Public Disclosure Authorized Public Disclosure Authorized Public Disclosure Authorized Public Disclosure Authorized Sustainable Gestión Sustentable Groundwater del Agua Management: Subterránea Concepts Lecciones and Tools de la Práctica Colección de Casos Esquemáticos Caso 13 Marzo 2005 Autores: Stephen Foster y Albert Tuinhof Gerente de Proyecto: Rafik Hirji (Banco Mundial ENV 1 ) Organismo Contraparte: Ministerio de Agua y Riego de Kenia (Kenya Ministry of Water and Irrigation. MWI) El Departamento de Abastecimiento de Agua del Consejo de la Ciudad de Nairobi (The Nairobi City Council Water Supply Department, NCC-WSD) usa el agua superficial de la Cuenca Tana como fuente principal de agua. El agua subterránea que está abajo de la ciudad se extrae por parte de particulares (empresas industriales, usuarios comerciales, y pozos domésticos) con un volumen creciente para complementar el abastecimiento del NCC-WSD, pero la gestión de este acuífero se ha pasado por alto. El número rápidamente creciente de pozos gradualmente causó el abatimiento de los niveles del acuífero e incrementó los costos de bombeo. La política actual del NCC-WSD es la de recurrir solamente al agua superficial, pero se sugiere que en décadas futuras el uso del agua subterránea va a ser más crítico para la Zona Metropolitana de Nairobi en conjunto, para atender con niveles de servicio adecuados a la población urbana en rápido crecimiento y para contar con una reserva estratégica de agua en caso de sequías. Un elemento de planeación y gestión de agua subterránea va ser esencial para optimizar y volver más rentable económicamente el papel del agua subterránea en el sistema general de abastecimiento de agua. ESTADO DEL ABASTECIMIENTO DE AGUA EN NAIROBI B A N C O M U N D I A L Kenia: El Papel del Agua Subterránea en el Abastecimiento de Agua del Gran Nairobi 1 La demanda de agua en Nairobi ha estado creciendo enormemente durante los últimos 10-20 años y en respuesta a eso la red de agua potable se ha ampliado bastante. La mayor parte del agua proviene de la Cuenca Tana y se bombea a la ciudad desde una distancia de alrededor de 50 km. Mediante dos proyectos de expansión de fuentes en 1984 y 1995 se ha podido incrementar el volumen disponible de agua hasta cerca de 520 Millones de litros por día (Ml/d) en 2002, lo cual es adecuado para cubrir el incremento medio anual en la demanda hasta aproximadamente el 2006. 1 Este Caso Esquemático se basa en el documento Groundwater in the Nairobi Service Area (no. 9) prepared for the World Bank ESW Report Towards a Water Secure Kenya: Water Resources Sector Memorandum, April 2004 1
Aún siendo suficiente bajo condiciones normales, este abastecimiento en bloque no es seguro en periodos de sequía, y también está en riesgo por el azolve de embalses asociado a la deforestación en la cuenca. El problema de abastecimiento se ve agravado también por el mal estado del sistema de distribución, lo cual resulta en pérdidas de alrededor del 50% debido a fugas, tomas clandestinas, etc. Otro factor que afecta los niveles de abastecimiento es el uso ineficiente y el derroche por algunos consumidores, aún bajo el régimen prevaleciente de racionamiento. El NCC-WSD solía operar algunos pozos de agua potable para abastecer ciertos sectores de la ciudad que carecían de una conexión a la red principal de distribución, pero estos se clausuraron hace 10 años ya que las zonas respectivas se cambiaron al abastecimiento con agua superficial. Sin embargo el agua subterránea todavía constituye un elemento importante para el abastecimiento urbano en general, considerando el alto número de pozos privados. La extracción de agua subterránea comenzó en los años 1930 y se incrementó constantemente hasta alcanzar aproximadamente 85 Ml/d (85.000 m 3 /d) en 2002, lo cual asciende al 25% del abastecimiento total de la región Metropolitana de Nairobi, descontando las pérdidas en el sistema de conducción que no llegan al consumidor. La mayoría de los pozos son operados por grandes usuarios privados (empresas industriales, hoteles, etc) o por propietarios individuales residenciales en partes de la ciudad donde la red sólo provee abastecimiento en forma intermitente (p.ej. Langata, Karen) a menudo se comparten los pozos con vecinos o se vende agua para la distribución en tanques a un precio de US$ 53/m 3 (Ksh 4.000/ m 3 ). Muchos de los propietarios privados de pozos también están conectados a la red de agua potable (que provee agua a menor costo) pero usan el agua subterránea como respaldo - lo cual explica por qué la capacidad instalada (300-350 Ml/d) excede por mucho la extracción actual (85 Ml/d). El SISTEMA ACUÍFERO DEL ÁREA METROPOLITANA DE NAIROBI Condiciones Hidrogeológicas La cuenca de aguas subterráneas de Nairobi se extiende desde la zona de fallamiento (Norte-Sur) ubicada al oeste de la ciudad (con elevaciones de aproximadamente 2400 metros sobre el nivel del mar, msnm) hacia la planicie de inundación del Río Athi (aproximadamente 1500 msnm) al este del centro de la ciudad (Figura 1). La evolución geomorfológica ha sido controlada por la actividad volcánica las rocas de la cuenca de Nairobi son dominadas por una secuencia de lavas y cenizas volcánicas (tobas) con un espesor de hasta 400 m por debajo de la ciudad, los cuales se combinan gradualmente con los depósitos terciarios de la planicie del Athi. Las rocas volcánicas varían mucho en porosidad y permeabilidad y formaron diferentes capas acuíferas separadas por estratos de baja permeabilidad. Los acuíferos más importantes en este sistema son la Secuencia del Valle de Kerichwa y la del Alto Athi (transmisividades de 5-50 m 2 /d y coeficiente de almacenamiento bajo). La extensión del sistema acuífero multicapa se conoce bastante bien por el gran número de pozos, generalmente perforados a profundidades de 100-350 m (Figura 2). 2
Figura 1: Mapa de localización Sistema de Flujo La mayor parte de la recarga del agua subterránea ocurre en las laderas de la zona de fallamiento, al oeste de la ciudad, donde las rocas volcánicas son talladas por numerosos arroyos relacionados con fallas y zonas intemperizadas de las superficies antiguas del terreno. La parte alta de las cuencas de estos arroyos constituye un área importante de recarga. Las precipitaciones altas (1200 mm/a), vegetación densa, suelos permeables y el patrón de drenaje a lo largo de las partes altas de éstas corrientes proveen buenas condiciones para la recarga y a pesar de que no existen estimaciones confiables, se puede estimar una recarga promedio de alrededor de 25 Mm 3 /a en esta área. La recarga del acuífero también se presenta en la Zona Metropolitana de Nairobi por la infiltración de agua residual, fugas de la red de agua potable y la lluvia en exceso. Las pérdidas totales de agua del sistema Figura 2: Sección geológica NW-SE 3
de agua potable se estiman en 180 Ml/d, pero es difícil de evaluar qué porcentaje de esta agua llegará al agua subterránea. Hay evidencia de que parte de la infiltración de la Zona Metropolitana de Nairobi (la precipitación media es de 850 mm/a) es interceptada por acuíferos colgados locales que descargan hacia manantiales y arroyos. El flujo de agua subterránea se dirige principalmente hacia el sur-sureste desde las principales zonas de recarga y hacia la planicie de inundación del Athi, donde antes gran parte del agua subterránea descargaba en manantiales o filtraciones hacia arroyos locales o depresiones en el terreno. Hoy en día, los numerosos pozos de extracción en la Zona Metropolitana de Nairobi captan la mayor parte del flujo de agua subterránea. Calidad Natural del Agua Subterránea Existen datos bastante consistentes en varios reportes, que demuestran una buena calidad natural del agua subterránea, alcanzando los estándares para agua potable en la mayoría de los parámetros, con la excepción del fluoruro cuyas concentraciones a menudos exceden 1 mg/l. EXTRACCIÓN Y USO DEL AGUA SUBTERRÁNEA Estimaciones de la Extracción La perforación de pozos comenzó en los años 1930 y el número de pozos en la