SIMULACIÓN NUMÉRICA DE LOS ACUÍFEROS DEL VALLE DE ICA – PAMPA DE VILLACURÍ MODELO CONCEPTUAL: VALLE DE ICA Preparado por: Ing° Daniel Portocarrero Whittembury Preparado para: Autoridad Administrativa del Agua Cháparra-Chincha Autoridad Nacional del Agua Abril, 2014
Modelo hidrogeológico conceptual del acuífero de Ica.
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SIMULACIÓN NUMÉRICA DE LOS ACUÍFEROS DEL VALLE DE ICA – PAMPA DE VILLACURÍ
MODELO CONCEPTUAL: VALLE DE ICA
Preparado por: Ing° Daniel Portocarrero Whittembury
Preparado para: Autoridad Administrativa del Agua Cháparra-Chincha
1.2 Objetivo General ........................................................................................................................................... 6
1.3 Ubicación y Acceso ....................................................................................................................................... 7
1.3.1 Ubicación política ..................................................................................................................................... 7
4.1 Clima y Meteorología .................................................................................................................................. 23
4.1.1 Temperatura .......................................................................................................................................... 25
4.1.5 Velocidad y Dirección del Viento ........................................................................................................... 27
4.1.6 Horas de Sol .......................................................................................................................................... 28
4.1.8 Evapotranspiración real ......................................................................................................................... 29
4.3 Oferta de agua superficial ........................................................................................................................... 30
4.3.1 Oferta de agua subterránea ................................................................................................................... 32
4.3.2 Oferta Hídrica Total ............................................................................................................................... 33
4.4 Demanda de agua ....................................................................................................................................... 34
4.4.1 Demanda doméstica de agua ................................................................................................................ 34
4.4.2 Demanda agrícola de agua .................................................................................................................... 34
4.5 Balance entre la oferta y la demanda .......................................................................................................... 36
4.6 Aspectos geológicos y geomorfológicos ...................................................................................................... 37
5.0 PROCESO DE MODELAMIENTO ............................................................................................................................ 44
6.0 ELABORACIÓN DEL MODELO CONCEPTUAL ..................................................................................................... 45
6.1 El reservorio acuífero .................................................................................................................................. 45
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6.1.1 Delimitación del acuífero de Ica ............................................................................................................. 46
6.2 Idealización conceptual de las capas del sistema acuífero ......................................................................... 46
6.3 Cuantificación de las entradas y salidas de agua del sistema acuífero ....................................................... 47
6.3.1 Entradas de agua al sistema acuífero ................................................................................................... 48
6.3.1.1 Zonas de recarga ............................................................................................................................... 50
6.3.1.3 Ríos y quebradas ............................................................................................................................... 52
6.3.1.4 Infraestructura de riego ...................................................................................................................... 52
6.3.2 Salidas de agua al sistema acuífero ...................................................................................................... 52
6.3.2.1 Pozos de explotación ......................................................................................................................... 52
6.3.2.2 Salida al mar ...................................................................................................................................... 53
6.3.3 Balance de masa ................................................................................................................................... 55
6.3.3.1 Elementos del balance ....................................................................................................................... 56
6.4 Estado actual del nivel freático .................................................................................................................... 56
6.4.1 Morfología del techo de la napa ............................................................................................................. 57
6.4.2 Nivel inicial de agua ............................................................................................................................... 58
ANEXO I ............................................................................................................................................................................ 60
DOMINIO DEL MODELO ................................................................................................................................................... 60
CAPAS DEL MODELO ACUÍFERO ICA ............................................................................................................................ 60
ENTRADAS Y SALIDAS DE AGUA DEL ACUÍFERO DE ICA........................................................................................... 60
NIVEL INICIAL DE AGUA REFERENCIAL ........................................................................................................................ 60
ANEXO II ........................................................................................................................................................................... 65
UBICACIÓN DE LAS SECCIONES ................................................................................................................................... 65
SECCION TRANSVERSAL DEL MODELO ....................................................................................................................... 65
CAPAS DEL MODELO ACUÍFERO ICA ............................................................................................................................ 65
ANEXO III .......................................................................................................................................................................... 73
POZOS DE MONITOREO OPTIMIZADOS ........................................................................................................................ 73
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CUADROS
