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Para obtener el volumen de almacenamiento de agua subterránea presente en las unidades hidrográficas de la cuenca del río Neusa, se tomó como base los hidrogramas anuales, generados a partir de la estación limnigráfica descrita con anterioridad y que se encuentra ubicada en la zona de mayor importancia de la cuenca ya que recoge los drenajes presentes del área de estudio.

El hidrograma de caudal, es una gráfica que muestra la tasa de flujo como función del tiempo en un lugar dado de la corriente. Es una expresión integral de las características fisiográficas y climáticas que rigen las relaciones entre la lluvia y la escorrentía de una cuenca de drenaje particular. A partir de dicha información se sabe que existe una escorrentía subterránea, para lo cual se propone para el

presente estudio, la metodología del cálculo del volumen de agua subterránea a partir de la curva de agotamiento del hidrograma.

5.3.1 Curva de agotamiento del flujo base. Posterior a las condiciones del hidrograma de altos caudales, se inicia la curva de descenso que en un principio se debe a el aporte de la escorrentía directa o flujo rápido y posteriormente al flujo base el cual se denomina como el flujo de mayor capacidad que posee la cuenca, lo que indica que una gran proporción de las lluvias se infiltra en la cuenca y alcanza el río como un flujo subterráneo. Este descenso en la curva es denominado como curva de agotamiento representando la disminución del agua almacenada en los acuíferos.

Para determinar los valores de aporte desde los acuíferos a los ríos se utilizó el cálculo del caudal de agotamiento del flujo base39, el cual relaciona el flujo de agua superficial en época seca.

El cálculo se basa en la Ecuación 11:

(Ecuación 11)

En donde Q es el caudal en un tiempo posterior a que el agotamiento comience,

Q0 es el caudal en el que empieza el agotamiento, α es la constante de agotamiento y t es el tiempo en que empieza el agotamiento.

La ecuación procede de la siguiente manera:

Se toman los logaritmos obtenidos de la ecuación de una recta de pendiente: (Ecuación 12)

Aplicando la ecuación de la recta (Ecuación 12) a los puntos elegidos, y restando

miembro a miembro, resulta:

(Ecuación 13)

Si se eligen los dos puntos con la condición de que

A partir de dichas ecuaciones se obtiene el volumen de agua subterránea por medio de la siguiente ecuación

(Ecuación 14)

Para el cálculo realizado fueron usados los caudales medios mensuales desde 1.979 hasta el año 2.011, de la estación las Lajas ubicadas en el río Tibitoc descritas anteriormente.

5.4 HIDROGEOLOGÍA

Con el fin de analizar las características de los acuíferos presentes en la cuenca del río Neusa, se realizó el correspondiente levantamiento de información secundaria hidrogeológica, la cual incluye el informe del IMGEOMINAS enmarcados en el “Proyecto Estudio Hidrogeológico Cuantitativo en la Sabana de Bogotá, Hidrogeología de las Cuencas de Los ríos Frío, Tibito y Negro en el año de 1993.

En dicho informe realiza un estudio hidrogeológico integral de la Sabana de Bogotá cuantificando disponibilidad y demanda de agua subterránea para el año de 1993, en el cual se hace un análisis geológico hidrogeológico, estratigráfico y tectónico de las unidades de roca en la zona de la cuenca del río Neusa, que incluye para el área de interés, 35 Sondeos Eléctricos Verticales (SEV), 3 perfiles geoeléctricos, 191 puntos de agua (entre pozos, aljibes y manantiales) los cuales se encuentran en el Mapa de la Base del Acuífero Cuaternario del mismo estudio, en las planchas 8 A y 8 B en una escala 1:25.000.

Dicha información fue analizada gráficamente por medio de programas computacionales de sistemas de información geográfica, ARCGIS 9.3 y SURFER 8, para determinar la ubicación con respecto a la cuenca de interés y las características de cada uno de los acuíferos. En la Figura 10se presenta

gráficamente la cuenca del río Neusa y los componentes hidrogeológicos allí analizados a partir del estudio en mención.

Figura 10. Mapa hidrogeológico, puntos de agua subterránea y sondeos eléctricos

verticales para la cuenca del río Neusa.

Fuente: Autores, con base en INSTITUTO DE INVESTIGACIONES EN GEOCIENCIAS, MINERÍA Y QUÍMICA. Modelo hidrogeológico conceptual de la Sabana de Bogotá. Bogotá: SGC, 2002. p. 31.

La información recopilada fue analizada para determinar las áreas correspondientes de cada una de las unidades geológicas así como de los espesores saturados de los acuíferos presentes y la porosidad eficaz para este tipo de depósitos.

Es de resaltar que en el presente trabajo de grado se realiza énfasis en los acuíferos de Depósitos de Terraza Alta (Qta), ubicada en la zona de baja pendiente, ya que esta unidad se caracteriza por ser la zona de recarga de la cuenca subterránea debido a sus condiciones topográficas y litoestratigráficas. Adicionalmente, estas condiciones son favorables para que dicha unidad hidrogeológica sea de más fácil acceso para la comunidad el en uso del agua subterránea para consumo humano, doméstico e industrial.

Debido a la las características estructurales observadas en las unidades geológicas presentes en la cuenca del río Neusa (las cuales se describen en el capítulo de caracterización geológica), y a su compleja definición del techo y de la base, los acuíferos de las formaciones Labor y Tierna, Bogotá, Cacho y Guaduas no se tuvieron en cuenta para el cálculo de los volúmenes o reservas de agua subterránea.

