HIDROGEOLOGIA REGIONAL DE LA SABANA DE BOGOTA. Francisco Velandia P INGEOMINAS. de contacto:

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1 HIDROGEOLOGIA REGIONAL DE LA SABANA DE BOGOTA Francisco Velandia P INGEOMINAS de contacto: obermud@ingeominas.gov.co RESUMEN Con base en las particularidades geológicas, estructurales e hidrogeológicas del área se presenta una caracterización hidrogeológica regional de la Sabana de Bogotá y se define su estructura hidrogeológica. Se analizan los aspectos hidrodinámicos para proponer el esquema regional del flujo subterráneo. También se concluye que los acuíferos en la escala regional forman una unidad hidráulicamente conectada. Este enfoque permite dar pautas para reevaluar los recursos subterráneos disponibles. INTRODUCCION La Sabana de Bogotá, situada en la parte central de la Cordillera Oriental de Colombia, geográficamente corresponde a la cuenca alta del río Bogotá. Dentro de esta área se diferencian el relieve montañoso y la zona plana que ocupa su parte central. La temperatura media anual varía entre 10 C en los cerros y 14 C e n la parte plana. La precipitación media anual oscila entre 800 mm en la parte plana hasta llegar a 1500 mm en los lugares más altos de la cuenca. El principal drenaje de la cuenca lo constituye el río Bogotá, que nace en el municipio de Villapinzón sobre los 3400 m.s.n.m. y atraviesa el área en dirección NE-SW. En su recorrido recibe varios importantes afluentes que conforman a su vez subcuencas hidrográficas independientes. En el límite de su cuenca alta (cota aprox m.s.n.m.) el río Bogotá cae bruscamente formando un escarpe denominado Salto del Tequendama. El caudal promedio anual que produce toda la cuenca alta de este río es de 27 m 3 /seg. La alta presión sobre el recurso hídrico subterráneo y el conocimiento insuficiente del sistema hidrogeológico de la cuenca alta del río Bogotá, éste debe ser mejorado para garantizar la sostenibilidad del recurso y evitar los efectos ambientales negativos asociados a su uso. ANTECEDENTES La Sabana de Bogotá cuenta con varios estudios hidrogeológicos realizados por INGEOMINAS durante las últimas décadas. Algunos de estos se realizaron para complementar y actualizar la información hidrogeológica; otros, para evaluar las posibilidades de abastecimiento con agua subterránea a distintos sectores de la Sabana. El estudio hidrogeológico más importante sobre el tema (con información geológica, geofísica e hidrogeológica), se llevó a cabo entre 1989 y 1993, mediante el Convenio CAR-INGEOMINAS, con el fin de proporcionar a la CAR los conocimientos técnicos suficientes para el manejo adecuado de las aguas subterráneas en su jurisdicción. Para llevar a cabo este estudio, el área total de la Sabana de Bogotá se dividió en