Cuadro 1: Formaciones rocosas y depósitos de material acumulado en el valle de Ica .................................................... 11
Cuadro 2: Monitoreo del acuífero de Ica, por fecha y número de datos recolectados ....................................................... 12
Cuadro 7: Evaporación total mensual (mm) – Total Multimensual .................................................................................... 27
Cuadro 8: Número máximo de horas de sol ...................................................................................................................... 28
Cuadro 10: Evapotranspiración real mensual en Ica-Villacurí ........................................................................................... 29
Cuadro 11: Flujo mensual promedio del río Ica (1922-2011) ............................................................................................. 31
Cuadro 12: Oferta de agua del sistema regulado Choclococha ......................................................................................... 31
Cuadro 13: Oferta de agua superficial total en Ica ............................................................................................................. 32
Cuadro 14: Pérdida de agua superficial proveniente de las lagunas del sistema Choclococha en la cuenca del Ica ................................................................................................................................................... 32
Cuadro 15: Oferta de agua total en Ica en función de la demanda .................................................................................... 33
Cuadro 16: Demanda hídrica poblacional a nivel distrital en MMC .................................................................................... 34
Cuadro 17: Demanda agrícola de agua, por sectores en MMC ......................................................................................... 35
Cuadro 18: Balance entre la oferta de agua total versus demanda agrícola en el valle de Ica .......................................... 36
Cuadro 19: Volumen de explotación de agua subterránea anual a nivel distrital, según uso en MMC. Año 2009 ................................................................................................................................................ 52
Cuadro 20: Características de la morfología de la napa freática. Valle de Ica ................................................................... 58
Cuadro 21: Serie histórica de nivel freático del acuífero de Ica – Dic 97, Ene 98 – Jul 2012 ............................................ 74
FIGURAS
Figura 1: Mapa de ubicación del acuífero de Ica ................................................................................................................. 8
Figura 2: Mapa geológico regional circundante al acuífero Ica .......................................................................................... 41
Figura 3: Esquema de la influencia de la recarga directa e indirecta en la napa freática ................................................. 49
Figura 4: Intensidades de recarga directa e indirecta en el acuífero de Ica ....................................................................... 51
Figura 5: Tramo del río Ica y su encuentro con el mar ....................................................................................................... 53
Figura 6: Ubicación de la zona de interconexión hidráulica entre el acuífero de Ica y el de Villacurí ................................ 54
Figura 7: Sección hidrogeológica de la zona de interconexión hidráulica entre el acuífero de Ica y el de Villacurí ........................................................................................................................................................ 55
Figura 8: Dominio del modelo del acuífero Ica ................................................................................................................... 61
Figura 9: Entradas y salidas de agua del acuífero Ica ....................................................................................................... 62
Figura 10: Red piezométrica optimizada del acuífero Ica .................................................................................................. 63
Figura 11: Nivel inicial de agua del acuífero Ica. Octubre del 2005. .................................................................................. 64
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Figura 12: Ubicación de las secciones longitudinal y transversales reinterpretadas .......................................................... 66
Figura 13: Secciones longitudinal A-A’ reinterpretadas ..................................................................................................... 67
Figura 14: Secciones transversal B-B’ reinterpretadas ...................................................................................................... 68
Figura 15: Secciones transversal C-C’ reinterpretadas ...................................................................................................... 69
Figura 16: Secciones transversal D-D’ reinterpretadas ...................................................................................................... 70
Figura 17: Secciones transversal E-E’ reinterpretadas ...................................................................................................... 71
Figura 18: Secciones transversal F-F’ reinterpretadas ...................................................................................................... 72
GRÁFICOS
Gráfico 1: Disponibilidad y uso del agua en el valle de Ica ................................................................................................ 12
Gráfico 2: Monitoreo del acuífero de Ica, por fecha y número de datos recolectados ....................................................... 15
Gráfico 3: Comportamiento del nivel estático del agua subterránea en el acuífero de Ica ................................................ 16
Gráfico 4: Temperatura Mínima, Media, y máxima (º C) – Promedio Multimensual ........................................................... 26
Gráfico 8: Evapotranspiración potencial mensual en Ica-Villacurí ..................................................................................... 29
Gráfico 9: Promedio del flujo mensual del río Ica (1922-2011) .......................................................................................... 30
Gráfico 10: Oferta del sistema regulado Choclococha ....................................................................................................... 31
Gráfico 11: Distribución de la demanda de agua, por fuente en porcentaje (%) ................................................................ 35
Gráfico 12: Distribución anual de la oferta de agua versus la demanda agrícola en el valle de Ica .................................. 36
Gráfico 13: Proceso de aplicación del modelamiento ........................................................................................................ 44
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1.0 INTRODUCCION
Es importante empezar tomando en consideración los conceptos que están detrás de
la temática a ser desarrollada. En tal sentido, la simulación (Shannon, 1975) es el
proceso de diseñar un modelo de un sistema real y llevar a cabo experiencias con él,
con la finalidad de aprender el comportamiento del sistema o de evaluar diversas
estrategias para el funcionamiento del sistema; sistema, es el conjunto de objetos o
ideas que están interrelacionadas entre sí como una unidad para la consecución de un
fin. Forma parte de la vida real; modelo, es la representación simplificada de un
sistema. Es una abstracción del sistema.
