Marta Paris (1) , Ofelia Tujchneider (1-2) , Mónica D´Elía (1) y Marcela Perez (1)

(1) Grupo de Investigaciones Geohidrológicas. Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas Universidad Nacional del Litoral. Ciudad Universitaria. Casilla de Correo 217 – 3000 Santa Fe – Argentina TE: (0054)(342)(4575244) – FAX: (0054)(324)(4575224) – email: mparis@fich.unl.edu.ar

(2) Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Tecnológicas.

Since 1997 Esperanza city (and its influence area) is the target of hydrogeological studies that are developed by the Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas - Universidad Nacional del Litoral.

This has allowed to establish the main cuali-quantitative characteristics of the involved hydrogelogic system as well as to increase the conceptualization of some aspects of the socioeconomic component of this region that sustains its development on groundwater exploitation.

The present work is based on this state of the art. The purpose is the consideration about the definition possibility of protection areas to supply wells.

Desde 1997 la Ciudad de Esperanza (y zona de influencia) es objeto de investigaciones hidrogeológicas que se llevan adelante desde la Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas-Universidad Nacional del Litoral.

Esto ha permitido establecer las principales características cuali-cuantitativas del sistema hidrogeológico involucrado; como así también profundizar en la conceptualización de algunos aspectos de la componente socioeconómica de esta región, que sustenta su desarrollo en la explotación de las aguas subterráneas.

Sobre esta base de conocimiento se fundamenta el presente trabajo, cuyo objetivo es la consideración acerca de la posibilidad de definición de zonas de protección de pozos de abastecimiento.

La utilización del agua subterránea como fuente de abastecimiento hídrico por operación de pozos y redes de distribución es práctica corriente en numerosas localidades de la provincia de Santa Fe (Argentina). En este contexto, la necesidad de disponer de recursos seguros (en cantidad y calidad) pone en evidencia la importancia de llevar adelante políticas que garanticen la protección de las aguas subterráneas.

Esto implica contar con una caracterización del sistema hídrico subterráneo, acorde con la escala propuesta para el análisis. Además es menester realizar una evaluación y diagnóstico sobre las actividades socioeconómicas.

Ante esta situación, se plantea como objetivo de este trabajo la definición de zonas de protección de pozos de abastecimiento, a los fines de mejorar la gestión de los recursos hídricos subterráneos.

En la Figura 1 se presenta la ubicación del área bajo estudio: la ciudad de  Esperanza, cabecera del Departamento Las Colonias, Provincia de Santa Fe (Argentina). El municipio cubre una superficie de 276km², de la cual 263km² corresponden a la zona rural y 13km² a la zona urbana. Su población total es de aproximadamente 33.000habitantes. El 93% de esta población reside en la ciudad y el 7% restante en zona rural.

Al igual que la población, la economía regional, basada en la agricultura, ganadería y una variada actividad industrial, abastece sus requerimientos hídricos con agua subterránea.

Localmente el acuífero es objeto de explotación intensiva, no sólo para suplir los requerimientos del área sino también para satisfacer la importante demanda generada en la vecina ciudad de Rafaela, cabecera del Departamento Castellanos y polo agroindustrial en sostenido crecimiento.

Esta explotación intensiva genera condiciones propicias para situaciones que podrían configurar riesgos de afectación del recurso.

La adopción de un enfoque holístico en la investigación, conlleva la identificación y cuantificación de las variables que permitan definir al sistema ambiental. Así, desde este punto de vista es posible distinguir dos grandes componentes para este sistema: el subsistema natural y el subsistema social. El sistema ambiental tiene una estructura definida por una red interconectada de cadenas causales, incluyendo las interrelaciones e interdependencias de las variables y los procesos que lo conforman. Dada la complejidad de esta estructura y el funcionamiento del sistema, la simplificación planteada a partir de su integración por subsistemas, facilita su análisis (Tujchneider O., et al, 1995).

Esta consideración del sistema ambiental se toma como base conceptual para elaborar las propuestas que permitan mejorar el manejo y control de las explotaciones de aguas subterráneas, desde una visión integrada y realista.

Investigaciones anteriores (Fili y Tujchneider, 1977; Tujchneider O., et al, 1998; Paris M., et al, op. cit.; Paris M., et al, 1998) han permitido establecer las características principales del subsistema natural en estudio y del subsistema social involucrado.

De acuerdo a lo señalado precedentemente se incluyen a continuación las características más relevantes de las componentes del sistema ambiental, sintetizadas de las publicaciones indicadas.

Las características más relevantes de la zona en estudio están dadas por su pertenencia a la llanura Chaco-Pampeana, en la cual los reservorios de agua dulce se corresponden con geoformas que favorecen la infiltración y almacenamiento de aguas meteóricas.

