Elaboración de la matriz de geoindicadores ambientales en la presa José López Portillo (Cerro Prieto), fuente superficial de abastecimiento de agua potable de Monterrey, N.L

Es indiscutible que regiones como el noreste de México, incluyendo los estados de Coahuila, Nuevo León y Tamaulipas, con marcado clima semiárido en gran parte de su extensión, tienen la necesidad de regular los escurrimientos de sus ríos, no sólo con la intención de sus aprovechamientos para uso potable, agrícola o generación de energía eléctrica, sino para proteger las poblaciones ribereñas de avenidas extraordinarias.

Las estructuras climatológica, geomorfológica y geológica hacen del noreste de México una región propicia para la construcción de presas y embalses en sus ríos, máxime teniendo en cuenta la gran extensión que la agricultura y ganadería ocupan en el noreste de México y la importancia que el desarrollo industrial tiene para el progreso de la economía regional y nacional.

En el área de las Ciencias de la Tierra, los geoindicadores ambientales son medidas que de-terminan la magnitud, velocidad, distribución, recurrencia, relaciones y tendencias evolutivas de los procesos geológicos que ocurren en o cerca de la superficie, y que están sujetos a cambios significativos en períodos menores a 100 años, por ejemplo: calidad del agua y suelo, modificaciones del nivel freático en las aguas subterráneas, sobreexplotación de los mantos acuíferos, aumento del déficit de agua de las poblaciones, incremento de sustancias contaminantes y afectación de la flora y fauna, entre otros.¹

La identificación de las alteraciones ambientales tiene por objetivo generar grupos de geoin-dicadores de impacto que sean de utilidad en los estudios de impacto ambiental. De esta manera se determinará el grupo de elementos o factores ambientales que pudiesen verse afectados de manera significativa por el desarrollo de la actividad. Los impactos ambientales en presas de almacenamiento para agua potable generados por cualquier actividad, principalmente an-tropogénica, obligan al cumplimiento de una serie de etapas constituidas por la identificación de impactos, la predicción y evaluación de los mismos, así como la información a los gestores de las conclusiones obtenidas de ello.

Desde que se construyeron las presas de almacenamiento para agua potable en el estado de Nuevo León, presa La Boca (1965), presa Cerro Prieto (1982) y presa El Cuchillo (1991), no se estilaba o no eran requisito para su construcción los estudios de impacto ambiental relacionados con los geoindicadores de los mismos, solamente se cumplía con los estudios básicos de diseño: hidrológicos, geomorfológicos y geológicos.²

A través de los años de operación y funcionamiento de estas presas, se ha venido observando que dichas fuentes se encuentran en un estado de operación y conservación deficiente, ocasio-nado por la falta de identificación, documentación y evaluación de los geoindicadores ambientales; lo que repercute enormemente en el suministro de agua de las poblaciones, la estabilidad de las obras hidráulicas, modificaciones en el nivel freático de las aguas subterráneas, entre otros.

Desde 1982 se ha observado que la presa Cerro Prieto se encuentra en un estado de conservación deficiente. Esta representa una de las principales fuentes de abastecimiento de agua po-table en el Sistema de Abastecimiento Regional de Monterrey y su zona conurbana (figura 1).

La demanda actual de agua para los usos doméstico, municipal e industrial de Monterrey es de 15 m3/s, considerando el número de habitantes, casi 4 millones, y una dotación diaria per capita de 370 l/s. Sin embargo, dicha demanda sólo es cubierta aproximadamente con 9 m3/s por las fuentes superficiales (presas Cerro Prieto, El Cuchillo y La Boca) y subterráneas (campo de po-zos Mina, campo de pozos Monterrey, campo de pozos del acuífero Buenos Aires/Huasteca, so-cavón de San Francisco y túneles de la Cola de Caballo). Comparando la demanda total (15 m3/s) con la oferta (9m3/s), resulta un déficit de 6 m3/s.^2/4

Descripción del área de estudio

El área de estudio se localiza a 20 km al NE de la ciudad de Linares, N. L. (figura 2), a una ele-vación de 351 msnm, en una región con clima semiárido-subtropical, con altas temperaturas en el verano y poca precipitación el resto del año. La temperatura promedio en la zona es de 22.3°C, mientras que la precipitación promedio anual es de 805 mm.