En tal sentido, la conformación del modelo de simulación matemática del sistema
acuífero Ica-Villacurí tiene como finalidad, con ayuda de los actuales programas de
cómputo diseñados de simulación numérica del flujo en medios porosos, la de dotar de
una herramienta de carácter técnico, con características dinámicas y de utilidad
permanente al grupo de profesionales encargados del manejo de los recursos hídricos
subterráneos en Ica.
Es importante mencionar que como objetivo la simulación de un modelo no es el de
conocer el sistema en sí, sino el comportamiento del mismo ante diversas situaciones
que en el ocurren o podrían ocurrir.
A manera general, los acuíferos de lca, Villacurí y Lanchas están ubicados en la costa
central del Perú, aproximadamente entre los kilómetros 239 y 340 de la carretera
Panamericana Sur.
Políticamente los acuíferos del rio Ica y de Pampas de Villacurí se encuentran
ubicados en la provincia y departamento de Ica y comprende los distritos de San José
de los Molinos, La Tinguiña, Parcona, Ica, Salas, Subtanjalla, Los Aquijes,
Pachacutec, Santiago, Tate, Ocucaje, San Juan Bautista, Pueblo Nuevo y Rosario de
Yauca.
Los acuíferos del valle de Ica, así como de las Pampas de Villacurí y de Lanchas con
una extensión superficial total de 1 765.92 km2.
Respecto a la problemática actual el sistema acuífero de Ica-Villacurí viene siendo
sometido a estrés hídrico, mostrando en algunas zonas descensos del nivel freático
realmente alarmante.
1.1 Antecedentes
En Setiembre del año 2012 se presenta, a nivel nacional, el Plan de Gestión del
Acuífero del Valle de Ica y Pampas de Villacurí y Lanchas (a ser denominado
PGAIVL), como una iniciativa de la Autoridad Nacional del Agua - ANA para la
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recuperación de los acuíferos en el área territorial mencionada y buscar evitar la sobre
explotación de las aguas subterráneas.
El diseño del Plan de Gestión fue priorizado por la Alta Dirección de la ANA a nivel
estratégico, disponiendo la participación de las Direcciones de línea, órganos de
asesoramiento y apoyo, tales como: la Dirección de Conservación y Planeamiento de
Recursos Hídricos-DCPRH, Dirección de Gestión de la Calidad de Recursos Hídricos-
DGCRH, Dirección de Administración de Recursos Hídricos-DARH, Dirección de
Gestión del Conocimiento y Coordinación Institucional-DGCCI, Dirección de Estudios y
Proyectos Hidráulicos Multisectoriales-DEPHM, Oficina del Sistema Nacional de
Información de Recursos Hídricos-OSNIRH, Oficina de Asesoría Jurídica-OAJ, Oficina
de Administración-OA y la Oficina de Programación y Presupuesto-OPP, .en la
supervisión de la ejecución de los Programas e integrando el Grupo de Trabajo
Institucional GTI y grupos especializados de trabajo según se requiera.
Se dispuso también, que la Autoridad Administrativa del Agua Chaparra Chincha -
AAA CH CH y las Administraciones Locales de Agua de Ica y Río Seco, sean las
entidades ejecutoras de los programas a nivel operativo.