De acuerdo a los resultados del balance hídrico modular (para el período 1941-1976, con ETP estimada por el método de Thonthwaite-Matter), el área de Esperanza se encuentra en situación casi equilibrada. Los resultados obtenidos se resumen en:

Precipitación anual media (PP) = 930mm/año

Evapotranspiración real (ETR) = 890mm/año (95% de PP)

Exceso (PP – ETR) = 40mm/año

Se ha estimado como primera aproximación un valor factible de infiltrar al acuífero de 24 mm/año.

Los suelos son de tipo argiudol con un horizonte B2t que contiene un porcentaje de arcillas expansibles cercano al 60%. La presencia de arcilla puede dificultar la penetración del agua, aunque el atributo de expansible da lugar a la formación de grietas por contracción durante períodos secos; estas pueden constituir vías de acceso preferencial de fluidos al subsuelo.

La columna hidrogeológica regional fue descripta por Filí y Tujchneider en 1977. La local comprende: un basamento acuícludo (arcillas), correspondiente al techo de la Formación Paraná; un acuífero semiconfinado, compuesto por arenas finas y medianas, pertenecientes a la Formación Puelche, de alrededor de 24 m de espesor medio en el área de estudio; un manto semiconfinante o acuitardo, compuesto por limos y arcillas, con un espesor medio de aproximadamente 3m y, un acuífero freático compuesto por limos, arcillas y loess. El comportamiento hidraúlico es de tipo multiunidad con la posibilidad de flujo descendente y ascendente a través del acuitardo en función de las relaciones hidraúlicas.

El sentido general del escurrimiento subterráneo es de Oeste a Este, con descarga en el Río Salado. El gradiente hidráulico es aproximadamente 2*10E-4. El valor promedio de transmisividad para el acuífero Puelche es de T=600m ² /día. Considerando el espesor acuífero promedio e=24m, la conductividad hidraúlica estimada es de K=25m/día.

Se ha advertido un comportamiento diferencial en las características químicas de las muestras de agua procedentes de la zona Oeste (campo de bombeo a la ciudad de Rafaela) y el sector Este (Ciudad de Esperanza). Para este último existe gran movilidad de la rama catiónica, con una amplia variación en los contenidos de sulfatos y cloruros.

En lo que respecta a metales pesados y elementos menores, se ha detectado, aunque dentro de los límites de potabilidad para consumo humano, la presencia de Cromo. Dado que este elemento no se encuentra naturalmente en el agua subterránea de la zona, cabe considerar que podría provenir de alguna de las actividades antrópicas que lo incluyen en sus procesos.

Sobre la base de las características hidroestratigráficas, piezométricas y edafológicas del área en consideración, se determinó el grado de vulnerabilidad del acuífero según el índice GOD (Foster e Hirata, 1991). El valor resultante para este índice es de 0,33, lo que significa que el sistema hídrico subterráneo en el área tiene una vulnerabilidad moderada. El dato así obtenido se adopta como representativo de las condiciones promedio generales para el Distrito Esperanza.

Los rasgos más importantes del subsistema social se presentan a modo de síntesis.

Actividad económica

La economía de la ciudad de Esperanza se centra en una marcada actividad agrícola e industrial. Los establecimientos industriales más importantes corresponden a los rubros madereras, cueriles, alimenticias, metalúrgicas, textiles, ladrillos, imprentas y editoriales. La Figura 2 presenta la ubicación de las principales industrias que, como puede verse, están emplazadas en la zona urbanizada.

Existen 270 explotaciones agropecuarias que cubren 19000ha. La superficie media de una explotación es de 83,4ha. Prevalece el dominio frente al arrendamiento. Más de 9000ha están dedicadas a pastoreo de animales para tambo; la superficie restante se destina a sembrados. Esta última sufre modificaciones según el sistema de rotación de cultivos, a veces con algunas variantes condicionadas por el mercado. En general, el 47% de la actividad agrícola está dedicada a la producción de maíz, 21% trigo, 25% soja, 4% sorgo y 3% mijo.

Figura 2: Ubicación de los principales establecimientos industriales de la Ciudad de Esperanza

Escala aproximada 1/35000 Infraestructura sanitaria

El servicio de cloacas cubre aproximadamente el 30% de la zona urbana mientras que el 70% cuenta con servicio público de agua potable. Desde el año 1997 la Municipalidad de Esperanza ha puesto en marcha un programa de tratamiento de residuos sólidos domiciliarios.

