ESTUDIO GEOHIDROLÓGICO EN LA ETAPA DE SEGUIMIENTO PROCEDIMIENTO CFE

Transcripción

1 JUNIO 2011 REVISA Y SUSTITUYE A LA EDICIÓN DE OCTUBRE 1995 MÉXICO

2 PREFACIO Este procedimiento ha sido elaborado de acuerdo con las Bases Generales para la Normalización en CFE. La propuesta inicial fue preparada por la Gerencia de Estudios de Ingeniería Civil. Revisaron y aprobaron el presente procedimiento las áreas siguientes: GERENCIA DE ESTUDIOS DE INGENIERIA CIVIL GERENCIA DE LAPEM GERENCIA DE PROTECCiÓN AMBIENTAL El presente documento normalizado entra en vigor a partir de la fecha abajo indicada y será actualizado y revisado tomando como base las observaciones que se deriven de la aplicación del mismo. Dichas observaciones deben enviarse a la Gerencia de LAPEM, cuyo Departamento de Normalización coordinará la revisión. Este procedimiento revisa y sustituye a la edicíón de octubre de 1995 y a todos los documentos normalizados de CFE relacionados con estudio geohidrológico en la etapa de seguimiento que se hayan publicado.. ~YRE ~ RIZO ING. LUIS JAV GERENT D ~~PEM NOTA: Entra en vigor a partir de: I

3 1 de 7 1 OBJETIVO Establecer los lineamientos generales para realizar un estudio de seguimiento geohidrológico que permita generar la información suficiente para que el usuario del agua subterránea aplique las políticas que considere convenientes para garantizar el abastecimiento de agua subterránea, en la cantidad y calidad requerida, a sus instalaciones. 2 CAMPO DE APLICACIÓN Aplica a instalaciones de la Comisión Federal de Electricidad (CFE), gubernamentales o particulares que requieran de agua subterránea para su operación comercial y servicios con énfasis en las centrales de generación de energía eléctrica. 3 DEFINICIONES 3.1 Acuífero Cualquier formación geológica por la que circulan o se almacenan aguas subterráneas que puedan ser extraídas para su explotación, uso o aprovechamiento, (Ley de Aguas Nacionales). 3.2 Balance Hidrológico (en lagunas de aguas residuales) Es la relación entre la precipitación, evaporación, infiltración, volumen de entrada al sistema, volumen almacenado y su interacción con el flujo subterráneo. 3.3 Calibración Procedimiento para el ajuste de los parámetros hidrogeológicos determinados en campo vs los calculados por el modelo matemático. Su objetivo es ajustar los resultados del modelo matemático con la información hidrogeológica obtenida en campo. 3.4 Hidrograma o Variograma Gráfica de la variación del nivel del agua subterránea o de otro parámetro o característica del agua del acuífero que representa su variación con respecto al tiempo, esta gráfica puede incluir datos de uno o varios pozos. 3.5 Lixiviado Escurrimiento de líquidos a niveles inferiores de un suelo mediante drenaje, arrastrando nutrientes, sales minerales y otros compuestos orgánicos. Una lixiviación de productos químicos puede generar la contaminación de napas freáticas, acuíferas en general y lavar rápidamente las capas superficiales de un suelo. Escurrimiento de líquidos a niveles inferiores de un suelo mediante drenaje, arrastrando nutrientes, sales minerales y otros compuestos orgánicos. Una lixiviación de productos químicos puede generar la contaminación de aguas subterráneas y lavar rápidamente las capas superficiales de un suelo. 3.6 Modelo Matemático del Comportamiento Hidráulico del Acuífero Es un estructura lógica que presenta una aproximación de una situación real. Su objetivo es dar elementos de juicio para el uso y conservación de acuíferos.