Zona Metropolitana de Nairobi se incrementó de menos de 10 en 1940 a casi 2000 en 1997, y como resultado de la sequía siguió creciendo hasta alcanzar 2250 en 2001 (Tabla 1). Tabla 1: Perforación reciente de pozos en la Zona Metropolitana de Nairobi AÑO 1997 1998 1999 2000 2001 número de pozos 32 32 44 61 97 profundidad media (m) 221 209 218 227 238 nivel estático promedio (m) 96 86 97 109 106 rendimiento inicial promedio (m 3 /h) 8 9 8 11 12 Hoy en día se mide la extracción en los pozos para uso comercial, industrial y doméstico-residencial; las lecturas anuales son responsabilidad del NCC-WSD, quien se espera que use tales mediciones como una base para establecer las cuotas para el agua residual. En 1980 la extracción total mediante 1400 pozos se estimó en 12 Mm 3 /a esto se basó en el caudal inicial en la primera prueba de bombeo, reducido por una tasa anual de utilización (annual utilization rate UAR factor ) que toma en cuenta (a) tasa de bombeo unitario menor que la de la prueba inicial, (b) diferentes horarios de bombeo típicos para el uso dado y (c) periodos fuera de producción. En 2000 se evaluó (con base en un censo de 175 pozos representativos ) que la extracción total había aumentado a 32 Mm 3 /a mediante unas 2000 perforaciones. En un informe reciente del Banco Mundial se utiliza un factor UAR de 0,2 para tomar en cuenta el bombeo más 4
intensivo en el periodo de mayor escasez de agua; aplicando esa estimación a los 2250 pozos en operación, resulta una extracción total de 31 Mm 3 /a (85 Ml/d) para la extracción en el año 2002. Evolución de los Niveles Estáticos El descenso del nivel estático se observó por primera vez en el área de Ruarka al principio de los años cincuenta, y en 1953 se creó el Área de Conservación del Acuífero de Nairobi para regular la construcción de pozos adicionales. Se estableció una red de monitoreo a la mitad de los años cincuenta pero difícilmente se encuentran datos disponibles de los niveles del agua subterránea sino hasta después de 1975. Los hidrógrafos del nivel estático de cuatro pozos desde 1960 no muestran cambios significativos hasta 1970, sin embargo los niveles en el área de Langata experimentaron un abatimiento de 4-5m durante el periodo 1970-75. Mediciones semestrales del nivel estático en un pozo de 275m de profundidad que se efectuaron entre 1958-96 por parte de una empresa privada demuestran un abatimiento que comienza en 1970 y alcanza 40 m en 1996 (Figura 3). Figura 3: Hidrógrafo del nivel del agua subterránea en un pozo de extracción en Nairobi La comparación de datos del Ministerio de Agua y Riego (Kenya s Ministry of Water and Irrigation, MWI) sobre pozos nuevos de extracción que se construyeron en el periodo entre 1950-98 también indica un descenso considerable del nivel estático en las unidades superiores del acuífero (profundidad mayor de 100 m), pero ningún cambio significativo en las capas más profundas. Los mapas isopiezométricos de 1974 y 1997 sugieren pequeños cambios de los niveles del agua subterránea a escala regional. PREGUNTAS PARA LA GESTIÓN DEL RECURSO AGUA SUBTERRÁNEA Se está agotando el acuífero de la Cuenca de Nairobi? El descenso de los niveles del agua subterránea a largo plazo se puede interpretar como un agotamiento del sistema acuífero. Sin embargo, la estimación preliminar de la recarga promedio (25 Mm 3 /a) está en el mismo rango de magnitud que la extracción anual en 2002 (31 Mm 3 /a). Por ende, no existe suficiente información para atribuir el descenso observado de los niveles a una 5