2 nueve subcuencas superficiales. En cada una de ellas se adelantó el estudio hidrogeológico y se calcularon las reservas y los recursos de aguas subterráneas, presentándose un déficit en algunas subcuencas. El estudio aportó información básica muy valiosa, sin embargo su principal inconveniente fue de carácter conceptual debido a que cada subcuenca se trató como unidad hidrogeológica independiente y en cierto modo cerrada, desconociendo los límites hidrogeológicos reales y por consiguiente afectando el balance real de agua. El alcance de este estudio no permitió aclarar las incertidumbres existentes a cerca del funcionamiento de los acuíferos de la Sabana. En opinión de algunos autores la Sabana de Bogotá es una cuenca hidrogeológica cerrada, completamente saturada y por consiguiente los acuíferos no reciben la recarga, en particular el del Grupo Guadalupe (Rodríguez, 1994). Otros afirman que se está sacando más agua de la que se está recargando, llevando la cuenca a una sobreexplotación y que hay desconocimiento inaceptable de la hidrogeología (Alvarez, 1997; Van der Hammen, 1998). Estas discrepancias demuestran que el conocimiento hidrogeológico de la Sabana de Bogotá aún no es suficiente y debe ser mejorado para garantizar el aprovechamiento adecuado de aguas subterráneas. Ante esta necesidad y con el propósito de contribuir al modelo hidrogeológico regional de la cuenca alta del río Bogotá, INGEOMINAS en cooperación con el Organismo Internacional de Energía Atómica, realizó durante el período el estudio para responder en forma específica a las preguntas relacionadas con la continuidad de las unidades hidrogeológicas, posible interacción entre las unidades acuíferas, origen y zonas de recarga, y el tiempo de residencia del agua subterránea en el sistema. Todas las evaluaciones y el análisis se basaron en la información de los estudios anteriores, especialmente estudio CAR-INGEOMINAS ( ). Adicionalmente en el estudio realizado con el OIEA, se analizaron nuevos datos hidroquímicos e isotópicos, que se recolectaron durante su ejecución. RASGOS GEOLÓGICOS Y ESTRUCTURALES Estructuralmente la Sabana de Bogotá corresponde a una cuenca intramontana de origen tectono-sedimentario, conformada por una secuencia de unidades litológicas consolidadas y no consolidadas, con edades que van desde el Cretácico Superior hasta el Reciente. Esta espesa capa de rocas y sedimentos se encuentra sobre un basamento complejo de rocas metamórficas de edad Paleozóica-Mesozóica Inferior (Fig.1). Las rocas más antiguas de carácter regional están representadas por el Grupo Guadalupe, compuesto por areniscas, limonitas y arcillolitas de origen marino. Sobre éstas se encuentra una espesa capa de rocas paleógenas con predominancia de las litologías arcillosas (Formaciones Guaduas, Bogotá y Usme) y algunos niveles arenosos (Formaciones Cacho y Arenisca La Regadera) depositados en condiciones continentales. Los sedimentos lacustres y fluvio-lacustres (Formaciones Tilatá=Subachoque y Terraza Alta=Sabana) compuestos por materiales de diferente tamaño, desde gravas hasta limo-arcillosos constituyen el relleno Neógeno-Cuaternario. Estos sedimentos cubren la mayor parte de la superficie plana de la cuenca. Las unidades de rocas sedimentarias están fracturadas y sus contactos desplazados por fallas longitudinales con dirección predominante al NE. El esquema estructural presentado en la Fig. 2 (Velandia y De Bermoudes, 2002) complementa la cartografía conocida y además propone la existencia de fallas bajo la cobertura

3 cuaternaria, las cuales pueden ejercer control importante sobre el sistema hidrogeológico del área. Las fallas longitudinales se han caracterizado como estructuras inversas con distinto ángulo de inclinación, en su mayoría de cabalgamiento. La interacción de los movimientos de estas fallas hacia el SE y NW, conformó las alturas y depresiones topográficas que se extienden longitudinalmente en la Sabana de Bogotá, en sentido NE y N (Fig. 3). Se encontró un relativo máximo abatimiento topográfico entre los cerros de Cota y Tabio-Tenjo y su correspondiente bloque hacia el sur, donde se detectaron espesores mayores de 500 m en los depósitos inconsolidados. Las fallas de El Salitre y Río Bojacá constituyen quizás, los límites transversales de acumulación de los depósitos inconsolidados. La interacción de los dos sistemas de fallas forma un enrejado bastante irregular de bloques tectónicos hundidos y levantados, que influyen en el sistema hidrogeológico de la Sabana controlando el espesor de los depósitos inconsolidados. Los cortes geológicos esquemáticos (Fig. 4) ilustran el efecto de las fallas y distribución en bloques de las rocas cretácicas con relación a las paleógenas, reevaluando el concepto de continuidad lateral de una unidad terciaria entre el Grupo Guadalupe y los depósitos del Neógeno-Cuaternario, especialmente hacia el occidente de la Sabana y en la cuenca del río Chicú.

4 Figura 1. Mapa geológico de la Sabana de Bogotá (INGEOMINAS, 1999). Líneas de cortes de Fig. 4 HIDROESTRATIGRAFÍA Y ESTRUCTURA HIDROGEOLÓGICA Con base en las características geológicas e hidrogeológicas de las rocas y sedimentos que conforman el subsuelo de la cuenca alta del río Bogotá, se definieron varios complejos hidrogeológicos que agrupan distintas unidades geológicas formales presentes en el área. El carácter hidrogeológico del complejo, como acuífero o acuitardo, se le asignó según la predominancia de la permeabilidad de las rocas y sedimentos que lo integran (Tabla 1).