4 2 de Políticas de Explotación Directrices que se establecen con objeto de explotar racionalmente un acuífero, puede incluir un esquema de bombeo de las obras hidráulicas de abastecimiento. 3.8 Red de Monitoreo o de Observación Conjunto de obras hidráulicas(pozos, norias, entre otras), que proporcionan información del nivel estático, dinámico y de calidad química del agua subterránea. 3.9 Técnicas Gráficas para Análisis de Datos Físico Químicos del Agua Corresponde a las distintas técnicas que se emplean para analizar en forma grupal o individual la composición química de un agua. Entre las gráficas más comunes que se utilizan son: Piper, Schoeller, Stiff, diagramas de pie, columnas, entre otros. 4 CARACTERÍSTICAS Y CONDICIONES GENERALES 4.1 Requisitos Previos Contar con la siguiente información que constituye la base del estudio: a) Volumen y calidad del agua requerida por la instalación. b) Infraestructura hidráulica que sustenta el abastecimiento de la instalación (pozos). c) Información operativa y constructiva de la infraestructura. d) Situación legal de los pozos de abastecimiento. e) Usos principales del agua abastecida. f) Información histórica del abastecimiento de agua, profundidades del agua subterránea (nivel estático). g) Información regional del acuífero en usufructo por la instalación. h) Caudal y forma de disposición del agua residual. i) Volumen y forma de disposición de residuos sólidos. 4.2 Descripción del Procedimiento La Gerencia de Estudios de Ingeniería Civil (GEIC), a través de la Subgerencia de Estudios Geohidrológicos (SEGH), tiene la responsabilidad de evaluar la necesidad de vigilar un acuífero en usufructo por las instalaciones de CFE, principalmente en las áreas en donde la competencia por el uso del agua subterránea, ya sea por su cantidad o calidad, sea grande o se detecten problemas a futuro y dar aviso a las autoridades correspondientes de la CFE. Lo anteriormente descrito, se realiza dentro del marco de necesidades de abastecimiento de la instalación y su proyección a largo plazo, razón por la cual se establece una estrecha comunicación con los usuarios del acuífero. Una vez detectada la necesidad de vigilar el acuífero, las autoridades correspondientes de las áreas de generación solicitan a la GEIC del estudio geohidrológico en la etapa de seguimiento.

5 3 de 7 Si el estudio de seguimiento es de abastecimiento de agua, se sigue el bloque relacionado con el abastecimiento de agua; en caso contrario se toma en cuenta el bloque de control y seguimiento del impacto al acuífero, debido a la disposición de residuos de la generación y diagnóstico de pozos Estudio para el seguimiento de la explotación del acuífero Medición del nivel estático y dinámico en aprovechamientos, pozos, norias y piezómetros Esta actividad se lleva a cabo en pozos, norias y piezómetros pertenecientes a CFE, por lo que se debe realizar un mínimo de una medicion trimestral. Para los pozos y norias de particulares integrados a la red de monitoreo regional, solamente se debe atender una medición por cada semestre. Con base a los datos obtenidos se elabora un hidrograma por cada aprovechamiento de CFE, el cual se debe construir con las mediciones de los niveles de agua observados, diferenciando según el caso, estático o dinámico, de tal manera que el hidrograma represente el comportamiento del nivel potenciométrico para el período representado. Cabe hacer mención que con los datos obtenidos se deben elaborar: Planos de profundidad, elevación y evolución del nivel estático; los cuales proveen información de la dirección del flujo subterráneo, fluctuaciones del nivel estático y áreas de mayor explotación del acuífero. La base de datos y planos construidos deben estar en sistemas electrónicos de uso comun Cálculo del volumen de extracción de los pozos de CFE Esta información se debe obtener de los caudales de extracción de cada pozo o aprovechamiento. Con esta información se debe construír dos tablas de producción de agua subterránea, la primera debe presentar el caudal promedio aportado por cada uno de los pozos (en l/s), la segunda debe integrar el total de agua abastecida del mes de reporte, de igual manera la tabla, debe presentar una columna acumulativa del volumen abastecido en m 3. La finalidad de esta información es conocer el volumen total extraído por los pozos de CFE vs la generación de energía eléctrica en forma gráfica y tabulada. La base de datos y planos construidos deben estar en sistemas electrónicos de uso comun Estimación del volumen de extracción en el área de estudio La finalidad de esta actividad es conocer el total de agua explotada del acuífero, tanto por usos de CFE como de terceros. Cuando las condiciones sociales en el entorno son favorables su estimación se realiza tomando como base el régimen de extracción y operación de los aprovechamientos del área. El contar con los datos de extracción, esto permite conocer el porcentaje de explotación de CFE con respecto a otros usos del agua subterránea Análisis físico-químico del agua subterránea Su objetivo es definir la caracterización físico-química del agua subterránea. Para alcanzar este fin se programa un control (monitoreo estacional) del agua subterránea del área del proyecto, con la finalidad de establecer la evolución de la calidad físico-química del agua del acuífero de la zona. En el caso en que se inicia un estudio de seguimiento geohidrológico son representativos del monitoreo, un promedio de 30 a 60 aprovechamientos, dependiendo del radio de la zona de estudio, su periodicidad depende del grado de conocimiento del área, programándose como mínimo un muestreo semestral durante dos años continuos, en caso de no observar cambios importantes se podrá decidir realizar un muestreo al año Análisis bacteriológicos del agua subterránea Su objetivo es definir las características de la potabilidad del agua; así como prevenir o confirmarla posible influencia de aguas residuales de carácter séptico o industrial al acuífero, debido a la disposición de ellas mediante la inyección al subsuelo, lagunas de evaporación y/o infiltración, o por descarga directa a un cuerpo de agua superficial, canal o río, próximo a las instalaciones de CFE. Para cubrir este objetivo, se realiza un monitoreo de los pozos de abastecimiento semestralmente y en caso de considerarlo necesario se intensifica el monitoreo.