extracción excesiva en general, ya que también se podría tratar de un efecto local. Se requiere una re-evaluación del régimen de recarga-flujo-descarga del acuífero para responder la pregunta sobre cuáles serán los efectos a largo plazo de este tipo de abatimiento local. El bombeo del agua subterránea ha causado hundimientos del terreno? En la Ciudad de Nairobi no hay evidencia de hundimientos del terreno por causa del descenso de los niveles del agua subterránea, sin embargo eso no excluye la posibilidad de daños locales a edificios y a la infraestructura. La presencia de capas de arcilla y limo en el sub-suelo somero (Nairobi fue un área pantanosa en el pasado), y de fracturas y diaclasas que también pueden ser una fuente potencial de hundimientos. Se ha deteriorado la calidad del agua subterránea? La calidad natural del agua subterránea es buena, con excepción del fluoruro. Agua subterránea de menor calidad se puede extraer en pozos más profundos que alcancen la roca del basamento. Los análisis químicos disponibles muestran solamente los iones mayores, por lo que hasta ahora no existen pruebas de que el agua subterránea no contenga elementos traza como selenio o arsénico. Otro problema es el potencial de contaminación en un ambiente urbanizado como la Zona Metropolitana de Nairobi. Hasta el momento no hay evidencia concluyente de una contaminación del acuífero, pero no se ha hecho mucha investigación al respeto. El acuífero somero es el más vulnerable a la contaminación potencial desde la superficie, debido a: rellenos sanitarios de residuos sólidos y tiraderos de basura infiltración desde fosas sépticas, letrinas, drenes y tubería del alcantarillado o cloacas fugas en tanques subterráneos de petróleo y productos químicos infiltración de efluentes industriales infiltración desde cauces de agua superficial contaminados. Cuál es la explotación máxima sustentable del acuífero? La extracción actual de agua subterránea asciende a 85 Ml/d, pero se va a requerir un estudio hidrogeológico más detallado para definir la tasa de extracción que es sustentable a largo plazo y las medidas que se requieren para mantener las tasas de recarga correspondientes. Algunas preguntas que se tienen que aclarar son: cuáles son las tasas de recarga de la precipitación y de los retornos urbanos de agua? se puede estimar el volumen de extracción actual de agua subterránea con mayor precisión? cuál sería el impacto de un aumento en la extracción de agua subterránea? cuál es la extracción máxima práctica de diferentes capas del acuífero? Las estimaciones actuales de la recarga, el potencial para el aumento de la recarga y el gran volumen de agua subterránea almacenada son factores que apoyan la opción de que una extracción mayor podría ser posible, especialmente durante las épocas de sequía. Los reportes consistentes sobre el abatimiento de los niveles del agua subterránea y el hecho que ya se están explotando de manera incremental las capas más profundas del sistema acuífero sugieren que no son factibles incrementos grandes en la extracción a largo plazo. 6
EL AGUA SUBTERRÁNEA EN EL ABASTECIMIENTO DE LA ZONA METROPOLITANA DE NAIROBI Cuál debería ser el papel principal del agua subterránea? En la actualidad el uso principal del agua subterránea es el doméstico, como fuente alternativa o complementaria al agua del sistema de distribución de agua potable del NCC-WSD. La disponibilidad del agua subterránea como respaldo en situaciones de emergencia contribuirá de manera importante a la seguridad general del abastecimiento, y hay varias razones por las cuales se debería mantener y mejorar esta función: la mayor parte del agua superficial proviene de dos grandes almacenamientos y cualquier interrupción de una de estas fuentes causa problemas significativos de abastecimiento por ejemplo el deslizamiento que en 2002 dañó uno de los acueductos principales y causó una reducción en el abastecimiento de agua de 30% durante 20 días los almacenamientos superficiales son vulnerables a los efectos de sequías las cuales pueden reducir drásticamente su capacidad de abastecimiento lo cual se demostró durante la sequía más reciente hace algunos años. El NCC-WSD no controla el uso del agua subterránea, ya que todos los pozos existentes son privados. Sin embargo, es probable que muchos propietarios dejarán de extraer agua subterránea y abandonarán sus pozos en el momento en que mejore el abastecimiento público-urbano y se restablezca la confianza en la continuidad del servicio esto es porque