternaria, es una

INSTITUTO DEL AGUA 5-3 CORANTIOQUIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA de las unidades con mayor potencial acuífero y en donde se encuentran todos los pozos existentes en el sector; además presenta características morfológicas aptas para realizar ensayos geoeléctricos. Por lo tanto se levantaron 4 columnas estratigráficas asociadas a cortes de carretera y terrazas del río Tonusco, además se contó con 6 columnas detalladas levantadas en el TDG “Caracterización Geomorfológica y Estratigráfica de los Depósitos Cuaternarios en los alrededores de Santa Fe De Antioquia” Salazar y Sánchez, 2003.

• Los espesores totales de estas columnas se encuentran entre 3.5 y 40 m, las cuales fueron levantadas la mayoría en la parte distal del abanico.

• Las columnas estratigráficas muestran secciones litológicas caracterizadas por estratos horizontales a levemente inclinados (< 3º), con intercalaciones arrítmicas de materiales finos (arenas finas principalmente) a gruesos poco consolidados. Los estratos están bien delimitados y sus contactos son tajantes en la mayoría de los casos, mostrando depositaciones continuas y sin intervalos erosivos visibles entre ellas. Los estratos evidencian condiciones predominantemente fluviales con características energéticas variables con el tiempo que permitieron depositaciones de diferentes tamaños de material, siendo los materiales gruesos los predominantes al menos superficialmente. En algunos estratos se observan estructuras tales como barras típicas de corrientes trenzadas y en algunos casos se insinúa estratificación cruzada.

• Los materiales predominantes en las columnas están asociados a las rocas aflorantes en la cordillera Central, correspondientes principalmente a rocas ígneas y metamórficas. El material más característico es el cuarzo lechoso, componente principal especialmente en las arenas, fragmentos líticos de rocas ígneas y rocas metamórficas, también hay presencia en menor cantidad de chert, hornblenda, feldespatos y micas.

• En términos generales este deposito de dicho abanico aluvial, según Salazar y Sánchez, 2003, presenta un espesor observable de 20.4 m, con estratificación global buena y consta de cinco estratos con contactos tajantes entre ellos y cuyos espesores son 12 m para el estrato inferior y en orden ascendente, 2.6 m, 1.3 m, 2.3 m y 2.2 m para el estrato superior; la estratificación en todos los estratos es normal, plana y paralela. El depósito tiene un estado de meteorización medio.

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Figura 5.2. Columna estratigráfica de la parte distal del abanico del Tonusco que muestra las características generales de los sedimentos cuaternarios del abanico aluvial del río Tonusco.

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5.1.2 GEOMORFOLOGÍA

Col 1

Terraza

Llanura de inundación

Foto 5.1. Llanura de inundación y terraza río Tonusco y ubicación columna estratigráfica, sector el Espinal en cercanías al puente sobre el Río Tonusco.

En el trabajo “Caracterización Geomorfológica y Estratigráfica de los Depósitos Cuaternarios en los Alrededores de Santa Fe de Antioquia”, (Salazar y Sánchez, 2003), se presenta una descripción detallada de las diferentes unidades geomorfológicas asociadas a depósitos cuaternarios ubicados en cercanías al casco urbano de Santa Fe de Antioquia. En este estudio se divide geomorfológicamente el sistema de abanicos del Río Tonusco describiéndose tanto los abanicos como cada frente erosivo asociado a éstos, los cuales se caracterizan por ser superficies denudativas de fuertes pendientes y que separan las superficies planas de los abanicos de este sistema.

Abanico Superior “El Llano” más antiguo, con superficies planares bien preservadas: Geográficamente ubicado en el casco urbano de Santa Fe de Antioquia en el sector denominado El Llano. Esta unidad está caracterizada por su superficie plana con 2° de inclinación y dirigida en sentido SE; La longitud de la vertiente es de aproximadamente 1.6 km y la forma de éste es recta, aunque presenta algunas irregularidades que se observan como ondulaciones producto de la denudación (erosión laminar) a la que ha sido expuesta (Salazar y Sánchez, 2003).

En la parte más oriental de Santa Fé de Antioquia se encuentra la misma superficie pero su pendiente es en dirección contraria a la anteriormente expuesta y de unos 2° de inclinación.

Abanico superior “El Llano” más antiguo, disectado con desarrollo de colinas convexas amplias: Este sector se encuentra ubicado en la parte este, saliendo del pueblo. Las colinas presentes en este

INSTITUTO DEL AGUA 5-6 CORANTIOQUIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA sector se encuentran disectadas por surcos paralelos que llegan a drenajes de largos recorridos. En general las superficies son redondeadas producto de la intensa erosión a la que está expuesta, produciendo un relieve colinado convexo suave. Existen dos remanentes del antiguo abanico aluvial, que preservan su superficie plana. (Salazar y Sánchez, 2003).

Frentes erosivos asociados al Abanico Superior “El Llano”: Estos frentes bordean en todas las direcciones al Abanico Superior. En el flanco norte (geográficamente) y de oeste a este varía presentando pendientes que llegan hasta los 45° de inclinación y longitudes que van desde los 15 m (parte proximal) hasta los 30 m (parte distal). En el flanco sur las pendientes en la parte proximal son rectas, de 35° de inclinación y de aproximadamente 30 m de longitud; Mientras que en la parte distal se encuentran pendientes más suaves de 25° y longitudes más largas, aquí los surcos generados por los drenajes son muy profundos. Finalmente el flanco oriental y en dirección norte-sur presenta las longitudes más cortas que en promedio no superan los 15 m, la pendiente es recta y la inclinación varia de sur a norte desde 45° a 20° de inclinación (Salazar y Sánchez, 2003).

Abanico Intermedio “Santa Fe de Antioquia”: Se encuentra unos 14 m más baja que la superficie del nivel correspondiente al Abanico Superior “El Llano” más antiguo, con superficies planares bien preservadas y con pendiente bastante regular dando cuenta de la juventud de ésta con respecto a dicho nivel, su superficie se observa mucho más plana y tiene 1° de inclinación, la dirección de la terraza es SE. Presenta 1.7 Km de longitud aproximadamente (Salazar y Sánchez, 2003).

Frentes erosivos asociados al Abanico Intermedio “Santa Fe de Antioquia”: El flanco norte se encuentra entre el abanico intermedio y un drenaje que ha incizado a éste; presenta en promedio una longitud de 10 m y la pendiente se aprecia uniforme con unos 35° de inclinación. El flanco sur tiene una pendiente de 30° de inclinación y es recta, excepto en el centro que presenta una concavidad y unos 20° de inclinación. La longitud varía a lo largo de todo este flanco partiendo desde la parte proximal con unos 10 m, en la parte intermedia el espesor aumenta hasta unos 15 m y vuelve a disminuir progresivamente hasta unos 6 m en la parte distal del abanico. Bordeando el depósito en lo que corresponde geográficamente al este y en dirección S-N se encuentran drenajes que han incizado mucho el depósito pero las características son iguales a los otros flancos descritos (Salazar y Sánchez, 2003).

Secuencia de Abanicos Recientes “Las Hosterías”: Se ubica en la parte centro-norte de la zona, en la dirección del Río Tonusco. Es una secuencia de 6 abanicos aluviales en los cuales las superficies presentan características similares preservando una inclinación de 1° aproximadamente, las

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Figura 5.3. Geología del sector Tonusco y cortes trazados.

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En el sector del abanico aluvial del río Tonusco se realizaron 16 SEV y una calibración sobre sus terrazas aluviales las cuales se analizaron posteriormente.

Debido a que el abanico aluvial del río Tonusco esta caracterizado por una dinámica diferente (río trenzado) a las demás corrientes de la zona, requirió de especial cuidado en la interpretación de los sondeos hechos allí, debido a la compleja depositación que el río presenta, la cual consiste en barras de material grueso depositados por los canales abandonados. Es por esto que sobre todo el abanico del río Tonusco existe una gran variación lateral de tamaños de grano, por lo que los SEV registran diferente orden de resistividades en distancias muy cortas, por lo que debieron ser apoyados en la información geológica hasta poder determinar unos rangos de resistividades que estuvieran acorde con la granulometría puntual que registraba el sondeo.

Por lo tanto es difícil determinar con claridad la continuidad espacial de los materiales que conforman el acuífero, ya que en pocos metros pueden existir una variación considerable de los mismos, por lo que se plantea, que el agua se puede almacenar en los diferentes paquetes siendo más permeable en unos sitios que en otros, según las intercalaciones de las barras depositadas, y la geometría del acuífero sea variable, es decir, el espesor variará por esta misma razón, al igual que su área en planta. No es fácil modelar el acuífero en terrazas de ríos trenzados.

5.1.3 PERFILES GEOLÓGICOS

Los perfiles geológicos fueron el resultado de la interpretación de todos los sondeos y su relación con la información geológica de campo y la información secundaria recolectada en el trabajo preliminar. Estos presentan esquemáticamente el modelo geológico del subsuelo, mostrando el comportamiento de los materiales en profundidad, y determinando los materiales con potencial alto de acumulación de agua, lo cual no es posible solo con la geología de campo.

En los cortes se muestra en la mayoría de los casos como actúan las rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias como basamento de los depósitos de interés hidrogeológico y los posibles espesores de estos últimos. Los materiales que componen los depósitos cuaternarios fueron divididos teniendo en cuenta los rangos determinados en el análisis geofísico y teniendo en cuenta el detalle que estos presentaban, luego la información recolectada en el trabajo de campo que tenía un detalle menor fue llevada a los rangos de los materiales determinados por la interpretación de los sondeos.

Perfil A - A´

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Este perfil tiene una dirección N 85º W, con una longitud aproximada de 5500 m (Figura 5.4), atraviesa desde las rocas ígneas del Batolito de Sabanalarga hasta el río Cauca. En este se puede observar que en la zona más oriental del perfil la roca ígnea actúa como basamento de la secuencia terciaria el Tunal a una profundidad asumida de 475 m aproximadamente, mientras que esta secuencia a su vez actúa de basamento de los depósitos cuaternarios de río trenzado del Tonusco. Por otro lado en esta sección predominan las arenas finas con intercalación de arenas con contenido moderado de gravas, el depósito en su parte Oriental está soportado por rocas metamórficas, en este caso un cuerpo de anfibolita. En el flanco este se observan depósitos de alta energía, asociados al Río Cauca y caracterizados por gravas que suprayacen la anfibolita. Es importante destacar las 2 fallas presentes en el corte, la primera es la Cauca W que corta el Batolito de Sabanalarga y parte de la secuencia terciaria y la segunda es la Cauca E que corta la anfibolita.

Perfil B - B´

Este es un perfil transversal a los depósitos del río Tonusco (Figura 5.5), con una dirección aproximada N 83º W y una longitud de 600 m. En la parte mas Oriental del corte presenta una geología similar a la del perfil A – A´ en cuanto a las rocas ígneas y a la secuencia terciaria del Tunal. Se supuso las profundidades a las cuales posiblemente se encontraban estas dos unidades, ya que no fueron hallados los contrastes en las resistividades. En el presente perfil los depósitos se presentan más potentes respecto al perfil B - B’, aquí predominan las arenas con un contenido alto de grava (importantes hidrogeológicamente) y algunas capas de arenas finas. Es posible observar lo ancho del depósito del río Tonusco, mostrando la forma del abanico en dirección Sur.

En la parte central del perfil hacia el Este el Batolito de Sabanalarga no solo actúa como basamento del abanico del Río Tonusco sino que además subyace también a los depósitos aluviales del río Cauca, que tienen una profundidad aproximada de 375 m. y que en su parte derecha entran en contacto con las rocas sedimentarias de la Formación Amagá (miembro medio).

Perfil C – C´

Tiene una dirección aproximada N17ºW y 5500 m. de longitud. Este es un corte longitudinal (Figura 5.6)se realizó a lo largo de la margen derecha de las terrazas del río Tonusco y va desde el río Tonusco en cercanías al municipio de Santa fe de Antioquia hasta el río Cauca. En este se presentan materiales cuaternarios, caracterizados en su mayoría por arenas con alto contenido de

INSTITUTO DEL AGUA 5-1 0 CORANTIOQUIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA gravas y a mayor profundidad se encuentra una capa espesa de arenas finas. Además es posible observar el pinchamiento de las capas de arenas con alto contenido de gravas.

Perfil D – D´

Trazado en dirección N23ºW y con una longitud de 6000 m (Figura 5.7). Al igual que el corte C – C´ esta trazado paralelo a la dirección del río Tonusco en las terrazas ubicadas en la margen izquierda del río. Esta ubicado desde el municipio de Santa Fé de Antioquia hasta el río Cauca. El sector de Santa Fé de Antioquia se encuentra sin información ya que no fue posible la realización de SEV en el sector debido, a la ausencia de los sitios desprovistos de asfalto.

Hacia el Este se observan los depósitos del río Tonusco que se mezclan con los depósitos del río Cauca, empezando con un predominio de arenas finas y luego intercalándose con las arenas con contenido alto de gravas, en cercanía del río Cauca.

5.2 SECTOR TERRAZAS DE LA ISLA

Este sector esta ubicado en la parte centro-occidental de la zona de estudio y cuenta con un área de 21.1 km2, es la continuación hacia el norte del sector Tonusco, igualmente se utilizo información secundaria del trabajo de Salazar y Sánchez (2003). La delimitación del sector se presenta en la Figura 5.8.

5.2.1 GEOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA

Este sector fue delimitado los depósitos cuaternarios asociados al río Cauca. Está limitado al Oeste por rocas ígneas del Batolito de Sabanalarga y al Este esta controlado por el río Cauca, el cual posiblemente al migrar hacia el Oriente produjo dichos depósitos (Figura 5.9). En la parte mas norte de la zona de estudio afloran esquistos verdes que se encuentran afectados por la falla Cauca Este, estos mismos se presentan en la parte Este de la zona en lo que corresponde a la margen derecha del río Cauca. Hacia el Norte el sector limita con la desembocadura del río Tonusco en el río Cauca, presentándose una mezcla de materiales, que dificulta establecer un límite entre los depósitos asociados al río Tonusco y los depósitos formados por el río Cauca.

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En esta zona los depósitos del río Cauca se encuentran alimentados por varios afluentes que corren con una dirección preferencial E-W que aportaron gran cantidad de sedimentos durante el cuaternario, estos afluentes son: a. Quebrada La Zanja: tiene una dirección preferencial N-W y es la que se presenta mas al norte del sector. b. Quebrada La Soya: tiene aproximadamente la misma dirección que La Zanja pero es menor que esta en longitud. c. Quebrada Seca: tiene una dirección E-W, y es la que presenta mayor cantidad de depósitos cuaternarios a lo largo de su cauce y además diferenciables con los materiales dejados por el río Cauca. d. Quebrada La Juanes: se comporta de manera similar a la Quebrada Seca, los materiales depositados por esta quebrada son en su mayoría fragmentos rocas ígneas del plutón de Sabanalarga. e. Cañada La Usa: esta es de menor importancia ya que no se observa gran cantidad de materiales asociados a ella.

En general la zona presenta depósitos típicos aluviales, presentando intercalaciones de gravas medias, arenas y en algunas partes material fino (arenas finas) y gravas gruesas, los cuales son aportados por los afluentes anteriormente mencionados.

5.2.2 GEOMORFOLOGÍA

• Este sector se caracteriza geomorfológicamente por terrazas asociadas al río, las cuales se presentan como franjas planas (ya descritas en el capitulo de geomorfología) y que se encuentran delimitadas por el río. En contraste con este sistema de terrazas aparecen en su parte occidental laderas con cuchillas convexas, mientras que en la parte oriental se observan cerros aislados en anfibolita y cuchillas alargadas (Foto 5.2).

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Figura 5.8. Geología y cortes geológicos del sector La Isla.

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Gravas finas, medias y gruesas, pobremente seleccionadas; presenta 20% de cuarzo+chert y 80% de líticos, relación granos/matriz G70%/M30% con distribución homogénea a lo 2 m largo de todo el estrato; el tamaño de los clastos varía entre 2 mm y 9 cm y presenta bloques hasta 19 cm. Estado de meteorización medio. La matriz es arena fina-media.

Limos y arenas finas. 1 m

Gravas finas-medias, presenta 20% de cuarzo+chert y 80% de líticos, relación granos/matriz G50%/M50%; el tamaño de los clastos varía entre 2 mm y 5 cm; estrato medianamente meteorizado. La matriz es arena fina-media-gruesa 2 m

Figura 5.9. Columna generalizada del sector de La Isla, donde se observa un claro predominio de gravas. Tomado de Salazar y Sánchez, 2003.

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• En la parte Norte de la zona de estudio el río se presenta un poco mas encañonado y estrecho, haciendo que las terrazas se tornen de un ancho menor y en algunos casos desapareciendo en su totalidad corriendo solo entre rocas metamórficas e ígneas.

Cuchillas alargadas

Esquistos verdes

Dirección del río

Terrazas del río Cauca

Foto 5.2. La Foto ilustra el contraste geológico y geomorfológico entre los depósitos dejados por el río Cauca en la margen izquierda y las rocas metamórficas de la margen derecha de este, compuestas principalmente por esquistos verdes.

5.2.3 GEOELÉCTRICA

En el sector de La Isla se realizaron 7 sondeos sobre las terrazas del río Cauca y algunos cerca a sus tributarios. La dificultad en esta zona fue determinar por medio de la geoeléctrica y de la geología de campo hasta que punto se tienen materiales del río Cauca y hasta donde materiales de sus tributarios, inclusive del río Tonusco.

• Las columnas geoeléctricas hechas en base a las curvas de resistividades nos plantean capas espesas, donde claramente se observan grandes estratos de arenas gruesas con contenido menor de grava y estratos potentes de arenas finas. Esto se puede observar claramente en la Figura 5.11.

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• Por medio de transectos es posible observar la correlación entre capas de la misma resistividad indicando que dichas resistividades se presentan en los mismos materiales. Aquí las resistividades mayores corresponden a gravas gruesas con matriz arenosa (Figura 5.10).

Figura 5.10. Transecto realizado en la isla entre los sondeos 41, 49 y 52, se muestra la correlación entre las diferentes capas.

Perfil L – L´

Este perfil que representa la sección del sector La Isla está trazado en una dirección preferencial casi N – S (Figura 5.11), con una distancia horizontal de 6000 m. aproximadamente, el corte fue dibujado en su totalidad sobre los depósitos cuaternarios de la zona, mostrando los principales materiales del río Cauca y en algunas partes los aportados por los diferentes afluentes de este, como son la Quebrada. Seca y La Juanes como unos de los más importantes.

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En el perfil se observa el predominio de arenas finas mezcladas con limos, mientras que en la parte superior predominan las capas de gravas con matriz arenosa, con potencial alto de acumulación de agua, dentro de las arenas finas (grises) se presentan lentes y pinchamiento de gravas con arenas.

5.3 SECTOR LA FLORIDA

El sector La Florida se encuentra ubicado en la margen derecha del río Cauca limitado al Norte por puente de Occidente y por el puente de El Paso al sur, consta de un área de 14.7 km2. El sector se muestra en la Figura 5.12.

Este sector fue modelado en su totalidad por el trabajo de campo (SEV, geología de campo y mediciones de niveles de agua).

5.3.1 GEOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA

El sector fue delimitado en las terrazas altas del río Cauca en la margen derecha del mismo, se encuentra ubicado en la parte central de la zona y esta limitada geológicamente por colinas de la formación Amagá en este caso del miembro medio y el superior en la zona oriental, los cuales están compuestos principalmente de areniscas y arcillolitas. En la parte Norte del sector aparecen rocas metamórficas, principalmente intercalaciones de esquistos verdes y sericíticos.

Las colinas de la formación Amagá vuelven a aparecer en la parte Sur del sector perteneciendo en su mayoría al miembro medio.

Este sector comprende casi por completo materiales cuaternarios, que se presentan como terrazas de hasta 25 m. aproximadamente, compuestas en su mayoría por gravas gruesas dentro de una matriz de arena gruesa. Estos depósitos a su vez se encuentran alimentados por varios afluentes del río Cauca que aportan una buena cantidad de sedimentos, estos afluentes son: Quebrada La Sopetrana, Quebrada La Yunada, Quebrada Seca entre otras, los sedimentos aportados son en su mayoría gravas gruesas. Los depósitos se presentan en franjas casi E-W a lo largo de los afluentes y rellenando esos pequeños valles dentro de las colinas de la formación Amagá en la zona oriental del sector. Por la granulometría de los depósitos este sector se convierte en uno de los más importantes desde el punto de vista hidrogeológico.

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Figura 5.12. Geología del sector La Florida y cortes geológicos.

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Figura 5.13. Columna generalizada del sector La Florida, se observa el predominio de las gravas (alto potencial acuífero).

5.3.2 GEOMORFOLOGÍA

Geomorfológicamente el sector se caracteriza por zonas completamente planas aledañas al río Cauca (terrazas aluviales), limitadas por colinas de tope redondeado (UG IX), Foto 5.3 de la formación Amagá, estas colinas contrastan fuertemente con las terrazas asociadas al río Cauca y con los depósitos aportados por los tributarios, estos últimos presentan una leve inclinación hacia el río, mientras que las terrazas se observan completamente planas.

En la parte más cercana al río Cauca se observan las llanuras de inundación de este, las cuales se diferencian fácilmente de las terrazas altas del río en su margen derecha, con diferencias de altura aproximadas de 20 m.

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Foto 5.3. Geomorfología del sector. Terrazas aluviales en contraste con las colinas redondeadas.

5.3.3 GEOELÉCTRICA

En el sector de La Florida se realizaron 6 sondeos eléctricos verticales a lo largo y ancho de los depósitos cuaternarios, comprobando que estos depósitos se comportan de manera similar a los materiales vistos en superficie hasta aproximadamente los 90 m de profundidad. Se observa un predominio de diferentes cantidades de gravas con matriz arenosa y en algunos casos capas gruesas de arenas finas, estas también con buen potencial de acumulación de agua, teniendo en cuenta que menor que las gravas, lo que permite un buen modelamiento del subsuelo y de los acuíferos presentes en la zona.

El método geofísico mostró un buen contraste entre las gravas y las arenas finas, además fue apoyado por la descripción de materiales extraídos por pozos que en el momento estaban en construcción, lo que facilitaba la descripción de los materiales con detalle, sirviendo de esta forma como calibraciones para los SEV desarrollados en dicho.

El resultado obtenido muestra capas horizontales de gravas de gran espesor y en algunas partes pinchamiento de estas hacia capas de arenas finas.

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• La mayoría de los sondeos presentan un descenso en los valores de resistividad por debajo de los 440 msnm. que concuerda con los niveles de agua medidos, indicando la profundidad del nivel freático en zonas donde no existían pozos.

Perfil H – H´

Perfil longitudinal a lo largo de los depósitos del sector La Florida (Figura 5.14), el perfil esta orientado N-S aproximadamente y tiene una longitud de 6000 m. Este corta un canal del río Cauca en su margen derecha y atraviesa la Quebrada. La Yunada, mostrando de Norte a Sur lo siguiente:

Rocas metamórficas (esquistos verdes) actuando como basamento de los espesos depósitos del río Cauca, los cuales tienen un predominio de gravas, con una capa de arenas finas mezcladas con limos, en la parte central del corte los depósitos se tornan más espesos y empiezan a predominar las arenas finas en un estrato muy espeso. En la parte Sur del perfil se encuentran los depósitos aportados por la Qda. La Yunada, conformados por gravas en su parte superior que suprayacen una capa de arenas finas que viene desde la zona central y posteriormente otra capa de gravas.

Perfil I – I´

Perfil transversal a los depósitos del sector La Florida, dirección N70ºW y una longitud de mas de 4000 m (Figura 5.15). En este corte se plantea la forma de la cuenca depositacional del río Cauca, la cual esta delimitada al W por rocas metamórficas (anfibolitas) y al este posiblemente por el miembro medio de la formación Amagá, que se presenta con estratos inclinados con un buzamiento de 37ºSW que a su vez suprayacen o fueron depositados sobre la diorita de Heliconia.

Los depósitos son en su totalidad pertenecientes a las terrazas altas del río Cauca, las cuales en su mayoría están compuestas por gravas gruesas con matriz arenosa y algunas capas de arenas finas con limos, en este corte tomamos dos brazos del río Cauca que presenta una barra en el centro de arena fina principalmente.

5.4 SECTOR RÍO AURA

Se presenta como una franja plana a lo largo del río Aura con un área de 11.5 km , tomando en la zona alta parte de la Quebrada Tafetanes, hasta su desembocadura en el río Cauca. El sector delimitado se presenta en la Figura 5.16.

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5.4.1 GEOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA

Mencionado anteriormente, se caracteriza por ser una franja de depósitos cuaternarios del río Aura, el cual corre en una dirección aproximada N-W, que a su paso ha dejado materiales típicos de una corriente aluvial.

Los depósitos están caracterizados por contenidos de grava media soportados por matriz arenosa y en la parte superior una capa espesa (3 - 4 m.), Figura 5.17, compuesta de limos de color crema que se tornan de tono amarillento en algunos sectores.

Estos depósitos, los cuales son buenos potencialmente en la acumulación de agua están rodeados en su totalidad por colinas de la formación Amaga, principalmente miembro medio e inferior caracterizados por arcillas, areniscas conglomeráticas y conglomerados respectivamente. Los depósitos se ensanchan a medida que va disminuyendo la pendiente hacia el río Cauca

En la parte donde el río se torna encañonado, hacia el sureste, afloran rocas volcánicas de la Formación Quebrada Grande, caracterizadas por diabasas y basaltos principalmente. En el sector los depósitos del río presentan fragmentos de esta composición a lo largo de su cauce. La formación Amagá rodea los depósitos cuaternarios presentando sistema de colinas alargadas con tope redondeado.

5.4.2 GEOMORFOLOGÍA

La mayor parte del se trazó a lo largo de los materiales cuaternarios de las terrazas aluviales de uno de los mayores afluentes del río Cauca, el río Aura estas terrazas se encuentran rodeadas por el sistema de colinas de tope redondeado de las rocas sedimentarias de la formación Amagá, que acompañan a las terrazas hasta su desembocadura en el río Cauca

Los depósitos del río Aura presentan en algunas partes varios niveles de terrazas (3) de pocos metros de altura, predominando un ultimo nivel de 10 m. de altura respecto al río Aura, el cual presenta a su vez una llanura de inundación estrecha.

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Figura 5.16. Geología del sector Río Aura y corte trazado.

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Figura 5.17. Columna estratigráfica levantada en campo y representa los principales materiales presentes en los depósitos del río Aura.

5.4.3 GEOELÉCTRICA

En el sector del río Aura se realizaron 10 sondeos eléctricos verticales a lo largo y ancho de los depósitos que este río presenta hasta su desembocadura en el río Cauca. Según estos sondeos se trazaron tres transectos que los pudieran correlacionar. Los sondeos se realizaron empezando desde el contacto de los depósitos cuaternarios con las rocas terciarias de la formación Amagá al SE del sector, hasta la desembocadura del Aura en el río Cauca, la granulometría de las rocas terciarias y los depósitos cuaternarios es similar, lo que no permitió determinar un buen contraste en las resistividades.

Teniendo en cuenta las resistividades se llego a la conclusión que las capas superiores eran espesas y compuestas de gravas, mientras que en profundidad se presentan arenas finas, presentando información en algunos casos de 110 m de profundidad. Donde es posible determinar igualmente el pinchamiento y cambio gradacional de materiales horizontalmente como se hizo en otros sectores.

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Comparando con los niveles de agua las resistividades bajaron considerablemente a la misma profundidad desde los 300 ohm-m hasta 10-20 ohm en 10 m aproximadamente.

Perfil M – M´

Este es un corte trazado en dirección E-W cortando en la margen derecha los depósitos del río Aura de forma transversal (Figura 5.18), en la parte occidental del perfil muestra los depósitos del río Cauca en el sector denominado La Isla, hacia la parte media del corte aflora el miembro medio de la formación Amagá que actúa como basamento de los depósitos del río Cauca y en la parte oriental infrayace los depósitos del río Aura. Estos depósitos están compuestos en su mayoría por gravas gruesas con un alto potencial de acumulación de agua y en la parte superior una capa característica de limos. La profundidad del contacto es asumida debido a la falta de contraste entre los depósitos y la roca dura.

Perfil T - T´

Trazado en dirección N 40ºW y longitud algo mayor a los 7000 m. corta las dos márgenes del río Aura (Figura 5.19), presentando información de ellas. La parte izquierda del corte es la más cercana al río Cauca por lo que existe una intercalación de los depósitos de las dos corrientes, aumentando el espesor del deposito considerablemente y en donde se observa que entre más cerca del río Cauca hay un predominio de arenas finas mezcladas con limos (según valores de resistividad). Por otro lado mientras nos acercamos al río Aura el tamaño de grano aumenta a gravas medias con algunas intercalaciones de arenas finas, las cuales están infrayacidas por la formación Amagá que tiene una disposición N52ºE/25NW.

5.5 SECTOR EL TUNAL

El sector El Tunal se encuentra ubicado en la parte más norte de la zona de estudio y comprende un área de 5.3 km2, llamado así por la vereda ubicada en la zona y por la secuencia definida por Parra (1990) las cuales llevan el mismo nombre. En el sector no existían pozos o aljibes para la corroboración de los niveles de agua, por lo que es necesario confiar en la información geoeléctrica y de geología de campo. La Figura 5.20 muestra la delimitación del sector dentro de la zona total de estudio.

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5.5.1 GEOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA

En el sector afloran las siguientes unidades geológicas:

Batolito de Sabanalarga, se presenta al occidente del sector y de toda la zona de estudio como una sola cuchilla orientada en sentido N-S.

Anfibolitas, estas aparecen como cerros aislados en la margen izquierda del río Cauca y una franja de cerros en la margen derecha; estas a su vez en la parte más Norte sirven como basamento de un cuerpo pequeño de la formación Amagá.