Antecedentes

La cantidad y calidad del agua de la presa Cerro Prieto se ha visto afectada a través de sus años de servicio, debido principalmente al bajo suministro de agua a Monterrey y a la contamina-ción superficial y subterránea del vaso y cuenca de captación de la presa por la acción antropo-génica (doméstica, municipal e industrial).

A través de la presente investigación se pretende analizar la problemática anterior, aplicando el concepto actual de geoindicadores ambientales.

La presa Cerro Prieto, desde su construcción hasta la fecha, ha suministrado agua potable a Monterrey y su área metropolitana a un promedio de 2.41 m3/s, es decir, el 30% del abasteci-miento. Cabe mencionar que el diseño de suministro fue de 4.1 m3/s.

Los geoindicadores de esta disminución, entre otros, se deben principalmente a las enormes fil-traciones que se localizan directamente al pie de la cortina y se encuentran distribuidos en una red de flujo hidráulico de casi 3 km’ de extensión.

Así como el tipo de geoindicador ambiental descrito antes, existe una diversidad de geoindicadores por documentar e identificar en dicha presa; la identificación y clasificación de cada uno de éstos contribuirá a la planeación previa, durante y posterior a la construcción de ésta, así como a la protección de los recursos hidráulicos del país que servirán de guía en proyectos futuros de construcción de presas.

En el área de estudio, la investigación de la contaminación de las aguas subterráneas y superficiales es incipiente y se desconocen las repercusiones e impactos que sobre suelos, rocas y man-tos acuíferos hayan ocasionado, por ejemplo, la disposición de aguas residuales industriales, fu-gas y derrames de hidrocarburos, la infiltración de lixiviados en sitios de disposición de basura, desechos tóxicos y las lagunas de oxidación que captan las aguas residuales generadas por la población de Linares.

En 1993, Rodríguez de Barbarín et al⁵, estudiaron, a través de métodos físicos, químicos y bacteriólogos, la calidad de las aguas superficiales en más de 300 muestras de agua de la zona Linares-presa Cerro Prieto, detectando altas concentraciones de microorganismos fecales (conformes) con valores mayores a 1600 NMP/100 ml, cuyo origen se atribuye a las descargas de aguas resi-duales de la ciudad de Linares hacia el río Camacho. Sobre la tendencia natural del sistema para depurar, diluir y estabilizar las descargas en su recorrido y llegadas al vaso de la presa, es hoy en día el paradigma a investigar, relacionado también con las lagunas de oxidación y el tiradero sani-tario municipal, ambos localizados dentro de la cuenca de captación de la presa y muy cerca del vaso.

La normatividad mexicana contempla la peligrosidad de los compuestos y productos anteriores dentro de los Criterios Ecológicos de Calidad del Agua (CECA), así como las Normas Oficiales Mexicanas (NOM), que establecen los límites máximos permisibles contaminantes en las descar-gas de aguas residuales a cuerpos receptores y también en las Normas Oficiales Mexicanas refe-ridas a residuos peligrosos NOM-CRP-001-ECOL/93 y NOM-CRP-003-ECOL/93.

Materiales y métodos

La identificación de los geoindicadores de impacto ambiental se realizó de manera sistemática, apoyándose en la existencia de cuatro tipos de metodologías principales:

1) Lista de contraste y revisión^6,7
2) Matrices ^8,9
3) Redes ^10,11
4) Métodos específicos.^12-16

Cabe resaltar que debido a la naturaleza del proyecto y confiabilidad de los grupos de geoindicadores ambientales, se aplicó como metodología principal de esta investigación el método de matrices.