el bombeo de agua subterránea es la opción más cara para los usuarios. En caso de que esto ocurriera, el NCC-WSD debería de adquirir una red de pozos (abandonados) de extracción y mantenerlos en condiciones aptas para el uso en caso de sequías u otras emergencias. La capacidad actual total de producción de los pozos en la Zona Metropolitana de Nairobi es de alrededor de 300 Ml/d, lo cual está en el mismo rango que la demanda total de agua y ofrece una base sólida para el diseño de un sistema de abastecimiento de respaldo basado en agua subterránea a largo plazo, sobre todo considerando que en el caso del uso temporal de esta fuente no existe la necesidad de un pre-tratamiento del agua para reducir las concentraciones de fluoruro. En la Zona Metropolitana de Nairobi el agua subterránea se utiliza también para el riego de jardines y para abrevadero del ganado. Algunos pozos se usan además para el riego en invernaderos comerciales, y el cultivo de flores que en lo particular es una actividad creciente lo cual podría esperarse que incremente la demanda de agua subterránea. No se conoce qué tanto la aportación de la descarga natural del agua subterránea mantiene a los manantiales y al flujo base en los ríos, y por lo tanto el impacto ambiental que tendría un incremento en la extracción de esta agua subterránea en dichos cuerpos de agua. Como se puede consolidar el rol estratégico del agua subterránea? Actualmente, no se hace una gestión de la extracción del agua subterránea y se monitorea muy poco. Si se alcanza el mejoramiento esperado en el volumen y la continuidad del abastecimiento público urbano con agua superficial, eso debería crear una ventana de oportunidad para ordenar y reasignar el uso del agua subterránea. Sin embargo, para lograrlo, se requiere primero la elaboración de 7
un plan de gestión y llegar a acuerdos entre los principales actores interesados (MWI y NCC-WSD) y los diferentes grupos de usuarios. El MWI y el NCC-WSD en primer instancia deberían convenir y definir de manera clara cuáles deben de ser los objetivos comunes para el uso futuro del agua subterránea, dadas las mejoras esperadas en el sistema de abastecimiento y tomando en cuenta las demandas de los diferentes grupos de usuarios. El uso del agua subterránea como un respaldo estratégico durante sequías y emergencias debería ser un objetivo clave, y se requerirá un análisis de riesgo para estimar la cantidad de agua subterránea que se necesita reservar para este fin. Una vez que el plan de gestión revisado haya sido aprobado, se requerirá el monitoreo y control de su implementación. La herramienta principal de gestión debe ser un modelo numérico del acuífero para simular escenarios futuros de extracción y apoyar el desarrollo de un plan robusto. Lo siguiente se debería incluir de forma explícita en el plan: los requerimientos mínimos de información y monitoreo los requerimientos y responsabilidades institucionales para la implementación del plan el marco regulativo para la ejecución del plan (consistente con la nueva Ley de Agua) los arreglos financieros para el plan de monitoreo. Publicación La Colección de Casos Esquemáticos del GW MATE ha sido publicada en inglés por el Banco Mundial, Washington, D.C., EEUU. La traducción al español fue realizada por Oscar Escolero con la supervisión de Héctor Garduño. También está disponible en formato electrónico en la página de Internet del Banco Mundial (www.worldbank.org/gwmate) y la página de Internet de la GWP Asociación Mundial del Agua (www.gwpforum.org). Los resultados, interpretaciones y conclusiones expresados en este documento son responsabilidad de los autores y no necesariamente reflejan los puntos de vista del Directorio Ejecutivo del Banco Mundial ni de los gobiernos en él representados Patrocinio económico El GW MATE (Groundwater Management Advisory Team Equipo Asesor en Gestión de Aguas Subterráneas) es parte del Bank-Netherlands Water Partnership Program (BNWPP) y usa fondos de fideicomiso de los gobiernos holandés y británico. 8