CAPÍTULO V MODELO CONCEPTUAL

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1 59 CAPÍTULO V MODELO CONCEPTUAL 5.1 INTRODUCCIÓN El modelo conceptual es una simplificación del modelo de la naturaleza, en la que se intenta representar las condiciones hidrogeológicas reales en la cuenca que hacen del modelo conceptual un modelo válido. Para esto hay que basarse en información de pozos, hidrogeología, geofísica, geología etc.. El modelo conceptual es la base del modelo matemático. Basándose en la descripción de cortes litológicos y las pruebas de bombeo fue posible definir un acuífero heterogéneo, anisótropo de tipo libre en el medio granular conformado por material del Cuaternario que varían de no consolidados a poco consolidados que rellenan la fosa tectónica del río San Pedro. El espesor promedio del acuífero es de 340 m, incrementándose al oeste y noroeste del valle, y disminuyendo al noreste y sur del valle. 5.2 GEOMETRÍA DEL SISTEMA Los límites laterales del acuífero se determinaron a partir de la cobertura del material de relleno del valle en las cartas geológicas, limitándose el acuífero al medio granular. La unidad hidrogeológica del medio fracturado actúa en este modelo como zona de recarga, mas no como acuífero ya que el sentido y dirección del fracturamiento ocasiona que la conductividad hidráulica vertical sea mucho mayor que la horizontal, lo cual lo disocia de ser modelado junto con el medio granular. La geometría del fondo del acuífero se basa en los datos del estudio geofísico realizado en 1980 y 1982, representado por material rocoso en la parte sur del área de estudio, y por

2 60 material granular muy cementado que le confiere un carácter impermeable en la parte norte del mismo (Fig. 5.1). Fig. 5.1 Basamento del acuífero. El volumen sólido (V s ) del acuífero regional es de 258,415 hm 3, con un coeficiente de almacenamiento de 0.08 obtenemos un volumen de agua de hm PROPIEDADES HIDROGEOLÓGICAS Medio Granular El relleno del valle consiste de sedimentos del Cuaternario no consolidados y semi consolidados. Todos los pozos de la mina de Cananea se encuentran en este medio. La profundidad de los pozos profundos de la mina es de alrededor de 400 m. El acuífero regional no es completamente homogéneo, abunda en lentes de arcilla y en zonas de menor permeabilidad. Por debajo de estos sedimentos encontramos material sedimentario del Terciario, consolidado, de muy poca permeabilidad, que corresponde a las unidades Tmpl?Cgp y TmCgp-Ar del mapa geológico editado recientemente por el Consejo de Recursos Minerales. El medio granular se divide en tres partes:

3 61 Planicie de inundación Formado por aluvión del Holoceno (Qhoal). Estos son sedimentos depositados recientemente por la actividad del Río San Pedro. El espesor promedio de los sedimentos es de 35 m (Goode y Maddock III, 2000; p.23). Acuífero regional Unidad granular formada por conglomerado polimíctico del Pleistoceno (QptCgp). El espesor promedio es de 340 m. Basamento granular Esta unidad esta formada por material sedimentario consolidado del Terciario de poca permeabilidad. Medio Fracturado Este medio está representado por las rocas volcánicas, sedimentarias y volcanosedimentarias fracturadas, al este y oeste de la cuenca. En el paquete volcanosedimentario del Cretácico Superior (KsVs) conocido como Grupo Cabullona existen pozos con mediana extracción denotando una permeabilidad baja a media. En las demás unidades rocosas no se encuentran pozos, por lo que se desconocen sus propiedades hidráulicas. 5.4 PARÁMETROS HIDRÁULICOS Conductividad hidráulica horizontal (K h ) Los valores de conductividad hidráulica oscilan entre 0.1 y 10 m/día para la cuenca alta del Río San Pedro (Goode y Maddock, 2000; p.23). Esta estimación se hizo a través de la calibración de modelos de simulación. Se distribuyeron los valores de este parámetro en el

4 62 acuífero a partir de criterios geohidrológicos, como la presencia o inferencia de lentes de arcilla, cercanía al cauce del río, etc.. Para determinar los valores de la conductividad hidráulica horizontal del acuífero a profundidad se considera una disminución del valor de K a mayor profundidad, modificándose este valor donde los valores de resistividad del estudio geofísico indican la presencia de lentes arcillosos en esas profundidades. Conductividad hidráulica vertical (K v ) De acuerdo con Freeze y Cherry (1979; p.39), en medios porosos sedimentarios, la conductividad hidráulica vertical varía entre uno y dos órdenes de magnitud menor que su K horizontal. Por lo que la K v se toma en este estudio como K h /10. Transmisividad (T) y Coeficiente de almacenamiento (Ss) Los parámetros de Transmisividad (T) y coeficiente de almacenamiento (Ss) del acuífero se determinan por medio del análisis de los valores de abatimiento registrados en un pozo a diferentes tiempos. Estos valores se muestran en las tablas 5.1 y 5.2. Los pozos 27 y 28 son los únicos que disponen de pozo de observación, por lo que se obtiene un valor puntual del coeficiente de almacenamiento en estos lugares, dando un valor promedio de (Tabla 5.1). Este valor es de un coeficiente de almacenamiento para acuíferos confinados y no es representativo de toda la cuenca del Río San Pedro. En acuíferos libres los valores varían entre 8 y 15% (0.08 y 0.15). Tabla 5.1 Coeficiente de Almacenamiento No. de Pozo Coeficiente de almacenamiento (Ss) P (Contreras, 1986) P P (información previa, 1982 del Estudio Hidrolegro, 1984) P (Estudio Hidrolegro, 1984) P Promedio 0.026