6 4 de Determinación de la evolución físico-química y/o bacteriológica del agua subterránea Esta actividad tiene como finalidad conocer el comportamiento en tiempo y espacio de las características físicoquímicas y bacteriológicas del agua subterránea, para ello se realiza la interpretación hidrogeoquímica de los resultados del análisis del agua, con el apoyo de representaciones gráficas de los parámetros químicos (Clasificaciones de: Piper, Stiff, Schoeller, entre otros) y relaciones iónicas (Na-K, Ca-Mg, entre otras) que permiten clasificar la evolución de la calidad química y/o bacteriológica del agua subterránea y su potencial tendencia futura Actividades subsiguientes para la construcción del modelo matemático del acuífero a) Evaluación de la información existente para sustentar la ejecución de un modelo digital del acuífero. b) Captura, digítalización y elaboración de la base de datos requerida para la ejecución del modelo matemático. c) Calibración del modelo matemático del acuífero. d) Dictamen de políticas de explotación del acuífero, con base en la información existente y resultados de modelo. e) Se comunica información del modelo al cliente. f) Se dictaminará si existe deterioro en la cantidad o calidad de agua del acuífero y en función de esto se determinan las acciones a seguir. g) Sí el dictamen es negativo se da seguimiento a la aplicación de las políticas de explotación del acuífero. h) Si el dictamen es positivo, el Departamento de Geohidrología propone el estudio de alternativas de abastecimiento; las cuales se presentan a consideración del área usuaria. Con esta acción se interconecta el presente procedimiento con los de prefactibílidad o factibilidad Estudios de seguimiento al impacto al acuífero Seguimiento de la operación hidráulica de las lagunas de infíltración y/o evaporación de aguas residuales Su objetivo es establecer el balance hidrológico, con el propósito de definir la capacidad de infiltración y evaporación existente en el substrato de la laguna y con ello definir la operación optima en función del diseño. Para su ejecución se toman como base los datos de precipitación y evaporación del sitio de la laguna, así como el caudal descargado a ella. La información compilada para este fin es colectada diariamente Medición del nivel estático en pozos de observación cercanos al área de las lagunas de disposición de aguas residuales o del área de disposición de residuos sólidos La finalidad de esta actividad es detectar las posibles infiltraciones al subsuelo de las aguas residuales, depositadas en las lagunas o de lixiviados de los residuos sólidos. Para su realización se requiere contar con pozos de observación, perimetrales al área de las lagunas.