Algunas industrias han incorporado a sus instalaciones plantas de tratamiento de efluentes. A partir de marzo de 1999 está en pleno funcionamiento la Planta de Tratamiento de Efluentes Industriales producto de un emprendimiento privado con la Municipalidad de Esperanza, aunque el sólido resultante del proceso se almacena en una depresión natural a cielo abierto.

Sistema de abastecimiento de agua potable La ciudad de Esperanza se abastece con agua subterránea desde que en 1930 Obras Sanitarias de la Nación (OSN) construyó una red de distribución alimentada por tres pozos profundos que producían alrededor de 180m ³ /h (4320m ³ /día). Posteriormente, en 1940 se incorporaron dos pozos más, en 1969 otro, en 1974 dos y nueve en 1988. En la actualidad se contabilizan 18 perforaciones en el sector Este del área de trabajo. De ellas solamente ocho están en funcionamiento, como consecuencia de problemas vinculados al deterioro de la calidad del recurso (aumento de los contenidos de cloruros y/o nitratos).

Casi simultáneamente, entre 1974 y 1980, se concretaron las obras de captación y conducción para la ciudad de Rafaela, en el sector Oeste del área de estudio, aproximadamente a 4km de la zona urbana. Esto dio lugar a 15 perforaciones, de las cuales 12 están conectadas al acueducto que exporta el fluído a la ciudad de Rafaela y las tres restantes no tienen habilitación para su operación.

La Figura 3 presenta la ubicación de estos 33 pozos de abastecimiento de agua, que como se dijo anteriormente, conforman el servicio de suministro de agua potable a las ciudades de Esperanza y Rafaela.

La profundidad media de estas obras de captación es de aproximadamente 45m y el caudal de explotación promedio de 75m ³ /h (1800m ³ /día). La producción es del orden de los 10hm 3 /año en el sector Oeste y 5 hm ³ /año en el sector Este. Esta última no contempla los volúmenes resultantes de la explotación que se realiza con fines industriales (como parte de sus procesos productivos) y agropecuarios (riego complementario). De acuerdo con la información obtenida, la extracción de agua vinculada a estas actividades es aproximadamente 5 hm ³ /año.

Se ha seleccionado el código RESSQC (EPA, 1991) como herramienta de cálculo para delimitar estos perímetros. Este programa computacional permite calcular los perímetros de protección en pozos de bombeo y/o inyección en acuíferos homogéneos de gran extensión, bajo régimen permanente y flujo regional uniforme. Debe señalarse que la solución numérica seleccionada tiene en cuenta los posibles efectos por interferencia entre pozos.

Se han considerado tiempos de: 100 días, 1 año y 5 años como patrón cronológico para ejecutar una tarea preventiva y/o correctiva ante peligro hipotético de afectación del sistema de abastecimiento de agua potable.

La Figura 4 muestra la delimitación de los perímetros de protección para las 33 perforaciones señaladas precedentemente.

Figura 4: Perímetros de Protección para los Pozos de abastecimiento de agua potable.

Para t=100 días; t=1 año; t=5 años.

Las zonas establecidas son función de: los límites del área de estudio; transmisividad, porosidad efectiva y espesor de la formación acuífera, sentido general del escurrimiento subterráneo y gradiente hidráulico, número, ubicación, profundidad y radio de las obras de extracción de agua y los caudales de explotación. Como resultado de esto, los perímetros ofrecen un diseño geométrico irregular, evidenciando la interferencia entre los pozos de abastecimiento.

Este cálculo no contempla las características fisico-químicas y/o bacteriológicas de una eventual carga contaminante, ni el tiempo de transito a través de la zona no saturada, si se producen descargas en superficie. Por lo tanto, la geometría del perímetro debe interpretarse como una distancia (para un tiempo determinado) de transporte fundamentalmente advectivo.

El análisis conjunto de:

• las características económicas descriptas, principalmente en lo que respecta a la actividad industrial urbana (Figura 2) y agrícola;

• la localización de las obras de captación (Figura 3);

• la infraestructura sanitaria de la Ciudad de Esperanza;

• el índice de vulnerabilidad del sistema hídrico subterráneo; ponen en evidencia la existencia de un riesgo de afectación potencial del sistema de abastecimiento de agua potable, por actividad antrópica.

Por otra parte, la delimitación de perímetros de protección en pozos de abastecimiento (Figura 4) plantea la necesidad de establecer áreas con actividad restringida en las proximidades de las captaciones.

Si este último aspecto se integra a las consideraciones presentadas al comienzo de la discusión, se destaca que:

" para las zonas de protección definidas (especialmente para tiempo=100 días), numerosos pozos de abastecimiento del sector Este (ciudad) se encuentran ubicados en una zona con infraestructura sanitaria deficitaria, en la vecindad de importantes establecimientos industriales y de servicios.