Las matrices usadas para la identificación de impacto están típicamente constituidas por una lista de las actividades precisas para el desarrollo del proyecto, las cuales se enfrentan, en una tabla de doble entrada, a otra lista de indicadores de impacto. Se forma así una matriz que puede usarse para la detección de las relaciones causa-efecto, aunque encuentran también un importante campo de aplicación en la definición cualitativa de las mismas relaciones causa-efecto. Al igual que las listas de revisión, se puede recurrir a las matrices proporcionadas por autores u organis-mos, o bien, desarrollar las apropiadas en cada caso.^8,9 La matriz más conocida es la de Leopold, a partir de la cual la Comisión de las Grandes Presas (ICOLD) obtuvo una matriz creada específicamente en la construcción y explotación de presas y embalses. En su forma original permite construir series de matrices ordenadas en el tiempo. Esta matriz se caracteriza por presentar, tan-to en filas como en columnas, los mismos componentes medioambientales, y en ella, las señales en las celdas denotan la existencia de relaciones de dependencia entre dichos componentes.

Durante la etapa inicial de la presente investigación se efectuaron los trabajos de campo, mismos que incluyen el reconocimiento del grupo de geoindicadores, recorridos geológicos, medi-ciones de niveles freáticos, muestreos de aguas contaminadas y no contaminadas, resaltando la identificación, clasificación y evaluación en campo de los indicadores.

A través de la cartografía hidrogeológica se documentaron y midieron todos los aprovechamientos hidráulicos (pozos, norias, etc.), obteniendo los niveles estáticos y dinámicos y la posi-ción geográfica del pozo (GPS). El conjunto de todos estos datos se vació a una carta-base de documentación de aprovechamientos hidráulicos para la elaboración de la carta hidrogeológica. Cabe aclarar que sólo se aplicó dicha metodología en la zona del tiradero de Linares.

Para el estudio físico-químico-bacteriológico de las aguas del área de estudio se efectuaron eta-pas de muestreos de aguas en el área del tiradero de basura, determinando los iones mayorita-rios y su contenido en coliformes fecales. Para ello se requirió del uso del Laboratorio de Geoquímica de la Facultad de Ciencias de la Tierra de la LJANL. Las muestras de aguas se realizaron contemplando los cambios climáticos de las estaciones, es decir, en condiciones de escurrimientos normal, estiaje y extraordinarios. Las determinaciones de campo y laboratorio se realizaron con métodos estandarizados.

A través de la documentación física de la serie de geoindicadores de impacto ambiental se estudiaron y analizaron, tanto en su cuenca de captación como en los alrededores de ésta, los siguientes: lagunas de oxidación del drenaje sanitario generadas por más de 100,000 habitantes de Linares y sus colonias conurbanas; el tiradero municipal que alberga toneladas de desechos domésticos, municipales e industriales, entre otros. Dichas fuentes contaminantes se localizan a casi tres kilómetros de distancia del vaso de la presa y del río Pablillo, colector de la misma; las descargas de la ciudad industrial (óxidos y pinturas) que descargan sobre el río Camacho, afluente del río Pablillo; derrames de hidrocarburos de la estación de servicio PEMEX, aproximadamente 40 000 litros derramados al acuífero contaminando pozos y norias para agua potable en septiembre de 1994 (c. personal del constructor), así como el río Cama-cho a la altura del ejido del mismo nombre; descargas de aguas residuales de los talleres al drenaje sanitario ubicados en Linares, descargas domésticas vertidas a los ríos de la cuenca de la presa en la zona de Linares; descargas domésticas de los asentamientos ubicados en la periferia del vaso de la presa (Centro Turístico “Cerro Prieto”); usos del suelo del área de embalse de la presa para fines agrícolas y ganaderos (uso de fertilizantes y producción de excre-ta); desechos de aceites y grasas de la actividad recreativa en las palapas de la presa (aquamotos); generación de la banda árida, debido a cambios drásticos en los volúmenes de almacenamiento; filtraciones de la presa (1000 I/s); deslizamientos de los diques de la presa, entre otros.