En la parte occidental del sector afloran las secuencias sedimentarias definidas por Parra (1990), la Secuencia El Tunal y Goyás, la primera esta caracterizada por conglomerados gruesos soportados, por areniscas gruesas que suprayacen al cuerpo ígneo de Sabanalarga. La secuencia Goyás, la cual reposa sobre El Tunal que presenta en su parte superior predominio de materiales finos como arenas finas y limos, mientras que de la parte media hacia la inferior empiezan a aparecer los conglomerados finos intercalados con limos.

Los depósitos cuaternarios se presentan en cercanías al río Cauca como terrazas depositadas por el mismo río, las cuales se intercalan con flujos pequeños originados de la parte occidental, en el Batolito de Sabanalarga. Los depósitos del río de potencial alto de acumulación de agua se encuentran delimitados geológicamente por el río Cauca al E, al W por el ígneo de junto con las secuencias terciarias Tunal y Goyás, y al S por los cerros de anfibolita.

Los depósitos están caracterizados por arenas finas y limos, que suprayacen gravas con fragmentos de 30 a 40 cm. de diámetro característicos de una corriente aluvial, estos a su vez componen las terrazas aluviales del Tunal que tienen una altura aproximada de 20 m. respecto al río Cauca en su margen izquierda (Figura 5.21).

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Figura 5.20. Geología del sector Tunal y cortes trazados.

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Figura 5.21. Columna generalizada de las terrazas de la margen izquierda del río Cauca en el sector El Tunal.

5.5.2 GEOMORFOLOGÍA

Hacia el río Cauca el sector se caracteriza por terrazas representadas por zonas completamente planas contrastantes hacia el W con el relieve colinado de la unidad geomorfológica IV (Foto 5.4), compuesta por las secuencias terciarias ya descritas. Esta unidad entra en contacto con algunos cuerpos pequeños de anfibolitas que geomorfológicamente conforman la unidad de cerros aislados y que se presenta a orillas del río Cauca. En general encontramos un descenso en la pendiente en dirección W-E, que es reflejado primero al cruzar las cuchillas altas del Batolito de Sabanalarga, luego pasando a las colinas generadas por las secuencias terciarias y finalmente al llegar a las zonas planas o terrazas originadas por el río Cauca.

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Cuchillas con laderas planas (UG I)

Colinas redondeadas (UG IV)

Terrazas (UG IX)

Dirección del río

Foto 5.4. En primer plano se observan las terrazas que contrastan fuertemente con las colinas y en segundo plano las cuchillas del Batolito de Sabanalarga.

5.5.3 GEOELÉCTRICA

En el sector Tunal se realizaron 5 sondeos eléctricos verticales, los cuales estuvieron distribuidos así:

3 sobre las terrazas altas en la margen izquierda del río y 2 en terrazas de 8.0 m de altura en cercanías al municipio de Olaya. Esta información geoeléctrica a su vez fue apoyada con 3 columnas estratigráficas levantadas en campo mas las suministradas por la información secundaria.

Las resistividades arrojadas por los sondeos en profundidades menores de 50 m. fueron casi todas mayores a los 100 ohm-m hasta los 1000 ohm-m. A medida que se profundiza las resistividades bajan representando gravas medias a finas y en algunos casos apareciendo capas espesas de arenas finas asociadas a resistividades por debajo de los 10 ohm-m. En profundidades mayores no se presentó el contraste con las rocas duras por lo que el basamento se asumió siguiendo la morfología observada en superficie.

Es posible que el programa de interpretación (IPI2WIN) arroje en los últimos tramos de la curva resistividades por encima de los 2000 ohm-m, debido a esto se debe tener especial cuidado. En este sector fue común que las curvas tuvieran un final ascendente y que el programa diera resistividades por encima de los 4000 ohm-m, donde en datos de campo no sobrepasaron los 400

INSTITUTO DEL AGUA 5-3 8 CORANTIOQUIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA ohm-m, debido a esto el análisis se realizó con cuidado de no interpretar estas resistividades como basamento.

Perfil F – F´

Trazado en dirección N-S y una longitud de 6000 m, corta los depósitos de manera longitudinal desde los cerros de anfibolita hasta el terciario del Tunal (Figura 5.22).

En la parte norte del corte se encuentra la anfibolita actuando como basamento de esas terrazas del río Cauca las cuales están compuestas por gravas, soportadas en una matriz de arena media. En algunos sectores del depósito se presentan en grises capas de arenas finas con limos que pinchan las gravas. De la zona central hasta el flanco Sur aflora la secuencia terciaria del Tunal que por interpretación geológica debe estar infrayacida por el ígneo de Sabanalarga.

5.6 SECTOR SOPETRÁN

Se delimito el sexto sector tomando el casco urbano del municipio de Sopetrán, debido esto su nombre.

El sector se encuentra ubicado en la parte centro-oriental y ocupa un área de 14,83 km . Este va desde la cota 1050 msnm. hasta la desembocadura de la Quebrada la Sopetrana en el Río Cauca a una altura aproximada de 475 msnm. Se planteó el modelo con ayuda de 14 SEV y 5 columnas estratigráficas, igualmente con información secundaria levantada en la zona.

5.6.1 GEOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA

El sector se encuentra limitado por las rocas metamórficas que afloran al Oriente de toda la zona de estudio, pertenecientes a la Cordillera Central y que consiste de una serie de intercalaciones de esquistos pertenecientes al complejo polimetamórfico de la Cordillera Central, normalmente se compone de esquistos verdes y sericíticos. A medida que vamos descendiendo en sentido E-W empiezan a aparecer las diferentes colinas de la Formación Amagá, que a su vez están cubiertas en muchas partes por los depósitos superficiales de carácter torrencial de la Quebrada La Sopetrana, La Mirandita y La Yuná, que sirven de afluentes del Río Cauca que es el límite Occidental del sector.

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Hacia el Norte y el Sur el sector esta delimitado por las colinas de la Formación Amagá, pertenecientes a los miembros medio y superior los cuales están compuestos de arcillas pizarrosas, areniscas grises y algunos estratos locales de conglomerados.

Este sector esta compuesto en su mayoría por los depósitos superficiales mencionados anteriormente y dentro de ellos se puede diferenciar 5 niveles respecto al nivel actual que los formaron (Cardona, 2003). De manera general se puede diferenciar el depósito fluvio-torrencial sobre el cual está construido el municipio de Sopetrán, a medida que se avanza al W se encuentra el abanico de la Quebrada La Sopetrana.

Los depósitos cuaternarios en este sector están caracterizados por presentar una composición similar a la descrita bajo el casco urbano del municipio de Sopetrán, siendo posible diferenciar varios eventos depositacionales según la granulometría presente. El depósito presenta bloques de rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias con tamaños variables de varios metros de diámetro, como es el caso del depósito fluvio-torrencial del casco urbano del municipio de Sopetrán donde se observan bloques de hasta 5 m. de diámetro. Los bloques asociados al depósito se encuentran soportados por una matriz areno-limosa poco compactada, lo que lleva a pensar en un alto grado de permeabilidad apto para la acumulación y transporte de agua subterránea.

La Figura 5.23. Ilustra la delimitación del sector con la geología.

5.6.2 GEOMORFOLOGÍA

Este sector se caracteriza por la presencia de un gran abanico formado por la Quebrada La Sopetrana (Foto 5.5), con pendientes altas y la disminución de esta al Occidente. Este abanico aluvial se encuentra rodeado por un sistema de colinas con control estructural (Foto 5.6) de la Formación Amagá (UG X).

En la zona más oriental del sector se encuentra los filos de topes altos formados por la intercalación de esquistos de la Cordillera Central mientras que, hacia el Occidente se presentan niveles de terrazas formados por el Río Cauca que contrastan con las colinas orientadas de la Formación Amagá.

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Figura 5.23. Mapa sector Sopetrán y cortes realizados sobre este.

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Figura 5.24. Columna generalizada de los depósitos superficiales presentes en el sector Sopetrán, (casco urbano) se observa características fluvio - torrenciales.

Foto 5.5. Parte proximal del abanico aluvial formado por la Quebrada La Sopetrana.

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Colinas de la Formación Amagá (UG X)

Terrazas del Río Cauca

Foto 5.6. Geomorfología del sector Sopetrán, colinas orientadas y terrazas del Río Cauca.

5.6.3 GEOELÉCTRICA

En este sector se realizaron en total 14 SEV distribuidos en los diferentes niveles de terrazas creados por las diferentes corrientes anteriormente mencionadas. Con los 14 sondeos realizados se trazaron 3 transectos que permiten la visualización de las resistividades a diferentes profundidades en zonas de varios metros de longitud.

Las resistividades en este sector disminuyen considerablemente con el aumento de la profundidad, presentando las resistividades mas altas a 10 m. de profundidad y casi la totalidad de la zona con 0 y 80 ohm-m. a 70 m. de profundidad, lo que implica una disminución del tamaño de los bloques y a su vez la presencia de niveles de agua, lo cual puede ser corroborado con los mapas de isorresistividad presentados en el capítulo de prospección geofísica.

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Perfil K - K’

El corte tiene una dirección aproximada N75ºW y una longitud horizontal de 6500 m. y está trazado desde el Río Cauca hasta el casco urbano del Municipio de Sopetrán (Figura 5.25). El perfil atraviesa las colinas de la Formación Amagá y los depósitos torrenciales que rellenan los espacios entre esas colinas.

El corte atraviesa tres corrientes principales del sector (La Mirandita, La Playita y La Sopetrana), y asociado a estas los depósitos que rellenan estos valles, los cuales están formados por estratos de materiales finos (arenas finas y limos actuando como matriz), mientras que los estratos superiores están compuestos por fragmentos de mayor tamaño.

Las rocas sedimentarias de la Formación Amagá actúan como basamento de dichos depósitos, principalmente el miembro medio y el superior. En la zona oriental del corte afloran rocas metamórficas que a su ves actúan como basamento de la Formación Amagá.

Perfil R - R’

Corte en dirección N-S y 5500 m. de longitud, el perfil corta transversalmente el abanico de La Sopetrana, sobre el cuál esta ubicado el municipio de Sopetrán (Figura 5.26).

Al sur del corte empieza a aflorar la Formación Amagá que actúa como base de esos depósitos torrenciales compuestos por fragmentos grandes y matriz arenosa, luego el corte pasa por la Quebrada La Mirandita en el cual su valle esta relleno de arenas con alto contenido de gravas, avanzando hacia el Sur se observa en la parte superior un estrato de material fino (gris), que están soportados por los esquistos sericíticos de la Cordillera Central.

5.7 SECTOR SAN JERÓNIMO.

Este sector se encuentra ubicado en la parte sur-oriental de la zona de estudio incluyendo el casco urbano del municipio de San Jerónimo. Este tiene una área total de 22.19 km. que equivale al 5% del total de la zona de estudio. La Figura 5.27 muestra la delimitación del sector.

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5.7.1 GEOLOGÍA Y ESTRATIGRAFÍA.

El sector San Jerónimo es el sector mas Oriental modelado dentro de este trabajo, se encuentra recostado a la Cordillera Central hacia los esquistos del complejo polimetamórfico de la Cordillera Central, que consta de intercalaciones de esquistos verdes y sericíticos y en algunas partes cuerpos de anfibolita.

De Oriente a Occidente las pendientes empiezan a disminuir a medida que llegamos al coluvión sobre el cual está ubicado el casco urbano del municipio de San Jerónimo, este coluvión se encuentra compuesto de fragmentos angulosos en su mayoría de rocas metamórficas provenientes de la zona oriental de San Jerónimo (esquistos) y que se encuentran soportados por una matriz limo-arenosa (Figura 5.28).

Al sur-occidente del sector aflora la Formación Amagá que limita los depósitos superficiales formados por el coluvión de San Jerónimo, pertenecientes en mayoría a los miembros medio y superior que se componen de arcillas pizarrosas, areniscas grises y claras con algunas intercalaciones de conglomerados.

El coluvión sobre el cual se encuentra el municipio de San Jerónimo tiene gran importancia hidrogeológica ya que posee una granulometría que permite la fácil acumulación de agua debido a la variabilidad de tamaños que lo componen y además su matriz lo permite teniendo en cuenta que es una matriz limo-arenosa. El coluvión tiene una fácil recarga por las altas pendientes y lluvias provenientes de la Cordillera Central. La Figura 5.28 ilustra los materiales presentes en el sector.

5.7.2 GEOMORFOLOGÍA

El sector San Jerónimo se encuentra casi en su totalidad dentro del sistema de colinas de tope redondeado (UG IX) y colinas con control estructural (UG X), geoformas desarrolladas por la Formación Amagá, estas colinas las cuales abarcan el coluvión de San Jerónimo están rodeadas al Oriente por los filos con flancos planos (UG XV) de las rocas metamórficas de la Cordillera Central (intercalaciones de esquistos y anfibolitas). Hacia el Occidente se presentan vertientes con altas y bajas inclinaciones las cuales se extienden hasta el Río Aura donde vuelven a aparecer las colinas orientadas de la Formación Amagá que sirven de limite entre el sector San Jerónimo y el sector del Río Aura (Foto 5.7).

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Figura 5.27. Geología del sector San Jerónimo y cortes trazados.

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Figura 5.28. Columna obtenida de perforación en el sector San Jerónimo.

Las zonas de mayor altura se presentan al Norte y al Occidente del sector con valores un poco mayores a los 1000 msnm. en los filos de topes amplios y filos con topes plano, mientras que las menores alturas se encuentran en sentido N-W con valores variables entre los 700 y los 750 msnm.

5.7.3 GEOELÉCTRICA

En el sector San Jerónimo se realizaron en total 14 sondeos eléctricos verticales distribuidos en todos los depósitos superficiales presentes en el sector y que correspondía al coluvión sobre el cual está asentado el casco urbano del municipio de San Jerónimo en donde se obtuvo valores de resistividades por debajo de los 70 m. de profundidad.

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Colinas con control estructural Colinas de tope redondeado (UG X) (UG IX)

Foto 5.7. Geomorfología de la Formación en límites con el sector Sopetrán.

Las resistividades tienen un descenso significativo después de los 30 m. de profundidad donde las resistividades predominantes en el sector son menores a los 80 ohm-m, según se observa en los mapas de isorresistividad de esta zona. A menor profundidad las resistividades concuerdan con los valores de resistividades para gravas, dadas posiblemente por los fragmentos rodados que forman el coluvión y que se manifiestan en forma de talus en la parte más superficial de la zona. Estos fragmentos grandes rodados de la zona Occidental producen valores altos en las resistividades puntualmente, a medida que se profundiza los valores de resistividades disminuyen, lo que indica la desaparición de este tipo de depósitos por debajo de los 15 m. aproximadamente.

Perfil U - U’

El perfil tiene una dirección aproximada N-W y una longitud horizontal de 5300 m. El corte esta trazado de forma que corta longitudinalmente los depósitos superficiales del sector.

Hacia el Occidente del corte aflora la Formación Amagá con estratificación en dirección N45ºE/30ºE, la cual esta actuando como basamento del coluvión, que según los ensayos geoeléctricos se clasifico como gravas con alto contenido de gravas. En general se observan lentes

INSTITUTO DEL AGUA 5-5 1 CORANTIOQUIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA o pequeños estratos de arenas con menor contenido de gravas y en algunos casos el pinchamiento de estratos de arenas finas y limos. Cerca y cortando a estos depósitos se encuentra el Río Aura que baja con poco caudal en este punto de su curso.

Por el Oriente los depósitos están infrayacidas por las rocas metamórficas que aparecen en sentido N-S por toda la zona de estudio, en este caso estas rocas están representadas por un cuerpo de anfibolita.

Perfil V - V’

Trazado en dirección N25ºW y con una longitud de 6000 m, corta transversalmente los depósitos superficiales del sector San Jerónimo.

En la parte sur-occidental el corte muestra según Ingeominas (1984) y otros autores lo llamado el neoterciario. Sobre esta secuencia sedimentaria se depositaron materiales de los cuales no se tiene información, infrayaciendo la secuencia terciaria y los depósitos cuaternarios se presentan los esquistos sericíticos de la intercalación de rocas metamórficas antes mencionada.

Los esquistos y las anfibolitas que e observan en la margen izquierda del corte dan la forma a la cuenca depositacional sobre la cual se asentaron los materiales provenientes de la Cordillera Central, los cuales están compuestos en la parte superficial por arenas con alto contenido de gravas con variación a arenas finas en profundidad. En la parte superior del depósito se presentan materiales directamente derivados del cerro adyacente, estos fragmentos se encuentran unidos por material limoso, y están compuestos por anfibolitas.

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CAPÍTULO 6

CALIDAD DEL AGUA SUBTERRÁNEA

6.1 GENERALIDADES

El agua subterránea como cualquier tipo de agua se le hace un muestreo químico con el objetivo principal de determinar la calidad de esta y además conocer los diferentes procesos que regulan la variación de los elementos químicos presentes en el agua. Los procesos controladores de la variación química del agua pueden ser naturales o causados por el hombre (antrópicos).

Procesos Naturales: el principal proceso natural que controla el contenido químico del agua subterránea es la composición química de las rocas por las cuales el agua se infiltra y con su movimiento arrastra partículas e iones que a su vez han sido liberados de la roca por procesos de meteorización. Dentro de los procesos naturales también se encuentran los biológicos, que aunque son de menor importancia al momento del aporte de partículas químicas se deben tener en cuenta para una buena interpretación de los resultados.

Procesos Antrópicos: los procesos antrópicos se definen como las acciones provocadas por el hombre que alteran considerablemente los procesos naturales. Para el caso de las aguas subterráneas son la actividad agrícola (uso de pesticidas y toda clase de abonos inorgánicos), rellenos sanitarios, lagunas de oxidación, etc.

Los análisis químicos que permiten tener una visión de la composición y la relación que tiene con el espacio donde se encuentra ubicado el acuífero, es decir, obteniendo la composición química del agua es posible plantear tentativamente los lugares de recarga de los acuíferos.

Uno de los aspectos más importantes a tener en cuenta es el uso que se le puede dar al agua según su composición, siendo el consumo humano el más importante y el que requiere de unos estándares dados por el Ministerio de Agricultura y otras entidades del gobierno.

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Generalmente los resultados de los diferentes análisis se interpretan con la ayuda de gráficos, los mas usados en hidrogeología son los diagramas de Stiff y de Piper, en estos diagramas se grafica el contenido de los principales aniones y cationes presentes en el agua subterránea: Na+, K, Cl, Ca,

HCO3, Mg, SO4, Fe, SiO2 y NO3, lo que permite luego de la interpretación determinar la composición predominante del agua. Además de los iones anteriores se determinan los siguientes parámetros.

Las siguientes definiciones corresponden a las diferentes propiedades medidas en campo que apoyan los resultados arrojados por los análisis químicos.

La conductividad: Es la “habilidad” de una solución a dejar pasar la corriente eléctrica. Es proporcional al número de iones presentes en la solución y se incrementa con la temperatura, además puede medir indirectamente el grado de contaminación en el agua. Los factores que hacen menos confiable la medida son la presencia de alcoholes y azúcares (Tabla 6.1).

Tabla 6.1. Muestra algunos valores de conductividad a 25 °C. Muestra C (uS/cm) Agua pura 0.055 Agua destilada 0.5 Ríos y Quebradas 1 Agua de mar 50000

Los Sólidos Disueltos Totales (TDS): Son una medida de la concentración total de iones. A través de la medida de conductividad se puede medir este parámetro indirectamente y su valor da una idea del grado de contaminación del agua.

El pH: es la abreviatura de la expresión latina “pondus hydrogenii” (pondus = presión, hydrogenium =hidrógeno). Es una medida de la concentración de iones de hidrógeno en un medio. Esta concentración está directamente relacionada al carácter ácido, neutro o básico del medio. La Figura 6.1 muestra los valores de pH para algunas sustancias comunes.

El Ministerio de Salud de Colombia, en el decreto 2105 de 1983 clasifica y da valores deseables y admisibles para los diferentes elementos o sustancias presentes en el agua. Según este decreto estos elementos se dividen en aquellos que pueden tener un efecto adverso reconocido en la salud humana si pasan ciertos valores establecidos y aquellos que tienen implicaciones económicas o acción indirecta sobre la salud. En el primer grupo se encuentran elementos como el aluminio, arsénico, bario, cadmio, cianuro, cobre, cromo, flúor, mercurio, nitritos, nitratos, plata, plomo, selenio y sustancias como los fenoles, detergentes, grasas y aceites. Los del segundo grupo son:

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Figura 6.1. Valores de pH para algunas sustancias.

6.2 METODOLOGÍA

Para el análisis de la calidad de agua en el área de estudio, se realizó una malla teniendo en cuenta características geológicas, geomorfológicas de tal forma que las muestras fueran representativas de las diferentes unidades geológicas y estratigráficas de la zona, la cual estuvo limitado por la densidad de puntos de agua disponibles.

El muestreo fue realizado en el mes de mayo de 2004. Las coordenadas de los 29 puntos de muestreo para este estudio se presentan en la Tabla 6.2. En las 29 muestras se determinó el contenido de Hierro (Fe), Sílice (SiO2), Cloruros (Cl), Sodio(Na), Calcio (Ca), Magnesio (Mg), Potasio (K), Nitratos, Nitritos, Sulfatos (SO4), contenido de Coliformes, Alcalinidad, Dureza, Color y Turbiedad. Los análisis químicos fueron realizados en el laboratorio de Ingeniería Sanitaria de la Universidad Nacional de Colombia, sede Medellín. Es importante anotar que las muestras tomadas en los aljibes corresponden a una mezcla de diferentes horizontes acuíferos, lo que implica que estos resultados deben mirarse con cuidado, al tratar de analizar un estrato acuífero particular (Figura 6.2).

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Tabla 6.2. Coordenadas de los puntos donde se hizo toma de muestra de agua y su equivalente en el inventario de pozos.

ID CODIGO MUNICIPIO VEREDA FINCA O PLANTA 1 47 San Jerónimo El Palmar La Uva 2 50 San Jerónimo Llano de Aguirre Hostería Guaracú 3 36 San Jerónimo El Hato Villa Jael 4 38 San Jerónimo El Hato San Lucas 5 44 San Jerónimo Llano de Aguirre Villa Marcela 6 35 San Jerónimo Parcelación Los Almendros Parcelación Los Almendros 7 41 San Jerónimo El Hato Villa Luna 8 32 Sopetrán Tafetanes Casa Azul 9 34 Sopetrán La Ahuyamal Villa Laura 10 51 Sopetrán Guayabal El Abrujo 11 27 Sopetrán El Rodeo La Pelada 12 28 Sopetrán El Rodeo Bella Luz 13 29 Sopetrán El Rodeo La 19 14 31 Sopetrán Córdoba Villa Cecilia 15 56 Sopetrán La Vid La 42 16 26 Santa Fe de Antioquia La Isla La India 17 13 Santa Fe de Antioquia Hato Obregón Itaituba 18 15 Santa Fe de Antioquia Hato Obregón La Estancia 19 22 Santa Fe de Antioquia Cañaveral 20 25 Santa Fe de Antioquia La Isla La Ceiba 21 58 Santa Fe de Antioquia Obregón 22 60 Santa Fe de Antioquia Aeropuerto La Cometa 23 2 Santa Fe de Antioquia El Espinal Villa David 24 10 Santa Fe de Antioquia San Rafael Los Naranjos 25 21 Santa Fe de Antioquia Paso Real Mi Potrero 26 3 Santa Fe de Antioquia El Espinal La Zanja 27 59 Santa Fe de Antioquia San Sebastián La Rochela 28 17 Olaya La Florida Casa Blanca 29 24 Olaya La Florida Jodelina

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Figura 6.2. Red monitoreo para análisis químicos y microbiológicos.

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6.3 ELEMENTOS Y COMPUESTOS

Los valores obtenidos para las diferentes muestras fueron comparados con los valores máximos permitidos por el Ministerio de Salud de Colombia según el decreto 2105 de 1983 y con la Organización Mundial de Salud (WHO).

Los elementos encontrados en aguas naturales considerados esenciales para la salud humana (según Moynahan, 1979 en Edmunds & Smedley, 1996) analizados en este estudio son el Calcio, el Hierro, el Magnesio, los Nitritos, los Nitratos, y los Sulfatos. Algunos elementos bio-esenciales pueden tener efectos negativos si se presentan por encima de ciertas concentraciones, tales son por ejemplo el flúor y el selenio (Edmunds & Smedley, 1996).

CALCIO (Ca): La presencia de Ca está asociada a la dureza del agua y a las incrustaciones en los pozos. El decreto del Ministerio de Salud no fija valores máximos, pero la Organización Mundial de la Salud (WHO) recomienda un valor máximo deseable de 75 mg/l. Ninguna de las muestras analizadas en la zona de estudio presenta valores mayores a los establecidos por la Organización Mundial de la Salud.

HIERRO (Fe): El hierro es un elemento que no presenta riesgos para la salud y sus efectos son mas bien estéticos, produce un sabor desagradable, manchas en la ropa y en la comida (Gale y Smedley, 1989 en Edmunds & Smedley, 1996). Además, en aguas duras puede originar incrustaciones (Johnson, 1975). El valor máximo permitido por el decreto 2105, para las aguas de consumo humano, es de 0.3 mg/l. Concentraciones mayores de 5 mg/l pueden afectar las plantas (Watson & Alister).

Dentro de la red de monitoreo existen 13 aljibes con valores mayores a los establecidos por el Ministerio de Salud para consumo humano. El valor mayor es de 3.3 mg/l en el A17 ubicado en el sector de La Florida. La Figura 6.3 presenta las concentraciones de Fe en la red de monitoreo.

MAGNESIO (Mg): Contribuye también a la dureza del agua y con pH altos produce Mg(OH)2 que se encuentra en los pozos. El valor máximo admisible por el Ministerio de Salud de Colombia es de 36 mg/l. Dentro de la zona de estudio no se presenta ningún valor por encima del establecido por el Ministerio de Salud. El valor mayor presente en la zona es de 24.19 mg/l perteneciente al A28 ubicado en el sector de Sopetrán y el valor mínimo 2.2 mg/l en A38 en San Jerónimo.

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SODIO (Na): La organización mundial de la salud no tiene estándares de valores máximos permitidos para el Sodio ni tampoco el Ministerio de Salud de Colombia los ha establecido. Para nuestro caso las muestras no exceden los 20 mg/l, presentándose este valor como máximo en el A29 ubicado en el sector de Sopetrán.

POTASIO (K): Para este elemento al igual que para el Sodio no se han definido los valores máximos para la utilización del agua. Los resultados para este elemento se presentan muy bajos y no superan 1 mg/l.

CLORUROS (Cl): Según el Ministerio de Salud de Colombia el valor máximo admisible de Cloruros es de 250 mg/l para agua apta para consumo humano. El valor para los cloruros se encuentra muy por debajo del valor establecido por el Ministerio de Salud, el valor mayor presente en la zona es de 93.8 mg/l en el sector de Sopetrán.

SULFATOS (SO4): El Ministerio de Salud de Colombia permite un valor máximo de 250 mg/l de sulfatos para agua potable. Ninguna de las muestras supera este valor máximo establecido, presentándose un valor máximo de 143 mg/l el A56 ubicado en el sector de Sopetrán.

NITRATOS (NO3): Altas concentraciones de nitrato en aguas de pozos pueden deberse a una infiltración de aguas contaminadas con desperdicios animales y fertilizantes a base de nitrógeno. Concentraciones de nitrato mayores de 45 mg/l, puede tener efectos tóxicos sobre los niños El valor máximo admisible por el Ministerio de Salud es de 45 mg/l. Los valores de nitratos en la zona son. En casi la totalidad de las muestras este valor no supera 1 mg/l, y el valor mayor se presenta en el A28 en el sector de Sopetrán y corresponde a 13,8 mg/l.

NITRITOS(NO2): La presencia de nitritos en el agua, está directamente relacionada con actividad biológica, como desechos de ganado, marraneras, gallineros, aguas negras, basureros. El principal efecto biológico del nitrito es la formación de metahemoglobina en la sangre, limitando el transporte de oxígeno en el cuerpo. Ninguna de las muestras analizadas superan 1 mg/l.

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Figura 6.3. Concentración de Fe en los aljibes muestreados.

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6.3.1 Sustancias

Grupo Coliformes: Los coliformes son bioindicadores de la calidad del agua: en aguas puras o tratadas su valor debería ser de cero. Para este grupo se realizaron análisis de coliformes totales y de E. coli, este último, indicador del contenido de materia fecal en el agua que puede producir serias repercusiones en la salud humana. Los valores normales según el decreto 475 del 10 de marzo de 1998 del ministerio de Salud, para el consumo humano indican como valores normales, menores de 2 (N.M.P./100 ml) tanto para las totales como para las E. Coli. Todas las muestras presentan gran cantidad de contaminantes ya sea por E. Coli o por coliformes totales (teniendo en cuenta los heterótrofos). Los valores mayores de coliformes totales se presentan en los pozos 13, 15, 58 y 60 donde este parámetro excede los 1600 x 10 . Estos están ubicados en jurisdicción del municipio de Santa Fé de Antioquia, mientras que los valores menores se presentan en los pozos 31 y 35 ubicados en San Jerónimo y Sopetrán respectivamente.

Según los resultados obtenidos por los análisis microbiológicos y comparando con los estándares dados por el Ministerio de Salud ninguna de las muestras los cumple para el consumo humano, para poder utilizar el agua debe someterse a un proceso de cloración.

La Tabla 6.3 presenta los resultados de los análisis microbiológicos realizados a 29 aljibes de la red de monitoreo.