En tal sentido, en el año 2012, la AAA CH-CH inició la ejecución del PGAIVL, en el
acuífero del valle de Ica, con los programas: I.- Información, difusión, sensibilización y
capacitación, II.- Evaluación del acuífero (iniciando la actividad de Inventario de
fuentes de agua subterránea en el valle de Ica) y IV.- Control, vigilancia y fiscalización
del acuífero.
Conforme a lo presentado en el PGAIVL, cuyo objetivo es el de contribuir a la solución
del problema de sobre explotación de los acuíferos de Ica, Villacurí y Lanchas, a
través de la ejecución de los programas que se proponen emprender, orientado al
logro de una explotación racional y sostenible del recurso hídrico subterráneo,
manteniendo el nivel de equilibrio del sistema acuífero, el acuífero de Ica-Villacurí y
Lanchas será estudiado mediante modelo de simulación numérica, el cual permitirá
evaluar el estado actual y futuro de las aguas subterráneas sometido a diferentes
escenarios de explotación y recarga con la finalidad de determinar la oferta de agua
subterránea explotable y sostenible.
1.2 Objetivo General
El PGAIVL tiene como objetivo lograr tener un real conocimiento del balance hídrico de
la zona, permitiendo una explotación sostenible y eficiente del agua subterránea,
manteniendo la productividad de las actividades económicas y el nivel de ingreso de la
población.
El objeto del “Plan de Gestión del acuífero del valle de Ica y de las Pampas de Villacurí
y Lanchas” es contribuir a a solución del problema de sobre explotación de los
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acuíferos indicados, a través de la ejecución de los programas, que se propone
emprender, orientados al logro de una explotación racional y sostenible del recurso
hídrico subterráneo.
El objetivo del presente trabajo es la conformación del modelo conceptual del acuífero
del valle de Ica., que será utilizado como proceso previo al modelamiento numérico de
flujo del Valle de Ica y Pampa de Villacurí.
El modelo conceptual del acuífero del valle de Ica consta de lo siguiente:
Delimitación del acuífero.
Definición del número de capas (idealización de la hidroestratigrafía).
Ubicación y valoración de las posibles entradas/salidas al sistema.
Condiciones iniciales/originales del nivel freático/piezométrico.
1.3 Ubicación y Acceso
1.3.1 Ubicación política
Los acuíferos de lca, Villacurí y Lanchas están ubicados en la costa central del Perú,
aproximadamente entre los kilómetros 239 y 340 de la carretera Panamericana Sur.
Políticamente los acuíferos del rio Ica y de Pampas de Villacurí se encuentran
ubicados en la provincia y departamento de Ica y comprende los distritos de San José
de los Molinos, La Tinguiña, Parcona, Ica, Salas, Subtanjalla, Los Aquijes,
Pachacutec, Santiago, Tate, Ocucaje, San Juan Bautista, Pueblo Nuevo y Rosario de
Yauca.
1.3.2 Ubicación geográfica
Ubicación Geográfica del centroide del área en estudio, en coordenadas UTM (WGS
84) Zona 18S, es el siguiente:
Centroide E: 412 000
Centroide N: 8 480 000
1.3.3 Acceso
El sistema acuífero Ica-Villacurí se ubica de manera general bisectado por la carretera
Panamericana Sur, entre el kilómetro 230 – 340, tomando como referencia la ciudad
de Lima. La forma de llegar es utilizando la red vial nacional, en este caso la carretera
Panamericana (PE-1S).
Caption Text
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Figura 1: Mapa de ubicación del acuífero de Ica
Fuente: Elaboración propia
2.0 FUENTE DE INFORMACIÓN UTILIZADA
Tanto en el valle de Ica, como en la pampa de Villacurí, se han realizado varios
estudios que describen el comportamiento de las aguas subterráneas y su potencial
explotable.
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Entre 1967, TAHAL Consulting Engineering Ltd. efectuó el “Estudio de las Aguas
Subterráneas del Departamento Ica”.
En 1971, la ONERN realizó el “Inventario, Evaluación y Uso Racional de los
Recursos Naturales de la Cuenca del Río Ica”.
Gilboa, Y. (1973). La recarga de los acuíferos en las pampas de Villacurí y de
Lanchas, departamento de Ica. Bol. Soc. Geo. Del Perú, Tomo 43, Pág. 19-24.
En 1976, La Dirección General de Aguas y Suelos a través de la Dirección de
Aguas Superficiales y Subterráneas (DASS), realizó el “Estudio del Acuífero
Subterráneo, para el Abastecimiento de Agua a la Ciudad de Ica”.