7 5 de 7 La determinación del nivel estático se realiza de manera mensual como mínimo y se debe de incrementar en caso de detectar intercomunicación hidráulica Seguimiento de la calidad físico-química del agua subterránea en el entorno de las lagunas de agua residuales o del área de disposición de residuos sólidos Su propósito es definir la calidad físico-química del agua subterránea, para compararla con la calidad inicial y determinar su evolución, asimismo detectar posibles infiltraciones de la laguna o lixiviados provenientes del área de depósito de residuos al acuífero. Para la ejecución de estas actividades se requiere realizar un muestreo cada semestre y en caso de detectar interconexión hidráulica se intensifica su monitoreo Evaluación de resultados del abastecimiento de agua, uso e impacto de la disposición de agua residual y residuos sólidos al acuífero En caso de detectar evidencia de una contaminación del suelo o del acuífero por la disposición del agua o de residuos sólidos, se dará aviso por escrito a la autoridad correspondiente de la central y se acompañará con una propuesta técnica y economica para ejecutar un estudio de caracterización y posteriormente, de ser necesario de remediación del suelo o acuífero contaminado. Los pasos anteriores se pueden ver en forma gráfica en la figura 1. 5 CONDICIONES DE DESARROLLO SUSTENTABLE En los estudios que desarrolla la Gerencia de Estudios de Ingeniería Civil se han tomado siguientes acciones para prevenir o reducir el impacto al ambiente, causadas por las actividades que se ejecutan en gabinete, laboratorio y campo, las cuales se describen a continuación: a) En gabinete se realiza la difusión de información para formar conciencia en el personal para reducir el consumo del agua, el consumo de energía eléctrica, el consumo de papel y la reducción en la generación de residuos sólidos urbanos. b) En trabajos de laboratorio se cuenta con instalaciones avaladas por un sistema de calidad propio, que permite el uso y manejo eficiente de muestras, reactivos y residuos. c) En trabajos de campo, se realiza la difusión de información entre el personal para evitar o minimizar el daño o afectación a animales y plantas, reducir la generación de desechos, principalmente los de lenta degradación, optimizar el uso de vehículos y maquinaria. 6 CONDICIONES DE SEGURIDAD INDUSTRIAL Durante las actividades de campo, laboratorio y gabinete se debe contar con el análisis de riesgo para la actividad, la identificación y cumplimiento de la normativa de seguridad e higiene aplicable, así como de la aplicación de medidas preventivas.

8 6 de 7 7 BIBLIOGRAFÍA [1] COMISION NACIONAL DEL AGUA Ley de Agua Nacionales. [2] COMISION NACIONAL DEL AGUA Reglamento de la Ley de Aguas Nacionales. [3] CFE Estudio Geohidrológico en la Etapa de Identificación. [4] CFE Realización de Estudios Geológicos de Semidetalle. [5] CFE Realización de Pruebas Lefranc. [6] CFE Medidas Generales de Seguridad y Salud en la Perforación. [7] CUSTODIO, E y LLAMAS, M.R. Hidrología Subterránea Ed. Omega, Tomos I y II, [8] JOHNSON EDWARD E. El Agua Subterránea y los Pozos, 1ª edición 1975, Johnson División VD. [9] ANDERSON, M.P., Y WOESSNER, W.W. Applied Groundwater Modeling Simulation of Flow and Advective Transport, Ed. Academic Press, [10] LOHMAN, S.W. Hidráulica Subterránea, Ed. Ariel, [11] COMISION NACIONAL DEL AGUA Manual de Diseño de Agua Potable, Alcantarillado y Almacenamiento. Series [12] NOM-003-CONAGUA-1996 Requisitos Durante la Construcción de Pozos de Extracción de Agua para Prevenir la Contaminación de Acuíferos. [13] NOM-004-CONAGUA-1996 Requisitos para la Protección de Acuíferos Durante el Mantenimiento y Rehabilitación de Pozos de Extracción de Agua y para el Cierre de Pozos en General. [14] NOM-011-CONAGUA-2000 Conservación del Recurso Agua. Establece las Especificaciones y el Método para Determinar la Disponibilidad Media Anual de las Aguas Nacionales.

9 7 de 7 FIGURA 1 - Diagrama de flujo INICIO si El estudio es para seguimiento de la explotación del acuífero no Medición del nivel estático y dinamico en pozos y norias Calculo del volumen de extracción de pozos der CFE Seguimiento de la operación hidráulica de de las lagunas de infiltración Realiza la base de datos para el modelo matemático Estimación del volumen de extracción en el área Ejecución de la calibración del modelo Medición del nivel estático y dinamico en pozos cercanos a las lagunas y/o area de residuos sólidos Análisis fisico quimico y bacteriologico del agua subterránea Se fijan políticas de explotación Seguimiento de la calidad del agua en el entorno de las lagunas y/o area de residuos sólidos Determinación de la evolución fisico quimica y bacteriologica Se requiere otra fuente de abasto de agua? no Evaluación de resultados no Existe suficiente información para modelar el acuífero si si Proponer el estudio de otras fuentes de abasto de agua Se identifica contamnación en el acuífero? si no Proponer al cliente el estudio de caracterización y posterior remediación de suelos y/o acuífero Informe al cliente FIN