Tabla 6.3. Análisis biológicos de las muestras de agua Recuento de Coliformes ID heterótrofos en Totales E. Coli (/ml) placa (/ml) 50 70 x 10^3 1600 x 10^3 1100 x 10^3 44 180 x 10^3 1600 x 10^3 130 36 270 x 10^3 1100 x 10^3 210 x 10^3 38 99 x 10^3 1600 x 10^3 1100 x 10^3 41 80 x 10^3 1100 x 10^3 1100 x 10^3 35 200 x 10^3 920 x 10^3 < 2 32 98 x 10^3 1600 x 10^3 348 x 10^3 34 89 x 10^3 1600 x 10^3 1600 x 10^3 51 240 x 10^3 1600 x 10^3 1600 x 10^3 27 160 x 10^3 1600 x 10^3 31 x 10^2 28 98 x 10^3 1600 x 10^3 278 x 10^2 29 60 x 10^3 1600 x 10^3 21 x 10^2 31 30 x 10^3 172 x 10^3 230 56 220 x 10^3 1600 x 10^3 240x 10^2

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Recuento de Coliformes ID heterótrofos en Totales E. Coli (/ml) placa (/ml) 47 100 x 10^3 1600 x 10^3 172 x 10^3 13 90 x 10^3 > 1600 920 15 80 x 10^3 > 1600 > 1600 58 80 x 10^3 > 1600 > 1600 22 100 x 10^3 1600 x 10^3 1600 x 10^3 25 120 x 10^3 1600 x 10^3 93 x 10^2 60 129 x 10^3 > 1600 278 2 100 x 10^3 1600 x 10^3 1100 x 10^3 3 90 x 10^3 1600 x 10^3 460x 10^3 10 98 x 10^3 1600 x 10^3 43 x 10^2 21 91 x 10^3 1600 x 10^3 210 x 10^2 59 98 x 10^3 1600 x 10^3 1100 x 10^3 26 199 x 10^3 > 1600 > 1600 17 800 x 10^3 1600 x 10^3 90 24 780 x 10^3 1600 x 10^3 4900

6.3.2 Otros

Dureza Total como CaCO3: La dureza mide la capacidad de un agua para consumir jabón o producir incrustaciones. Así, mientras los elementos que causan la dureza no se hayan eliminado al combinarse con el jabón, no se producirán espumas en el agua dura (Pérez P, 1997). Las definiciones usuales de la dureza están asociadas al contenido de iones Ca++ y Mg++, sin embargo Fe y Mn también contribuyen a la dureza del agua. Por ello la dureza se relaciona directamente con la alcalinidad. El valor admisible está entre 30 y 150 mg/l según el Ministerio de Salud mientras que la WHO sugiere un valor recomendado de 15 a 25 mg/l para el consumo humano. El agua que contiene una dureza menor de 50 mg/l se considera suave; una dureza de 50 a 150 mg/l carece de importancia en la mayoría de los casos.

Teniendo en cuenta los parámetros dados por las entidades mencionadas, 12 de los 29 pozos muestreados presentan valores de dureza menores o iguales a 150 mg/l, mientras que las 17 muestras restantes tienen valores de dureza que oscilan entre 156 y 385 mg/l. La Figura 6.4 muestra los valores de dureza para cada uno de los aljibes muestreados.

Color: El contenido de hierro en el agua subterránea es una de las principales causas en la coloración de esta, según las entidades ambientales el valor máximo permitido en unidades de color es de 15 UC.

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Las muestras analizadas no presentan resultados exagerados en cuanto a este parámetro, pero si existen muestras que sobrepasan los 15 UC como es el caso de los aljibes 26, 58, 17, 22, 51, 3, 25, 56, 59 y 50. Estos valores sobrepasan el estándar de 15 UC con valores mayores de 28.10 UC, teniendo en cuenta que los valores de hierro en la zona no son muy altos es posible asociar el incremento en unidades de color al magnesio, presente en todas las muestras analizadas.

Turbidez: El valor permitido por el Ministerio de Salud es de 5 mg/l. De los 29 aljibes muestreados 12 de estos presentan valores mayores de turbiedad a los permitidos por el Ministerio de Salud, con un valor máximo de 62.5 y un valor mínimo de 0.27 mg/l.

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Figura 6.4. Dureza en mg/l para cada uno de los aljibes muestreados.

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6.4 ANÁLISIS GEOQUÍMICO DE LAS MUESTRAS DE AGUA

Las características químicas del agua de los acuíferos están condicionadas por los diferentes minerales constituyentes de las rocas por las que esta viaja. Según estas características químicas, los cuerpos de agua pueden ser descritos según sus facies hidroquímicas las cuales representan la composición predominante del agua. Para determinar estas facies hidroquímicas es muy útil representar gráficamente los principales aniones y cationes presentes en el agua, como son el

Na+K, Cl, Ca, HCO3+CO3, Mg, SO4, Fe, SiO2 y NO3. Una forma de realizar este análisis es por medio de la elaboración de diagramas de Piper y Stiff.

El diagrama de Stiff es un polígono que se grafica a partir de 4 ejes paralelos ortogonales cuyos lados se extienden a lado y lado a partir de un eje vertical. Las concentraciones de los cationes se dibujan al lado izquierdo del eje en mili equivalentes por litro y los aniones, en las mismas unidades se dibujan al lado derecho. El área de este diagrama da una idea de la cantidad de iones disueltos en la muestra de agua y cual predomina en dicha muestra. El diagrama de Piper es un diagrama en forma trilineal que permite ver los porcentajes composicionales de las especies iónicas mas representativas en las aguas naturales.

6.5 ANALISIS DE FACIES HIDROQUIMICAS

Para cada muestra de agua tomada en la zona de estudio se realizaron sus correspondientes diagramas de Stiff (Figura 6.5) y de Piper con el fin de determinar las diferentes facies hidroquímicas y correlacionarlas con las características litológicas de la zona de estudio y de los alrededores de esta.

6.5.1 Diagramas de Piper

Los diagramas de Piper son un tipo de diagrama trilineal que utiliza los cationes principales en el agua y que además permite identificar facies hidroquímicas con base en el ión predominante.

El diagrama permite clasificar la muestra en seis tipos de iones dominantes divididos en cationes y aniones (Ca, Mg, Na y K como cationes; bicarbonato, SO4 y Cl como aniones) como se muestra en la Figura 6.5 y Figura 6.6.

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Según el diagrama anterior se clasificarán las aguas subterráneas muestreadas en seis tipos según la presencia del ión de mayor proporción (tipo magnésica, tipo cálcica, tipo sódica, tipo sulfato, tipo carbonatada y tipo cloro).

La representación de las muestras analizadas se realiza por sectores igual al planteamiento que lleva todo el trabajo, de cada uno de los sectores se hará la interpretación según la ubicación dentro del diagrama. En el siguiente diagrama se presentan todas las muestras analizadas identificadas con iguales colores las muestras de cada sector, dentro de este las muestras tienen una tendencia hacia el bicarbonato y hacia el magnesio, en la relación entre la litología y el agua se explica este enriquecimiento.

6.5.1.1 Diagrama de Piper Sector La Florida (Figura 6.7)

Para el sector de La Florida se muestrearon dos aljibes cercanos, identificados con los ID 17 y 24, las dos muestras se pueden clasificar dentro de la misma facie hidroquímica. La cual se identificó como de tipo magnésico por el lado de los cationes y de tipo bicarbonatada por el lado de los aniones.

Este parámetro es posible utilizarlo en la identificación de un mismo cuerpo de agua, ya que permite asociar características químicas similares que apoyan la información hidrogeológica presente.

Figura 6.5. Diagramas de Piper, para la clasificación de aguas naturales.

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Figura 6.6. Diagrama de Piper para todas las muestras.

Figura 6.7. Diagrama de Piper para el Sector Florida.

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6.5.1.2 Diagrama de Piper Sector Tonusco (Figura 6.8)

Para el sector Tonusco se muestrearon en total 5 aljibes identificados con los números 10, 59, 21, 2 y 3, distribuidos en los depósitos cuaternarios a ambas márgenes del Río Tonusco, con la ubicación de las muestras en los diagramas estos se presentan muy unidos evidenciando similitud química entre las diferentes aguas muestreadas.

Las muestras se clasifican como de tipo magnésica según los cationes y de tipo bicarbonatada según los aniones. Por los resultados del muestreo es posible pensar en aguas provenientes de la misma fuente.

Figura 6.8. Diagrama de Piper para el sector Tonusco.

6.5.1.3 Diagrama de Piper La Isla (Figura 6.9)

En el sector de La Isla se muestrearon en total 7 aljibes identificados con los números A13, A60, A58, A15, A22, A26 y A25, los cuales están ubicados sobre las terrazas de la margen izquierda del Río Cauca.

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Por parte de los cationes las muestras se clasifican como de tipo magnésicas a excepción de la muestra del aljibe # 58, la cual se presenta como de tipo sódica. Por el lado de los aniones las muestras siguen la tendencia de la mayoría la cual es de tipo carbonatada excluyendo las muestras de los aljibes 26 y 25 que no presentan un tipo de ión dominante.

Figura 6.9. Diagramas de Piper para el sector La Isla.

6.5.1.4 Diagrama de Piper Sector Río Aura (Figura 6.10)

En este sector se muestrean en total 5 aljibes identificados con los números A51, A35, A34, A32 y A56, distribuidos a ambas márgenes de las terrazas de este Río.

Las muestras de los aljibes 35, 52 y 56 se muestran como de tipo magnésico por parte de los cationes y los 34 y 51 no presentan un tipo de ión dominante.

En el diagrama de los aniones existen dos muestras que no presentan un tipo de ión dominante (aljibes 56 y 32), mientras que los otros tres se presentan dentro de las carbonatadas (aljibes 51, 35 y 34).

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Figura 6.10. Diagramas de Piper para el sector Río Aura.

6.5.1.5 Diagrama de Piper Sector Sopetrán (Figura 6.11)

En el sector Sopetrán se muestrearon 5 aljibes distribuidos en diferentes partes del abanico de la Quebrada La Sopetrana identificados con los números A28, A47, A29, A31 y A27.

En el diagrama que representa los cationes las muestras se ubican como de tipo magnésicas mientras que por el lado de los aniones se presentan bicarbonatadas a excepción del aljibe 28 que se presenta como de tipo cloro.

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Figura 6.11. Diagrama de Piper para el sector Sopetrán.

6.5.1.6 Diagramas de Piper sector San Jerónimo (Figura 6.12)

En cercanías al municipio de San Jerónimo se muestrearon 5 aljibes identificados con los números A44, A41, A38, A36 y A50; los cuales estaban construidos en el coluvión sobre el cual se asienta la cabecera del municipio de San Jerónimo.

A excepción de los aljibes 36 y 41 que se clasifican de tipo cloro el resto se presentan sin tipo dominante de ión, y teniendo en cuenta los aniones se clasifican como aguas carbonatadas.

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Figura 6.12. Diagrama de Piper para el sector San Jerónimo.

6.6 Diagramas de Stiff

Es el segundo tipo de diagrama para la presentación de análisis químicos y esta compuesto por un polígono creado a partir de cuatro ejes paralelos y horizontales que se extienden en cada lado desde un eje vertical de cero. Los cationes están en el lado izquierdo y los aniones en el lado derecho. Este diagrama permite una visualización rápida para comparar el agua en diferentes lugares. El área del polígono da una idea de la concentración de iones en la muestra en miliequivalentes por litro. La mayoría de los diagramas se encuentran recargados hacia el lado derecho, lo que indica, como se mencionó en los diagramas de Piper un alto contenido en los iones de bicarbonato más carbonato (HCO3+CO3). El calcio se presenta en menor proporción respecto al bicarbonato cuando es observado por los ejes horizontales que se trazan dentro de estos diagramas.

Los diagramas de Stiff se plantearon por sectores, igual a como se ha planteado todo el trabajo, de esta manera permite comparar químicamente las aguas de los diferentes sectores trazados y así

INSTITUTO DEL AGUA 6-2 0 CORANTIOQUIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA tener una idea del comportamiento químico del agua y la variación según la geología presente en cada una de los sectores.

En los diagramas del sector Tonusco (Figura 6.13) es posible observar la semejanza entre ellos y permite la asociación química entre los diferentes aljibes muestreados, en el sector Tonusco predominan las aguas bicarbonatadas, donde el valor máximo supera los 5 meq/l, el Na+K, Cl y Ca no supera 1 meq/l y guarda la tendencia que en general tienen todos los pozos muestreados.

Figura 6.13. Diagramas de Stiff para el Sector Tonusco.

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En general los diferentes diagramas (Stiff y Piper) presentan un comportamiento similar en el contenido de aniones y cationes presentes en el agua muestreada, se destaca el incremento en el contenido de sulfatos en cuatro muestras pertenecientes a los sectores del Río Aura y de La Isla ubicados en el centro y sur de la zona de estudio respectivamente, donde los sulfatos superan los 2 meq/l, teniendo en cuenta que en general no superan 1 meq/l.

El Na+K y el Cl se comportan uniformemente en todas las muestras tomadas, estos iones no superan 1 meq/l, estando siempre el Cl en mayor proporción que la suma entre el Na y el K, esto ocurre en todas las muestras a excepción de la muestra del aljibe A18 ubicado en el sector de Sopetrán donde el Cl supera los 2 meq/l.

Con el calcio la tendencia es similar donde el contenido de este no supera 1 meq/l, y varía en este rango.

En el sector del Tonusco y en algunos aljibes de La Isla el contenido de magnesio es diferenciable respecto a los demás sectores, en estos sectores el contenido de magnesio en todas las muestras supera 1 meq/l, en los sectores restantes el contenido de magnesio no supera 1 meq/l.

En la Figura 6.14 y Figura 6.15 se presentan los diagramas de Stiff para los diferentes aljibes muestreados.

6.7 Análisis de calidad de Agua

En general las muestras analizadas químicamente no superan los estándares establecidos por el Ministerio de Salud, siendo todos muy peligrosos podríamos destacar el contenido de Nitratos y de Nitritos los cuales son los más peligrosos y los que se asocian a procesos antrópicos como es el caso de contaminantes, pesticidas y actividades agrícolas que puedan recargar y contaminar los acuíferos.

Hay contenidos de hierro que superan los estándares (150 mg/l). Aunque el contenido de hierro no afecta de manera considerable el cuerpo humano, si puede afectar las plantas y causar como manchas en ropa y utensilios de cocina. La dureza presenta los mayores problemas en cuanto a la calidad de agua, ya que 12 de los 29 aljibes superan el valor mayor de los propuestos por el Ministerio de Salud, durezas altas en las aguas implican enfermedades de tipo gastrointestinales.

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Teniendo en cuenta las siguientes aclaraciones la calidad del agua disminuye sin ser completamente perjudicial para la salud de los beneficiarios del recurso.

Microbiológicamente el agua subterránea posee gran cantidad de coliformes, lo que de manera directa disminuye considerablemente la calidad del agua. Aunque la presencia de coliformes causa que el agua se considere como no potable, la forma de tratarla se considera sencilla, puede ser por medio de la cloración o hirviendo el agua para poder eliminar toda clase de organismos presentes en ella.

6.8 Relación entre la hidrogeoquímica y la litología presente en la zona.

Relacionar entre la composición química del agua y la geología de la zona implica tener un conocimiento detallado de los materiales que rodean las unidades acuíferas estudiadas. Conociendo su litología es posible saber que tipo de materiales pueden desprenderse de las zonas y que de forma directa puedan aportar iones que luego van a enriquecer las aguas subterráneas.

Localmente los iones pueden ser aportados por las principales unidades geológicas presentes en la zona, es decir si se tienen en cuenta los sectores ubicados en la margen izquierda del Río Cauca se espera estén influenciados por el ígneo de Sabanalarga, el cual está compuesto por una diorita hornbléndica, en esta margen del Río también existe la existe la influencia de las secuencias sedimentarias ubicadas en cercanías al municipio de Santa Fe de Antioquia. Los depósitos superficiales presentes en este sector presentan composición similar a las rocas de la cordillera occidental que en general son rocas ígneas y que localmente se presentan como dioritas hornbléndicas.

Existen otros sectores por los cuales las principales corrientes solo corren por un mismo tipo de roca, en estos se deben tener cuidado con la influencia de flujos regionales que atraviesan litologías diferentes a las que se encuentran ubicados los acuíferos. Por otra parte en la margen derecha del Río Cauca, parte oriental de la zona de estudio la litología es más compleja respecto a la zona occidental, presentándose desde rocas metamórficas hasta rocas sedimentarias derivadas de las rocas más antiguas.

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Figura 6.14. Diagramas de Stiff en la zona de estudio.

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Figura 6.15. Diagramas de Stiff en la zona de estudio.

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Enriquecimiento de aguas en magnesio y hierro

Las aguas de la zona presentan un enriquecimiento en magnesio y hierro en menor cantidad, los sectores se pueden modelar teniendo presente la geología que rodea cada uno de estos. Regionalmente se presentan rocas metamórficas de la cordillera central principalmente esquistos verdes, sericíticos y cuerpos aislados de anfibolitas. Los sectores influenciados por la Cordillera Occidental tienen relación directa con rocas ígneas intrusivas y grandes cuerpos como el batolito de Sabanalarga.

Ya se conoce la litología general de las principales rocas de la zona, de cada una de las rocas es posible extraer la composición química predominante teniendo en cuenta la mineralogía de estas rocas.

Los sectores de la margen izquierda del Río Cauca (Tunal, La Isla y Tonusco) se encuentran influenciados por el cuerpo ígneo de Sabanalarga (diorita hornbléndica), la composición mineralógica de esta roca consta de cuarzo, feldespatos alcalinos, hornblenda y biotita. Para nuestro caso de diorita hornbléndica el contenido de hornblenda es mucho mayor, la composición química de la hornblenda es la siguiente:

2+ 3+ (Ca,Na,K)2-3(Mg,Fe ,Fe ,Al)5[(OH,F)Si3(Si,Al)O11]2

El mineral siguiente en abundancia excluyendo el cuarzo es la biotita, con composición química 2+ 3+ K(Mg,Fe )(Al,Fe ) Si3O10(OH,F)2. Suponiendo precipitaciones altas en la parte occidental de la zona, la escorrentía atraviesa todo el cuerpo ígneo favoreciendo y ayudando la meteorización y a su vez el desprendimiento de los minerales mas débiles que aportarán iones de su composición al agua que recarga los acuíferos. La serie de reacción de Bowen me indica el orden de cristalización de los diferentes minerales, el proceso de meteorización se puede considerar como el proceso inverso a este, es decir el cuarzo es el ultimo en cristalizar, igual será el ultimo en meteorizar, en nuestro caso los primeros en meteorizar serán los anfíboles (hornblenda) y la biotita, estos dos minerales tienen alto contenido de hierro y de magnesio; y sus iones enriquecerán las aguas en contacto.

En la parte Oriental de la zona se puede plantear la misma hipótesis conociendo la composición minerálogica de las rocas metamórficas donde los esquistos y las anfibolitas contienen mineralogía

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Figura 6.16. Serie de reacción de Bowen. Enriquecimiento en HCO3+CO3

Aparte del enriquecimiento en hierro presentado por las muestras analizadas existe una tendencia a que las aguas presenten gran cantidad de bicarbonatos expresado como HCO3+CO3, el valor promedio de este compuesto es de 177 mg/l, estando el valor menor en 34 mg/l. Los valores de pH para las muestras de la red monitoreo están por debajo de 8.0, como el valor de pH no supera los 8.3 implica que el HCO3+CO3 no puede ser aportado por carbonatos sino por bicarbonatos.

En la zona de estudio geológicamente no es posible la presencia de rocas carbonatadas, lo que implica la búsqueda del origen de estos bicarbonatos por medio de las corrientes principales en sectores diferentes al nuestro, es decir, corrientes regionales como el Río Cauca pueden arrastrar iones pertenecientes a materiales lejanos del sector y luego pudieron recargar los acuíferos que fueron analizados.

Es posible plantear la hipótesis del enriquecimiento de HCO3+CO3 por medio de reacciones químicas que se producen en el suelo al momento de entrar en contacto con el agua lluvia y luego viajar al interior de los estratos para lograr recargar los acuíferos, la veracidad de esta teoría requiere de estudios químicos mas avanzados.

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CAPITULO 7

RECARGA DE AGUA SUBTERRÁNEA

7.1 INTRODUCCIÓN

El estudio de las aguas subterráneas esta orientado a la definición espacial y temporal de la recarga, lo cual es primordial para el manejo adecuado y sostenible del recurso e igualmente para el modelamiento.

La recarga de agua subterránea se define como la entrada de agua dentro de la zona saturada, donde comienza a hacer parte de las reservas subterráneas de agua (autores (Bradbury et al., 2000; Balek, 1988; Scanlon et al., 2002; De Vries y Simmers, 2002). Esta entrada se da de dos maneras, la primera por un movimiento descendente del agua debido a las fuerzas de gravedad y la segunda comprende la entrada de agua al acuífero luego de presentarse un movimiento horizontal del flujo debido a las diferentes condiciones hidráulicas de las capas que constituyen el perfil del suelo (Balek, 1988); Simmers (1990) la definen de manera similar como el flujo descendente de agua que alcanza el nivel freático y que comienza a formar parte de las reservas subterráneas de agua. La recarga puede definirse también como el volumen de agua que penetra en un cierto período de tiempo en las reservas subterráneas o como el flujo unitario que alcanza el nivel freático (Custodio, 1997).

Para la cuantificación de la recarga se realizan una amplia gama de estudios referentes a los recursos de agua subterránea, al transporte de contaminantes, a la subsidencia o al diseño de campos de pozos (Issar y Passchier, 1990).

La recarga de un acuífero puede darse naturalmente debido a la precipitación, a las aguas superficiales, es decir, a través de ríos y lagos, o por medio de transferencias desde otras unidades hidrogeológicas o acuíferos; pero también puede darse de manera artificial producto de actividades como la irrigación, fugas de redes de abastecimiento o por infiltraciones de embalses y depósitos

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(Balek, 1988; Custodio, 1997; Simmers, 1990; Lerner, 1990; Samper, 1997). En general la recarga por lluvia es la más importante, mientras que la recarga producida por ríos y lagos es importante en climas poco lluviosos y la debida a fugas en redes de abastecimiento es de gran importancia en zonas urbanas.

Para la estimación de la recarga por precipitación el método mas utilizado es el balance hídrico: aplicación del principio de la conservación de masa a una cierta región de volumen conocido y definida por unas determinadas condiciones de frontera durante un determinado período de tiempo. La diferencia entre el total de entradas y el total de las salidas debe ser igual al cambio en el almacenamiento de agua.

La ecuación hidrológica del balance es una represtación cuantitativa de la evolución del ciclo hidrológico, la cual se expresa como:

Flujo _ que _ entra = Flujo _ que _ sale ± Cambio _ en _ el _ almacenami ento (7.1)

Esta ecuación puede ser aplicada a sistemas de cualquier tamaño, y es dependiente del tiempo, es decir, los elementos del flujo que entran al sistema en estudio deben ser medidos sobre el mismo período de tiempo que los del flujo de salida.

Las entradas incluyen la precipitación, el flujo superficial que entra hacia el sistema, incluyendo el flujo de los arroyos y la escorrentía superficial, el flujo subterráneo que viene de los acuíferos ubicados fuera del área de estudio y la importación artificial de agua a través de tuberías y canales.

Las salidas o el flujo que sale del sistema incluye la evapotranspiración del agua presente en el suelo, la evapotranspiración de agua superficial, la escorrentía superficial, el flujo subterráneo que sale del sistema y la exportación artificial de agua a través de tuberías y canales.

El cambio en el almacenamiento constituye la diferencia entre la cantidad de agua almacenada al final del período y la cantidad de agua almacenada al inicio de él dentro del sistema. Los cambios en el almacenamiento, los cuales son necesarios para el balance, incluyen cambios de volumen en el agua superficial de arroyos, ríos, lagos y charcos, cambios en la humedad del suelo en la zona vadosa, cambios en la cantidad de nieve o hielo almacenada en la superficie, e incluye las variaciones en el almacenamiento en depresiones temporales así como los cambios en el agua interceptada por la vegetación y en la cantidad de agua ubicada por debajo del nivel freático.

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En general las técnicas de balance aplicadas a evaluación de recursos de agua subterránea tratan la recarga como el residual de otros flujos en la ecuación de balance (Recarga = Precipitación- Escorrentía-Evapotranspiración-cambios en el almacenamiento).

En este trabajo se aplicó, para la estimación de la recarga, el método del balance hídrico, apoyado en la metodología presentado por Bradbury et al. (2000) e implementado por Arismendy y Salazar (2003).

7.2 MODELO PARA LA ESTIMACIÓN DE LA RECARGA POTENCIAL (KENNETH R. BRADBURY ET AL., 2000)

Este modelo fue desarrollado por Bradbury, Dripps, Hankley, Anderson y Potter, University Wisconsin, y probado en el año 2000 con resultados satisfactorios en Pheasant Branch Creek, una zona húmeda ubicada al sur de Wisconsin, Estados Unidos y adaptado por Arismendy y Salazar, 2003.

El modelo se fundamenta en la aplicación de la ecuación de balance a cada una de las celdas (de tamaño arbitrario) que forma la representación digital del área de estudio. Cada una de estas celdas contiene información de variables hidrometeorológicas, físicas y sobre las características del terreno.

Los elementos que en cada celda intervienen en el balance, se aprecian esquemáticamente en la Figura 7.1.

Figura 7.1. Balance hídrico en una celda (P: precipitación; EVP: evapotranspiración; ESD: escorrentía).

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La escorrentía superficial que ingresa a una celda proveniente de sus vecinas, depende de las direcciones de flujo que son las que definen el recorrido que sigue la escorrentía durante su tránsito por el área de estudio. El mapa de direcciones de flujo se genera a partir del modelo digital de elevación hecho en ArcGIS.

La ecuación de balance para cada celda es:

Cambio en la humedad del suelo = Precipitación - Escorrentía – Evapotranspiración

Este cálculo se realiza a escala de cuencas, ya que la variabiidad de la información espacialmente puede generar inconvenientes de cálculo.

Con el modelo se obtiene un mapa que representa la distribución espacial de la recarga potencial anual en el área de estudio. Un diagrama de flujo de este se presenta en la Figura 7.2.

El modelo tiene la ventaja de no requiere muchos parámetros y diferencia la recarga de la descarga. Los principales parámetros meteorológicos del modelo son:

Precipitación. La precipitación se considera como la principal fuente de recarga de agua subterránea. Se usan registros a escala temporal diaria como datos de entrada.

Escorrentía. Esta variable es de gran importancia en el balance hídrico. Para este caso, el calculo se realiza con el método desarrollado por el SCS de los estados Unidos (1964) a partir de la precipitación. El método relaciona la escorrentía total (R) con la precipitación (P) y el coeficiente de capacidad de almacenamiento (Smax) de cada celda por medio de la siguiente ecuación empírica:

()P − 0.2S 2 R = max para P > 0.2Smax (7.2) ()P + 0.8Smax

Donde P es la precipitación (milímetros) medida y Smax se calcula como una función del número de curva (CN) así:

⎡⎛1000 ⎞ ⎤ Smax = ⎢⎜ ⎟ −10⎥ * 25.4 (7.3) ⎣⎝ CN ⎠ ⎦

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El cálculo de este parámetro se hace a escala diaria.

Figura 7.2. Diagrama de flujo simplificado del modelo.

CN varía entre 0 y 100 como una función del tipo de suelo, la cobertura, y las condiciones de humedad antecedente del suelo. El numero de curva y la escorrentía son directamente proporcionales. El numero de curva toma valores según las épocas del año en relación con la humedad antecedente del suelo.

La escorrentía obtenida en cada celda es transitada por la zona de acuerdo a las direcciones de flujo que se obtuvieron a partir del modelo de elevación digital de la cuenca. La escorrentía que se traslada a las celdas adyacentes es considerada como “precipitación adicional” y parte de esta puede convertirse en infiltración.

El modelo supone que la precipitación que entra en un día sale el mismo día. Una vez calculada la escorrentía y la infiltración para un día dado, el modelo avanza un día y repite iterativamente el proceso.

Evapotranspiración. El cálculo de la evapotranspiración potencial se hace a partir de ecuaciones empíricas, como se presenta en el capitulo de hidrología, las cuales están basadas en variables atmosféricas.

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Infiltración. La infiltración esta definida por la entrada de agua desde la superficie hacia el interior del suelo y se asume que es un flujo unidireccional vertical. El cálculo se hace a nivel mensual en cada celda como la diferencia entre la precipitación total (incluyendo la escorrentía proveniente de otras celdas) en un mes determinado y la escorrentía total calculada para ese mismo mes.

Humedad del Suelo, SM. Después de estimados a nivel mensual la precipitación, la escorrentía, la evapotranspiración y la infiltración se procede a realizar el calculo del cambio de humedad en el suelo. El valor de SM se calcula como la diferencia a nivel mensual entre la infiltración y la evapotranspiración. Si el valor de SM es mayor que cero indica almacenamiento en la masa de suelo y la posibilidad de que haya recarga. Si SM es negativo se concluye que la evapotranspiración es mayor que la infiltración, por lo cual hay disminución de la humedad del suelo.

Las estimaciones mensuales de la recarga se agregan para obtener en cada celda la recarga potencial anual.

Capacidad de Almacenamiento Máxima del Suelo, SMmax. Representa la cantidad de agua que puede retener el suelo, para una combinación dada de suelo y cobertura. Esta cantidad debe ser satisfecha para que haya recarga.

7.2.1 ADAPTACIÓN DEL MODELO

El área fue dividida en 21 cuencas hidrográficas (Figura 7.3) con el fin de hacer más eficientes el proceso computacional. Los resultados de cada cuenca fueron integrados nuevamente para generar los mapas de toda la zona.

Modelo de elevación digital (DEM). Es necesario un Modelo de Elevación Digital del área de estudio. A partir de la cartografía disponible en medio digital 1:25000, se genero el DEM con un píxel de 100 m² (10m x 10m), en ArcGIS, teniendo en cuenta los puntos levantados con precisión topográfica (GPS). El DEM fue corregido para eliminar la presencia de sumideros y zonas planas.

Direcciones de Flujo. A partir del DEM se generó el mapa de direcciones de flujo que es fundamental para el direccionamiento de la escorrentía dentro de cada cuenca.

Tipo de suelo. El tamaño de las partículas de suelo (textura) influye en la habilidad del suelo para transmitir o retener agua. Para este estudio se contó con el mapa en formato digital suministrado por Corantioquia (Figura 7.4), con las características de cada asociación: el porcentaje que

INSTITUTO DEL AGUA 7 -6 CORANTIOQUIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA representa dentro de la asociación, granulometría típica de cada conjunto y además de variables físicas. En la Tabla 7.1 se presenta las principales asociaciones con sus características.