Gilboa, Y. (1978). El modelo hidrogeológico de los acuíferos costeros del Perú.
Bol. Soc. Geo. Del Perú, Tomo 59, Pág. 17-40.
En 1977 – 1978, la Corporación Departamental de Desarrollo de Ica
(CORDEICA), realizó estudios correspondientes al “Proyecto Electrificación Rural
del Valle de Ica – Villacurí”, donde efectuaron la actualización del inventario de los
pozos en la pampa de Villacurí.
En 1993, el Instituto Nacional de Desarrollo – INADE a través del “Proyecto
Especial Sur Medio” realizó el “Diagnóstico Hidrogeológico y Operación del
Reservorio Acuífero de la pampa de Villacurí”.
En 1996, el Instituto Nacional de Recursos Naturales – INRENA a través de la
Dirección General de Estudios y Proyectos de Recursos Naturales, realizó el
“Diagnóstico del Aprovechamiento de las Aguas Subterráneas del Valle de Ica”,
donde sólo efectuaron el inventario de fuentes de agua subterránea.
En 1997, la Dirección General de Aguas y Suelos del INRENA, efectuó el estudio
denominado “Inventario y Monitoreo de las Fuentes de Agua Subterránea en el
valle Ica y Pampas de Villacurí”.
Entre 1999 y 2002, la ex Dirección General de Aguas y Suelos, hoy Intendencia
de Recursos Hídricos del INRENA, ha efectuado el proyecto “Monitoreo de las
Aguas Subterráneas en los valles de la Vertiente del Pacífico y el Atlántico – Valle
Ica – Villacurí”.
ATDR Ica (2003). Estudio hidrogeológico del valle Ica (Villacurí). Intendencia de
Recursos Hídricos – INRENA.
Aguilar, G. (2004). Diagnóstico de la oferta hídrica de los acuíferos del valle de
Ica y pampas de Villacurí. PETACC.
Cruz, H. (2005). Modelación matemática del sistema acuífero Ica-Villacurí.
Programa de Formalización de los Derechos de Uso de Agua – INRENA.
Depaz, R. (2005). Modelo del acuífero de Ica-Villacurí.
En el año 2006-2007 la Intendencia de Recursos Hídricos del INRENA elabora los
Estudios a Nivel Perfil “Afianzamiento Hídrico en la Cuenca del Río Seco” y
“Afianzamiento Hídrico en la Cuenca del Río Pisco”.
DCPRH (2009). Caracterización hidrogeológica del acuífero valle de Ica -
Villacurí.
Roberto Navarro (2013). Informe Recarga del acuífero 2013. Junta de Usuarios
de Aguas Subterráneas del Valle de Ica.
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Dentro de los estudios realizados a nivel Perfil por el INRENA, se ejecutaron una serie
de trabajos de investigación:
- Delimitación de áreas y estudio agrologico preliminar de las nuevas del sector
Villacurí – 2006.
- Modelamiento matemático del acuífero de Villacurí – Diciembre 2006
- Pruebas de infiltración en el Río Seco – Marzo 2007
- Delimitación de las Categorías de Uso de las tierras del Sector Lanchas -
Setiembre 2007.
- Estudio de Prospección Geoeléctrica mediante Sondeos de Transitorios
Electromagnéticos (349) en las pampas de Villacurí y Pisco – Abril 2008.
En el 2010, el ANA realiza el Estudio de instalación y perforación de piezómetros
en la cuenca río Seco.
En el 2011, se realiza el estudio de Afianzamiento hídrico en la cuenca del río
Pisco a nivel de factibilidad. El presente Estudio fue realizado por la Dirección de
Estudios de Proyectos Hidráulicos Multisectoriales de la Autoridad Nacional del
Agua, de acuerdo a lo establecido en el Convenio de Cooperación
Interinstitucional suscrito entre la Autoridad Nacional del Agua y el Gobierno
Regional de Ica.
En Diciembre del 2011 la Junta de Usuarios de Río Seco realiza el Inventario de
Fuentes de Recursos Hídricos Subterráneos en el Sector Villacurí.