" en el sector Oeste no existe esquema alguno de ordenamiento que discrimine sobre las actividades que en él pueden tener lugar, ni sobre sus limitantes.

Es indudable que ambas situaciones deben ser especialmente tenidas en cuenta a la hora de diagramar un Programa de Protección y Control de los Recursos Hídricos Subterráneos para el área de estudio.

Se advierte entonces que la implementación de los perímetros no es tan sencilla: resulta difícil cambiar la localización de un emprendimiento económico, fundamentalmente por el impacto social, económico y político que ello produciría. Aún si ello fuera factible, no sería posible dimensionar la aparición de eventuales deterioros por acciones presentes y/o pasadas.

La definición de Perímetros de Protección de Pozos presentada en este trabajo constituye un primer avance en la definición de zonas y estrategias de protección de pozos de abastecimiento para el área de estudio.

La factibilidad de implementación de las zonas establecidas como perímetros de protección de pozos de abastecimiento está fuertemente condicionada por su grado de compatibilidad con el subsistema social involucrado.

Los resultados y análisis presentados permiten plantear algunas estrategias para mejorar la gestión del recurso en el área de estudio:

1. Redefinir la ubicación de las captaciones que constituyen el servicio de abastecimiento de agua potable a la Ciudad de Esperanza (sector Este) en sitios no comprometidos con actividades que pudieran configurar riesgo de afectación.

2. Delimitar espacial y temporalmente las áreas de protección en las cercanías de los pozos del sector Oeste.

3. Establecer pautas técnicas y legales que garanticen la efectividad de los perímetros delineados para los pozos de captación.

4. Poner en marcha una red de monitoreo cuali-cuantitativo del recurso hídrico subterráneo diseñada sobre la base del conocimiento del contexto hidrogeológico. Esto permitirá realizar un seguimiento de distintos parámetros, detectar situaciones comprometidas, estimar el tiempo requerido para tomar decisiones preventivas o correctivas.

Los autores de este trabajo manifiestan su agradecimiento a: la Municipalidad de la Ciudad de Esperanza, a la empresa Aguas Provinciales de Santa Fe, actual concesionario del servicio de agua y cloacas, por el apoyo recibido y la información suministrada y; al Proyecto 03-38 Estudio de diagnóstico del sistema de drenaje urbano de la Ciudad de Esperanza – Pcia de Santa Fe, de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas (U.N.L.) por el material fotocartográfico proporcionado.

Epa, 1991. WHPA, a modular semi-analytical model for the delineation of wellhead protection areas, 268pp.

Fili, M. y Tujchneider, O., 1977. Características geohidrológicas del subsuelo de la Provincia de Santa Fe (Argentina). Revista de la Asociación de Ciencias Naturales del Litoral Númro 8, pp. 105-113. ISSN 0325-2809.

Foster S. & Hirata R. 1991. Determinación del Riesgo de Contaminación de Aguas Subterráneas, una metodología basada en datos existentes. Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente. Organización Panamericana de la Salud (CEPIS), 81 pp.

Paris, M., Tujchneider, O., Perez, M., D´Elia, M. y Fili, M.. 1998. El conocimiento del sistema hidrogeológico y desarrollo sustentable de una región. Area de Caso: Ciudad de Esperanza (Provincia de Santa Fe – República Argentina). Actas del Simposio sobre Planificación, gestión y economía de los Recursos Hídricos, pp. 197-199.

Paris, M., Tujchneider, O., D´Elia, M., Perez, M. y Fili, M.. 1998. Estudio de la interacción entre el sistema hídrico subterráneo y las actividades industriales de la ciudad de Esperanza (Provincia de Santa Fe, Argentina). Primera fase. Anales del 17º Congreso Nacional del Agua y 2º Simposio de Recursos Hídricos del Cono Sur. Santa Fe, Argentina, agosto 3 al 7 de 1998. Tomo 3, pp. 80-89. ISBN 987-508-025-X.

Tujchneider, O., Fili, M., Perez, M., Paris, M., D´Elia, M., 1995. Potencialidades y limitaciones del subsistema natural para la toma de decisiones territoriales en la Provincia de Santa Fe.

Actas Primera Reunión Nacional de Geología Ambiental y Ordenación del Territorio. Tomo 2, pp. 401-421.

Tujchneider, O., Paris, M., Fili, M., D´Elia, M., Perez, M., 1998. Protección de las aguas subterráneas. Caso de estudio: Ciudad de Esperanza (República Argentina). Primera Fase: Diagnóstico del sistema. Memorias 4º Congreso Latinoamericano de Hidrología Subterránea, Volumen 2, pp. 805-82.