Figura 7.3. División del área de estudio en micro cuencas..

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Figura 7.4. Tipos de suelo (asociaciones).

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Tabla 7.1. Información suministrada por Corantioquia sobre tipos de suelo en la zona de estudio.

Granulometría conjunto Capacidad de campo Composición 3 3 Asociación Código Conjunto (cmP P de agua/cmP P de modal arena limo arcilla suelo) OLAYA 0.58 56.15 27.2516.60 OLAYA OL 0.23 TONUSCO 0.33 52.47 42.734.80 SANTAFE 0.50 22.50 33.0044.50 SANTA FE SF YUNA 0.30 29.44 34.22 39.67 0.36 SUCRE 0.20 48.39 19.6731.94 SOPETRAN 0.40 37.54 42.92 19.54 SOPETRAN SP PASOREAL 0.40 55.17 35.61 9.22 0.24 ANTIOQUIA 0.20 44.45 30.6424.91 PEÑITAS 0.52 18.15 37.2344.62 PS - PEÑITAS SEVILLA 0.32 86.00 0.00 14.00 0.30 PO ARMENIA 0.17 44.17 25.5030.33 RAUDAL 0.50 39.62 31.6932.44 RAUDAL RV VALDIVIA 0.30 36.08 38.3325.58 0.27 MONTEFRIO 0.20 71.50 21.507.00 GEMELOS 0.30 21.95 19.9054.15 GA - CARTAMA 0.25 19.14 20.7160.14 GEMELOS 0.37 GD AURRA 0.25 46.35 27.8525.80 ANZA 0.20 47.00 28.0025.00 TUNTUNA 0.45 17.66 39.3742.53 SAN 0.30 42.67 19.3337.00 TUNTUNA TG JERONIMO 0.34 MARSELLA 0.15 53.27 22.5324.20 LA PINTADA 0.10 44.60 25.40 30.00 CONCORDIA 0.60 42.00 24.0034.00 CONCORDIA CN 0.38 SALGAR 0.40 9.80 33.1557.05 ITUANGO 0.55 35.95 39.6224.43 ITUANGO IT 0.30 MIRAFLORES 0.45 39.40 25.4634.83 TARAZA 0.37 30.14 41.8827.99 CARIBONA 0.22 41.08 38.7720.15 TARAZA TR SALTO 0.17 65.40 19.1515.45 0.28 LA TOMA 0.12 34.00 40.00 26.00 QUEBRADONA 0.12 47.00 15.0038.00

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Granulometría conjunto Capacidad de campo Composición 3 3 Asociación Código Conjunto (cmP P de agua/cmP P de modal arena limo arcilla suelo) YARUMAL 0.41 49.09 25.6823.80 ARGELIA 0.21 56.49 25.2618.37 YARUMAL YA YOLOMBO 0.16 48.17 22.5029.33 0.25 NARIÑO 0.11 77.47 20.532.00 MATASANOS 0.11 45.33 10.5844.08 AMAGA 0.50 36.00 34.0030.00 AMAGA AN NUDILLO 0.30 41.00 21.0038.00 0.37 MANGAL 0.20 25.00 31.0044.00 SANTA 0.35 16.00 30.0054.00 SANTA BARBARA SB EL CAIRO 0.35 24.00 52.00 24.00 0.30 BARBARA BOLOMBOLO 0.30 3.00 47.0050.00

Fue necesario además, realizar una clasificación del suelo del área de estudio según el Triangulo de Texturas de suelo propuesto por Bradbury (Figura 7.5). La Tabla 7.2 muestra la clasificación para los suelos de la zona.

Figura 7.5. Triángulo de texturas de suelo (Bradbury et al., 2000).

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Tabla 7.2. Texturas de suelos en la zona de estudio.

Asociación Código Conjunto Textura del suelo

OLAYA Franco Arenoso OLAYA OL TONUSCO Franco Arenoso SANTAFE Arcilla SANTA FE SF YUNA Franco Arcilloso SUCRE Franco Arcilloso Arenoso SOPETRAN Franco SOPETRAN SP PASOREAL Franco Arcilloso ANTIOQUIA Franco PEÑITAS Arcilla PEÑITAS PS - PO SEVILLA Arena Franca ARMENIA Franco Arcilloso RAUDAL Franco Arcilloso RAUDAL RV VALDIVIA Franco MONTEFRIO Franco Arenoso GEMELOS Arcilla CARTAMA Arcilla GEMELOS GA - GD AURRA Franco Arcilloso Arenoso ANZA Franco Arcilloso Arenoso TUNTUNA Arcilla SAN JERONIMO Franco Arcilloso TUNTUNA TG MARSELLA Franco Arcilloso Arenoso LA PINTADA Franco Arcilloso CONCORDIA Franco Arcilloso CONCORDIA CN SALGAR Arcilla ITUANGO Franco ITUANGO IT MIRAFLORES Franco Arcilloso TARAZA Franco Arcilloso CARIBONA Franco SALTO Franco Arenoso TARAZA TR LA TOMA Franco QUEBRADONA Arcilla Arenosa

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YARUMAL Franco Arcilloso Arenoso ARGELIA Franco Arenoso YARUMAL YA YOLOMBO Franco Arcilloso Arenoso NARIÑO Arena Franca MATASANOS Arcilla Arenosa AMAGA Franco Arenoso AMAGA Franco AMAGA AN AMAGA Franco Arcilloso NUDILLO Franco Arcilloso MANGAL Arcilla SANTA BARBARA Arcilla SANTA SB EL CAIRO Franco limoso BARBARA BOLOMBOLO Arcilla limosa

Cobertura. La cobertura vegetal afecta las tasas de infiltración y determina el espesor de la zona donde ocurre la evapotranspiración. La cobertura vegetal y la textura del suelo se usan en el modelo para calcular la escorrentía superficial directa y asignar una capacidad máxima de almacenamiento de agua a cada celda.

Con un mapa de cobertura y uso actual del suelo (Figura 7.6), que suministró Corantioquia en medio digital. Se hizo una reclasificación según las 29 categorías de la Clasificación de Coberturas de Anderson de Segundo Nivel, Tabla 7.3, Anderson et al., 1976 en Bradbury et al., 2000).

Tabla 7.3. Reclasificación de coberturas.

Corantioquia ANDERSON Categoría Descripción Categoría Descripción PNM Pastos no manejadas 21 Cropland and Pasture RA Rastrojos Altos 31 Herbaceus Rangeland CAN Cuerpos de agua naturales 52 Lakes PM Pastos Manejados 21 Cropland and Pasture RB Rastrojos bajos 31 Herbaceus Rangeland CA Cuerpos de agua 51 Streams and canals CP Cultivos permanentes 21 Cropland and Pasture CNN Construcciones nucleadas 16 Mixed Urban or Built Up Ld CT Cultivos transitorios 21 Cropland and Pasture

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Corantioquia ANDERSON Categoría Descripción Categoría Descripción SD Suelo erosionado - pasto 21 Cropland and Pasture ld GM Gramas manejadas 22 Orchards, Groves, Nurseries BI Bosque intervenido 42 Evergreen Forest Land PB Rastrojo bajo - pasto 31 Herbaceus Rangeland ld Capacidad Máxima de Almacenamiento del Suelo, SMmax. La capacidad máxima de almacenamiento representa la cantidad de agua que puede retener el suelo para una combinación de suelo y cobertura dada. Esta cantidad debe ser satisfecha antes de que la recarga pueda ocurrir.

Uno de los factores que influye directamente en la capacidad de almacenamiento de agua de un suelo es la profundidad que alcanzan las raíces de la vegetación, ya que determina la profundidad hasta la cual las plantas son capaces de retener agua. En este modelo se asume que el agua que se infiltra por debajo de la profundidad de raíces se convierte en recarga. Se está considerando entonces, que por debajo de la profundidad de raíces, la humedad del suelo es igual a su capacidad de campo, el agua no es retenida y puede alcanzar los acuíferos, es decir, convertirse en recarga.

En la Tabla 7.4 se presenta la información de la profundidad de raíces, obtenida de Bradbury et al (2000). Es función de las diferentes combinaciones de textura del suelo y cobertura.

La capacidad máxima de almacenamiento para cada conjunto (es decir para cada textura de suelo), expresada como lámina de agua, fue estimada como el producto de la capacidad de campo y la profundidad de raíces asociadas a dicho conjunto (para cada tipo de cobertura).

Las plantas tienen la tendencia a desarrollar raíces más profundas cuando la textura del suelo es más gruesa, debido a la facilidad que tiene el agua para alcanzar mayores profundidades en el suelo.

Debido a que la cartografía disponible hace referencia a las asociaciones y no permite identificar los conjuntos, fue necesario obtener un valor de SMmax para cada asociación. Así pues, la capacidad máxima de almacenamiento de cada asociación se obtuvo como un promedio ponderado de las capacidades máximas de almacenamiento de los conjuntos (0) que la componen. Se usó como factor de ponderación la composición modal.

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Figura 7.6. Usos del suelo.

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Tabla 7.4. Capacidad máxima de almacenamiento de agua, SMmax, de cada conjunto.

capacid Pastos y cultivos Zonas Urbanas Huertas y Bosques (42) Rastrojos (31) ad de (21) (16) arbustos (22) campo Textura del 3 Cap. Cap. Cap. Cap. Cap. (cmP P de Prof. Prof. Prof. Prof. Prof. suelo Max. Max. Max. Max. Max. agua/c Raíces Raíces Raíces Raices Raices 3 Almac. Almac. Almac. Almac. Almac. mP P de (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) suelo) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) Franco Arenoso 219.76 505.45 95.40 219.42 101.50 233.45 5.26 12.10 157.90 363.16 0.23 Franco Arenoso 219.76 505.45 95.40 219.42 101.50 233.45 5.26 12.10 157.90 363.16 Arcilla 118.87 427.93 55.17 198.61 67.67 243.61 84.74 305.06 67.67 243.61

Franco Arcilloso 0.36 162.46 584.86 86.56 311.62 101.50 365.40 115.83 416.99 101.51 365.42 Franco Arcilloso 182.88 658.37 97.23 350.03 114.30 411.48 130.77 470.76 126.81 456.50 Arenoso Franco 203.00 487.20 105.77 253.85 118.57 284.57 146.01 350.42 157.90 378.95 Franco Arcilloso 0.24 162.46 389.90 86.56 207.74 101.50 243.60 115.83 278.00 101.51 243.61 Franco 203.00 487.20 105.77 253.85 118.57 284.57 146.01 350.42 157.90 378.95 Arcilla 118.87 356.61 55.17 165.51 67.67 203.01 84.74 254.22 67.67 203.01 Arena Franca 0.30 236.85 710.54 89.01 267.02 101.51 304.52 172.83 518.50 157.90 473.69 Franco Arcilloso 162.46 487.38 86.56 259.68 101.50 304.50 115.83 347.49 101.51 304.52 Franco Arcilloso 162.46 438.64 86.56 233.71 101.50 274.05 115.83 312.75 101.51 274.06 Franco 0.27 203.00 548.10 105.77 285.58 118.57 320.14 146.01 394.22 157.90 426.32 Franco Arenoso 219.76 593.35 95.40 257.58 101.50 274.05 5.26 14.20 157.90 426.32 Arcilla 118.87 439.82 55.17 204.13 67.67 250.38 84.74 313.54 67.67 250.38 Arcilla 118.87 439.82 55.17 204.13 67.67 250.38 84.74 313.54 67.67 250.38 Franco Arcilloso 0.37 182.88 676.66 97.23 359.75 114.30 422.91 130.77 483.84 126.81 469.18 Arenoso Franco Arcilloso 182.88 676.66 97.23 359.75 114.30 422.91 130.77 483.84 126.81 469.18 Arenoso Arcilla 118.87 404.16 55.17 187.58 67.67 230.08 84.74 288.12 67.67 230.08 Franco Arcilloso 162.46 552.36 86.56 294.30 101.50 345.10 115.83 393.83 101.51 345.12

Franco Arcilloso 0.34 182.88 621.79 97.23 330.58 114.30 388.62 130.77 444.61 126.81 431.14 Arenoso

Franco Arcilloso 162.46 552.36 86.56 294.30 101.50 345.10 115.83 393.83 101.51 345.12 Franco Arcilloso 162.46 617.35 86.56 328.93 101.50 385.70 115.83 440.16 101.51 385.72 0.38 Arcilla 118.87 451.71 55.17 209.65 67.67 257.15 84.74 322.01 67.67 257.15 Franco 203.00 609.00 105.77 317.31 118.57 355.71 146.01 438.03 157.90 473.69 0.30 Franco Arcilloso 162.46 487.38 86.56 259.68 101.50 304.50 115.83 347.49 101.51 304.52 Franco Arcilloso 0.28 162.46 454.89 86.56 242.37 101.50 284.20 115.83 324.33 101.51 284.21 Franco 203.00 568.40 105.77 296.16 118.57 332.00 146.01 408.82 157.90 442.11

Franco Arenoso 219.76 615.33 95.40 267.12 101.50 284.20 5.26 14.73 157.90 442.11

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capacid Pastos y cultivos Zonas Urbanas Huertas y Bosques (42) Rastrojos (31) ad de (21) (16) arbustos (22) campo Textura del 3 Cap. Cap. Cap. Cap. Cap. (cmP P de Prof. Prof. Prof. Prof. Prof. suelo Max. Max. Max. Max. Max. agua/c Raíces Raíces Raíces Raices Raices 3 Almac. Almac. Almac. Almac. Almac. mP P de (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) suelo) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) Franco 203.00 568.40 105.77 296.16 118.57 332.00 146.01 408.82 157.90 442.11 Arcilla Arenosa 147.84 413.95 75.90 212.52 90.23 252.63 61.88 173.26 78.95 221.06 Franco Arcilloso 182.88 457.20 97.23 243.08 114.30 285.75 130.77 326.92 126.81 317.01 Arenoso Franco Arenoso 219.76 549.40 95.40 238.50 101.50 253.75 5.26 13.15 157.90 394.74

Franco Arcilloso 0.25 182.88 457.20 97.23 243.08 114.30 285.75 130.77 326.92 126.81 317.01 Arenoso

Arena Franca 236.85 592.11 89.01 222.52 101.51 253.76 172.83 432.08 157.90 394.74 Arcilla Arenosa 147.84 369.59 75.90 189.75 90.23 225.57 61.88 154.70 78.95 197.37 Franco Arenoso 219.76 813.11 95.40 352.98 101.50 375.55 5.26 19.46 157.90 584.22 Franco 203.00 751.10 105.77 391.35 118.57 438.71 146.01 540.23 157.90 584.22

Franco Arcilloso 0.37 219.76 813.11 95.40 352.98 101.50 375.55 5.26 19.46 157.90 584.22 Franco Arcilloso 219.76 813.11 95.40 352.98 101.50 375.55 5.26 19.46 157.90 584.22 Arcilla 118.87 439.82 55.17 204.13 67.67 250.38 84.74 313.54 67.67 250.38

Arcilla 118.87 356.61 55.17 165.51 67.67 203.01 84.74 254.22 67.67 203.01 Franco limoso 0.30 203.00 608.99 107.8992 323.70 127.1016 381.30 86.2584 258.78 152.4 457.20 Arcilla limosa 133.2 399.60 65.53 196.59 78.94 236.82 55.47 166.41 78.9432 236.83

Tabla 7.5. Capacidad Máxima de Almacenamiento, SMmaxB ,B de cada asociación (mm).

Bosques Rastrojos Zonas Huertas y arbustos Código Pastos y cultivos (21) (42) (31) Urbanas (16) (22) OL 505.45 219.42 233.45 12.10 363.16 SF 557.05 286.75 340.16 397.61 355.18 SP 454.77 238.48 270.91 326.28 333.84 PS - PO 518.18 230.74 270.68 373.40 327.07 RV 526.70 258.96 289.41 240.39 375.57 GA - GD 558.24 281.94 336.64 398.69 359.78 TG 532.67 276.69 327.22 380.10 337.86 CN 534.53 269.29 321.42 381.09 321.43 IT 548.19 288.50 330.11 392.76 389.10 TR 524.19 262.86 297.01 265.99 366.32 YA 485.10 227.38 260.92 250.75 324.18 AN 726.05 330.88 363.15 182.43 517.45 SB 455.07 228.60 273.71 226.47 299.01

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Con los valores de la Tabla 7.5 se construyó una malla en la cual cada celda tiene una capacidad máxima de almacenamiento del suelo. La asignación de los valores se hizo interceptando el mapa de asociaciones con el de coberturas de modo que en cada celda quedara relacionada una combinación asociación-cobertura y una capacidad máxima de almacenamiento.

Períodos de estudio. Se estimó la recarga potencial anual para los siguientes tres períodos: condición normal (1977-1978), año Niña (1988-1989) y año Niño (1991-1992) (NOAA/National Weather Center, USA). Cada año de estudio elegido se inició en octubre, donde se considera, que por las tradicionales lluvias de septiembre, el suelo está completamente saturado (la humedad del suelo es igual a su capacidad máxima de almacenamiento).

Precipitación. Para la generación de las series diarias de precipitación para el modelo se hizo un análisis que tuviese en cuenta la variabilidad espacial de este parámetro. Se usaron 15 estaciones (Tabla 7.6), las cuales contaban con series de datos mensuales multianuales. A partir de estos datos se generaron mapas de isoyetas para cada mes. Con las interpolaciones se generaron mapas raster y con estos se hallaron los valores promedio de precipitación en cada cuenca, para cada mes.

Tabla 7.6. Estaciones usadas para el cálculo de las series de precipitación de las cuencas. CODIGO NOMBRE X Y AÑOS 2701052 Riochico 1176736.000 1210497.763 26 2701071 La Trinidad 1152700.586 1232551.544 22 2701072 El Gomez 1158219.876 1236254.863 26 2701073 Medina 1171225.746 1203105.286 21 2701074 Belmira 1156413.671 1223343.415 19 2701101 Alto de la Sierra 1156439.731 1214124.820 9 2701104 Captacion Riogrande II 1178591.996 1206815.857 5 2701522 San Pedro 1167514.912 1210469.409 41 2622504 Piunti 1128729.000 1236177.000 33 2623014 Placita 1145322.000 1234375.000 33 2622503 Cotove 1138000.558 1214076.076 33 2623009 Aurra 1162008.933 1201234.373 8 2621007 Caicedo 1119590.000 1201129.000 29 2621009 Anzá 1136219.000 1188261.000 30 2623001 Olaya 1141659.939 1225147.059 30 2623003 Liborina 1139802.281 1230673.171 21 2623018 Llanos de San Juan 1149093.298 1203042.618 21 2620002 Ebéjico 1147277.585 1191975.930 21

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De esta forma para cada cuenca se encontró una serie de valores mensuales multianuales. Con estas series se procedió a generar los registros diarios para cada cuenca a partir de series existentes con esta resolución (estaciones Cotove:hda, Piunti_hda y Placita). Para esto se usó el método de la precipitación normal de la siguiente forma:

k =m 1 ⎛ Pdía _ j _ mes _ i _ estación _ k ⎞ ⎜ ⎟ (7.1) Pdía _ cuenca = ∑ P cuenca _ mes _ i *⎜ ⎟ M k =1 ⎝ P estacion _ k ⎠

Donde:

M es el número de estaciones que se van a usar como generar

Pdía_j_mes_i_estacion_k Precipitación en el día j, mes i de la estación k

Pestacion_k Precipitación media del mes i de la estacion k

Pcuenca_mes_i Precipitación media de la cuenca para el mes i.

Tabla 7.7. Número de días con lluvia. Período Estación Oct/1977 - Sep/1978 Oct/1988 - Sep/1989 Oct/1991 - Sep/1992 Cotove_Hda 229 189 194 Piunti_Hda 195 193 204 Placita 243 163 184

Escorrentía. La estimación de la escorrentía depende de las texturas y coberturas del suelo, y de sus condiciones antecedentes de humedad (esta última expresa de forma cualitativa la humedad del suelo en el momento en que se estima la cantidad de precipitación que se convierte en escorrentía). Toda esta dependencia se expresa a través del número de curva (CN) cuyo valor se asigna para cada combinación posible de textura y cobertura del suelo, y para tres posibles condiciones antecedentes de humedad (seca, media y húmeda).

Para la asignación de un Número de Curva a cada punto del área de estudio se procedió como sigue: Con base en las características de la distribución interanual de la precipitación en la zona de estudio, se definieron tres temporadas asociadas con la humedad antecedente del suelo (Tabla 7.8).

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Tabla 7.8. Condiciones de humedad antecedente para diferentes épocas del año. Condición de humedad antecedente Temporada Seca (I) diciembre, enero, febrero Media (II) marzo, junio, julio, agosto, noviembre Húmeda (III) abril, mayo, septiembre, octubre

Se clasificaron los suelos según uno de los cuatro grupos hidrológicos que se presentan en la Tabla 7.9.

Tabla 7.9. Grupos hidrológicos del suelo (SCS, 1964 en Bradbury et al., 2000) Grupo hidrológico del suelo Características A Alta capacidad de Infiltración > 76 mm/h B Capacidad de infiltración 76-38 mm/h C Capacidad de infiltración 36-13 mm/h D Capacidad de infiltración<13 mm/h

A cada textura de suelo se le asignó un grupo hidrológico (Tabla 7.10) con base en las relaciones presentadas por Bradbury et al., 2000.

Tabla 7.10. Grupo hidrológico de suelo para cada textura.

Conjunto Textura del suelo Grupo hidrológico del suelo

OLAYA Franco Arenoso A TONUSCO Franco Arenoso A SANTAFE Arcilla D YUNA Franco Arcilloso C SUCRE Franco Arcilloso Arenoso B SOPETRAN Franco A PASOREAL Franco Arcilloso A ANTIOQUIA Franco A PEÑITAS Arcilla D SEVILLA Arena Franca A ARMENIA Franco Arcilloso C RAUDAL Franco Arcilloso C VALDIVIA Franco A MONTEFRIO Franco Arenoso A GEMELOS Arcilla D CARTAMA Arcilla D AURRA Franco Arcilloso Arenoso B

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ANZA Franco Arcilloso Arenoso B TUNTUNA Arcilla D SAN JERONIMO Franco Arcilloso C MARSELLA Franco Arcilloso Arenoso B LA PINTADA Franco Arcilloso C CONCORDIA Franco Arcilloso C SALGAR Arcilla D ITUANGO Franco A MIRAFLORES Franco Arcilloso C TARAZA Franco Arcilloso C CARIBONA Franco A SALTO Franco Arenoso A LA TOMA Franco A QUEBRADONA Arcilla Arenosa C YARUMAL Franco Arcilloso Arenoso B ARGELIA Franco Arenoso A YOLOMBO Franco Arcilloso Arenoso B NARIÑO Arena Franca A MATASANOS Arcilla Arenosa C AMAGA Franco Arcilloso C NUDILLO Franco Arcilloso C

MANGAL Arcilla D SANTA BARBARA Arcilla D EL CAIRO Franco limoso B BOLOMBOLO Arcilla limosa D

Con base en la clasificación de grupo hidrológico y de las diferentes coberturas se asigna el valor de Número de Curva (CNII) para cada conjunto (Tabla 7.111). Cuando la cobertura corresponde a cuerpos de agua, el número de curva es siempre 100 porque se considera que toda la lluvia que cae sobre estos puntos se convierte en escorrentía.

Los valores de CN por conjunto para las condiciones de humedad antecedente seca (I) y húmeda (III), (Tabla 7.12 y Tabla 7.13) se obtuvieron según las siguientes ecuaciones de ajuste tomadas de Bradbury et al., 2000.

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CNI = 1.44206581732462 * 10 −6 CNII 4 − 2.54340415305462 * 10 −4 CNII 3 + 2.07018739405394 * 10 −2 CNII 2 −7.67877072822852 * 10 −3 CNII + 2.09678222732103 (7.4)

CNIII = −6.2035228261163 * 10 −7 CNII 4 − 1.60650096926368 * 10 −4 CNII 3 + 2.03362629006156 * 10 −2 CNII 2 + 2.01054923513527CNII + 3.65427885962651 (7.5)

Tabla 7.11. Número de Curva para condición de humedad antecedente media, CN II, para cada conjunto.

COBERTURA Grupo Pastos y Zonas Huertas y Conjunto hidrológico del Bosques Rastrojos cultivos Urbanas arbustos suelo (42) (31) (21) (16) (22)

OLAYA A 25 62 39 81 39 TONUSCO A 25 62 39 81 39 SANTAFE D 77 81 80 93 71 YUNA C 70 78 74 91 67 SUCRE B 55 71 61 88 53 SOPETRAN A 25 62 39 81 39 PASOREAL A 25 62 39 81 39 ANTIOQUIA A 25 62 39 81 39 PEÑITAS D 77 81 80 93 71 SEVILLA A 25 62 39 81 39 ARMENIA C 70 78 74 91 67 RAUDAL C 70 78 74 91 67 VALDIVIA A 25 62 39 81 39 MONTEFRIO A 25 62 39 81 39 GEMELOS D 77 81 80 93 71 CARTAMA D 77 81 80 93 71 AURRA B 55 71 61 88 53 ANZA B 55 71 61 88 53 TUNTUNA D 77 81 80 93 71 SAN JERONIMO C 70 78 74 91 67 MARSELLA B 55 71 61 88 53 LA PINTADA C 70 78 74 91 67 CONCORDIA C 70 78 74 91 67 SALGAR D 77 81 80 93 71

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COBERTURA Grupo Pastos y Zonas Huertas y Conjunto hidrológico del Bosques Rastrojos cultivos Urbanas arbustos suelo (42) (31) (21) (16) (22)

ITUANGO A 25 62 39 81 39 MIRAFLORES C 70 78 74 91 67 TARAZA C 70 78 74 91 67 CARIBONA A 25 62 39 81 39 SALTO A 25 62 39 81 39 LA TOMA A 25 62 39 81 39 QUEBRADONA C 70 78 74 91 67 YARUMAL B 55 71 61 88 53 ARGELIA A 25 62 39 81 39 YOLOMBO B 55 71 61 88 53 NARIÑO A 25 62 39 81 39 MATASANOS C 70 78 74 91 67 AMAGA C 70 78 74 91 67 NUDILLO C 70 78 74 91 67 MANGAL D 77 81 80 93 71 SANTA BARBARA D 77 81 80 93 71 EL CAIRO B 55 71 61 88 53 BOLOMBOLO D 77 81 80 93 71

Los valores de número de curva para cada asociación se obtuvieron como un promedio ponderado de los valores de cada conjunto, usando la composición modal como factor de ponderación (Tabla 7.14, Tabla 7.15 y Tabla 7.16).

Tabla 7.12. Número de Curva para condición de humedad antecedente seca, CN I, para cada conjunto.

COBERTURA Grupo Pastos y Zonas Huertas y Conjunto hidrológico del Bosques Rastrojos cultivos Urbanas arbustos suelo (42) (31) (21) (16) (22)

OLAYA A 11 42 22 64 22 TONUSCO A 11 42 22 64 22 SANTAFE D 59 64 63 84 52 YUNA C 50 60 55 80 47 SUCRE B 35 52 41 75 33

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COBERTURA Grupo Pastos y Zonas Huertas y Conjunto hidrológico del Bosques Rastrojos cultivos Urbanas arbustos suelo (42) (31) (21) (16) (22)

SOPETRAN A 11 42 22 64 22 PASOREAL A 11 42 22 64 22 ANTIOQUIA A 11 42 22 64 22 PEÑITAS D 59 64 63 84 52 SEVILLA A 11 42 22 64 22 ARMENIA C 50 60 55 80 47 RAUDAL C 50 60 55 80 47 VALDIVIA A 11 42 22 64 22 MONTEFRIO A 11 42 22 64 22 GEMELOS D 59 64 63 84 52 CARTAMA D 59 64 63 84 52 AURRA B 35 52 41 75 33 ANZA B 35 52 41 75 33 TUNTUNA D 59 64 63 84 52 SAN C 50 60 55 80 47 JERONIMO MARSELLA B 35 52 41 75 33 LA PINTADA C 50 60 55 80 47 CONCORDIA C 50 60 55 80 47 SALGAR D 59 64 63 84 52 ITUANGO A 11 42 22 64 22 MIRAFLORES C 50 60 55 80 47 TARAZA C 50 60 55 80 47 CARIBONA A 11 42 22 64 22 SALTO A 11 42 22 64 22 LA TOMA A 11 42 22 64 22 QUEBRADONA C 50 60 55 80 47 YARUMAL B 35 52 41 75 33 ARGELIA A 11 42 22 64 22 YOLOMBO B 35 52 41 75 33 NARIÑO A 11 42 22 64 22 MATASANOS C 50 60 55 80 47 AMAGA C 50 60 55 80 47

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COBERTURA Grupo Pastos y Zonas Huertas y Conjunto hidrológico del Bosques Rastrojos cultivos Urbanas arbustos suelo (42) (31) (21) (16) (22)

NUDILLO C 50 60 55 80 47 MANGAL D 59 64 63 84 52 SANTA D 59 64 63 84 52 BARBARA EL CAIRO B 35 52 41 75 33 BOLOMBOLO D 59 64 63 84 52

Tabla 7.13. Número de Curva para condición de humedad antecedente húmeda, CN III, para cada conjunto.

