UNIVERSIDAD DE COSTA RICA SISTEMA DE ESTUDIOS DE POSGRADO ANÁLISIS HIDROLÓGICO Y DETERMINACIÓN DE LA RECARGA POTENCIAL EN LA CUENCA DEL RÍO MACHUCA, PACÍFICO CENTRAL DE COSTA RICA. Tesis sometida a la consideración de la Comisión del Programa de Estudios de Posgrado Centroamericano en Geología para optar al grado y título de Maestría Académica en Hidrogeología y Manejo de los Recursos Hídricos JOSÉ PABLO BONILLA VALVERDE Ciudad Universitaria Rodrigo Facio, Costa Rica 2014 Dedicatoria Este trabajo se lo dedico a Dios y a la mayor la bendición que me ha dado en la vida: mi familia, sin su apoyo este trabajo no hubiera sido posible. Quiero dedicar este trabajo especialmente a mis sobrinos: Montserrat y Santiago y su alegría; a mis hermanos: Eugenio, Catalina y Adrián por su apoyo incondicional; a mis suegros, Johann y Giselle por su motivación; a mis padres, Gonzalo y Flor, quienes siempre han estado ahí para mí; y a mi esposa Ann, quien ha llevado la mayor parte de este proyecto, y que con su paciencia, humor y comprensión me ha ayudado en los momentos más difíciles. Este trabajo es dedicado a vos Preciosa, a vos y a los que vendrán. ii Agradecimientos Este trabajo no hubiera sido posible sin el aporte del Servicio Nacional de Aguas Subterráneas Riego y Avenamiento (SENARA), del Instituto Costarricense de Electricidad (ICE), del Instituto Meteorológico Nacional (IMN) y del Instituto Costarricense de Acueductos y Alcantarillados (AyA) por poner a disponibilidad sus bases de datos de pozos y datos hidrológicos. Se desea agradecer a la UEN Gestión Ambiental del AyA y sus áreas funcionales de Cuencas Hidrográficas, de Hidrogeología y de Estudios Básicos y a la sección del Laboratorio Nacional de Aguas de la Región Pacífico Central y a la jefatura de las misma Región, por su contribución. Especialmente al apoyo ofrecido por Luis Zúñiga y Adrián Rojas y a todo su equipo de trabajo en la campaña realizada en abril del 2013. Además quisiera agradecer a mis jefaturas directas, Alejandro Fernández y José Luis Arguedas, por todo el apoyo brindado. A los compañeros Luis Diego Calvo, Marlon Castro, Humberto Coto y Hugo Rodríguez quienes de una u otra manera han colaborado en esta investigación. A mis compañeros y profesores de la maestría, por todo el apoyo brindando a lo largo de mis estudios. Quisiera reconocer el aporte de Jairo García, por su paciencia y duras pero acertadas observaciones. Al comité examinador, a la M.Sc. Ingrid Vargas y al Dr. Mauricio Mora y a los asesores: M.Sc. Federico Arellano y M.Sc. Héctor Zúñiga, su guía y discusión de esta investigación han sido fundamentales. Un especial reconocimiento al Dr. Marco Barahona por su activa participación. Finalmente, quisiera reconocer todo apoyo y motivación brindada por mi familia. A mis padres, Gonzalo Bonilla y Flor Valverde, mis hermanos, Catalina y Adrián, y sobrinos, Montse y Santiago, por brindarme fortaleza y apoyo. A mis suegros, Johann y Giselle, por la presión positiva para sacar este trabajo, y a mi esposa, por su paciencia, comprensión, trasnochadas, apoyo en los momentos de flaqueza y por todo el tiempo que era suyo y no se lo he podido dedicar. iii “Esta tesis fue aceptada por la Comisión del Programa de Estudios de Posgrado en Geología de la Universidad de Costa Rica, como requisito parcial para optar al grado y título de Maestría Académica en Hidrogeología y Manejo de los Recursos Hídricos” ____________________________________________ M.Sc. Ingrid Vargas Azofeifa Representante de la Decana Sistema de Estudios de Posgrado ____________________________________________ Dr. Marco Barahona Palomo Director de Tesis ____________________________________________ M.Sc. Federico Arellano Hartig Asesor ____________________________________________ M.Sc. Héctor Zúñiga Mora Asesor ____________________________________________ Dr. Mauricio Mora Fernández Director Programa de Posgrado en Geología, ____________________________________________ José Pablo Bonilla Valverde Candidato iv Tabla de contenidos Dedicatoria ........................................................................................................................... ii Agradecimientos ................................................................................................................. iii Tabla de contenidos ............................................................................................................. v Resumen ........................................................................................................................... viii Abstract ............................................................................................................................... ix Lista de cuadros ................................................................................................................... x Lista de figuras ................................................................................................................... xii Capítulo I. INTRODUCCIÓN ......................................................................................... - 1 - 1. Justificación ............................................................................................................. - 3 - 2. Objetivos ................................................................................................................. - 4 - 2.1. Objetivo general .............................................................................................. - 4 - 2.1. Objetivos específicos ....................................................................................... - 4 - 3. Alcances y limitaciones ........................................................................................... - 5 - 3.1. Alcances ........................................................................................................... - 5 - 3.2. Limitaciones ..................................................................................................... - 5 - Capítulo II. ANTECEDENTES ......................................................................................... - 7 - 1. Estudios previos ...................................................................................................... - 7 - 2. Geología ................................................................................................................ - 12 - 2.1. Grupo Aguacate ............................................................................................. - 14 - 2.2. Formación Punta Carballo ............................................................................. - 14 - 2.3. Formación Tivives .......................................................................................... - 15 - 2.4. Formación Orotina......................................................................................... - 15 - 2.5. Formación Esparta (Nivel 1) .......................................................................... - 16 - 2.6. Terrazas aluviales holocénicas ...................................................................... - 16 - 3. Clima ..................................................................................................................... - 17 - 3.1. Zonas de vida ................................................................................................. - 18 - 4. Demografía ........................................................................................................... - 19 - 4.1. Estimaciones y proyecciones de población en Costa Rica ............................ - 26 - Capítulo III. MARCO TEÓRICO ................................................................................. - 30 - 1. Aspectos fisiográficos de las cuencas ................................................................... - 30 - 2. Balance hídrico de cuenca .................................................................................... - 31 - v 3. Balance hídrico de suelos ..................................................................................... - 36 - 4. Variables meteorológicas ..................................................................................... - 37 - 4.1. Precipitación .................................................................................................. - 37 - 4.2. Evapotranspiración ........................................................................................ - 38 - 5. Escorrentía ............................................................................................................ - 39 - 6. Recarga acuífera ................................................................................................... - 40 - 7. Hidrogeoquímica ................................................................................................... - 41 - 8. Proyecciones de población ................................................................................... - 42 - Capítulo IV. METODOLOGÍA.................................................................................... - 44 - 1. Aspectos fisiográficos ........................................................................................... - 44 - 2. Balance hídrico ...................................................................................................... - 45 - 2.1. Precipitación .................................................................................................. - 46 - 2.2. Evapotranspiración ........................................................................................ - 46 - 2.3. Escorrentía ....................................................................................................