3.0 APRECIACIONES GENERALES RESPECTO A LA DATA
De la información existente a la cual se ha podido tener acceso, luego de haber sido
revisada y analizada se desprenden las siguientes apreciaciones para con la
elaboración del modelo numérico del valle de Ica:
- Que el modelo numérico posible de ser realizado es uno de flujo más no de
transporte de contaminantes, en el cual el balance de masa se estime de manera
mensual.
- En cuanto a la conformación física del modelo las superficies son referenciales,
en cuanto que las investigaciones geofísicas no cubren toda el área de estudio y
no llegan, en su mayoría a establecer la profundidad del basamento impermeable.
- En cuanto a las características hidrodinámicas del acuífero, las pruebas de
bombeo realizadas otorgan un dato promedio de los estratos atravesados por el
pozo.
- Si bien es cierto que en base a las investigaciones geofísicas realizadas es
posible diferenciar las estratificaciones del material acumulado y de la ubicación
de las formaciones rocosas, no es posible asociar a ello un valor de conductividad
hidráulica, por ende la conceptualización del modelo geológico es simplificada.
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- De la evaluación geológica realizada se ha podido establecer la existencia de dos
grupos de material: el permeable (depósitos de acumulación) y el impermeable
(formaciones rocosas). El Cuadro 1 detalla lo dicho.
Cuadro 1: Formaciones rocosas y depósitos de material acumulado en el valle de Ica
Depósitos aluviales de cobertura
AC
UÍF
ER
O
Depósitos aluviales areno limosos con presencia de cantos rodados y gravas
Depósitos aluviales del Cuaternario antiguo
Depósitos aluviales del Cuaternario antiguo con presencia de arenas y gravas con finos.
Formación Pisco
BA
SA
ME
NT
O
IMP
ER
ME
AB
LE
Formación Quilmaná
Formación Copará
Formación Guaneros
Fuente: Ccosi, 2014. Elaboración propia
- Los únicos estratos permeables y acuíferos se encuentran entre los pie de monte
jóvenes y en los depósitos aluviales. Tahal (1969).
- En cuanto a la oferta de agua al valle de Ica existen dos fuentes principales: el
agua superficial (propia de la cuenca y de trasvase) y el agua subterránea. Para
lo concerniente al modelo, la fuente de agua superficial es considerada de ingreso
y la de agua subterránea de salida. Ver Gráfico 1.
- En lo que respecta al consumo de agua existen cuatro usos claramente definidos:
doméstico, agrícola, pecuario e industrial.
- En cuanto al uso de agua con fines agrícolas, la campaña se inicia en agosto y
termina en mayo-junio del año siguiente. Gran parte del área agrícola se riega por
gravedad (eficiencia de riego promedio 33%). El riego con agua subterránea
alcanza una eficiencia del 90%.
- En cuanto a la calibración a régimen estacionario es posible realizarla en
cualquier punto de la escala de tiempo, siempre y cuando coincida con las fechas
mostradas en el Cuadro 2.
- En cuanto a la calibración a régimen transitorio, debido a que es necesario poder
comparar los resultados numéricos del modelo con datos reales de campo, se
inicia en enero del año 1998 y termina en julio del 2012, a escala de tiempo
mensual. Posterior a ello se realizan pronósticos que pueden ser validados con
nuevos datos de campo.
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Cuadro 2: Monitoreo del acuífero de Ica, por fecha y número de datos recolectados
Fecha de toma de dato
Número de datos
Fecha de toma de dato
Número de datos
Ene-98 37 Abr-03 104
Abr-98 38 Ago-03 111
Sep-98 37 Nov-03 107
Abr-99 46 Abr-04 118
Ago-99 45 Dic-04 119
Dic-99 43 Jun-05 118
May-00 93 Oct-05 122
Sep-00 94 May-06 118
Dic-00 87 Sep-06 107
Abr-01 93 Abr-07 102
Ago-01 90 Oct-07 106
Dic-01 92 Abr-08 109
Abr-02 98 Oct-08 92
Ago-02 110 Jun-09 81
Nov-02 91 Jul-12 69
Fuente: DCPRH, 2014. Elaboración propia
Gráfico 1: Disponibilidad y uso del agua en el valle de Ica
Fuente: Gallardo, 2012.
Con respecto al modelo es importante establecer los momentos, en promedio, en que
ocurre cada una de las acciones ejercidas sobre el sistema acuífero. En tal sentido, el
Gráfico 1 es una muy buena aproximación respecto de las entradas y salidas de agua
del sistema.