COBERTURA Grupo Pastos y Zonas Huertas y Conjunto hidrológico Bosques Rastrojos cultivos Urbanas arbustos del suelo (42) (31) (21) (16) (22) OLAYA A 43 79 59 92 59 TONUSCO A 43 79 59 92 59 SANTAFE D 89 92 91 98 86 YUNA C 85 90 88 97 83 SUCRE B 74 86 79 95 72 SOPETRAN A 43 79 59 92 59 PASOREAL A 43 79 59 92 59 ANTIOQUIA A 43 79 59 92 59 PEÑITAS D 89 92 91 98 86 SEVILLA A 43 79 59 92 59 ARMENIA C 85 90 88 97 83 RAUDAL C 85 90 88 97 83 VALDIVIA A 43 79 59 92 59 MONTEFRIO A 43 79 59 92 59 GEMELOS D 89 92 91 98 86 CARTAMA D 89 92 91 98 86 AURRA B 74 86 79 95 72 ANZA B 74 86 79 95 72 TUNTUNA D 89 92 91 98 86 SAN JERONIMO C 85 90 88 97 83 MARSELLA B 74 86 79 95 72

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COBERTURA Grupo Pastos y Zonas Huertas y Conjunto hidrológico Bosques Rastrojos cultivos Urbanas arbustos del suelo (42) (31) (21) (16) (22) LA PINTADA C 85 90 88 97 83 CONCORDIA C 85 90 88 97 83 SALGAR D 89 92 91 98 86 ITUANGO A 43 79 59 92 59 MIRAFLORES C 85 90 88 97 83 TARAZA C 85 90 88 97 83 CARIBONA A 43 79 59 92 59 SALTO A 43 79 59 92 59 LA TOMA A 43 79 59 92 59 QUEBRADONA C 85 90 88 97 83 YARUMAL B 74 86 79 95 72 ARGELIA A 43 79 59 92 59 YOLOMBO B 74 86 79 95 72 NARIÑO A 43 79 59 92 59 MATASANOS C 85 90 88 97 83 AMAGA C 85 90 88 97 83 NUDILLO C 85 90 88 97 83 MANGAL D 89 92 91 98 86 SANTA BARBARA D 89 92 91 98 86 EL CAIRO B 74 86 79 95 72

BOLOMBOLO D 89 92 91 98 86

Tabla 7.14. Número de Curva para condición de humedad antecedente media, CN II, para cada asociación.

COBERTURA Huertas Pastos y Zonas Asociación Código Bosques Rastrojos y cultivos Urbanas (42) (31) arbustos (21) (16) (22) OLAYA OL 25 62 39 81 39 SANTA FE SF 71 78 74 91 66 SOPETRAN SP 25 62 39 81 39 PEÑITAS PS - PO 59 74 66 89 60 RAUDAL RV 48 70 57 86 53

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COBERTURA Huertas Pastos y Zonas Asociación Código Bosques Rastrojos y cultivos Urbanas (42) (31) arbustos (21) (16) (22) GEMELOS GA - GD 67 77 71 91 63 TUNTUNA TG 71 78 75 91 67 CONCORDIA CN 73 79 76 92 69 ITUANGO IT 45 69 55 86 52 TARAZA TR 47 70 56 86 53 YARUMAL YA 47 69 55 86 50 AMAGA AN 71 79 75 91 68 SANTA SB 69 78 73 91 65 BARBARA

Tabla 7.15. Número de Curva para condición de humedad antecedente seca, CN I, para cada asociación.

COBERTURA Huertas Pastos y Zonas Asociación Código Bosques Rastrojos y cultivos Urbanas (42) (31) arbustos (21) (16) (22) OLAYA OL 11 42 22 64 22 SANTA FE SF 52 60 56 81 47 SOPETRAN SP 11 42 22 64 22 PEÑITAS PS - PO 42 56 48 77 41 RAUDAL RV 31 51 38 72 34 GEMELOS GA - GD 48 59 53 80 43 TUNTUNA TG 52 61 56 81 47 CONCORDIA CN 54 62 58 82 49 ITUANGO IT 29 50 37 71 33 TARAZA TR 31 51 38 72 34 YARUMAL YA 29 49 36 72 31 AMAGA AN 52 61 57 81 48 SANTA SB 51 60 55 81 45 BARBARA

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Tabla 7.16. Número de Curva para condición de humedad antecedente húmeda, CN III, para cada asociación.

COBERTURA Huertas Pastos y Zonas Asociación Código Bosques Rastrojos y cultivos Urbanas (42) (31) arbustos (21) (16) (22) OLAYA OL 43 79 59 92 59 SANTA FE SF 85 90 88 97 82 SOPETRAN SP 43 79 59 92 59 PEÑITAS PS - PO 74 88 80 96 77 RAUDAL RV 64 85 73 94 71 GEMELOS GA - GD 82 89 85 97 80 TUNTUNA TG 85 90 88 97 83 CONCORDIA CN 87 91 89 97 84 ITUANGO IT 62 84 72 94 70 TARAZA TR 64 85 73 94 71 YARUMAL YA 65 84 73 94 69 AMAGA AN 86 90 88 97 83 SANTA SB 84 90 87 97 81 BARBARA

Evapotranspiración. Se utilizaron los valores de evapotranspiración potencial obtenida según la ecuación empírica de Thornthwaite.

Humedad del suelo. Se parte de la humedad inicial del suelo en el mes de octubre, igual a la capacidad máxima de almacenamiento. En los meses siguientes la humedad del suelo se obtiene tras efectuar el balance hídrico así:

Se calcula la diferencia a nivel mensual entre la infiltración y la evapotranspiración. Cuando esta diferencia es positiva significa que hay una entrada neta de agua al suelo que se suma a su humedad antecedente. Si el resultado de esta suma es mayor que la capacidad máxima de almacenamiento del suelo, entonces el excedente se convierte en recarga y el suelo queda saturado para iniciar los cálculos en el mes siguiente. Cuando la diferencia entre la infiltración y la evapotranspiración es negativa significa que no se produce recarga y en cambio el suelo pierde humedad. La cantidad de humedad que pierde el suelo es, a lo sumo, igual a la diferencia negativa entre la infiltración y la evapotranspiración, pero está limitada por la disponibilidad de humedad del suelo en ese momento. La humedad remanente tras este proceso, es la humedad antecedente del mes siguiente.

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Algoritmo utilizado. Se programó la rutina del modelo en Visual Basic. La información de entrada que requiere el programa para cada cuenca es la siguiente:

• Mapas en formato raster de valores de CN para las tres condiciones posibles de humedad antecedente: contienen los valores presentados en las Tablas 7.14 a 7.16 obtenidos en función de la textura y cobertura del suelo, y de la condición de humedad antecedente. El programa selecciona internamente el valor de CN a utilizar en función de las temporadas del año presentadas en la Tabla 7.8. Estos mapas se usan para el cálculo de la escorrentía producida por la precipitación diaria.

• Mapa de direcciones de flujo en formato raster: contiene uno de ocho valores posibles cada uno de los cuales indica una dirección según se muestra en la figura 7.8 Cada número de la figura indica una dirección, referida al norte que se indica, que puede seguir la escorrentía producida en la celda X. Así por ejemplo, una celda con valor igual a 1 indica que la escorrentía producida en esa celda se mueve hacia el este; 2,sureste; 4, sur; 8, suroeste; 16, oeste; 32, noroeste; 64,norte y 128, noreste.

Figura 7.7. Convención de direcciones de flujo.

Este mapa se construyó a partir del modelo de elevación digital y se utilizó para direccionar la escorrentía producida cada día.

• Mapa de capacidad máxima de almacenamiento del suelo en formato raster: contiene los valores presentados en la Tabla 7.5 asignados a cada celda en función de la textura del suelo y la cobertura. Los valores de este mapa se usan también como los datos iniciales de humedad del suelo en el mes de noviembre de acuerdo a lo explicado anteriormente.

• Registros de precipitación diaria en formato txt: son tres, uno para cada año estudiado. Cada uno contiene la información de las lluvias diarias durante el año respectivo.

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• Registros de evapotranspiración potencial mensual en formato txt: son tres, uno para cada año estudiado. Cada uno contiene los valores de la evapotranspiración potencial mensual calculada durante el año respectivo.

El funcionamiento del programa que se basa en el diagrama presentado en la figura 7.2, puede describirse como sigue:

• A partir de los datos de precipitación diaria (que se asume constante para cada cuenca) y usando los valores de número de curva, se calcula en cada celda la escorrentía según las ecuaciones 7.2. La diferencia entre la precipitación y la escorrentía generada se considera como infiltración.

• La escorrentía generada en cada celda es movida hacia otra celda o afuera del sistema según indique el mapa de direcciones de flujo. Este desplazamiento supone un proceso iterativo en el que la escorrentía avanza únicamente una celda en cada iteración. La escorrentía recibida por alguna celda en una iteración es considerada como “precipitación” adicional. De la escorrentía recibida por cada celda en una iteración se separa nuevamente una escorrentía y una infiltración. Las infiltraciones generadas en una misma celda se suman para obtener un valor total de infiltración en cada día. El proceso iterativo termina cuando toda la precipitación de un día ha salido de la cuenca en forma de escorrentía o se ha convertido en infiltración. Al terminar las iteraciones de un día se pasa al día siguiente y se repite el proceso hasta el final de año. Las infiltraciones totales diarias se agregan para obtener infiltraciones mensuales.

• Para el primer mes (octubre), se calcula la diferencia entre la infiltración y la evapotranspiración y se compara con la humedad del suelo como se ha indicado antes. La humedad del suelo al final del proceso es el valor que se utiliza en el mes siguiente. El resultado de este proceso es una malla con valores de recarga potencial mensual. El proceso se repite hasta completar los doce meses del año.

Las doce mallas generadas con valores de recarga potencial mensual se agregan para conformar una malla única con valores de recarga potencial anual.

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7.2.2 RECARGA PARA LA ZONA DE ESTUDIO.

Se obtuvieron mapas (tres) de recarga potencial anual para cada uno de los períodos estudiados. En estos mapas es posible observar la variabilidad espacial de la recarga (Figura 7.9, Figura 7.10 y Figura 7.11).

La recarga es mayor al occidente del área de estudio, margen izquierda del río Cauca. La recarga durante un año Niña sufre incrementos superiores al 100% con respecto a la condición normal.

Puede observarse que la recarga en la margen derecha del río Cauca, para la temporada niño, es mayor que para la temporada de año normal, lo cual es explicable desde el punto de vista hidrológico, ya que los parámetros del modelo son constantes para cada cuenca en cada periodo y los variables son los datos de precipitación. Si se hace un análisis de las series de precipitación de cada una de las cuencas de esta margen (Figura 7.8), que son función de las estaciones ubicadas en esta vertiente, se observa que para algunos meses (octubre a diciembre y mayo, julio a septiembre), las precipitaciones en la temporada niño son mas intensas que las de la temporada normal. Debido a que el modelo agrega las infiltraciones diarias a mensuales, estos meses aumentan la recarga a tal punto que en el agregado anual resultan siendo mayor.

7.3 REVISIÓN DE EXPRESIONES EMPÍRICAS PARA ESTIMAR LA RECARGA

Algunos autores han presentado expresiones empíricas para estimar la recarga a partir de la precipitación:

• Cheeturvedi (Sinha y Sharma, 1988):

0.5 r = 1.35()p −14 (7.6) donde r es la recarga (pulg/año); y p es la precipitación (pulg/año).

• Sehgal (1973)

0.5 r = 2.5()p −16 (7.7) donde r es la recarga (pulg/año); y p es la precipitación (pulg/año).

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Sep

Ago

Jul

Jun Jun

Niño

Niño May May

Abr Abr

eriodos de estudios. Mar

Mar p

Niña Niña

Feb

Ene Ene

IBORINA

L Barbuda Cuenca Qda.

Cuenca Qda. Tiembla Dic

Dic Normal Normal

LAYA Y Nov Nov ara cada uno de los

, O

Oct Oct

OPETRÁN 0 0

, S 80 40

200 160 120 200 150 100 P (mm) P P (mm) P

ERÓNIMO J 1

AN 3 - 7 , S

en derecha del río Cauca,

Sep Sep

NTIOQUIA

A Ago Ago

E DE E DE

F Jul Jul

ANTA Jun S Jun

Niño

May

May Niño

Abr Abr

itación de las cuencas la mar Mar Mar Niña p

Niña

Feb Feb

Ene Ene

CUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE DE EN LOS MUNICIPIOS CUÍFERO

Dic OLOMBIA A Dic Series de Preci

Normal C Cuenca Qda. Juan García

Normal

Cuenca Qda. Seca (Liborina) Nov Nov

CORANTIOQUIA

OTENCIAL Oct P Oct GUA ura 7.8. A ACIONAL DE g N Fi 0 0

90 60 30 90 60 30

180 150 120

180 150 120 P (mm) P P (mm) P

VALUACIÓN DEL NIVERSIDAD NSTITUTO DEL E I U

Sep

Sep )

Ago Ago

Jul Jul

Continuación

Jun ( Jun Niño

Niño May May

Abr Abr

Niña

Mar Mar

Niña

Feb Feb

eriodos de estudios. p

Ene Ene

Normal Cuenca Río Aura

IBORINA

Dic L Dic Normal

Cuenca Cañada La Quiebra La Cañada Cuenca

Nov LAYA Y Nov

, O Oct Oct ara cada uno de los p 0

OPETRÁN 0 50

80 40

200 150 100

, S 200 160 120

P (mm) P P (mm) P

ERÓNIMO J 2

AN 3 -

7 , S

Sep Sep

en derecha del río Cauca,

NTIOQUIA g

A Ago Ago

E DE E DE

Jul F Jul

Jun ANTA Jun S Niño

Niño

May May

Abr Abr

Niña

Mar Niña Mar

Feb

Feb itación de las cuencas la mar

Ene Ene

CUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE DE EN LOS MUNICIPIOS CUÍFERO Normal OLOMBIA Dic A Dic Normal C

Cuenca Qda. La Nuarque

Cuenca Qda. La Sopetrana

Nov Nov

Series de Preci CORANTIOQUIA

OTENCIAL Oct P Oct GUA A ACIONAL DE N ura 7.8. 0 0 g

80 40 80 40

200 160 120 Fi 200 160 120 P (mm) P P (mm) P

VALUACIÓN DEL NIVERSIDAD NSTITUTO DEL E I U

Sep Ago

ción)

Jul Jun

Niño

May

Abr

Mar Niña

Feb Ene

Cuenca Qda. El Oval Dic Normal

IBORINA

L Nov

LAYA Y Oct

, O 0 80 40

OPETRÁN 200 160 120 , S (mm) P río Cauca, para cada uno de los periodos estudios. (Continua 3 ERÓNIMO 3 J - 7

, S Sep

NTIOQUIA A Ago

E DE E DE

F Jul ANTA Jun

Niño

May

Abr

Mar Niña Feb

Ene

CUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE DE EN LOS MUNICIPIOS CUÍFERO

Dic OLOMBIA

A Normal C Nov Series de Precipitación las cuencas la margen derecha del

CORANTIOQUIA Cuenca Qda. Seca (San Jerónimo) OTENCIAL Oct Series de Precipitación las cuencas la margen derecha P GUA A ACIONAL DE N del río Cauca, para cada uno de los periodos estudios. 0 50

250 200 150 100 Figura 7.8. Figura P (mm) P

VALUACIÓN DEL 7.8. Figura NIVERSIDAD

NSTITUTO DEL E I U EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA

Figura 7.9. Mapa de recarga en un año normal.

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Figura 7.10. Mapa de recarga en un año Niño.

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Figura 7.11. Mapa de recarga en un año Niña.

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• Turc (1954)

0.5 ⎡ 2 − ⎤ ⎛ p ⎞ r = p⎢1− ⎜0.9 + ⎟ ⎥ (7.8) ⎢ ⎜ 2 ⎟ ⎥ L ⎣⎢ ⎝ ⎠ ⎦⎥

2 L = 300 + 25T + 0.05T (7.9) donde r es la recarga (mm/año); p es la precipitación (mm/año) y T la temperatura media anual (°C).

Tabla 7.17. Estimaciones de la recarga media anual en el área de estudio.

Año P anual (mm) T anual (°C) Cheeturvedi Sehgal Turc 1977-1978 924.2 27.0 40.73 75.34 222.55 1988-1989 1198,4 26,7 46,46 85,97 412,83 1991-1992 836,7 27,3 38,72 71,62 169,62

La recarga obtenida con la fórmula de Cheeturvide representa aproximadamente al 5% de la precipitación anual en cada año (Tabla 7.17). Así mismo, los valores de recarga obtenidos con las expresiones de Sehal y Turc representan el 10% y el 40% de la precipitación respectivamente. La recarga obtenida mediante la ecuación de Turc esta sobrestimada; mientras que los valores calculados a partir de las expresiones de Cheeturvide y Sehal son similares a los obtenidos para algunas zonas mediante el modelo de Bradbury et al (2000), pero, a la luz de ese modelo, no son representativos de toda el área de estudio. Los datos de recarga anteriores pueden usarse como comparación con los valores de las Figuras 7.9 a 7.11, resaltando que un único valor de recarga no representa toda el área de estudio dada la variabilidad espacial de los parámetros que la condicionan.

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CAPÍTULO 8

HIDROGEOLOGÍA

8.1 INTRODUCCIÓN

El objetivo general de este trabajo es evaluar las zonas con potencial alto de acumulación de agua. Para lo cual es necesario plantear un modelo hidrológico y geológico conceptual que permita definir las unidades hidroestratigráficas.

La identificación y clasificación de las unidades hidroestratigráficas requiere de los siguientes análisis:

• Geológicos: Litología, geomorfología, geología estructural y estratigrafía.

• Geofísicos: Resistividades aparentes y reales de las rocas.

• Calidad del agua subterránea.

• Hidráulicos e hidrológicos: isopiezas, pruebas de bombeo, precipitación y recarga.

• Recarga por precipitación.

Para la zona se definieron dos tipos de unidades acuíferas; una asociada a los depósitos recientes de tipo aluvial y otro tipo asociada a depósitos de vertiente. La geología y la interpretación de SEV permitió definir que litológicamente los acuíferos están compuestos por arenas con contenidos variables de gravas; y en algunos casos se mezclan con arenas finas intercaladas con limos. Los materiales finos definidos para la zona constan de limos y arenas finas poco compactadas, de edad cuaternaria, con permeabilidad suficiente para permitir la circulación del agua subterránea.

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Los acuíferos se encuentran dentro de pequeñas zonas limitadas por formaciones geológicas más antiguas que sirven como barrera impermeable.

Se determinaron 2 tipos de zonas de acuíferas libres , todos ubicados en depósitos aluviales y depósitos de vertiente recientes, limitados por rocas de edad mayor y mas litificadas que actúan como barrera impermeable. Estas zonas se denominaran como zonas de alto potencial.

Las siguientes son las zonas medio potencial que presentan resistividades propias de materiales saturados pero no se tiene la certeza total de la presencia de agua debido a que no hay aljibes o una estratigrafía detallada del sector. Normalmente son sectores cerca de llanuras de inundación de corrientes principales.

También existen las zonas con bajo potencial compuestas de rocas duras (metamórficas e ígneas).

8.2 ISOPIEZAS

Para la elaboración de la red de flujo se cuenta con valores de los niveles estáticos medidos durante los meses de febrero y marzo (temporada de verano). Sin embargo, dado lo extenso de la zona y el escaso número de puntos de observación de nivel existentes, fue necesario tener en cuenta puntos de control en ríos y ciénagas para elaborar el mapa de isopiezas. Este mapa, que se muestra en la Figura 8.1, es una herramienta útil para el estudio hidrogeológico, ya que a partir de él se pueden determinar direcciones de flujo, zonas de recarga y profundidad del nivel freático, entre otros.

En la época de verano se midió el nivel estático en 51 aljibes distribuidos a lo largo de la zona de estudio. Cada aljibe fue georreferenciado con un GPS de alta precisión y marcado con un código visible que permite su fácil identificación.

Del inventario de aljibes se escogieron 29 puntos para conformar una red de monitoreo de calidad del agua subterránea.

La mayoría de los aljibes de la zona fueron perforados manualmente, con técnicas y detalles constructivos diferentes, como se observa en las Foto 8.1.

Las líneas de flujo deben ser siempre ortogonales a las líneas equipotenciales (isopiezas), (Freeze & Cherry, 1979). Los ríos y demás corrientes presentes en el área de estudio representan líneas de

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La dirección predominante del flujo es de oeste a este, en la margen izquierda del río Cauca y este a oeste en la margen derecha del mismo, es decir, el agua fluye desde las cuencas que componen el área de estudio hacia el río Cauca.

Foto 8.1. Aljibes excavados manualmente: Aljibe 12, ubicado en la finca Piracanta y aljibe 58 en la vereda Obregón, ambos en el municipio de Santa Fé de Antioquia.

Se observa que las isopiezas son prácticamente paralelas al río cauca, lo que muestra patrones de flujo local.

La topografía representa también un control para el trazado de las isopiezas. Las concentraciones de líneas equipotenciales que se observan al este de la zona de estudio, corresponden a elevaciones del terreno donde el flujo de agua se dirige hacia abajo desde las partes más altas.

Se observa también correspondencia entre la permeabilidad y la separación entre las líneas equipotenciales. Una menor separación de las isopiezas indica una menor conductividad hidráulica, y esto se presenta en las zonas más altas que corresponden a materiales más competentes y por lo tanto menos permeables. Así mismo, en las llanuras aluviales aparecen más separadas las isopiezas indicando por tanto una mayor permeabilidad.

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Figura 8.1. Mapa de isopiezas para zona de estudio.

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8.3 PRUEBAS DE BOMBEO

Las pruebas de bombeo se utilizan para determinar los parámetros hidráulicos de un acuífero (conductividad hidráulica K (permeabilidad), transmisividad T, y coeficiente de almacenamiento S); inferir el comportamiento de un acuífero sometido a un bombeo; y determinar condiciones de frontera como lo son flujo impuesto o potencial constante.

La permeabilidad (K) y el coeficiente de almacenamiento (S) son necesarios, entre otras cosas, para el diseño de pozos y el cálculo de abatimientos e interferencias, y en general, para lograr un manejo óptimo del agua subterránea en una zona dada.

Para realizar las pruebas de bombeo a caudal constante, se requiere que en los pozos sean válidas las hipótesis teóricas de las ecuaciones de la hidráulica de pozos:

• El pozo penetra totalmente en el acuífero.

• El acuífero es horizontal y de extensión infinita.

• El medio acuífero es homogéneo e isotrópico.

• El flujo es radial hacia el pozo.

Garantizar el cumplimiento de las hipótesis anteriores no es posible cuando los pozos han sido construidos a mano y sin las mejores condiciones técnicas, como sucede en todos los pozos encontrados en el área de estudio. En estos casos, los resultados de la interpretación de las pruebas de bombeo deben ser vistos y analizados con prudencia.

8.3.1 Método de Theis

Un procedimiento gráfico para evaluar T y S fue desarrollado por Theis (1935) y también por Lohman (1972), y se basa en la llamada ecuación de Theis (8.1):

Q s = W(u) (8.1) 4 πT con

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r²S u = (8.2) 4T t donde, s es el abatimiento; Q es el caudal bombeado; T es la transmisividad del acuífero; r es la distancia desde el punto donde se miden los abatimientos hasta el pozo de bombeo; S es el coeficiente de almacenamiento y t es el tiempo de bombeo.

La función W(u) se conoce con el nombre de función de pozo en acuífero cautivo y es un parámetro adimensional.

El método se basa en la consideración de que cuando los factores Q/4πT y 4T/S se mantienen constantes, la relación entre log(s) y log (r2/t) debe ser similar a la relación entre log W(u) y log(u). Se hace entonces un ajuste gráfico entre las curvas s vs r2/t y W(u) vs u, de donde se selecciona un punto en el tramo en el cual las curvas se ajustan y se obtienen los valores de s, r2/t, u y W(u) asociados al punto de coincidencia. Con estos valores se calculan T y S según las siguientes expresiones:

QW(u) T = (8.3) 4πs

4uTt (8.4) S = 2 r

La aplicación de la ecuación de Theis, deducida inicialmente para acuíferos confinados, es aplicable también a acuíferos libres cuando los abatimientos son pequeños con respecto al espesor saturado inicial del acuífero; condición que se cumplía en los pozos en acuífero libre ensayados.

8.3.2 Aproximación de Jacob

Jacob demostró que para valores pequeños de u, el valor de W(u) en la ecuación de Theis puede aproximarse como:

⎛ 0.562 ⎞ W(u) ≈ ln⎜ ⎟ (8.5) ⎝ u ⎠

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Así pues, cuando u<0.01 es posible utilizar la ecuación de Jacob que puede escribirse en logaritmos decimales así:

Q ⎛ 2.25T ⎞ 0.183Q s = 0.183 log⎜ ⎟ + log(t) (8.6) ⎜ 2 ⎟ T ⎝ r S ⎠ T

La representación de la ecuación (8.5) en formato semilogarítmico corresponde a una recta cuya pendiente (m) es igual a 0.183Q/T. El valor de la pendiente (m) se obtiene de la gráfica abatimiento (s) vs tiempo (t), y luego puede encontrarse el valor de T como:

Q T = 0.183 (8.7) m

En pozos hechos a mano y con diámetro cercano a un metro, la literatura más reciente, (Mace, 1999) recomienda utilizar pruebas tipo “Slug-Test”. En estas pruebas se bombea el pozo hasta que el abatimiento alcanza su valor máximo y luego se miden los abatimientos residuales durante la recuperación del pozo. Uno de los métodos para interpretar los resultados de este tipo de ensayos es el de Hvorslev.

8.3.3 Método de Hvorslev (1951)

Se tiene un pozo como se muestra en la Figura 8.2. Inmediatamente después de que el pozo alcanza su mínimo nivel ho, se empiezan a medir los niveles h correspondientes a un tiempo t.

Figura 8.2. Esquema de un pozo.

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h Se grafica en papel semilog la relación log vs t, como muestra la Figura 8.3. En la gráfica, To es ho el tiempo que transcurre hasta que el agua alcance un 37% de su nivel inicial.

L Cuando >8 se puede aplicar la siguiente ecuación: R

L rp ² Ln( ) K = R (8.8) 2 LTo donde K es la permeabilidad, rp el radio del entubado, R el radio de la rejilla y L la longitud del pozo.

Figura 8.3. Cabezas piezométricas vs t para el método de Hvorslev.

8.3.4 Información y resultados de las pruebas de bombeo

Se hicieron un total de 16 pruebas de bombeo y recuperación. La información de los sitios donde se realizaron las pruebas de bombeo se presenta en la Tabla 8.1.

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Tabla 8.1. Sitios donde se realizaron pruebas de bombeo.

Código Finca Municipio Cota Este Norte A2 Villa David Santa Fe de Antioquia 480,496 1138778,310 1212704,147 A3 La Zanja Santa Fe de Antioquia 478,377 1138429,147 1212652,796 A9 San Miguel Olaya -Sucre 436,179 1140718,079 1221823,178 A11 Tucurinca Santa Fe de Antioquia 458,308 1138332,344 1208283,422 A17 Casa Blanca Olaya 462,676 1142405,669 1217676,915 A21 Mi Potrero Santa Fe de Antioquia 489,254 1139353,473 1213510,786 A25 La Ceiba Santa Fe de Antioquia 452,408 1138650,228 1211485,756 A27 La Pelada Sopetrán 504,623 1142795,178 1211525,290 A32 Casa Azul Sopetrán 568,895 1147267,318 1207881,577 A34 Villa Laura Sopetrán 509,746 1143530,416 1208845,741 A36 Villa Jael San Jerónimo 816,338 1149022,278 1206231,709 A40 Villa Marta San Jeronimo 792,157 1149824,957 1205704,014 A42 San Judas Santa Fe de Antioquia 465,226 1140807,996 1211388,144 A50 Hostería Guaracú San Jerónimo 700.927 1148373,209 1205333,514 A55 Rio Cedro Sopetran 478,561 1142685,499 1209114,415

Tabla 8.2. Información general sobre las pruebas de bombeo y los pozos.

Radio del Espesor del Finca Caudal (l/s) pozo (m) acuífero (m) Villa David 1.16 0,53 35 La Zanja 1.39 0,50 35 San Miguel 1.11 0,45 8 Tucurinca 1.25 0,48 10 Casa Blanca 3.33 0,60 30 Mi Potrero 1.20 0,47 45 La Ceiba 0.33 0,45 20 La Pelada 2.50 0,50 10 Casa Azul 0.67 0,49 10 Villa Laura 1.71 0,49 15 Villa Jael 1.80 0,45 30 Villa Marta 0.61 0,45 15 San Judas 0.27 0,45 15 Hostería Guaracú 1.00 0,55 50 Río Cedro 1.19 0,45 10

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El espesor de los acuíferos fue definido teniendo en cuenta la profundidad de perforación del pozo. Los valores de transmisividad y coeficiente de almacenamiento encontrados para cada uno de los pozos se presentan en la Tabla 8.3.

Tabla 8.3. Transmisividades y coeficiente de almacenamiento obtenidas de las pruebas de bombeo.

Tramisividad Coeficiente de Finca (m2/día) almacenamiento

Villa David 829,80 0,0222 La Zanja 829,80 0,0266 San Miguel 81,64 0,0212 Tucurinca 251,18 0,0239 Casa Blanca 86,11 0,0636 Mi Potrero 147,33 0,0229 La Ceiba 985,57 0,0063 La Pelada 26,68 0,0478 Casa Azul 397,90 0,0128 Villa Laura 414,69 0,0327 Villa Jael 22,30 0,0344 Villa Marta 43,64 0,0117 San Judas 80,30 0,0052 Hostería Guaracú 37,08 0,0191 Río Cedro 54,51 0,0227

Con los valores de transmisividad se obtiene la conductividad hidráulica K (Tabla 8.4) de cada acuífero, según la relación:

T K = (8.9) b donde b es el espesor del acuífero (m).

Tabla 8.4. Conductividad hidráulica según cada prueba de bombeo. Finca Conductividad (m/día) Villa David 23,71 La Zanja 23,71 San Miguel 10,21 Tucurinca 25,12 Casa Blanca 2,87

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Finca Conductividad (m/día) Mi Potrero 3,27 La Ceiba 49,28 La Pelada 2,67 Casa Azul 39,79 Villa Laura 27,65 Villa Jael 0,74 Villa Marta 2,91 San Judas 5,35 Hostería Guaracú 0,74 Río Cedro 5,45

Al analizar los resultados debe tenerse en cuenta que las permeabilidades fueron halladas usando el espesor total del acuífero y no la longitud de los tramos donde efectivamente existiese rejilla, debido a que no se dispone de esa información de diseño del pozo, esto significa que las permeabilidades reales deben ser mayores. Además el tiempo de registros no es el suficiente para un análisis de este tipo, esto se debió principalmente a que las bombas eran automáticas y no era posible seguir almacenando el agua en un momento dado.