5 Figura 2. Esquema estructural de la Sabana de Bogotá. Partiendo del análisis hidrogeológico-estructural regional y de acuerdo con los principios básicos de la hidrogeología regional, el área de la Sabana de Bogotá hace parte de una cuenca hidrogeológica intramontana (=cuenca artesiana) constituida por varios complejos hidrogeológicos. Los complejos Acuífero Neógeno-Cuaternario y Acuitardo Paleógeno constituyen la cobertura de la cuenca, mientras que el del Acuífero Guadalupe, se considera como piso intermedio entre la cobertura y el basamento representado por la Formación Chipaque. De acuerdo con esta definición los límites de la cuenca artesiana no coinciden con la divisoria de las aguas superficiales de la Sabana de Bogotá y se extienden fuera de ésta.

6 La cuenca hidrogeológica presenta un basculamiento en dirección NE-SW; su parte extrema nororiental está levantada. La complejidad tectónica del área, reflejada en un alto grado de fracturamiento y presencia de fallas de distinto orden, determina su estructura de bloques. Estas condiciones influyen en las dimensiones y la continuidad de las unidades hidrogeológicas y por lo tanto afectan el sistema hidráulico. La superficie de la cuenca tampoco es homogénea y presenta diferencias topográficas, morfológicas, hidrogeológicas e hidrológicas que juegan un papel importante en la disponibilidad y calidad de aguas subterráneas. Figura 3. Mapa de los depósitos precuaternarios de la parte central de la Sabana de Bogotá.

7 ASPECTOS HIDRODINÁMICOS, RECARGA Y DESCARGA Debido a las particularidades lito-estructurales de las rocas y sedimentos que conforman la cuenca artesiana, en la escala regional se considera que todas las unidades hidrogeológicas están relacionadas y forman una unidad hidráulicamente conectada. Dentro de la cuenca hidrogeológica se establecen dos zonas de interés (Interior y Exterior) donde la recarga y la descarga de las aguas subterráneas están determinadas por procesos y mecanismos distintos. La zona Interior, corresponde a la superficie de la cobertura de la cuenca. Dentro de esta zona los acuíferos neógeno-cuaternarios y del paleógeno reciben recarga por la infiltración de las aguas lluvias en áreas muy limitadas ubicadas hacia los bordes internos de la cuenca, donde afloran depósitos más permeables. En el resto del área la recarga por precipitación se dificulta debido a los niveles arcillosos aflorantes, aunque ésta puede tener importancia para los acuíferos superficiales de carácter local. Otra fuente de recarga en la zona Interior proviene de las corrientes superficiales durante los períodos húmedos. La relación hidráulica entre los principales acuíferos y los ríos también se limita a las partes altas de los valles internos, dado que en la parte plana sus cauces por ser poco profundos generalmente se encuentran colgados en medio de los sedimentos arcillosos. La descarga en esta zona se produce básicamente en forma de flujo base o mediante los manantiales. Características generales de las unidades hidrogeológicas FORMACION LITOLOGIA PREDOMINANTE Profund. de los pozos (m) Caudal (l/seg) Transmisividad (m2/dia) Conductividad hidráulica (m/día) Capacidad específica (l/seg/m) Complejo Acuífero de los Depósitos Inconsolidados Neógeno Cuaternario Depósitos Aluviales (Qal) Arenas, limos y gravas. < < 0.1 Terraza Alta (Qta) Arcillas. Limos, arenas y gravas Tilatá (NgQt) Gravas con matriz arenosa, arenas cuarzosas, limos, arcilla y turba < Complejo Acuitardo del Paleógeno Usme (Pgu) Limolitas y arcillolitas con intercalaciones de areniscas de diferente tamaño. < 100 < 1 < Regadera (Pgr) Areniscas cuarzosas de diferente tamaño, con matriz arcillosa intercaladas con arcillolitas y limolitas. < 100 < 1 < 3 - -

8 Bogotá (Pgb) Arcillolitas con intercalaciones de areniscas en la parte inferior < 3 - < 0.03 Cacho (Pgc) Areniscas cuarzosas de grano medio a conglomerático con capas delgadas de arcillolitas Guaduas (KPgg) Arcillolitas con estratos de areniscas y mantos de carbón < 5 - < 0.03 Complejo Acuífero Guadalupe Labor y Tierna (Klt) Areniscas de grano fino a grueso interestratificadas con arcillolitas y limolitas Plaeners (Kp) Arcillolitas, limolitas y liditas Arenisca Dura (Kad) Areniscas cuarzosas finas con cementación silícea, interestratificadas con limolitas y arcillolitas Unidad Confinante Formación Lutitas intercaladas con calizas y Chipaque (Kch) areniscas. < < 0.05 Tabla 1. Características generales de las unidades hidrogeológicas.