Dado que las acciones ejercidas sobre el sistema acuífero son muy variadas y ocurren
sin ningún control, los administradores del recurso hídrico recurren a un indicador muy
simple, el cual es el medir el nivel del agua subterránea. En tal sentido el Gráfico 3
nos muestra las fluctuaciones del “nivel estático” en el período de análisis.
El Estado Peruano a través de sus órganos de administración y control de los
recursos hídricos utilizan, para poder establecer las características de la napa freática
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y poder estudiar las variaciones de las reservas del acuífero la Red Piezométrica, la
cual está constituida en Ica de manera oficial por 141 puntos.
Debido a que la red piezométrica Oficial (RPO) está conformada por pozos cuyas
características no son las de un pozo de observación o monitoreo diseñado y
construido para realizar tal actividad, los datos obtenidos de la RPO son sólo
referenciales y debemos de tener en presente lo siguiente:
- Los datos obtenidos no necesariamente indican el nivel estático del acuífero,
ya que los niveles medidos son obtenidos, en su mayoría, de pozos de
bombeo.
- No es posible comparar el dato obtenido del punto de observación con los
datos anteriores, ya que las condiciones del punto de observación son
cambiantes.
- La cota (m.s.n.m.) del punto de observación no está establecida de manera
exacta, con lo cual la cota del nivel freático tampoco lo estaría.
Es importante tener en cuenta que al improvisar pozos de bombeo como pozos de
observación y monitoreo, alrededor del pozo de bombeo ocurren ciertos efectos
(efectos del pozo mismo) que conducen a una diferencia entre el nivel del agua en el
acuífero y el agua alrededor del pozo:
- Flujo turbulento
- Almacenamiento de agua en el casing del pozo
- Pérdidas al ingreso del agua al pozo
- Influencia del paquete de grava
- Obturaciones
- Por efecto del diseño mezclas de aguas y presiones de flujo
Otro aspecto importante a tener en cuenta es la tarea de recolección de datos, en la
cual la oportunidad de colección y el instante en que se recolecta es un aspecto
determinante, debido a que la tarea de recolección de datos se realiza en base a
brigadas de personas, que por diferentes razones recolectan datos que difieren en la
hora, en el día y hasta en el mes de recolectado. Este es otro motivo por el cual las
cartas de curvas hidroisohipsas son solo referenciales, ya que se interpolan datos de
diferentes momentos en el tiempo.
Es importante tratar de establecer las relaciones de causa-efecto, es decir cuál es la
causa de que el nivel estático suba o baje, en una primera instancia, sin preocuparse
de las magnitudes.
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MODELO CONCEPTUAL: VALLE ICA
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Sabemos, en general de que la presencia del río Ica, o el agua para riego en la red de
distribución es motivo de recarga al acuífero, pero también existen otros ingresos que
debemos de tratar de determinar.
De igual manera, la salida de agua del sistema ocurre en mayor grado por efecto de la
extracción mediante pozos de agua para satisfacer la demanda poblacional y agrícola,
pero también existen salidas de agua del acuífero que podrían resultar ser de gran
magnitud.
Según se puede apreciar en el Gráfico 3, el cual representa la serie histórica de las
mediciones del “nivel freático”, debido al reducido número de observaciones no se
puede apreciar, de manera clara, las fluctuaciones del nivel freático por efecto de las
acciones ocurridas durante el año sobre el acuífero de Ica.
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Gráfico 2: Monitoreo del acuífero de Ica, por fecha y número de datos recolectados
Gráfico 10: Oferta del sistema regulado Choclococha
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov
m3/s
Total (m3/seg) Choclococha Orococha Ccaracocha
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Cuadro 13: Oferta de agua superficial total en Ica
Fuente: PETACC, 2012.
Según Tahal (1969), el ingreso de agua al acuífero por filtración a través de la cama
del río del agua que viene discurriendo en superficie desde la parte alta y media de la
cuenca hasta la bocatoma La Achirana es del orden del 35%. Según el Cuadro 13
puede llegar hasta 43%. Según el Cuadro 14, el volumen infiltrado es variable y no
guarda relación directa con el caudal presente en el cauce del río.