Puede observarse que las conductividades están sectorizadas según su magnitud, se tiene que para Santa Fe de Antioquia este parámetro varia entre 20 y 40 m/día para los pozos ubicados en la vereda El Espinal (arenas finas a medias) y entre 2 y 10 m/día para los ubicados en la vereda El Paso (arenas finas); En Sopetrán se presentan intervalos entre 2 – 10 m/día y 20 - 40 m/día, para las partes altas y bajas de las terrazas del río Aura, respectivamente. En San Jerónimo se presentan conductividades entre 0.70 y 5 m/día (limos y arenas finas) y en el sector de Olaya la variación es entre 2 y 10 m/día.

Tabla 8.5. Valores típicos de permeabilidad para algunos materiales (Castany, 1975). Tipo de Material K (cm/s) K (m/d) Limos 0.000058 0.1 0.000922 0.8 0.00208 1.8 Arenas finas 0.00576 5.0 0.0231 20.0 Arenas medias 0.0922 79.7 0.1441 124.5

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En general, los valores de conductividad hidráulica encontrada en los acuíferos de la zona están comprendidos en un rango de 0.70 a 40 m/día.

8.4 ZONAS CON POTENCIAL ACUÍFERO ALTO.

Se presentan dos tipos principales de acuíferos en la zona; los asociados a los materiales aportados por las corrientes principales: Quebrada Juan García, Quebrada La Sopetrana, Quebrada Tahamí, Río Aura, Río Tonusco y Río Cauca, y los acuíferos asociados a los materiales de depósitos de vertiente como es el caso del sector San Jerónimo.

Geomorfológicamente son zonas de terrazas del Río Cauca y abanicos aluviales de tributarios del mismo, los más aptos para la acumulación de agua.

Todos los acuíferos se presentan como libres, estos acuíferos litológicamente están compuestos por material arenoso con contenido variable de grava y en algunos casos arenas finas y limos poco compactados e igualmente permeables. No hay capas impermeables que formen acuíferos confinados. Debido a la falta de contrastes de resistividades en materiales impermeables el espesor de los acuíferos se dedujo por medio de los cortes geológicos.

Se presentan a continuación las 2 principales formas acuíferas del área, la primera asociada al Río Cauca sus tributarios y la segunda a los depósitos de vertiente del sector de San Jerónimo.

Los diagramas de bloque permiten visualizar de manera clara la litología y los espesores de los acuíferos que se describen, también aparecen referenciados geográficamente en la Figura 8.4.

8.4.1 Acuíferos asociados a depósitos aluviales del Río Cauca:

El acuífero más importante de este tipo se presenta en el sector La Florida con área superficial de 2.769 km , y en pequeñas terrazas al sur de la zona. En el sector La Florida el nivel piezométrico promedio es de 25 m. Tiene espesores variables entre 30 y 40 m., en el sur de la zona existe otro pequeño acuífero aledaño al Río Cauca, en cercanías al sector de Cañaveral, en una terraza de 10 a 12 m. de altura respecto al río, niveles piezométricos variables de 8 a 10 m. y con espesores de acuífero entre 15 y 20 m. El agua de estos acuíferos es de tipo bicarbonatada y tipo magnésica, sus temperaturas varían entre 27.5 y 28ºC, mientras que los valores de pH oscilan entre 7.15 y 7.35. Las Figura 8.5 y Figura 8.6 muestran la litología y los espesores de acuífero de este tipo.

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Asociados al Río Cauca también están los depósitos aluviales del sector de La Isla que se consideraron extensión del acuífero del sector Tonusco descrito a continuación.

Para fines de manejo del recurso agua se presentará cada uno de los acuíferos asociados a los principales tributarios.

Figura 8.4. Acuíferos libres

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Figura 8.5. (DB1) . Litología acuífero sector La Florida.

Figura 8.6. (DB1). Acuífero sector La Florida.

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8.4.2 Acuíferos asociados a materiales de tributarios del Río Cauca:

Río Tonusco: El acuífero aledaño a ambas márgenes del Tonusco es uno de los acuíferos de mayor extensión de la zona con área superficial de 12.517 km y niveles piezométricos muy variables a ambas márgenes del río; en la margen derecha el nivel piezométrico se halla constante a 25 m. Y tiene espesor variable entre 25 y 55 m., en la margen izquierda del Río Tonusco los niveles piezométricos varían desde 8 m. en cercanías a Santa Fé de Antioquia hasta 45 m. en la parte mas alejada del abanico, donde el espesor del depósito es mayor y el espesor de acuífero, deducido de los cortes es 50 m. El agua de este acuífero tiene iones predominantes de bicarbonato y de magnesio, las temperaturas varían de 26.6 a 32ºC y los valores de pH oscilan entre 7.07 y 7.8. Las Figura 8.7, Figura 8.8 y Figura 8.9 muestran la litología y los espesores de acuífero de este sector.

Figura 8.7. (DB2). Acuífero margen izquierda del Río Tonusco.

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Figura 8.8. (DB2). Litología acuífero sector Tonusco.

Figura 8.9. (DB3). Acuífero libre margen izquierda del Río Tonusco y del sector La Isla.

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Río Aura: en las terrazas y llanuras de inundación a ambas márgenes del río existen franjas de materiales que contienen agua con profundidades que varían entre los 4 y 13 m. respecto a la superficie, espesores de acuífero entre 35 y 50 m., con un área superficial 4.27 km .

Las Figura 8.10, Figura 8.11 y Figura 8.12 presentan la litología y los espesores de los acuíferos modelados en este sector. Químicamente las aguas de esta zona se presentan como de tipo bicarbonatada y de tipo magnésica, los valores de pH se encuentran entre 6.5 y 7.12, mientras que los valores de temperatura oscilan entre 27.4 y 29.3ºC.

Figura 8.10. (DB4). Litología Acuífero Río Aura.

Figura 8.11. (DB4). Acuífero margen izquierda Río Aura.

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Figura 8.12. (DB5). Acuífero margen derecha Río Aura.

Quebrada La Sopetrana: en el abanico de esta quebrada se plantean varios acuíferos separados por colinas de la Formación Amagá que actúan como barreras impermeables.

Dentro de los acuíferos se encuentra el casco urbano del municipio de Sopetrán que se extiende hasta la desembocadura de La Sopetrana en el Río Cauca. Presenta niveles piezométricos que varían desde los 7 m. en la parte proximal del abanico hasta 20 m. en la parte distal del mismo. Las Figura 8.13, Figura 8.14 y Figura 8.15 presentan los diagramas litológicos y de espesores de los acuíferos. Según los análisis químicos las muestras de agua que se presentan son de tipo bicarbonatada y de tipo magnésica, los valores de pH varían de 6.42 a 7.07, mientras que la temperatura oscila entre 26.7 y 29.5ºC.

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Figura 8.13. (DB6). Litología acuífero de La Sopetrana.

Figura 8.14. (DB6). Acuífero parte alta del abanico de La Sopetrana.

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Figura 8.15. (DB7). Acuífero cerca de desembocadura de La Sopetrana en el Río Cauca.

Quebrada Juan García: en los depósitos de esta quebrada se presenta un acuífero pequeño, en cercanías al casco urbano del municipio de Liborina. Los niveles piezométricos se encuentran a 10 m. y los espesores de acuífero varían de 30 a 45 m. Las Figura 8.16 y Figura 8.17 muestran los diagramas de bloque del sector.

8.4.3 Acuíferos asociados a depósitos de vertiente.

En la zona se presentan dos tipos de depósitos superficiales con alto potencial acuífero; los depósitos de origen aluvial anteriormente descritos, y los depósitos de vertiente, los cuales se componen principalmente por fragmentos angulosos a subredondeados derivados de partes altas y que están soportados por una matriz limo-arenosa (Figura 8.18).

En la zona de estudio existe sólo un acuífero importante de este tipo, asociado al municipio de San Jerónimo. Con un área de 6.974 km abarcando el casco urbano del municipio de San Jerónimo y las poblaciones de El Tesoro, El Llano de Aguirre, La Granja, El Hato y Leticia.

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Figura 8.16. (DB8). Litología acuífero Juan García.

Figura 8.17. (DB8). Acuífero Juan García.

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Los niveles piezométricos de este acuífero son variables, desde los 2 m. en la parte oriental hasta los 25 m. en el occidente, cerca al contacto entre el depósito y la Formación Amagá que aflora en este sector. Los espesores pueden variar de 30 a 60 m. (Figura 8.19), dentro de este acuífero se muestrearon 5 aljibes; 2 de las muestras son de tipo magnésica y las otras tres sin tipo iónico dominante, para los aniones todas fueron clasificadas como de tipo bicarbonatada, pH entre 7.5 y 8.5, mientras que la temperatura varía entre 28.4 y 29.3ºC.

Figura 8.18. (DB9). Litología Acuífero San Jerónimo.

Figura 8.19. (DB9) . Acuífero San Jerónimo.

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8.5 ZONAS CON POTENCIAL ACUÍFERO MEDIO.

Se consideraron como zonas de potencial acuífero medio las zonas geológicamente aptas y de características similares a las zonas definidas como acuíferos libres, pero de las cuales no se tiene la certeza total de contener agua.

Estas zonas se concentran principalmente en las llanuras de inundación y pequeñas terrazas de la Quebrada Juan García, Río Cauca en cercanías del municipio de Olaya, abanico aluvial del corregimiento de Sucre. La Figura 8.20 muestra las zonas descritas.

Figura 8.20. Zonas de potencial acuífero alto y medio.

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8.6 Zonas de Potencial Bajo

Dentro de estas zonas se encuentran todas las secuencias terciarias, rocas metamórficas e ígneas. Estas últimas afloran al Oriente y Occidente de la zona de estudio respectivamente. La geología regional plantea la zona de estudio como un valle intra cordillerano entre las cordilleras Central y Occidental. Por lo anterior los materiales aptos para la explotación y acumulación de agua se concentran en la parte central del valle la cual es más apta topográficamente y recibe los materiales aportados por las dos cordilleras.

Dentro de las zonas con potencial bajo también se encuentran los cerros aislados de rocas metamórficas e ígneas que afloran a orillas del Río Cauca y las diferentes colinas de la Formación Amagá que afloran abundantemente en diferentes sectores de la zona de estudio.

8.7 VULNERABILIDAD A LA CONTAMINACIÓN

Una vez se tiene el conocimiento espacial de las zonas acuíferas, de su comportamiento hidráulico, del tipo y usos del suelo, de las características de las diferentes unidades litológicas, de las posibles direcciones de flujo y del valor promedio de la recarga, se hace importante conocer que tan vulnerables a la contaminación, en términos cualitativos, son los diferentes acuíferos.

El término vulnerabilidad a la contaminación de un acuífero se usa para representar las características intrínsecas que determinan la susceptibilidad de un acuífero a ser adversamente afectado por una carga contaminante (Foster, 1991). El riesgo a la contaminación resulta de dos factores: la carga contaminante y la vulnerabilidad natural a la contaminación. La carga contaminante se puede controlar pero la vulnerabilidad no. La contaminación del agua subterránea puede ocurrir por accidente o por negligencia. La mayoría de los incidentes de contaminación se dan por substancias dejadas en la superficie de los acuíferos, ya sea que se almacenen en ella o que caigan accidentalmente. Hay cuatro maneras para que la contaminación llegue a los acuíferos : infiltración, recarga, migración directa o intercambio entre acuíferos (Barcelona et al., 1988).

Los principales factores que inciden en la vulnerabilidad del acuífero son: el tipo de suelos de la zona vadosa o no saturada, el tipo de acuífero, la recarga, la profundidad de los niveles freáticos, la topografía y la conductividad del acuífero. La determinación de la vulnerabilidad de un acuífero sirve como base para implementar políticas de protección de las aguas subterráneas y para un manejo óptimo del recurso.

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La construcción de mapas de vulnerabilidad, es una de las técnicas existentes para identificar, dentro de un área, las zonas más susceptibles a la contaminación. Estos mapas se construyen con base en índices cualitativos cuyos valores dependen de los parámetros mencionados anteriormente.

8.7.1 DRASTIC

Una de las técnicas más conocidas es el DRASTIC, (Aller et al, 1987). La palabra DRASTIC es un acrónimo de los siete factores, utilizados para dar valores relativos a la vulnerabilidad de un acuífero a la contaminación, ellos son:

• Profundidad del nivel freático, Dr (Depth to Ground Water)

• Recarga (Recharge rate), Rr

• Medio acuífero (Aquifer media), Ar

• Tipo de suelo (Soil media), Sr

• Topografía (Topography), Tr

• Impacto de la zona vadosa (Impact on vadose zone), Ir

• Conductividad hidráulica (Conductivity), Cr

Cada uno de estos parámetros tiene un valor base en un sistema de clasificación desarrollado por Aller. Estos factores se multiplican por un factor de peso y luego se suman, para calcular el índice DRASTIC, así:

Indice DRASTIC = Dr Dw + Rr Rw + Ar Aw + S r S w + TrTw + I r I w + Cr C w (8.10)

Los subíndices r y w se refieren a rangos y factores de peso respectivamente. La Figura 8.21 muestra un esquema grafico de la aplicación del método.

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Figura 8.21. Método DRASTIC.

El DRASTIC se basa en 4 hipótesis principales:

• El contaminante se introduce por la superficie del terreno

• El contaminante fluye hacia las aguas subterráneas por medio de la precipitación

• El contaminante tiene la movilidad del agua

• El área evaluada es mayor de 0.4 km²

Aunque estas hipótesis han sido muy criticadas, la ventaja del DRASTIC reside en que considera la mayoría de los factores que controlan la vulnerabilidad de un acuífero a la contaminación. Tiene sin embargo algunas limitaciones, no considera el impacto de la actividad humana en la contaminación del agua subterránea, no considera los efectos de parámetros tan importantes como fallas o fracturas, tampoco tiene en cuenta la intensidad de la precipitación y la duración de las tormentas, diferencias en la movilidad de los contaminantes, dilución, etc. No obstante con todas estas limitaciones es una buena herramienta para predecir la vulnerabilidad de un acuífero a la

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Tabla 8.6. Profundidad del nivel freático (D). Profundidad Rango de clase Dr (Pies) 0-5 10 5-15 9 15-30 7 30-50 5 50-70 3 75-100 2 >100 1 Factor de Ponderación Tipo Dw No Pesticida 5 Pesticida 5 Tabla 8.7. Recarga (R). Recarga (Pulgadas) Rango de clase Rr 0-2 1 2-4 3 4-7 6 7-10 8 >10 9 Tipo Factor de Ponderación Rw No Pesticida 4 Pesticida 4 Tabla 8.8. Medio Acuífero (A). Rango de Clase Típico, Tipo de Acuífero Rangos de Clase, Ar Ar Shale Masivo 1-3 2 Igneas Metamórficas 2-5 3 Igneas Metamórficas meteorizadas 3-5 4 Morrenas 4-6 5 Secuencias de areniscas, limolitas y 5-9 6 shale Arenisca Masiva 4-9 6 Limolita Masiva 4-9 6 Arenas y Gravas 4-9 8 Basalto 2-10 9 Caliza en carso 9-10 10 Factor de Ponderación Tipo Aw No Pesticida 3 Pesticida 3

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Tabla 8.9. Tipo de suelo (S) Tipo de Medio Rango de Clase, Sr Delgado o ausente 10 Grava 10 Arena 9 Turba 8 Agregados de arcilla 7 Franco Arenoso 6 Franco 5 Franco Limoso 4 Franco Arcilloso 3 Mack 2 Arcilla no compactada 1 Factor de Ponderación Tipo Sw No pesticida 2 Pesticida 5 Tabla 8.10. Topografía (T). Pendiente Rango de clase Tr (%) 0-2 10 2-6 9 6-12 5 12-18 3 >18 1

Tipo Rango de clase Tw No Pesticida 1 Pesticida 3 Tabla 8.11. Impacto de la Zona Vadosa (I) Rango de Tipo de Acuífero Rangos de Clase, Ir Clase Típico, Ir Capa confinada 1 1 Sedimentos arcillosos 2-6 3 Shale 2-5 3 Calizas 2-7 6 Areniscas 4-8 6 Secuencias de areniscas, limolitas y shale 4-8 6 Arenas y gravas con fracciones importantes de 4-8 6 Arcillas Rocas ígneas y metamórficas 2-8 8 Arenas y gravas 6-9 9 Basalto 2-10 10 Calizas Cársticas 8-10 Factor de Ponderación Tipo Iw

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No Pesticida 5 Pesticida 4 Tabla 8.12. Conductividad Hidráulica (K) Conductividad Hidráulica Rango de clase Cr (gpd/ft2) 1-100 1 100-300 2 300-700 4 700-1000 6 1000-2000 8 >2000 10 Factor de Ponderación Tipo Cw No Pesticida 3 Pesticida 2

En una zona determinada, mientras mayor sea el índice DRASTIC, mayor es la vulnerabilidad a la contaminación del agua subterránea.

Para hallar el índice DRASTIC se elaboraron los siguientes mapas:

• Mapa de profundidad del nivel freático (Dr): La profundidad del nivel freático se obtuvo de restar al modelo de elevación del terreno, el modelo de elevación obtenido a partir de las isopiezas. Este mapa resultado se reclasificó para obtener los valores de Dr. Hay que tener en cuenta que la profundidad del nivel freático es variable en el tiempo y por tanto el parámetro Dr no puede considerarse constante.

• Mapa de recarga (Rr): Se utilizó el mapa de recarga obtenido para un año normal (Figura 8.9). Se reclasificó el mapa de acuerdo a los rangos propuestos en la Tabla 8.7 para obtener los valores del parámetro Rr para toda el área de estudio.

• Mapa de medio acuífero (Ar): Con base en el modelo geológico se consideró que el medio acuífero en toda la zona de estudio está constituido por arenas y gravas. Por lo tanto, se asumió un valor uniforme del parámetro Ar para toda el área de estudio igual a 8 (según Tabla 8.8).

• Mapa de tipos de suelo (Sr): Se usó el mismo mapa de texturas de suelo utilizado para estimar la recarga, asignándole a cada tipo de suelo uno de los valores de Sr especificados en la Tabla 8.9.

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• Mapa de pendientes (Tr): El mapa de pendientes se halló a partir del modelo de elevación digital construido con la topografía suministrada por CORANTIOQUIA en escala 1:25000, y corregido utilizando las cotas medidas durante este proyecto y la hidrografía de la región. El mapa de pendientes obtenido se reclasificó según los valores de la Tabla 8.10.

• Mapa de impacto de la zona vadosa (Ir): De los tipos de acuífero referidos en la Tabla 8.11, se asumió que toda el área de estudio estaba representada por arenas y gravas, y por ende se utilizó un valor de Ir igual a 9 para toda la zona.

• Mapa de conductividad hidráulica (Cr): De acuerdo con los resultados obtenidos de las pruebas de bombeo, los valores de conductividad hidráulica en la zona de estudio se reclasificaron según la Tabla 8.12, para asi obtener los valores de Cr.

A partir de la expresión 8.10 y mediante el álgebra de mapas realizada con el software Arcview, se halló el mapa de vulnerabilidad que se presenta en la Figura 8.22.

La elección de los factores de ponderación asociados a cada uno de los mapas anteriores, se hizo considerando siempre un contaminante tipo pesticida debido a que este es el caso más crítico.

Un área importante de la zona de estudio, desde el punto de vista de potencial acuífero, presenta un valor alto a extremo de la vulnerabilidad a la contaminación del agua subterránea. El resto de la zona presenta vulnerabilidad moderada. La zona más vulnerable corresponde en general a llanuras aluviales.

Los valores de vulnerabilidad alta en las llanuras aluviales se deben en gran parte a que la poca profundidad del nivel freático combinada con la alta permeabilidad del suelo y la zona vadosa, favorecen el ingreso de contaminantes a los acuíferos superficiales ubicados en estas zonas.

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Figura 8.22. Mapa de vulnerabilidad a la contaminación del agua subterránea en el área de estudio Método DRASTIC.

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8.7.2 GOD

El método de GOD fue desarrollado en 1987 por Foster, y su ventaja es que es simple de usar y requiere de pocos parámetros. Éste es considerado como el primer paso para la determinación del riesgo de contaminación de aguas subterráneas priorisando. El método determina la vulnerabilidad intrínseca por lo que no toma en cuenta el tipo de contaminante.

Este método establece la vulnerabilidad del acuífero, como una función de la inaccesibilidad de la zona saturada, desde el punto de vista hidráulico a la penetración de contaminantes y la capacidad de atenuación de los estratos de la zona no saturada como resultado de su retención física y la reacción química con los contaminantes (Foster e Hirata, 1991).

Se trata de un método empírico que establece la vulnerabilidad relativa como la interacción entre la inaccesibilidad hidráulica y la capacidad de atenuación, factores que poseen relaciones complejas que dependen de gran cantidad de variables difíciles sino imposibles de cuantificar. Para solventar este inconveniente la metodología utiliza la clasificación de tres faces discretas que son:

• Tipo de acuífero

• Litología de la zona no saturada

• Profundidad del agua subterránea

La vulnerabilidad según el método se calcula como el producto de los siguientes factores:

Índice de Vulnerabilidad = G*O*D (8.11)

Donde

G = índice por condición de confinamiento del acuífero u ocurrencia del agua subterránea (Groundwater occurrence)

O = índice del substrato litológico en términos de grado de consolidación y características litológicas (Overall aquifer class).

D = índice por profundidad del nivel del agua o techo del acuífero confinado (Depth).

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Cada uno de los factores posee valores entre cero y uno, entre mayor es el valor, más desfavorable es la condición, la clasificación se hace a partir de la Figura 8.24. Este método solo asigna un peso indirecto a las variables a través de sus valores.

Algunos otros factores reconocidos como modificadores de la vulnerabilidad son tomados en cuenta por el método dentro de la carga contaminante. Entre estos se puede citar la infiltración efectiva y el tipo de suelo.

Otra característica del método importante de destacar es que solo toma en cuenta la posible atenuación antes de alcanzar la zona saturada, sin tomar en cuenta la dilución y dispersión en el acuífero.

Se considera vulnerabilidad muy baja si el valor es menor a 0.1, baja si el valor está entre 0.1 y 0.3, moderada si está entre 0.3 y 0.5, alta si está entre 0.5 y 0.7 y extrema si es mayor a 0.7. La Figura 8.23 muestra el método bajo un esquema gráfico.

Para hallar el índice GOD se elaboraron los siguientes mapas:

• Mapa de profundidad del nivel freático (D): La profundidad del nivel freático se obtuvo de restar al modelo de elevación del terreno, el modelo de elevación obtenido a partir de las isopiezas.

• Mapa de índice de confinamiento (G): Debido a que todos los acuíferos definidos en la zona son libres se toma un valor constante de 0.6.

• Mapa de substrato litologico (O): Con base en el modelo geológico se consideró que para el acuífero de San Jerónimo se toma un valor 0.8 (gravas coluviales) y para el resto de la zona 0.6 (arenas y gravas aluviales y fluvio torrenciales).

El resultado gráfico obtenido se presenta en la Figura 8.25.

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Figura 8.23. Método GOD.

Los resultados obtenidos por el método GOD son, en cuando a la distribución espacial, coherentes a los obtenidos por el DRASTIC, e igualmente en cuanto a los valores extremos de ambos, pero a diferencia de este, no se presentan valores de vulnerabilidad alta, la mayor parte del área de estudio se clasifica como vulnerabilidad muy baja, mientas que las llanuras aluviales presentan vulnerabilidad baja y moderada.

Hay que tener en cuenta que los parámetros que usa este método son solo tres, y además son generalmente constantes en zonas del área de estudio.

Realizando una comparación de los resultados, se puede concluir que hay zonas que requieren especial cuidado, y se ubican en las zonas aledañas a las zonas acuíferas definidas, en especial en los acuíferos del Tonusco, Sopetrán y San Jerónimo.

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Figura 8.25. Mapa de vulnerabilidad a la contaminación del agua subterránea en el área de estudio Método GOD.

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CAPITULO 9

CONCLUSIONES

• La zona de estudio se caracteriza por la importante variabilidad espacial de la pluviosidad. La precipitación anual mínima reportada es de 718 mm/año (1997) en la estación Cotové Hda en Santa Fé de Antioquia y se registran precipitaciones máximas de 2856 mm/año en la estación Placita en Liborina, para el año 1981. La precipitación media anual estimada para el área es de 1056 mm/año.

• La precipitación presenta un comportamiento bimodal caracterizado por temporadas de lluvia en los meses de abril – mayo y septiembre – octubre, y temporadas secas durante enero – febrero y julio – agosto. En las temporadas lluviosas se produce mas del 40 % de la precipitación total anual. Este comportamiento temporal de la precipitación durante el año, es típica en las cuencas colombianas y se justifica por el paso de la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT).

• Espacialmente la precipitación aumenta hacia el noreste de la cabecera municipal de Santa Fé de Antioquia, con valores máximos de 1600 mm/año en la parte alta del municipio de Olaya y valores mínimos de 1000 mm/año en las inmediaciones de Santa Fé de Antioquia.

• La zona es muy plana, por lo cual la variabilidad espacial de la temperatura es insignificante, y tiene un valor medio estimado de 27 °C.

• La zona de estudio esta formado por un valle intracordillerano entre las cordillera central y occidental, donde los materiales poco litificados y a su vez más permeables se concentran en cercanías al valle del río Cauca.

• Dentro de la zona no se obtuvieron contrastes de resistividades entre los depósitos superficiales y la roca basamento.

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• Se definieron 3 rangos principales de resistividades, en los cuales se diferenciaron finos (arenas finas y limos), arenas con mayor contenido de grava y arenas con menor contenido de grava.

• Las resistividades oscilaron entre 0 y 1000 ohm-m, sin presentarse valores asociados a roca fresca.

• Dentro de la zona de estudio existen 2 tipos de zonas acuíferas; la primera asociada a los depósitos superficiales aluviales del río Cauca y sus afluentes, y la segunda compuesta por depósitos de vertiente.

• Los acuíferos delimitados dentro de la zona de estudio se limitan a los depósitos superficiales (cuaternarios) y excluyen todas las rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias que afloran en todo el sector.

• Los depósitos superficiales de la zona se componen principalmente de diferentes tamaños de arena y gravas que permiten una fácil acumulación y circulación de agua, por lo consiguiente la existencia de materiales confinantes no se presencia en la zona e igual existe la carencia de acuíferos confinados.

• El abanico aluvial formado por el río Tonusco y las terrazas altas de La Florida se plantean como las zonas con potenciales acuíferos más altos.

• En general las aguas subterráneas del sector presentan una composición similar, donde predominan los iones de bicarbonato y el magnésico, con los valores de pH cercanos al neutro.

• La zona se encuentra afectada tectónicamente por el sistema de fallas Cauca – Romeral que ocasiona geoformas características principalmente en las colinas de la Formación Amagá donde sus topes tienen una orientación preferencial.

• A excepción del coluvión del municipio de San Jerónimo, el total de depósitos con potencial alto de acumulación de agua están formados por el río Cauca y por los afluentes que en muchos casos forman abanicos aluviales al disminuir su pendiente en la desembocadura en la corriente principal.

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• Las aguas subterráneas del sector poseen un enriquecimiento en magnesio y hierro, el cual se puede asociar a la presencia de rocas con contenido mineral alto en estos dos elementos como es el caso de las rocas del plutón de Sabanalarga y los diferentes tipos de esquistos del complejo polimetamórfico de la Cordillera Central.

• Las rocas sedimentarias de la Formación Amagá presentan estratificación inclinada y pliegues que permiten en las depresiones la acumulación de materiales más recientes llevados por pequeñas corrientes.

• Por medio de las diferentes herramientas utilizadas se planteó un modelo geológico del subsuelo que muestra las pequeñas cuencas depositacionales soportadas por las rocas más antiguas, la profundidad de contacto entre estas rocas y los depósitos superficiales debieron asumirse por medio de los cortes geológicos ya que las resistividades no mostraron contrastes entre los dos.

• El sector del río Tonusco tiene alta variabilidad tanto vertical como lateral en su composición, debido a la dinámica de río trenzado. Esto dificulta la prospección geofísica por la falta de estratos horizontales continuos.

• Los análisis fisicoquímicos muestran que los cuerpos de agua no sobrepasan los estándares puestos por el Ministerio de Salud para el consumo humano e indican que es un recurso apto para el consumo, por otro lado todas las muestran de agua poseen coliformes lo que indicas que las hace no aptas para el consumo, lo cual se puede solucionar con un proceso de cloración o hirviendo el agua.

• El río Cauca tiene gran influencia sobre los acuíferos de pequeñas terrazas, donde los niveles de agua de los aljibes fluctúan con la variación del mismo nivel del río.

• El abanico aluvial del río Tonusco presenta niveles de profundidad del agua muy diferentes a ambas márgenes del río, lo que permite plantear la hipótesis de un flujo regional de agua subterránea actuando en la margen izquierda del río.

• De los elementos potencialmente nocivos para la salud humana analizados en este estudio como lo son el calcio, el hierro, el magnesio, los nitritos, los nitratos, y los sulfatos, el hierro presenta un numero alto de muestras (13 en total) que sobrepasan el valor máximo de 0.3 mg/l,

INSTITUTO DEL AGUA 9-3 CORANTIOQUIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA permitido por el decreto 2105, para las aguas de consumo humano, para el resto de elementos todas las muestras están por debajo de los máximos admisibles.

• Para la zona de estudio 17 muestras presentan valores mayores de 150 mg/l en dureza total como CaCO3.

• 9 muestras presenta valores de turbidez mayores al valor permitido por el Ministerio de Salud que es de 5 mg/l, con valores entre 62.5 y 5.14 mg/l.

• La recarga potencial debida a la precipitación durante un año normal varía, en general, entre 0 y 80 mm/año dependiendo de la localización del acuífero considerado. Hablar entonces de un valor medio de la recarga para toda el área de estudio no es apropiado, porque tal valor presenta significativas variaciones espaciales.