En la presente investigación, las actividades desarrolladas se circunscribieron específicamente al área y cuenca de la presa, la cual tiene una extensión de 1708 km2 identificando, clasificando y evaluando los grupos de geoindicadores de impacto ambiental en la presa de almacenamiento para agua potable “Cerro Prieto” y su cuenca de captación del río Pablillo, basados en la meto-dología de matrices siguientes:

1.- Grupo de geoindicadores de impactos económicos y sociales

• Usos del agua (diferenciar los usos prioritarios del agua de la presa).
• Protección contra riesgos naturales (épocas de huracanes y tormentas tropicales).
• Sitios de interés científico (desaparición de afloramientos geológicos importantes).
• Turismo y usos recreativos (accidentes en torneos de “Aquamotos” contaminan el agua del vaso).
• Patrimonio cultural (desaparición de monumentos geológicos naturales).
• Agricultura y ganadería (las aguas del río Pablillo serán exclusivas para el llenado de la presa, marginando las hectáreas agrícolas y ganaderas antes de su construcción).
• Suministro de agua potable a Linares (poca agua en las redes de distribución de los po-bladores).

2.- Grupo de geoindicadores geológico-ambientales

• Morfología (cambio de fisiografía y taludes deslizables de zonas saturadas).
• Erosión (erosiones anteriores al vaso de almacenamiento y sus bordes).
• Transporte en suspensión (contaminación de la corriente).
• Arrastre de fondo (azolve grueso hacia el vaso, disminuye la capacidad del almacena-miento).
• Depósitos (residuos sólidos provenientes de la construcción cambian la morfología).
• Estabilidad de taludes del vaso (inestabilidad de las laderas por oleaje).
• Sismos inducidos (zonas de fallas activas).
• Salinidad de los suelos (parcelas salobres). Inundaciones (pérdida del suelo por inundación y usos del mismo).
• Creación de zonas pantanosas (debido a filtraciones).
• Generación de la “banda árida” (por el cambio de volúmenes en el vaso).
• Pérdida de velocidad de corriente del colector del vaso (aumento del lecho del río, azolvamiento de puentes y carreteras).
• Aporte de residuos por actividades recreativas (basura, aceites, gasolina, descargas domésticas, accidentes de lanchas, etc.).
• Impacto en los usos del suelo aledaños y en las cercanías al vaso y cuerpos de agua (agrícolas y ganaderos).
• Alteraciones del nivel freático en el vaso y sus alrededores (afecta los mantos acuífe-ros profundos).
• Excavaciones durante la construcción de la presa (afecta las direcciones del flujo del agua subterránea).
• Cambios de medio ambiente de río a lago y reducción de la diversidad de especies.
• Eliminación de aporte de lodos a la vegetación ribereña.
• Vaso de almacenamiento saturado de azolves (disminuye la vida útil de la presa y ge-nera excavación del río colector “Pablillo”).
• Contaminación del agua por cuerpos de aguas residuales y desechos domésticos establecidos en la cuenca de captación (las lagunas de oxidación de agua del drenaje de Linares y el relleno sanitario municipal se encuentran en la cuenca de captación de la presa).
• Impacto del suelo inundado sobre la calidad del agua.
• Deficiencias de oxígeno disuelto a causa de la descomposición orgánica en el vaso.
• Disolución de hierro y manganeso en el vaso de almacenamiento.
• Eutroficación del vaso (entrada de fósforo y nitrógeno).
• Estratificación térmica (los cambios de temperatura alteran la eutroficación y generan anoxia).
• Impacto de la evaporación del agua del vaso (genera terrenos salobres).
• Desequilibrio del agua superficial y subterránea durante épocas de huracanes y tormentas.
• Afectación de la flora y fauna del área.