A continuación se describen los pasos para la determinación de la información utilizada en el cálculo del volumen de agua almacenada para el Acuífero de los Depósitos de terraza Alta (Qta):

5.4.1 Mapa estructural de la base del depósito. Para determinar la base de los Depósitos de terraza Alta se utilizó los resultados de los sondeos eléctricos verticales realizados en la cuenca del río Neusa, obteniendo de ellos, los valores de resistividad real y profundidad de la capa.

5.4.2 Espesores saturados. Se denomina espesor saturado, a la distancia entre la base del acuífero y el nivel piezométrico; por consiguiente, para el cálculo del espesor saturado del Acuífero de los Depósitos de Terraza Alta se utilizó el mapa estructural de la base del depósito y el nivel de la tabla de agua subterránea de los pozos y aljibes que capten solo dicho depósito.

5.4.3 Porosidad eficaz. La porosidad eficaz viene expresada por la relación entre el volumen de agua drenada por gravedad o el volumen de la parte vacía de un material y su volumen total, como se expresa en la Ecuación 15.

me = Volumen de agua drenada por gravedad/ Volumen total. (Ecuación 15)

En el caso particular del agua subterránea se refiere a la porosidad de las unidades hidrogeológicas a partir de sus características litológicas (arcilla, limo, arena y grava), que según los diferentes autores consultados para el presente

estudio, cada una de estas características granulométricas, presentan su propia porosidad eficaz.

Para el caso del Acuífero de Depósitos de Terraza Alta, se tomara la relación según Davis y Cols40, en la cual, la porosidad eficaz para depósitos compuestos por arcillas, gravas y materiales similares corresponde al 5%. (Tabla 9)

Tabla 9 Estimación de la porosidad eficaz según Davis y cols (1959).

DESCRIPCIÓN POROSIDAD

EFICAZ

Gravas, arena y grava y materiales similares 0,25

Arena fina, arena compacta y materiales similares 0,10

Arcilla y grava, arcilla arenosa y materiales similares 0,05

Arcilla y materiales afines 0,03

Roca cristalina (sin alterar) 0,00

Fuente: CUSTODIO GIMENA, Emilio y LLAMAS, MANUEL Ramón. Hidrología subterránea. 2 ed. Barcelona: Omega, 2001. v.1, p. 203.

6. RESULTADOS

A continuación se presenta el resultado de las metodologías descritas, para los componentes de climatología, hidrología, volumen de agua subterránea por medio de la curva de agotamiento y las reservas de agua subterránea a partir de los estudios hidrogeológicos presentes en la cuenca del río Neusa.

6.1 CLIMATOLOGÍA

El análisis del elemento climatológico se basa en la relación de los datos de las variables de precipitación y temperatura y su balance hídrico según la metodología expresada en el capítulo anterior. Los resultados del balance hídrico con respecto al déficit y exceso, fueron comparados con los fenómenos del niño y la niña con el fin de obtener un registro de datos adaptable a los fenómenos climáticos.

6.1.1 Temperatura. Se realizó el análisis de comportamiento mensual durante un periodo de 50 años entre los años 1.961 y 2.012. En la Tabla 10 y Figura 11, se

presenta la relación mensual de dichos años a la variable. El valor promedio es de 13,3ºC para el área de la cuenca del río Neusa. Los menores valores de temperatura se dan en el mes de agosto alcanzando registros en promedio de 10,4ºC. La temperatura máxima se presenta en el mes de marzo y mayo con un registro de 17,6. En el Anexo A, Datos climatológicos, se presenta la información

meteorológica suministrada por la CAR.

Tabla 10. Temperatura mínima, media y máxima mensual (ºC)

ESTACIÓN ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC MEDIA ANUAL MÍNIMOS 10,2 10,3 10,9 11 10,8 10,3 10 9,7 10,1 10,5 10,9 10 10,4

MEDIOS 13,1 13,5 13,9 13,9 13,7 13,2 12,9 13 13,1 13,3 13,5 13,1 13,35 CHECUA

MÁXIMOS 17,1 17,5 17,6 17,5 17,6 17,1 16 17 16,3 15,7 15,8 15,5 16,72

Figura 11. Temperatura mensual multianual (1961 – 2012).

Fuente: Los Autores.

6.1.2 Precipitación media mensual multianual. La precipitación es, en general, el término que se refiere a todas las formas de humedad emanada de la atmósfera y depositada en la superficie terrestre, tales como lluvia, granizo, rocío, neblina, nieve o helada. Este es uno de los parámetros de clima más definitivo, debido a que es el controlador principal del ciclo hidrológico así como de la naturaleza del paisaje y del uso del suelo.

El análisis de la precipitación consiste en la determinación de la distribución temporal de la precipitación media, en la Figura 12 y Tabla 11 se presenta la

distribución temporal de la precipitación media mensual multianual.

Para la estación Checua, se realizó el análisis del comportamiento de la precipitación mensual multianual durante un periodo de 35 años entre 1.970 y 2.011, en la cual se observa un comportamiento bimodal con dos periodos húmedos presentando valores máximos en los meses de abril y mayo siendo abril valor con mayor registro 83,1 mm y octubre y noviembre en el segundo, con un registro máximo en el mes de octubre de 90,9 mm. Los meses de enero y febrero se presentan como periodos secos durante el primer semestre con valores medios de 23,1 mm. En el segundo semestre se observa reducción de las precipitaciones en los meses de julio agosto con un valor de 38,9 mm. (Figura 12) En el Anexo A,

datos climatológicos, se presenta la información meteorológica suministrada por la CAR.

Figura 12. Precipitación mínima, media y máxima total mensual multianual.

Fuente: Los Autores.

Tabla 11. Valores de precipitación mensual multianual (mm)