• La recarga en la zona de estudio es mayor en la margen izquierda del río Cauca, occidente de la zona de estudio.

• El drástico aumento de la precipitación durante un año Niña puede provocar incrementos de la recarga superiores al 100% con respecto a la condición normal.

• Los valores de conductividad hidráulica interpretados a partir de las pruebas de bombeo muestran que en cada una de las cuencas geológicas seleccionadas hay rangos de valores definidos. En Santa Fe de Antioquia, Vereda El Espinal el rango de variación de este parámetro es entre 20 y 40 m/día (arenas finas a medias), y de 2 a 10 m/día para la zona correspondiente a la vereda El Paso. En Sopetrán se presentan intervalos entre 2 a 10 m/día y 20 a 40 m/día, para las partes altas y bajas de las terrazas del río Aura, respectivamente. En San Jerónimo se presentan conductividades entre 0.70 y 5 m/día (limos y arenas finas) y en el sector de Olaya la variación es entre 2 y 10 m/día.

• La vulnerabilidad a la contaminación de los acuíferos de la zona fue calculada por dos métodos el DRASTIC (Aller et al, 1987) y el GOD (Foster, 1987). Cada uno de estos métodos se basa en el calculo de un índice, el primero de estos usa 7 parámetros y depende del tipo de contaminante y el segundo método es independiente de este y se fundamenta en tres parámetros.

• La medición de la vulnerabilidad es en forma cualitativa, teniendo zonas de muy baja vulnerabilidad hasta extrema. Los resultados obtenidos por el método GOD presenta

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• Según la vulnerabilidad a la contaminación de la zona de estudio se debe tener especial cuidado con las zonas acuíferas correspondientes del Tonusco, Sopetrán y San Jerónimo.

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RECOMENDACIONES

• Revisar y fortalecer el modelo hidrogeológico con base en nueva información como la proveniente de perforaciones.

• Ampliar la red de monitoreo de la calidad del agua subterránea incluyendo las principales corrientes de la zona.

• Promover que la construcción de pozos en la región se haga con base en un diseño previo que tenga en cuenta las características hidráulicas de los acuíferos y la calidad del agua a explotar. Además, exigir que los nuevos pozos que se perforen tengan un sistema que permita medir fácilmente niveles y caudales

• Orientar a la comunidad sobre el adecuado mantenimiento de las captaciones y el cuidado de las zonas de recarga, así como técnicas básicas de potabilización del agua.

• Controlar el manejo y disposición de materiales potencialmente contaminantes por parte de la comunidad de la zona y de las industrias asentadas en ella, debido a la alta vulnerabilidad de los acuíferos a la contaminación. Este control es crítico en las áreas de recarga de acuíferos, y en las zonas aledañas a las captaciones.

• Debe tenerse en cuenta que los resultados de este trabajo están a una escala regional, por lo que la localización particular de nuevos pozos puede requerir sondeos geoeléctricos adicionales.

• Analizar los resultados y revisar críticamente el modelo adaptado para estimar la recarga en casos donde la precipitación sea muy alta.

• Tener en cuenta que los resultados de este trabajo están a una escala regional, por lo que la localización particular de nuevos pozos puede requerir sondeos geoeléctricos adicionales.

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CAPITULO 10

REFERENCIAS

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ALVAREZ, E., GONZALEZ, H.. 1978. Geología y Geoquímica del Cuadrángulo I-7. Ingeominas, Bogotá.

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ANEXO A1

SISTEMA DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA

La información recolectada para el proyecto “Evaluación del potencial acuífero de los municipios de Santa Fe de Antioquia, San Jerónimo, Sopetrán, Olaya y Liborina” tiene una componente geoespacial importante que considerada adecuadamente permite construir bases de datos espaciales y representarla en una interfaz gráfica, donde su consulta y actualización sean fáciles para todo tipo de usuarios.

Las actividades desarrolladas para el sistema de información geográfica hasta el momento han sido:

• Recopilación, organización y análisis de la información cartográfica y temática existente

• Edición de información cartográfica

• Preparación de cartografía base para las salidas de campo

• Organización de la estructura de directorios y estándares para el manejo de la información geográfica

• Poblamiento de las bases de datos

• Generación de mapas temáticos y procesamiento de información cartográfica.

A continuación se describen brevemente cada una de las fases.

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A1.1 Recopilación, organización y análisis de la información cartográfica y temática existente

En la Tabla A1.1 se relaciona la cartografía disponible por el proyecto, su escala y el formato en que fue adquirida.

Tabla A1.1. Relación de información cartográfica y temática adquirida para el proyecto. Nombre Escala Fecha Observaciones Planchas en formato digital: 1:25000 1976 Cartografía IGAC en formato digital 130 I D, 130 II C, 130 III B, 130 1980 facilitada por CORANTIOQUIA. III D, 130 IV A y 130 IV C Mapa Geológico de Ingeominas, 1:10000 1983 Copia en papel. Plancha 130. 0 Autores: Mario Mejía, Eduardo Álvarez, Humberto González y Grosse (1926) Mapa Geomorfológico de la zona 1:10000 2001 Mapa en formato digital facilitado por de estudio. Corantioquia – Idea 0 CORANTIOQUIA UN Mapa de Coberturas Vegetales y 1:25000 Mapa en formato digital de la Usos del Suelo recopilación de mapas de Usos del suelo realizada por CORANTIOQUIA Mapa de Usos Agrológicos del 1:10000 Mapa en formato digital facilitado por la Suelo 0 Secretaría de Agricultura del Departamento

Toda la información geográfica considerada en este proyecto se representa en coordenadas planas (locales) usando los siguientes parámetros de proyección:

Proyección: Transversa de Mercator o Conforme de Gauss.

Unidades: metros.

Origen: Oeste (también conocido como Chocó o Cali; latitud: 4,599047° y longitud: -77,080917)

Falso Norte: 1 000 000 m

Falso Este: 1 000 000 m

Esferoide: Internacional o de Hayford (a=6 378 388 m y f=1/297)

Datum: GCS_Bogotá

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La información geográfica cuya ubicación espacial está dada en coordenadas geográficas (ejm. Información tomada en campo con GPS) se proyectó de manera que se ajustara a la cartografía base.

A1.1.1 Edición de información cartográfica

Se editaron las planchas cartográficas en escala 1:25000 suministradas por Corantioquia, para construir un mosaico cartográfico de la zona de estudio. De estas planchas cartográficas se extrajo la información correspondiente a drenajes, curvas de nivel, vías principales, senderos, cabeceras municipales, límites municipales, y toponimia.

Además de la creación del mosaico, se corrigieron algunos errores topológicos como empates de curvas entre planchas, cotas erradas en algunas curvas, empates de drenajes entre planchas, etc.

A1.1.2 Organización de la estructura de directorios y estándares de nomenclatura de archivos

La información geográfica del proyecto se organizó de acuerdo con la siguiente estructura de directorios, de manera que toda la información pueda localizarse fácilmente.

/SantaFe 01SIG 01Cbase Bdatos Grd Shp 02Tematicos Bdatos Grd Shp 03Proyectos 04Modelo de datos 02Documentos 03Imagenes

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En el subdirectorio 03Imagenes, están almacenados los logos de las instituciones participantes en el proyecto (Corantioquia y la Universidad Nacional de Colombia), y las figuras y fotografías relacionadas con algunos temas del sistema de información y que están relacionadas en sus correspondientes tablas de atributos.

En el subdirectorio 01SIG/03Proyectos, se encuentran los proyectos de ArcMap, que abren los temas y layouts correspondientes a los ploteos definidos con el interventor en escala 1: 25.000 y a algunas figuras del informe en tamaño carta. Los mapas que se presentan en papel son:

• Mapa geológico a escala 1: 25.000.

• Mapa geológico con cortes a escala 1: 50.000.

• Mapa geomorfológico a escala 1: 25.000.

• Mapa de recarga potencial en un año normal a escala 1: 25.000.

• Mapa de isopiezas a escala 1: 25.000.

• Mapa de zonas acuíferas a escala 1: 25.000.

• Mapa de vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos – método GOD a escala 1: 25.000.

• Mapa de vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos – método DRASTIC a escala 1: 25.000.

En el subdirectorio 01SIG/04Modelo de datos, se encuentra una geobase de datos (personal geodatabase de ArcGIS) con los elementos en formato vector del proyecto y la información atributiva, las tablas de dominio y las relaciones entre tablas, de acuerdo con el Modelo de Datos propuesto en este proyecto. Allí se presenta también el diagrama entidad – relación de la base de datos en un archivo pdf (Portable Data File) y como imagen en un archivo .GIF (Graphics Interchange Format). Es importante resaltar que no se presenta una geobase de datos de todo el proyecto ya que los elementos tipo raster no pueden integrarse a ella por tratarse de una geobase de datos personal.

Los estándares para nomenclatura de archivos con información cartográfica y temática adoptados en este proyecto se detallan a continuación:

Los elementos geográficos se nombraron de acuerdo con la siguiente estructura:

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T_ELEMENTO_ES

T: Indica el tipo de elemento geográfico o tabla.

Punto P

Línea L

Área A

Texto Tx

Raster o grid R

Tabla primaria T

Tabla secundaria TS (# si hay más de una: TS1, TS2, etc)

ELEMENTO: Nombre del elemento de acuerdo con el modelo de datos, por ejemplo unidad litológica - ULIT. El nombre debe tener máximo 8 letras para los conjuntos de datos geográficos, para los nombres de las tablas secundarias no hay límite de caracteres.

ES: Indica la escala de la información que hay contenida en el archivo o mapa.

1: 100000 100

1: 25000 25

A1.1.3 Estándares y Diccionario de datos

En el documento “Diccionario de datos” se especifican los estándares para generación y administración de los datos recopilados en el proyecto, el modelo de datos usado para la representación de la información en el sistema de información geográfica -SIG- y las especificaciones básicas para la generación y administración de la información digital. Estas especificaciones incluyen la descripción de la estructura de las tablas de datos en que se presenta la información atributiva, con el correspondiente rango de valores que pueden tomar y la descripción de la estructura de los datos espaciales.

En la Tabla A1.2 se listan los elementos geográficos considerados en este proyecto

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Tabla A1.2. Relación coberturas de información cartográfica base y temática del proyecto.

MAPA CÓDIGO MAPA Área de estudio a-areaestu-25 Curvas de nivel l-curvaniv-25 Drenajes dobles a-drenajes-25 Drenajes sencillos l-drenajes-25 Límite Municipal a-municip-25 Vías principales l-viasppal-25

Cartografía Base Centros Poblados a-centpobl-25 Senderos l-senderos-25 Modelo digital de elevaciones r-mde-10 Inventario de Puntos de agua p-ptosagua-25 Red de Monitoreo p-redmoni-25 Unidades geológicas a-geologia-25 Fallas geológicas l-fallasgeo-25 Cortes Geológicos l-cortgeol-25 Unidades geomorfológicas a-geomorf-25 Afloramientos geológicos p-aflorgeo-25 Sectores de interés hidrogeológico a-sectores-25 Cobertura vegetal a-cobveget-100 Asociaciones de suelo a-asocsuel-100 Sondeos eléctricos verticales p-sevs-25 Direcciones de flujo r-dirf-10 Capacidad de almacenamiento del suelo r-capalma-10 Temáticos Número de curva según el SCS para condiciones secas r-nci-10 apas

Mapas Temáticos Número de curva según el SCS para condiciones medias r-ncii-10 Número de curva según el SCS para condiciones húmedas r-nciii-10 Resistividad del subsuelo a 10 metros r-resis10-10 Resistividad del subsuelo a 20 metros r-resis20-10 Resistividad del subsuelo a 30 metros r-resis30-10 Resistividad del subsuelo a 50 metros r-resis50-10 Resistividad del subsuelo a 70 metros r-resis70-10 Espesor de unidades acuíferas (uno para cada acuífero identificado) r-espA#-10 Isópacas de unidades acuíferas (uno para cada acuífero identificado) l-isopA#-25 Profundidad de la base de unidades acuíferas libres (uno para cada r-profbA#-10 acuífero identificado)

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MAPA CÓDIGO MAPA Isobatas de base de unidades acuíferas libres (uno para cada acuífero l-isobA#-25 identificado) Niveles piezométricos r-nivpiezo-10 Isopiezas l-isopieza-25 Estaciones hidrometeorológicas p-estahidr-25 Unidades acuíferas libres a-acuilibr-25 Zonas de potencial acuífero a-zonacuif-25 Recarga de acuíferos en años tipo Niño r-recarga-10 Recarga de acuíferos en años tipo Niña r-recarga-10 Recarga de acuíferos en años Normales r-recarga-10 Vulnerabilidad de acuíferos superficiales Método GOD r-vGOD-10 Vulnerabilidad de acuíferos superficiales Método DRASTIC r-vDrastic-10

A1.1.4 Poblamiento de bases de datos y procesamiento de información cartográfica

Todos los elementos de la tabla 2 se construyeron mediante digitalización y edición de información primaria levantada en campo (geología y geomorfología y datos de pozos y sondeos eléctricos verticales) y procesamiento de información secundaria (suelos, coberturas vegetales, etc).

Por otro lado se procesó la información cartográfica para apoyar el resto del equipo de trabajo en la determinación de áreas sobre la zona de estudio: áreas de influencia de las estaciones hidrometeorológicas y áreas agregadas de cada tipo de unidad geomorfológica; y en la interpolación de datos puntuales de resistividad obtenidos de los sondeos eléctricos verticales para generar los mapas de resistividad a diferentes profundidades en formato raster, usando el método de interpolación del inverso ponderado de la distancia.

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DICCIONARIO DE DATOS

CARTOGRAFÍA BASE

Mapa área de estudio

Nombre elemento: Área de estudio Mapa: a-areaestu-25 Definición: Identifica el área de estudio del proyecto Tipo: Polígono

Tabla Primaria: T-areaestu

Campo Tipo Descripción Id_aest Entero Identificador del polígono Area Real Área del polígono en metros cuadrados Perimetro Real Perímetro del polígono en metros

Mapa de centros poblados

Nombre elemento: Centros poblados Mapa: a-centpobl-25 Definición: Centros poblados del área de estudio Tipo: Polígono

Tabla Primaria: T-centpobl

Campo Tipo Descripción Id_centro Entero Identificador del polígono Nombre Texto (50) Nombre del centro poblado (caserío, corregimiento, municipio) Área Real Área del polígono en metros cuadrados Perímetro Real Perímetro del polígono en metros

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Mapa Municipios

Nombre elemento: Municipio Mapa: a-municip-25 Definición: Límite del municipio Tipo: Polígono

Tabla Primaria: T-municip

Campo Tipo Descripción Id_munic Entero Identificador del polígono Nombre Texto (50) Nombre del municipio Área Real Área del polígono en metros cuadrados Perímetro Real Perímetro del polígono en metros

Mapa de curvas de nivel

Nombre elemento: Curvas de nivel Mapa: l-curvaniv-25 Definición: Curvas de nivel del área de estudio Tipo: Línea

Tabla Primaria: T-curvasnivel

Campo Tipo Descripción Id_topo Entero Identificador del segmento o línea Cota Entero Cota o elevación sobre el nivel medio del mar en metros Longitud Real Longitud de la línea en metros

Modelo digital de elevaciones

Nombre Elevación elemento: Mapa: r-mde-10 Valor de elevación sobre el nivel medio del mar para cada celda en Definición: metros Tipo: Raster

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Mapa de drenajes dobles

Nombre Drenajes dobles elemento: Mapa: a-drenajes-25 Definición: Drenajes dobles en el área de estudio Tipo: Polígono

Tabla Primaria: T-drenajesdobles

Campo Tipo Descripción Id_dren_d Entero Identificador del polígono Nombre Texto (50) Nombre del río o quebrada Área Real Área del polígono en metros cuadrados Perímetro Real Perímetro del polígono en metros

Mapa de drenajes sencillos

Nombre Drenajes sencillos elemento: Mapa: l-drenajes-25 Definición: Drenajes sencillos en el área de estudio Tipo: Línea

Tabla Primaria: T-drenajessencillos

Campo Tipo Descripción Id_dren_s Entero Identificador del segmento o línea Nombre Texto (50) Nombre del río o quebrada Longitud Real Longitud de la línea en metros

Mapa de vías principales

Nombre Vías principales elemento: Mapa: l-viasppal-25 Definición: Vías principales en el área de estudio Tipo: Línea

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Tabla Primaria: T-viasppal

Campo Tipo Descripción Id_vía Entero Identificador del segmento o línea Nombre Texto (50) Nombre de la vía o carretera Longitud Real Longitud de la línea en metros

Mapa de senderos

Nombre Senderos elemento: Mapa: l-senderos-25 Definición: Senderos o vías secundarias en el área de estudio Tipo: Línea

Tabla Primaria: T-senderos

Campo Tipo Descripción Id_send Entero Identificador del segmento o línea Longitud Real Longitud de la línea en metros

MAPAS TEMÁTICOS

Mapa de Inventario de puntos de agua

Nombre Puntos de agua inventariados para el proyecto elemento: Mapa: p-ptosagua-25 Definición: Puntos donde se hizo el inventario de aguas Tipo: Punto

Tabla Primaria: T-ptosagua

Campo Tipo Descripción Id_ptagua Entero Identificador del punto Tipo Texto (15) Tipo de punto de agua (pozo, aljibe, manantial) Código_pa Texto (6) Código alfanumérico dado al punto de agua Q_Explot Real Caudal de explotación en l/s Foto Texto (50) Nombre y ruta del archivo imagen de la foto del punto

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Tabla secundaria: TS-ptosagua-NivelEstatico

Campo Tipo Descripción Codigo_pa Texto (6) Código del punto de agua Fecha Fecha Fecha en la que se hizo la prueba Nivel_E Real Nivel estático

Tabla secundaria: TS1-ptosagua-PrBombeo

Campo Tipo Descripción Id_prueba Entero Identificador de la prueba de bombeo Codigo_pa Texto (6) Código del punto de agua Fecha Fecha Fecha en la que se hizo la prueba Ruta_tabla Texto (50) Ruta a la tabla de excel donde se encuentran los datos de la prueba de bombeo

Tabla secundaria: TS2-ptosagua-PropHcas

Campo Tipo Descripción Id_prueba Entero Identificador de la prueba de bombeo K Real Conductividad hidráulica en m/día T Real Transmisividad en m2/día S Real Coeficiente de almacenamiento

Mapa de Red de Monitoreo de puntos de agua

Nombre Red de puntos de monitoreo de la calidad del agua elemento: Mapa: p-redmoni-25 Definición: Puntos donde se monitorea la calidad del agua Tipo: Punto

Tabla Primaria: T-redmoni

Campo Tipo Descripción Id_redmoni Entero Identificador del punto Sitio Texto (50) Nombre del sitio en el que se encuentra el punto de la red Tipo Texto (15) Tipo de punto de agua (pozo, aljibe, manantial) Código_pa Texto (6) Código alfanumérico dado al punto de agua Nivel_E Real Nivel estático Q_Explot Real Caudal de explotación en l/s Foto Texto (50) Nombre y ruta del archivo imagen de la foto del punto

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Tabla secundaria: TS1-redmoni-Mtreos

Campo Tipo Descripción Id_mtreo Entero Identificador del muestreo Codigo_pa Texto (6) Código alfanumérico del punto de agua Fecha Fecha Fecha en la que se tomó la muestra

Tabla secundaria: TS2-redmoni-PropFQyMB

Campo Tipo Descripción Id_mtreo Entero Identificador del muestreo Temp Real Temperatura del agua en °C Cond_E Real Conductividad eléctrica en µs/cm pH Real pH Alcal Real Alcalinidad en ml/l Dureza_tot Real Dureza total en ml/l Densidad Real Densidad en g/cm3 Color Entero Color en UC Turbiedad Real Turbiedad en Unidades Nefelométricas de Turbiedad Mat_susp Real Material en suspensión en mg/l Sol_tot Real Sólidos totales en mg/l Coliformes Real Coliformes en NMP/100ml Sabor Texto (50) Sabor OD Real Oxígeno disuelto en mg/l O2

Der_silice Real Iones derivados de la sílice en mg/l de SiO2 CO2 Real Iones de anhídrido carbónico en mg/l Cloruros50 Real Iones de Cloruro en mg/l Sulfatos Real Sulfatos en mg/l SO4

HCO3 Real Iones de bicarbonato en mg/l de HCO3 E_coli Rela Escherichia coli en unidades NMP/100ml Sodio Real Iones de sodio en mg/l de Na Calcio Real Iones de calcio en mg/l de Ca Magnesio Real Iones de magnesio en mg/l de Mg

NO3 Real Iones de nitrato en mg/l de NO3 CO3 Real Iones de carbonato en mg/l de CO3 NO2 Real Iones de nitrito en mg/l de NO2 K Real Iones de potasio en mg/l de K+ Hierro_tot Real Iones de hierro en mg/l Ferroso Real Iones de hierro ferroso en mg/l de Fe2+ D_Pipper Texto (50) Ruta a diagrama de Pipper D_Stiff Texto (50) Ruta a diagrama de Stiff Calidad_agua Texto (2) Cumple con la calidad determinada por el Dec. 475/98 de MinSalud (S/N)

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Mapa de unidades geológicas

Nombre Unidad geológica elemento: Mapa: a-geologia-25 Identifica las unidades geológicas de la zona de estudio definidas en Definición: escala 1: 25.000 Tipo: Área

Tabla Primaria: T-geologia

Campo Tipo Descripción Id_ugeol Entero Identificador de la unidad geológica Unidad_geo Texto (50) Nombre de la unidad geológica Simbolo Texto (5) Símbolo de la unidad geológica Área Real Área del polígono en metros cuadrados Perímetro Real Perímetro del polígono en metros

Mapa fallas geológicas

Nombre Falla geológica elemento: Mapa: l-fallasgeo-25 Identifica las fallas geológicas de la zona de estudio definidas en escala Definición: 1: 25.000 Tipo: Línea

Tabla Primaria: T-fallasgeo

Campo Tipo Descripción Id_falla Entero Identificador de la falla geológica Falla_geo Texto (50) Nombre de la falla geológica Tipo_def Texto (10) Tipo de falla: Definida, Inferida, Cubierta Longitud Real Longitud de la línea en metros

Mapa de cortes geológicos

Nombre Corte Geológico elemento: Mapa: l-cortegeol-25 Definición: Identifica las direcciones y ubicación de los cortes geológicos Tipo: Línea

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Tabla Primaria: T-cortegeol

Campo Tipo Descripción Id_cortgeol Entero Identificador del corte geológico Ruta_corte Texto (50) Ruta de la figura con el corte geológico P_inicial Texto (2) Etiqueta del punto inicial P_final Texto (2) Etiqueta del punto final Dirección Texto (5) Dirección del trazado corte Longitud Real Longitud de la línea en metros

Mapa de sectores de interés hidrogeológico

Nombre Sectores de interés hidrogeológico elemento: Mapa: a-sectores-25 Definición: Identifica los sectores de interés hidrogeológico estudiados Tipo: Polígono

Tabla Primaria: T-sectores

Campo Tipo Descripción Id_sector Entero Identificador del corte geológico Nombre Texto (50) Nombre del sector de interés Area Real Área del polígono en metros cuadrados Perímetro Real Perímetro del polígono en metros

Mapa de unidades geomorfológicas

Nombre Unidad geomorfológica elemento: Mapa: a-geomorf-25 Identifica las unidades geomorfológicas de la zona de estudio definidas en Definición: escala 1:25.000. Tipo: Área

Tabla Primaria: T-geomorf

Campo Tipo Descripción Id_ugeomor Entero Identificador de la unidad geomorfológica Unid_geom Texto (50) Nombre de la unidad geomorfológica Simbolo Texto (5) Símbolo de la unidad geomorfológica Área Real Área del polígono en metros cuadrados Perímetro Real Perímetro del polígono en metros

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Mapa de afloramientos geológicos

Nombre Afloramiento geológico elemento: Mapa: p-aflorgeo-25 Definición: Identifica los afloramientos en los que se hicieron descripciones de campo Tipo: Punto

Tabla primaria: T-afloramgeol

Campo Tipo Descripción Id_afloram Real Identifica el punto en el que se realizó la descripción de los afloramientos Este Real Coordenada Este del afloramiento Norte Real Coordenada Norte del afloramiento Ruta_foto Texto(80) Nombre y ruta del archivo con la foto asociada al afloramiento Ruta _col Texto(80) Nombre y ruta del archivo con la figura de la columna asociada al afloramiento

Mapa de coberturas vegetales

Nombre Cobertura vegetal elemento: Mapa: a-cobveget-100 Identifica las coberturas vegetales de la zona de estudio definidas en escala Definición: 1: 100000 Tipo: Área

Tabla Primaria: T-cobvegetal

Campo Tipo Descripción Id_cobveg Entero Identificador de la cobertura vegetal Simbolo Texto (5) Símbolo de cobertura vegetal Descrip Texto(60) Descripción de la cobertura vegetal Área Real Área del polígono en metros cuadrados Perímetro Real Perímetro del polígono en metros

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Mapa de Asociaciones de suelo

Nombre Asociaciones de suelo elemento: Mapa: a-asocsuel-100 Identifica las distintas asociaciones de suelo de la zona de estudio Definición: definidas en escala 1: 100000 Tipo: Área

Tabla primaria: T-asocsuel

Campo Tipo Descripción Id_asocia Entero Identificador del polígono Tipo_aso Texto (50) Tipo de asociación de suelo Simbolo Texto (5) Símbolo del tipo de suelo Asociacion Texto (50) Nombre de la asociación de suelos Área Real Área del polígono en metros cuadrados Perímetro Real Perímetro del polígono en metros

Mapa de sondeos eléctricos verticales

Nombre elemento: sondeo eléctrico vertical Mapa: p-sevs-25 Definición: Identifica los puntos donde se realizaron los sondeos eléctricos verticales Tipo: Punto

Tabla primaria: T-sevs

Campo Tipo Descripción Id_sondeo Entero Identificador del punto Id_sev Texto (5) Identificador del sev en campo Fecha Fecha Fecha en la que se hizo el sev Rumbo Texto (6) Dirección de la línea de los electrodos Cota Real Altura sobre el nivel del mar a la que se hizo el sev Este Real Coordenada Este del sev Norte Real Coordenada Norte del sev Ruta_tabla Texto (70) Nombre y ruta del archivo con los datos sev en Excel Ruta_graf Texto (70) Nombre y ruta del archivo con la gráfica del SEV Ruta_col Texto (70) Nombre y ruta del archivo con la gráfica de la columna geoeléctrica

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Mapa de la capacidad de almacenamiento del suelo

Nombre Capacidad de almacenamiento del suelo elemento: Mapa: r-capalma-10 Identifica la capacidad que tiene el suelo para retener el agua en Definición: mm Tipo: Raster

Mapa de número de curva para condiciones secas

Nombre elemento: Número de curva

Mapa: r-nci-10

Definición: Valor del número de curva según el SCS para condiciones secas

Tipo: Raster

Mapa del número de curva para condiciones medias

Nombre elemento: Número de curva

Mapa: r-ncii-10

Definición: Valor del número de curva según el SCS para condiciones medias

Tipo: Raster

Mapa del número de curva para condiciones húmedas

Nombre elemento: Número de curva

Mapa: r-nciii-10

Definición: Valor del número de curva según el SCS para condiciones húmedas

Tipo: Raster

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Mapa de resistividad para 10 metros

Nombre elemento: Resistividad

Mapa: r-resis10-25

Definición: Superficie de valores de resistividad del subsuelo a 10 metros en Ohm*m

Tipo: Raster

Mapa de resistividad para 20 metros

Nombre elemento: Resistividad

Mapa: r-resis20-25

Definición: Superficie de valores de resistividad del subsuelo a 20 metros en Ohm*m

Tipo: Raster

Mapa de resistividad para 30 metros

Nombre elemento: Resistividad

Mapa: r-resis30-25

Definición: Superficie de valores de resistividad del subsuelo a 30 metros en Ohm*m

Tipo: Raster

Mapa de resistividad para 50 metros

Nombre elemento: Resistividad

Mapa: r-resis50-25

Definición: Superficie de valores de resistividad del subsuelo a 50 metros en Ohm*m

Tipo: Raster

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Mapa de resistividad para 70 metros

Nombre elemento: Resistividad

Mapa: r-resis70-25

Definición: Superficie de valores de resistividad del subsuelo a 70 metros en Ohm*m

Tipo: Raster

Mapa de isoresistividad a 10 metros

Nombre elemento: Isoresistividad a 10 metros de profundidad

Mapa: l-isores10-25

Definición: Isolíneas de resistividad del subsuelo a 10 metros en Ohm*m

Tipo: Línea

Tabla Primaria: T-isores10

Campo Tipo Descripción

Id_isoresi Entero Identificador de la isolínea

Resistivid Real Valor de resistividad a 10 metros de profundidad en Ohm*m

Longitud Real Longitud de la línea en metros

Mapa de isoresistividad a 20 metros

Nombre elemento: Isoresistividad a 25 metros de profundidad

Mapa: l-isores20-25

Definición: Isolíneas de resistividad del subsuelo a 20 metros en Ohm*m

Tipo: Línea

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Tabla Primaria: T-isores20

Campo Tipo Descripción

Id_isoresi Entero Identificador de la isolínea

Resistivid Real Valor de resistividad a 20 metros de profundidad en Ohm*m

Longitud Real Longitud de la línea en metros

Mapa de isoresistividad a 30 metros

Nombre elemento: Isoresistividad a 30 metros de profundidad

Mapa: l-isores30-25

Definición: Isolíneas de resistividad del subsuelo a 30 metros en Ohm*m

Tipo: Línea

Tabla Primaria: T-isores30

Campo Tipo Descripción

Id_isoresi Entero Identificador de la isolínea

Resistivid Real Valor de resistividad a 50 metros de profundidad en Ohm*m

Longitud Real Longitud de la línea en metros

Mapa de isoresistividad a 50 metros

Nombre elemento: Isoresistividad a 50 metros de profundidad

Mapa: l-isores50-25

Definición: Isolíneas de resistividad del subsuelo a 50 metros en Ohm*m

Tipo: Línea

INSTITUTO DEL AGUA A1 -21 CORANTIOQUIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA

Tabla Primaria: T-isores50

Campo Tipo Descripción

Id_isoresi Entero Identificador de la isolínea

Resistivid Real Valor de resistividad a 100 metros de profundidad en Ohm*m

Longitud Real Longitud de la línea en metros

Mapa de isoresistividad a 70 metros

Nombre elemento: Isoresistividad a 70 metros de profundidad

Mapa: l-isores70-25

Definición: Isolíneas de resistividad del subsuelo a 70 metros en Ohm*m

Tipo: Línea

Tabla Primaria: T-isores70

Campo Tipo Descripción

Id_isoresi Entero Identificador de la isolínea

Resistivid Real Valor de resistividad a 70 metros de profundidad en Ohm*m

Longitud Real Longitud de la línea en metros

Mapas de espesor de unidades acuíferas (uno para cada acuífero identificado)

Nombre Espesor de unidades acuíferas elemento:

Mapa: r-espA (código de cada tipo de acuífero)-10

Definición: Superficie de valores de espesor de las unidades acuíferas en metros

Tipo: Raster

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Mapa de isópacas de unidades acuíferas (uno para cada acuífero identificado)

Nombre Isópacas de unidades acuíferas elemento:

Mapa: l-isopA (código de cada acuífero)-25

Definición: Isolíneas de espesor de las unidades acuíferas en metros

Tipo: Línea

Tabla Primaria: T-isopac (código de cada acuífero )

Campo Tipo Descripción

Id_isopaca Entero Identificador de la isolínea

Espesor Real Espesor del acuífero en metros

Longitud Real Longitud de la línea en metros

Mapa de profundidad de la base de unidades acuíferas libres (uno para cada acuífero identificado)

Nombre Profundidad de la base de unidades acuíferas libres elemento:

Mapa: r-profbA (código de cada acuífero ) - 10

Superficie de valores de la profunididad de la base de las unidades Definición: acuíferas libres en metros

Tipo: Raster

Mapa de isóbatas de base unidades acuíferas (uno para cada acuífero identificado)

Nombre Isóbatas de base de unidades acuíferas elemento:

Mapa: l-isopA (código de cada acuífero)-25

Definición: Isolíneas de profundidad de la base de las unidades acuíferas en metros

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Tipo: Línea

Tabla Primaria: T-isob(código de cada acuífero)

Campo Tipo Descripción

Id_isobata Entero Identificador de la isolínea

Prof_base Real Profundidad de la base de las unidades acuíferas en metros

Longitud Real Longitud de la línea en metros

Mapa de nivel piezométrico (a la fecha de la toma del dato)

Nombre Nivel piezométrico elemento:

Mapa: r-nivpiezo-10

Definición: Superficie de valores de nivel piezométrico de los pozos en metros

Tipo: Raster

Mapa de isopiezas (a la fecha de toma del dato)

Nombre elemento: Isopiezas

Mapa: l-isopieza-25

Definición: Isolíneas de nivel piezométrico de los pozos en metros

Tipo: Línea

Tabla Primaria: T-isopieza

Campo Tipo Descripción

Id_isopiez Entero Identificador de la isolínea

Nivel_piez Real Nivel piezométrico en metros

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Longitud Real Longitud de la línea en metros

Fecha_dato Fecha Fecha en la que se tomó el dato del nivel piezométrico

Mapa de estaciones hidrometeorológicas

Nombre elemento: Estaciones hidrometeorológicas

Mapa: p-estahidr-25

Identifica las estaciones hidrometeorológicas usadas para los análisis del Definición: estudio

Tipo: Punto

Tabla primaria: t-estahidr

Campo Tipo Descripción Dominio

ID_ESTAC Entero Identificador del punto

Codigo Entero Código dado por el IDEAM a la estación

Tipo Texto (2) Código del tipo de estación D_Tipo_estacion

Nombre Texto (50) Nombre de la estación

Subcuenca Texto (20) Subcuenca en la que se encuentra localizada la estación

Depto Texto (4) Departamento en el que se encuentra localizada la estación

Municipio Texto (20) Municipio en el que se encuentra localizada la estación

Latitud Real Latitud en grados

Longitud Real Longitud en grados

Elevacion Entero Elevación en m.s.n.m de la estación

Entid Entero Código de la entidad que opera la estación según IDEAM

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Campo Tipo Descripción Dominio

RG Entero Código de la regional del IDEAM

Año-inst Entero Año de instalación

Mes-inst Entero Mes de instalación

Año-susp Entero Año de suspensión

Mes-susp Entero Mes de suspensión

Tabla de dominio: D_Tipo_estación

Campo Tipo Descripción

Tipo Texto (2) Código del tipo de estación

No_tipo Texto (25) Nombre del tipo de estación

Mapa de unidades hidrogeológicas / hidroestratigráficas libres

Nombre elemento: Unidades hidroestratigráficas libres

Mapa: a-acuilib-25

Definición: Identifica las unidades hidrogeológicas (hidroestratigráficas) libres

Tipo: Polígono

Tabla Primaria: T-acuilib

Campo Tipo Descripción

Id_acuilib Entero Identificador del polígono

Espesor Texto (25) Intervalo de espesores representativo de la unidad en metros

Resistiv Texto (25) Intervalo de resistividades representativo de la unidad en Ohm

Calidad Texto (100) Descripción de la calidad del agua subterránea de la unidad

K Texto (25) Intervalo de permeabilidad representativa de la unidad en m/día

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Campo Tipo Descripción

Explotac Texto (100) Descripción de la forma de explotación de la unidad

Tipo_acuif Texto (15) Tipo de acuífero de la unidad hidrogeológica

Código Texto (10) Código dado a la zona acuífera

Prof_agua Real Profundidad en metros del nivel de agua de la unidad en la zona más representativa

Area Real Área del polígono en metros cuadrados

Perímetro Real Perímetro del polígono en metros

Mapa de zonas de potencial acuífero

Nombre elemento: Zonas de potencial acuífero

Mapa: a-zonacuif-25

Definición: Identifica las zonas con diferente potencial acuífero

Tipo: Polígono

Tabla primaria: T-Zonasacuiferas

Campo Tipo Descripción

ID_ZONA Entero Identificador del polígono

Potencial Texto (10) Potencial acuífero: probabilidad de encontrar agua subterránea en la zona: Alto, Medio.

Area Real Área del polígono

Perímetro Real Perímetro del polígono

Mapa de recarga potencial por precipitación en un año niña

Nombre elemento: Recarga de acuíferos

Mapa: r-recniña-10

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Valor de la recarga de acuíferos en un año nina para cada celda en Definición: mm/año

Tipo: Raster

Mapa de recarga potencial por precipitación en un año niño

Nombre elemento: Recarga de acuíferos

Mapa: r-recniño-10

Valor de la recarga de acuíferos en un año niño para cada celda en Definición: mm/año

Tipo: Raster

Mapa de recarga potencial por precipitación en un año normal

Nombre elemento: RECARGA DE ACUÍFEROS

Mapa: r-recnorm-10

Valor de la recarga de acuíferos en un año normal para cada celda en Definición: mm/año

Tipo: Raster

Mapa de vulnerabilidad de acuíferos superficiales – método GOD

Nombre elemento: Vulnerabilidad de acuíferos superficiales

Mapa: r-vGOD-10

Vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos superficiales según el Definición: método GOD

Tipo: Raster

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Mapa de vulnerabilidad de acuíferos superficiales – método DRASTIC

Nombre elemento: Vulnerabilidad de acuíferos superficiales

Mapa: r-vDRASTIC-10

Vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos superficiales según el Definición: método DRASTIC

Tipo: Raster

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ANEXO A2

A2. MODELO AGREGADO DE TANQUES

Para conocer el régimen de caudales de una cuenca en particular es necesario tener registros históricos suficientes. En la mayoría de los casos, cuando se cuenta con estaciones de medición, éstas presentan registros incompletos en algunos períodos, o la información disponible no es suficiente para realizar los análisis respectivos porque su periodo de registro es muy corto.

Debido a ésto, es necesario utilizar modelos que permitan simular los caudales y niveles en los cauces ante diferentes escenarios de precipitación, humedad antecedente o intervención antrópica sobre la cuenca. Estos modelos son conocidos como modelos de precipitación – escorrentía.

A continuación se realiza una descripción conceptual del modelo de tanques agregado lineal, en donde el intervalo de tiempo utilizado en este caso en la simulación un día.

A2.1 MODELO AGREGADO LINEAL

En el modelo, la producción de escorrentía se basa en el balance hídrico en la cuenca, asumiendo que el agua se distribuye en cuatro tanques o niveles de almacenamiento conectados entre sí, en donde cada uno de estos tanques representan las diferentes partes del suelo y subsuelo que aportan a la escorrentía, como puede observarse en la Figura A2.1.

INSTITUTO DEL AGUA A2 -1 CORANTIOQUIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA

Figura A2.1. Esquema general del modelo.

En cada intervalo de tiempo, la precipitación, X1, se distribuye a los distintos almacenamientos (o tanques), donde en función del volumen almacenado en cada uno de ellos, Hi, se determina su contribución a la escorrentía Yi.

El modelo realiza el balance de agua en cada tanque y actualiza los volúmenes almacenados en cada uno de ellos.

La cantidad de agua que se deriva en cada nodo, Di, y la que continua hacia los niveles inferiores Xi por el conducto distribuidor depende de la cantidad de agua disponible, del estado de almacenamiento del tanque y de la capacidad del conducto distribuidor aguas abajo del nodo, la cual que se puede relacionar con la conductividad hidráulica en el subsuelo.

La descarga Yi en cada uno de los tanques está en función del volumen almacenado y de las características de la cuenca que se pueden asociar con el tiempo de permanencia del agua en un elemento de almacenamiento temporal.

A2.1.1 · TANQUE 1: ALMACENAMIENTO CAPILAR EN EL SUELO

Representa el agua que transita por la cuenca y que sólo sale de ella por evapotranspiración, por lo tanto no hace parte de la escorrentía. Este almacenamiento se refiere a la interceptación, la detención de agua en charcos y el agua que se retiene en el suelo debido a fuerzas capilares.

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De acuerdo con la configuración del modelo, la precipitación X1 se estima según los registros de las estaciones más cercanas, empleando un método de interpolación espacial.

El valor obtenido de lluvia entra a un conducto del que se deriva una cantidad D1 para el almacenamiento o tanque T1. La capacidad máxima (Hu) se supone igual a la suma de la capacidad de almacenamiento de “agua útil” en el suelo y la capacidad de la cobertura de la superficie para almacenar agua. La capacidad de almacenamiento de “agua útil” está relacionada con la cantidad de agua que hay que agregar a una columna de suelo muy seco hasta alcanzar el mayor almacenamiento capilar posible sin que el agua fluya por la acción de la gravedad. La capacidad de la cobertura de la superficie por lo general está relacionada con la cobertura vegetal.

La cantidad de agua que se deriva D1 y entra al almacenamiento estático, corresponde de una forma muy elemental, al mínimo entre el agua existente en el conducto distribuidor (X1), el que se requiere para llenar el tanque de almacenamiento capilar (Hu- H1) y el máximo (Hu) que puede ingresar al suelo durante un intervalo de tiempo.

Así, a menos que se llene el almacenamiento capilar, no se deja pasar nada a la escorrentía. En la realidad puede haber escorrentía sin que necesariamente se haya llenado el almacenamiento capilar en el suelo. Entonces se utiliza un coeficiente para lograr que la cantidad de agua que se deje pasar corresponda a una fracción de la lluvia que está relacionada con el estado del almacenamiento capilar tal que, cuando este almacenamiento esté muy lleno deje pasar mucho, y cuando está muy vacío deje pasar poco. En este caso D1 corresponde a

D1 = Min{ϕ . X1,Hu − H1} (1)

a ⎛ H ⎞ ϕ = 1− ⎜ 1 ⎟ (2) ⎝ Hu ⎠

Este esquema ha sido utilizado por varios modelos conceptuales agregados. Es el caso del modelo HBV (Bergström, 1995) en el que a puede tomar valores entre 1 y 3 y es un parámetro que define el analista. Otro caso es el de los modelos GR-3J y GR-3H (Arnaud y Lavabre, 1996) en los que es igual a 2.

La cantidad de agua que representa la evapotranspiración, Y1, es función del agua disponible en el tanque H1 y la evapotranspiración real ETR.

INSTITUTO DEL AGUA A2 -3 CORANTIOQUIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA

La ETR depende de la cantidad de agua disponible, así cuando hay déficit de agua en el suelo la evapotranspiración es menor que la evapotranspiración potencial ETP.

Varios autores han utilizado una expresión en la que se obtiene un estimado de la evaporación real a partir de la evapotranspiración potencial y de la relación entre la humedad del suelo y la humedad del suelo a la capacidad de campo. En el modelo la relación entre la humedad del suelo y la capacidad de campo equivale a la relación entre el agua que se encuentra en el almacenamiento estático y la capacidad máxima para ese almacenamiento, así:

b ⎛ H1 ⎞ Y1 = ETP . ⎜ ⎟ (3) ⎝ Hu ⎠

En los modelos GR-2 y GR-3 del CEMAGREF (Michel,1989) se utiliza una expresión muy similar a la anterior y el parámetro tiene un valor de 0.5. Igualmente el modelo HBV (Bergström, 1995) utiliza una expresión equivalente cuando el b = 1. Singh y Dickinson (1975) obtienen buenos resultados con igual a 0.7.

Además, en el modelo se tiene en cuenta que el valor de la evapotranspiración real no puede ser mayor que el agua disponible para evaporación en este almacenamiento estático, así:

b ⎛ H1 ⎞ Y1 = Min{ETP . ⎜ ⎟ ,H1} (4) ⎝ Hu ⎠

Para estimar la evapotranspiración potencial se recomienda utilizar la ecuación de Turc Modificado (Barco y Cuartas, 1999; Velez, 2000; UNAL, 2001). De acuerdo con lo propuesto en el modelo, el agua que no ingresa al almacenamiento estático T1, sigue su camino por la zona capilar del suelo hacia abajo.

X 2 = X1 − D1 (5)

A2.1.2 · TANQUE 2: ALMACENAMIENTO DEL FLUJO SUPERFICIAL

En este almacenamiento se representa el agua que es susceptible a infiltrarse a un nivel inferior o que fluye por la ladera (escorrentía directa). Se supone que la capa superior del suelo tiene una

INSTITUTO DEL AGUA A2 -4 CORANTIOQUIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA conductividad hidráulica Ks representativa o característica y que se asocia al tipo de suelo y a su estructura, lo cual está relacionando la cobertura vegetal, el uso y manejo del suelo.

Por lo tanto, la cantidad de agua que entra al almacenamiento T2, está relacionada con la capacidad del suelo para dejar pasar el agua a su interior Ks (conductividad hidráulica de la capa superior del suelo asociada a la cobertura en condiciones de saturación) y con el flujo excedente del almacenamiento capilar X2 según la siguiente relación:

D2 = Max{0, X 2 − Ks∆t} (6)

Para el flujo superficial en la cuenca, suponiendo velocidad constante y aplicando la ecuación de continuidad, la escorrentía directa se puede representar mediante un embalse lineal:

Y2 = α ⋅ H2 (7)

En donde el coeficiente de descarga α es función del tiempo de residencia del agua en el interior del suelo.

1 α = (8) tiempo de residencia

El agua que no ingresa al almacenamiento estático T2, sigue su camino por la zona capa superior del suelo hacia la capa inferior.

X3 = X2 − D2 (9)

A2.1.3 · TANQUE 3: ALMACENAMIENTO DE AGUA GRAVITACIONAL EN LA CAPA SUPERIOR DEL SUELO

Este tanque representa al agua almacenada en la capa superior del suelo mientras fluye lentamente hacia la red de drenaje, se desarrolla inicialmente sobre una capa delgada que fluye lateralmente hacia abajo por el interior de esta capa hasta que sale a los elementos de la red de drenaje.

De acuerdo con lo propuesto en el modelo, durante el intervalo de tiempo, se tiene una cantidad de agua gravitacional X3 que se mueve verticalmente hacia el interior del suelo. De esta cantidad, una

INSTITUTO DEL AGUA A2 -5 CORANTIOQUIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA parte X4, podrá percolar o seguir hacia la zona inferior del suelo, mientras que el resto del agua se deriva al almacenamiento superior del suelo donde se convertirá en flujo subsuperficial.

Se supone igualmente que la capa inferior del suelo tiene una capacidad de percolación representativa que se asocia al tipo de subsuelo y su estructura, lo cual está estrechamente relacionado con las características geológicas (litológicas y estructurales) y geomorfológicas de las capas inferiores del suelo. En algunos casos la capacidad de percolación y su variabilidad espacial se pueden inferir por características del relieve, algunos rasgos morfológicos, el desarrollo de la vegetación, el uso y manejo del suelo y la producción de flujo base aguas abajo.

La cantidad de agua que ingresa al almacenamiento durante el intervalo de tiempo se puede asociar con el flujo excedente del almacenamiento del flujo superficial en ladera X3 y la conductividad hidráulica en la capa inferior del suelo (subsuelo) en condiciones de saturación que se conoce como capacidad de percolación Kp y que se expresa:

D3 = Max{0, X3 − Kp∆t} (10)

Para la producción de escorrentía subsuperficial en la ladera se hace una formulación análoga a la presentada en el almacenamiento T2 para obtener la siguiente relación lineal:

Y3 = α ⋅H3 (11)

A2.1.4 · TANQUE 4: ALMACENAMIENTO SUBTERRÁNEO

Se representa por un tanque donde se considera el almacenamiento del agua gravitacional mientras fluye a través del interior del suelo hacia la red de drenaje, en lo que se podría considerar como el acuífero, y donde sale a formar el flujo base.

El volumen de agua que durante el intervalo de tiempo ingresa por percolación X4 tiene la posibilidad de que una cantidad de agua siga hacia las pérdidas subterráneas X5 y que el resto sea derivado hacia el almacenamiento subterráneo T4.

La cantidad de agua que se deriva para el flujo subterráneo depende de la cantidad de agua que ha percolado y de la cantidad que pasa a las pérdidas.

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D4 = Min{0, X4 − Kpp} (12)

Para la representación del flujo a través del almacenamiento subterráneo, se utiliza la ecuación de continuidad y una ecuación que relaciona la tasa de flujo que sale de este almacenamiento con la cantidad de agua almacenada:

Y4 = α ⋅ H4 (13)

La importancia de la representación del flujo subterráneo en la modelación de crecidas está en reproducir adecuadamente las recesiones del flujo en los cauces y que esto sea coherente con el volumen de agua que ha ingresado al almacenamiento subterráneo.

Finalmente el caudal total en la cuenca para cada intervalo de tiempo es la suma del flujo producido en cada tanque o almacenamiento.

Q = Y2 + Y3 + Y4 (14)

A2.2 INFORMACIÓN DE ENTRADA

La calidad de la información utilizada en el modelo, tanto para la calibración de los parámetros, como para la generación de series, repercute directamente en resultados acertados del modelo.

A continuación se hace una descripción de cómo cada una de éstas variables se obtienen, debido que son de suma importancia en cuanto a la calidad de los resultados del modelo.

· Área de la cuenca

Conociendo la ubicación del sitio de interés sobre la corriente, ya sea para calibración del modelo o para generación de series se obtiene la línea divisoria del área de drenaje, así como el valor del área de la misma.

· Caudal diario

En el caso que se requiera realizar una calibración del modelo es necesario tener la serie de caudales diarios. Es una de las variables más importantes junto con la precipitación a la hora de

INSTITUTO DEL AGUA A2 -7 CORANTIOQUIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA realizar la calibración de modelo. Es importante realizar previamente un análisis de homogeneidad de la serie para descartar cualquier problema que provoque calibraciones erróneas. Aunque para calibrar el modelo no se exige una cantidad mínima de años, cuanto más largo sea el período de calibración serán más confiables las calibraciones. Para realizar la calibración no se requiere rellenar los datos faltantes en la serie de caudales, durante la calibración el modelo asume que los datos faltantes son iguales a los resultados del modelo. Aquí se muestra el potencial uso que tiene el modelo para rellenar series de caudal diarios.

· Precipitación diaria

Junto con la calidad y longitud de los registros de las series de precipitación, otro criterio para la selección de estas es la ubicación. Tal como se realizó la programación de la simulación, se requiere como mínimo una estación de precipitación y máximo cinco, aunque se podría simular con más estaciones.

· Evaporación potencial

Para evaluar la evapotranspiración potencial total en la cuenca para cada uno de los días de la simulación se utilizará la ecuación de Turc modificada (Barco y Cuartas 1998) para una humedad relativa media mensual superior al 50% tal como se muestra en la ecuación 15: El utilizar esta ecuación para calcular la evaporación potencial se consideró adecuada debido a la poca cantidad de estaciones climatológicas que se tenían de la zona, lo que imposibilita una adecuada interpolación espacial de la variable evaporación potencial.

⎛ T ⎞ ETP = K⎜ ⎟(Rg + 50) (15) ⎝T + 15 ⎠

Donde ETP es la evapotranspiración en mm/mes, K es una constante igual a 0.40 para los meses de 30 y 31 días y 0.37 para el mes de febrero y 0.13 para 10 días, T es la temperatura media mensual en grados centígrados, Rg es la radiación solar global incidente en el mes considerado en cal/cm2/día.

Tanto la temperatura como la radiación solar incidente se tomó igual para todos los meses.

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· Temperatura

La temperatura media mensual para cada una de las cuencas se calculó a partir de la ecuación de Cenicafé. En el Capítulo 2 se muestra como se obtiene la temperatura media utilizando ésta metodología, en donde se obtiene un valor promedio anual para cada una de las estaciones.

· Radiación Solar

La radiación global incidente promedia se tomó en promedio igual a 400 cal/cm2/día para toda las cuencas, valor que se sacó de mapas de radiación global incidente que según Rodríguez y González (1992).

A2.3 CALIBRACIÓN DE LOS PARÁMETROS DEL MODELO

· Parámetros hidráulicos

En cuando a los parámetros hidráulicos se tienen el almacenamiento capilar del suelo, la conductividad del suelo en su capa superficial e inferior; el tiempo medio de residencia del flujo superficial, subterráneo y del flujo base. Cada uno de estos parámetros tiene un intervalo de variación, los cuales se han encontrado en trabajos anteriores (Jaramillo, 2003), éstos se muestran en la Tabla A2.1, aunque cabe señalar que son intervalos que se sugieren, más no son la última palabra.

Tabla A2.1. Intervalos aproximados de variación de los parámetros hidráulicos del modelo.

Parámetros Hidráulicos Min Max Almacenamiento capilar (mm) 50 250 Conductividad capa superior (mm/día) 7.5 30 Conductividad capa inferior (mm/día) 2.5 10 Perdidas subterráneas (mm) 0 0 Tiempo medio de residencia flujo superficial (días) 0.5 2 Tiempo medio de residencia flujo subsuperficial (días) 2.5 10 Tiempo medio de residencia flujo base (días) 50 200

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· Otros parámetros del modelo

Son los parámetros correspondientes a la evaporación real y a la infiltración de la cuenca: Exponente de infiltración y de evaporación.

A diferencia de los parámetros hidráulicos de modelo, los exponentes de evaporación y de infiltración que se utilizan en las ecuaciones del modelo, si han sido explorados de manera más amplia por los diferentes autores y el rango de variación de cada uno de éstos no es tan amplio, tal como se observa en la 0, y que de los cuales ya algunos autores recomiendan valores. De igual forma, los valores que se sugieren en esta tabla no son la última palabra.

Tabla A2.2. Rango de variación de otros parámetros del modelo de tanques.

Otros parámetros del modelo Min Max Exponente infiltración (Se recomienda 2) 1 3 Exponente evaporación (Se recomienda 0.7) 0.25 1.5

Se debe tener en cuenta cada una de éstos parámetros influyen de manera diferente en el régimen de los caudales simulados, por lo que el adecuado entendimiento de cada uno es esencial para una calibración confiable.

A2.4 IMPLEMENTACION DEL MODELO EN LAS CUENCAS DE LA ZONA

Considerando la deficiencia de información en las potenciales fuentes de agua superficial para la comunidad, es necesario generar series de caudal para realizar una adecuada cuantificación de la oferta hídrica en la zona, en cuencas donde no se cuenta con ningún tipo de registro hidrográfico.

Para tal fin, se hará uso del modelo de tanques agregado lineal el cual permite generar curvas de duración en sitios donde no se tenga ningún registro de caudal partir de información confiable de precipitación diaria. El modelo requiere la calibración de una serie de parámetros hidráulicos del suelo, y tiene en cuenta como es la precipitación media en las cuencas. Para ésto es necesario la existencia de registros diarios simultáneos de caudal y precipitación en cada una de las cuencas de interés, así como el área de drenaje de cada una de ellas.

Con el propósito de calibrar estos parámetros, se implementó el modelo para la cuenca del río Aura, que contaba con registros de caudal y precipitación.

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A2.4.1 SIMULACIÓN

Para la implementación de esta metodología se usó el Microsoft Excel en donde se montó toda la metodología correspondiente en resolución diaria, tal como se muestra en la explicación de la generación de caudales a partir de modelos de simulación modelo agregado lineal, el cual se aplica de igual manera durante todos los días simulados.

A continuación se muestran las estaciones utilizadas y los parámetros tenidos en cuenta en cada una de las simulaciones realizadas en las cuencas correspondientes, las comparaciones entre las curvas de duración observadas y simuladas, y un detalle para comparar la serie histórica con la simulada, en tramos donde los resultados del modelo se acercan mucho a los datos reales.

A2.4.1.1 Río Aura

Código Nombre Corriente Lat Long Elev.(msnm) Tipo Años 2623009 Aurra Aurra 0625 N 7537 W 2525 PM 5 2623702 Penalta Aurra 0628 N 7545 W 480 LG 31

BALANCE

Datos estación Datos generales Cuenca Nombre Aurra_Q Area de la cuenca Km2 25.3 Código 2623009 Precipitación anual media cuenca (mm/año) 1700 1896 Corriente Aura Precipitacion anual media cuenca (mm/año) 1895

Parámetros Hidráulicos Almacenamiento capilar 120 Conductividad capa sup (mm/dia) 16 Conductividad capa inf (mm/dia) 5 Perdidas subterráneas (mm) 0 Tiempo medio de residencia flujo superficial (dias) 1.3 Tiempo medio de residencia flujo subsuperficial (dias) 2.5 Tiempo medio de residencia flujo base (dias) 50

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Condiciones iniciales (mm) Almacenamiento Capilar T1 60 Almacenamiento Agua superficial T2 0 Almacenamiento Gravitacional Z Sup T3 0 Almacenamiento Gravitacional Z Inf (acuífero) T4 130

Otros parámetros del modelo Exponente infiltración 2 Exponente evaporación 0.7 Radiación global incidente promedia (cal/cm2)/dia 350

Resumen Simulación Número de días simulados (01/01/1971 – 31/12/1975) 1642 Caudal promedio observado (m3/s) 0.853 Caudal promedio simulado (m3/s) 0.860

Curva de duración de caudales

12.0 Simulado 10.0 Observado

8.0 /s) 3

6.0

Caudal (m 4.0

2.0

0.0 0 20406080100 Tiempo (%)

Figura A2.2. Curva de duracion Río Aura

INSTITUTO DEL AGUA A2 -12 CORANTIOQUIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

1-Abr-75

1-Ene-75

74 - 1-Oct 1-Jul-74 e

a 1-Abr-74 b o j

IBORINA

L u 1-Ene-74 Fl Aura.

LAYA Y

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8. 7. 6. 5. 4. 3. 2. 1. 0.

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VALUACIÓN DEL NIVERSIDAD NSTI E I U EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA

A2.4.1.2 Río Tonusco

Código Nombre Corriente Lat Long Elev.(msnm) Tipo Años 2621701 Galera_La Tonusco 0634 N 7552 W 682 LG 5 2622503 Cotove_Hda Tonusco 0632 N 7550 W 530 AM 31 2622504 Piunti_Hda Q. Tesoro 0644 N 7555 W 1540 CO 31

BALANCE Datos estación Datos generales Cuenca Nombre Galera La Area de la cuenca Km2 383.2 Código Precipitacion anual media cuenca (mm/año) 1700 1326 Corriente Tonusco Precipitacion anual media cuenca (mm/año) 1336

Parámetros Hidráulicos Almacenamiento capilar 110 Conductividad capa sup (mm/dia) 25 Conductividad capa inf (mm/dia) 6.5 Perdidas subterráneas (mm) 0 Tiempo medio de residencia flujo superficial (dias) 1.4 Tiempo medio de residencia flujo subsuperficial (dias) 8 Tiempo medio de residencia flujo base (dias) 110

Condiciones iniciales (mm) Almacenamiento Capilar T1 60 Almacenamiento Agua superficial T2 0 Almacenamiento Gravitacional Z Sup T3 0 Almacenamiento Gravitacional Z Inf (acuífero) T4 40

Otros parámetros del modelo Exponente infiltración 2 Exponente evaporación 0.7 Radiación global incidente promedia (cal/cm2)/dia 400

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Resumen Simulación Número de días simulados (01/01/1971 – 31/12/20007) 8766 Caudal promedio observado (m3/s) 6.854 Caudal promedio simulado (m3/s) 6.956

Curva de duración de caudales

25.0 Simulado Observado 20.0 /s) 3 15.0

10.0 Caudal (m

5.0

0.0 0 20406080100 Tiempo (%)

Figura A2.4. Curva de duración del Río Tonusco

INSTITUTO DEL AGUA A2 -15 CORANTIOQUIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

1-Ene-00

1-Ene-99

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VALUACIÓN DEL NIVERSIDAD NSTI E I U EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ACUÍFERO EN LOS MUNICIPIOS DE SANTA FE DE ANTIOQUIA, SAN JERÓNIMO, SOPETRÁN, OLAYA Y LIBORINA

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