Una vez identificados, clasificados y evaluados en su totalidad los grupos de geoindicadores, aplicando la metodología de matrices que nos determina la relación de causa-efecto, se elabora-rán pro-gramas de remediación y saneamiento de los geoindicadores que así lo requieran para que no continúen impactando una de las fuentes de abastecimiento de agua potable de Monterrey.

Resultados y discusión

Después de concluir con la determinación de la diversidad de grupos de geoindicadores de im-pacto ambiental, y considerando la identificación, clasificación y evaluación de éstos en visitas de campo comprendidas en las áreas de la presa, tanto sus alrededores, zonas aguas arriba y abajo y su cuenca de captación denominada “Cuenca del río Pablillo” con un área de 1708 km2 y que se localiza en la parte este de la Sierra Madre Oriental y la Planicie Costera del Golfo Norte, se obtuvo como resulta-do la matriz de geoindicadores de impacto ambiental (tabla I).

Corno resultado de la elaboración de la matriz de geoindicadores ambientales obtenida de la presa Cerro Prieto, y en parte de su cuenca de captación, se describe su importancia en el abastecimiento de agua potable:

• Las relaciones causa-efecto obtenidas en las respectivas filas y columnas muestran una dependencia estrecha de casi un 90%.
• Los usos del agua afectan en mayor medida al grupo de impactos económicos y sociales y de manera decreciente a los impactos sobre agua y geológicos. Los impactos sobre la flora-fauna se consideran de mediano impacto.
• Los tipos de acciones realizadas durante los estudios iniciales y posteriores a su funcio-namiento afectan más en los impactos económicos y sociales, seguidos por los geológi-cos y flora/fauna, y en menor magnitud los impactos sobre el agua.
• Las zonas afectadas que se considera que afecten en igual magnitud los grupos de geoindicadores económico y social, geológico, sobre el agua, clima y flora/fauna.
• Las acciones correctivas propuestas se concentran en los grupos de impactos económi-co y sociales, geológico, sobre el agua y finalmente sobre la flora y fauna.

La utilidad y aplicación práctica del uso de la matriz de geoindicadores en presas se sitúa en el conocimiento de los elementos ambientales que se afectan drásticamente por las actividades desarrolladas en ella, antes, durante y después de su construcción, así como en la etapa de operación. Una vez identificados se propusieron acciones correctivas que podrían contribuir a la disminución del impacto ambiental ocasionado, sobre todo en los grupos de impacto económico-social y geológico. Si éstos persisten, la afectación se considera como impacto residual, el cual deberá mantener acciones correctivas permanentes en la operación de la presa Cerro Prieto.

Las afectaciones más importantes a considerar en la obtención de la matriz se concentran en las enormes filtraciones que afectan el suministro de agua potable de Monterrey y la estabili-dad de la cortina que podría generar colapsos hidráulicos de la presa.

En la matriz se muestran las relaciones causa-efecto existentes entre los grupos de geoindicadores ambientales, dándole mayor importancia al grupo geológico-ambiental de acuerdo a la na-turaleza geológica de la investigación. Es de resaltar también la serie de acciones correctivas pro-puestas para aquellos grupos cíe geoindicadores que lo requieren.

Las recomendaciones o acciones correctivas propuestas en los diferentes grupos de impactos analizados se pueden observar en la tabla I, las cuales aminoran los efectos derivados de las actividades contempladas, así como se analizó si dichas recomendaciones no producirían, a su vez, repercusiones negativas en el entorno.

Las acciones correctivas de los impactos consistieron en: reducir el impacto, cambiar la condición del mismo y compensarlo. La reducción del impacto se consiguió limitando la intensidad o agresividad de la acción que lo provoca. El cambio de la condición de éste puede realizarse me-diante actuaciones favorecedoras de los procesos de regeneración natural que disminuyan la duración de los efectos y, finalmente, la compensación ha de contemplarse cuando el impacto sea recuperable. Debe resaltarse que la eficacia de las recomendaciones o acciones correctivas depende de su aplicación simultánea con la ejecución de la obra, o inmediatamente a la finalización de ésta; sin embargo, en las fases de la planeación y diseño, pueden articularse otros tipos de medidas correctivas encaminadas a reducir los posibles efectos que pudieran derivarse del diseño del proyecto y, para los cuales, habría que aplicar recomendaciones correctivas propiamente dichas.