9 Figura 4. Cortes geológicos esquemáticos de la Sabana de Bogotá. (Exageración vertical con fines hidrogeológicos).

10 La zona Exterior corresponde a las cadenas montañosas, donde se alimentan directamente los acuíferos del Complejo Guadalupe. La principal fuente de recarga es la infiltración de las precipitaciones; después, la condensación del vapor de agua contenido en los poros y fisuras de las rocas aflorantes. Las aguas infiltradas se descargan en las vertientes en forma de manantiales o se dirigen hacia los valles como flujos subsuperficiales. También existe la descarga frontal de los acuíferos libres que se forman en la zona meteorizada del Complejo Acuífero Guadalupe. Las aguas freáticas se dirigen hacia los valles y en la zona de contacto con los depósitos recientes ocurre su descarga (flujo lateral). Dentro del complejo acuífero Guadalupe se generan sistemas ascendentes de flujo que están relacionadas con diferencias topográficas entre la parte plana de la cuenca hidrogeológica y las zona de recarga exterior que en algunos casos superan los 1000 m. A través de estos flujos ocurre la descarga de los acuíferos confinados del complejo Guadalupe hacia los acuíferos profundos de la cobertura. La presencia de las fuentes termominerales en diversos sectores de la Sabana de Bogotá, donde probablemente sus aguas ascienden desde profundidades mayores a 2 km, es la mejor evidencia de los flujos ascendentes. La importancia de la recarga que reciben los acuíferos neógeno-cuaternarios a través del complejo Guadalupe se corroboró mediante la modelación numérica realizada para la cuenca alta del río Bogotá (De Bermoudes, 2000). De manera orientativa se pudo determinar que la recarga frontal equivale al % de las entradas totales y que los flujos ascendentes aportan un 10%. Debido a la configuración y la estructura de la cuenca artesiana el esquema general del flujo subterráneo regional adquiere el carácter tridimensional, con la importancia de los movimientos verticales del agua. Dentro de la cobertura de la cuenca artesiana se forman dos tipos verticales de flujo con dirección opuesta: uno es de carácter descendente, debido a los procesos de infiltración de las aguas lluvias, el cual ocurre en la parte superior del sistema, y el otro, con carácter ascendente, que se inicia en el Complejo Acuífero Guadalupe. Dentro del Complejo Acuítardo del Paleógeno, debido al desalojamiento del agua de constitución de las rocas arcillosas por los efectos compresivos, también se generan los flujos ascendentes que aumentan la presión hidrostática del sistema. Los datos hidroquímicos e isotópicos de los dos complejos acuíferos, las aguas superficiales y meteóricas, analizados durante el estudio con OIEA (INGEOMINAS, 2001) también aportaron información para reconocer las particularidades del flujo subterráneo, la interconexión de los distintos acuíferos y las posibles áreas de recarga y descarga.

11 BIBLIOGRAFIA Alvarez O.,A., Gestión del agua subterránea en la Sabana de Bogotá. Geología Colombiana, No.22. Santafé de Bogotá. De Bermoudes, O., Regionalización hidrogeológica de Colombia y la formación de las aguas subterráneas en la parte alta de la Cuenca del Río Bogotá. En Ruso. Tesis Universidad Estatal de Minas de San Petersburgo, San Petersburgo. INGEOMINAS, Estudio hidrogeológico cuantitativo de la Sabana de Bogotá. Informe ejecutivo. Bogotá. INGEOMINAS, Mapa geológico de la Sabana de Bogotá. Escala 1: Inédito. Bogotá. INGEOMINAS, Caracterización geoquímica e isotópica de los acuíferos de la cuenca alta del río Bogotá. Informe interno. Bogotá. INGEOMINAS, Modelo hidrogeológico conceptual de la Sabana de Bogotá. Informe interno. Bogotá. Rodríguez, C.O., El recurso hídrico subterráneo en la Sabana de Bogotá. Memorias: Seminario de aguas subterráneas en la Sabana de Bogotá. Santafé de Bogotá. Van der Hammen, T., Plan ambiental de la cuenca Alta del río Bogotá. Santafé de Bogotá. Velandia, F., De Bermoudes, O., Fallas Longitudinales y transversales en la Sabana de Bogotá, Colombia. Boletín Geológico UIS, Vol.24, No.39: Bucaramanga.