Caracterización y modelación numérica unidimensional de la infiltración en la zona vadosa fracturada en Santiago Tianguistenco, México

Abstract

En el valle de Toluca, producto de la extracción intensiva del agua subterránea, se han observado importantes desplazamientos del terreno junto a la aparición de fracturas y, localmente, la infiltración de aguas superficiales contaminadas. El caso particular que aborda este trabajo tiene que ver con una zona de fracturas en la región de Santiago Tianguistenco, México, que recibe las descargas de un canal de aguas residuales provenientes de alrededor de 13,757 habitantes. Por tal motivo, este proyecto tiene por objetivo cuantificar el proceso de infiltración en la zona vadosa fracturada de dicha región. Para este fin, se adoptó un enfoque combinado de trabajo de campo, desarrollo tecnológico junto con modelación numérica. Los datos aportados por los sondeos eléctricos verticales calibrados con un pozo de monitoreo, perforado especialmente en la zona de estudio para ese fin, indican un medio conformado por dos estratos principales: arcilla en la parte superior y basalto en el inferior. Se cuantificaron, además, la precipitación, la evaporación, el contenido de humedad así como el nivel freático mediante dispositivos, diseñados por el tesista, para este proyecto con un costo cercano al 20% respecto a equipos comerciales con funciones semejantes. Los equipos diseñados tienen en común la medición continua de los parámetros que monitorean, con la capacidad de almacenar los valores, transferirlos a una computadora además de ser reprogramables en el tiempo entre lecturas. Los resultados de esta instrumentación se emplearon para calibrar, establecer las condiciones iniciales y de frontera en un modelo numérico. Éste conceptualiza la zona de estudio como una serie de capas a través de un enfoque de medio continuo. A su vez, las simulaciones indicaron que la primera capa es determinante en la tasa de infiltración. En los últimos dos meses de observación, las fracturas se sellaron parcialmente, producto de los arrastres de sólidos en suspensión mediante el canal de aguas residuales. Además, en virtud de la naturaleza dinámica de las fracturas, las simulaciones de condiciones extremas mostraron que un contaminante conservativo (sin reacciones) podría atravesar la zona vadosa en un rango de dos a cuatro años para el mejor y peor caso simulado, respectivamente.