Los aspectos peculiares del estudio de los geoindicadores ambientales relativos al embalsamiento de agua son consecuencia directa de la naturaleza de los cambios sustanciales que dicha actividad infringe, tanto al medio en el que la presa se establece, como a aquellos otros más o menos alejados sobre los que influye. Probablemente el aspecto más característico, desde el punto de vista medioambiental, sea la aparición de un ecosistema nuevo y extraño al lugar que lo acoge, lo que comporta la destrucción del ecosistema anterior. Este cambio artificial origi-nará repercusiones sobre otros sistemas naturales relacionados con él.

Un aspecto de esta actividad y de sus repercusiones es la exigencia que impone sobre las características del medio en que se construyó la presa. Esta situación origina, con frecuencia, emplazamientos únicos, en los que las alternativas se producen como consecuencia de los tipos de presas o el volumen de agua almacenado.

Las repercusiones de tipo social y económico que esta actividad, en algunos casos, origina, pueden tener un alcance imprevisible. Si la protección contra las avenidas, el suministro de agua potable a las poblaciones o el riego agrícola de superficies se encuentran entre los beneficios, las repercusiones negativas pueden ser de índole realmente grave: la inundación de tierras de cul-tivo o poblaciones completas, la aparición de elementos de riesgos geológicos o simplemente la destrucción de un paisaje irremplazable y característico de una región natural, todas ellas son pérdidas de difícil evaluación.

Conclusión

En este artículo se desarrolló la matriz de geoindicadores ambientales de una fuente de suministro de agua potable: la presa Cerro Prieto. Su utilidad y aplicación se concentra en conocer las repercusiones de tipo social/económico, geológico/ambiental y flora/fauna originados por la ins-talación de ésta. Cabe destacar que el abastecimiento de agua potable para Monterrey es fuer-temente impactado debido a las enormes filtraciones de la cortina de la presa, así como a la gran contaminación del vaso y su cuenca de captación. Como característica importante es frecuente que los proyectos hidráulicos modernos de este tipo presenten objetivos múltiples.

Los resultados obtenidos son la base para la creación de un modelo de identificación de geoindicadores ambientales para presas de almacenamiento, aplicable al resto de presas (Rodrigo Gómez “La Boca” y El Cuchillo), las cuales forman parte del Sistema Regional de Abastecimien-to de Agua Potable de Monterrey y su zona conurbana, para así lograr una planificación, seguimiento, mejor aprovechamiento y protección adecuada de los recursos hidráulicos de nuestro país.

Agradecimientos

Los autores agradecen el apoyo al Programa de Apoyo a la Investigación Científica y Tecnológi-ca (Paicyt) de la UANL, a través del proyecto de investigación clave CT346-00.

Resumen

Con el objetivo de conocer el estado del funcionamiento actual de la presa Cerro Prieto, en Linares, N. L., se elaboró la matriz de geoindicadores de impacto ambiental. Se basó en la aplicación de la metodología de matrices, considerando los tipos de impacto social/económico, geológico/ambiental y flora/fauna. Los resultados obtenidos son la base para la creación de un modelo de identificación de geoindicadores ambientales para presas de almacenamiento de agua potable en el noreste de México.

Palabras clave: Matriz, Geoindicadores ambien

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Referencias

1. Martínez-Salcedo, F. (1995f water and wastewater, USA; 1268 pp.

Por: Héctor de León Gómez, Francisco Medina Barrera, Liliana Lizárraga Mendiola
Facultad de Ciencias de la tierra, UANL, Hacienda de Guadalupe, Linares, N. L., México.
Fuente: Ciencia UANL
Universidad Autónoma de Nuevo León
[email protected]
ISSN ( versión impresa ): 1405 – 9177 México

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