5 63 Las pruebas de bombeo se encuentran concentradas en la porción sur de la zona de estudio. Los valores de transmisividad oscilan entre 3x10-3 y 32x10-3 m 2 /s. Tabla 5.2 Transmisividad Tesis: Contreras Montijo, Pruebas de bombeo. Pozo Transmisividad Tipo de Transmisividad (m 2 /s) Prueba (m 2 /s) X 10-3 Theis 8.3 X X X X X 10-3 Theis X X 10-3 Estudio de Hidrolegro, S. C (13 interpretaciones) Tipo de Prueba Theis (info. previa, 1982) Theis Recovery Jacob Theis Recovery 4.94 X 10-3 Jacob X 10-3 Bombeo variable (con método de Jacob) X 10-3 Recovery X 10-3 Recovery X 10-3 Jacob 50-A 7.10 X 10-3 Recovery X 10-3 Recovery X 10-3 Jacob X 10-3 Recovery 56-A 3.01 X 10-3 Bombeo variable (con método de Jacob) X 10-3 Jacob X 10-3 Recovery X 10-3 Jacob X 10-3 Recovery 3.45 X 10-3 Bombeo variable (con método de Jacob) X 10-3 Recovery X 10-3 Jacob Capas y espesores El medio granular se puede dividir artificialmente en 2 capas para su modelación. La capa 1 abarcando la parte superior del relleno del valle, incluida la planicie aluvial y la capa 2 representando la parte Inferior del relleno del valle. Las capas se describen a continuación:

6 64 Capa 1 La primera capa de espesor promedio de 140 m, presenta una conductividad hidráulica de 50 m/día en la planicie aluvial que tiene un espesor promedio de 35 m. La conductividad hidráulica en el resto del medio granular es de 0.1 a 10 m/día. El coeficiente de producción (specific yield) varía de 0.15 en la planicie aluvial a 0.08 en el resto del valle (Goode y Maddock III, 2000; p.23). El coeficiente de almacenamiento (Ss) para un acuífero libre es igual al coeficiente de producción (specific yield) (Chow, 1964; p.13-5). La capa 1 consiste de sedimentos no consolidados a pobremente cementados y es una capa compacta de grava en matriz limo-arcillosa en el frente de montaña y una capa de limo y limo-arenosa en el centro del valle (Goode y Maddock III, 2000; p.16; ADWR, 1991). Capa 2 La segunda capa, de espesor promedio de 200 m, tiene conductividad hidráulica de 0.1 a 10 m/día y coeficiente de producción y almacenamiento de La capa 2 consta de grava y arenisca interestratificada de cementación variable. 5.5 LOCALIZACIÓN DE ENTRADAS Y SALIDAS ENTRADAS El modelo conceptual del acuífero del Río San Pedro comprende dos entradas, una a lo largo del contacto del medio granular con las rocas cristalinas y la otra en la planicie de inundación. El contacto del medio granular con las rocas cristalinas es el frente de montaña. Esto es una zona en donde las rocas fracturadas entran en contacto con sedimentos gruesos y por donde se infiltra el agua al acuífero. El volumen promedio de este aporte es hm 3. La mitad de este volumen se infiltra al noroeste de la cuenca (Fig. 4.1) en tanto que el otro 50% entra por el resto del frente de montaña.

7 65 En la planicie de inundación del Río San Pedro y sus afluentes se localiza la entrada por recarga vertical. Esta ocurre por infiltración en el lecho del río, por retorno agrícola, y por infiltración en presas de almacenamiento. El volumen de infiltración promedio para los últimos 20 años es de 3.44 hm 3 en la planicie de inundación. SALIDAS El modelo de la cuenca alta del Río San Pedro presenta tres salidas, la planicie de inundación, la frontera al norte con Estados Unidos y la zona donde se ubican los pozos industriales de la mina al sur de la cuenca. En la planicie de inundación se concentra el bombeo agrícola, ocurren las salidas por evapotranspiración y también por flujo base del río. El monto de estas salidas es de hm3 promedio al año para las últimas 2 décadas. La salida al norte, en la frontera con Estados Unidos ocurre por flujo subterráneo debido al gradiente natural del valle. Se estima que fluyen unos 3.7 hm 3 /año por esta salida. Finalmente se localiza otra salida al sur de la cuenca alta del Río San Pedro por bombeo de los pozos industriales de la mina, con extracciones del orden de hm 3 /año promedio durante los últimos 20 años.