Cuadro 14: Pérdida de agua superficial proveniente de las lagunas del sistema
Choclococha en la cuenca del Ica
Año
Agua soltada de las
lagunas (MMC)
Agua en La Achirana
(MMC)
Pérdida antes de La
Achirana (MMC)
Agua distribuida a los campos aguas debajo de La Achirana (MMC)
Pérdida total (%)
1960 97.9 55.7 42 19.6 78
1961 127.0 91.0 36 -
1962 - 90.5 - -
1962 139.0 111.5 28 -
1964 120.0 108.5 12 -
1965 81.7 53.3 28.4 9.3 88
Fuente: Tahal, 1969.
4.3.1 Oferta de agua subterránea
La oferta hídrica del acuífero, debe ser igual a la capacidad de recarga que tenga. Los
diversos modelos matemáticos ensayados, arrojan valores fluctúan entre 249 y 279
MMC de explotación anual. El valor considerado en los diversos estudios corresponde
a una explotación para uso agrícola de 225 MMC en el valle de Ica.
Del balance hídrico mostrado en Tahal (1969) a partir del ingreso del agua del sistema
Choclococha se tiene lo siguiente:
(a) Valle aguas arriba de La Achirana
(i) Pérdida del agua proveniente de las lagunas 30-40 MMC
Derivada por tomas durante 3 meses 15-20 MMC Pérdidas por infiltración 15-20 MMC
(ii) Pérdidas del agua del río Derivada por tomas 20-25 MMC Pérdidas por filtración 20 MMC
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(b) Valle aguas abajo de La Achirana
(i) Pérdida del agua proveniente de las lagunas Flujo medio anual 75 MMC Pérdidas totales (60%) 45 MMC
(ii) Flujo en el río Flujo medio anual 210 MMC Pérdidas totales (60%) 125 MMC Evaporación y otras pérdidas no recobrables (10%) 15 MMC
(iii) Uso de agua Agua del río (40%) del flujo total 85 MMC Agua provista por lagunas (40% de 75 MMC) 30 MMC Agua subterránea 285 MMC Total de agua para irrigación 400 MMC
(c) Recarga total de agua subterránea en todo el valle
Pérdidas por filtración y flujo de regreso de irrigación en la parte superior del valle 40 MMC Flujo de retorno de irrigación en la parte baja del valle 135 MMC Pérdidas por filtración en la parte baja del río 155 MMC Recarga total 330 MMC
4.3.2 Oferta Hídrica Total
La oferta hídrica total en el valle del río Ica es la siguiente:
Oferta disponible del acuífero 225 MMC
Oferta superficial total 404 MMC
Oferta total asciende a 629 MMC.
Cuadro 15: Oferta de agua total en Ica en función de la demanda
FUENTE Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic TOTAL
(MMC) RÍO ICA 44.5
9
79.63 94.32 31.3
8
7.29 2.50 1.15 0.40 1.39 5.69 8.54 14.1
3
291.01
CHOCLOCOC
HA
13.8
7
20.64 24.75 14.7
2
7.15 4.25 3.40 2.79 3.16 4.26 5.60 8.44 113.03
ACUÍFERO 29.3
0
0.00 0.00 4.50 8.12 6.04 6.45 14.2
1
20.0
2
26.7
1
33.2
9
32.6
1
181.25
OFERTA
TOTAL
87.7
6
100.2
6
119.0
7
50.6
1
22.5
6
12.7
9
11.0
0
17.3
9
24.5
8
36.6
6
47.4
2
55.1
8
585.29
Fuente: PETACC, 2012. Elaboración propia.
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4.4 Demanda de agua
En el área de estudio se ha inventariado pozos que son utilizados con fines agrícola,
doméstico, pecuario e industrial.
4.4.1 Demanda doméstica de agua
Se estima en base a la dotación de agua basada en el consumo per cápita (lt/hab/d) y
el número de personas por vivienda (m3/viv/mes). En Parcona ell estudio de demanda
del servicio de agua potable, ha establecido que el consumo mensual de agua de los
usuarios de la categoría doméstico asciende a 10.27m3/mes/viv o conexión,
equivalente a 220 litros por persona por día en el distrito de Parcona.
Cuadro 16: Demanda hídrica poblacional a nivel distrital en MMC
PROVINCIA / DISTRITO
POBLACIÓN CENSADA URBANA
DOTACIÓN URBANA L/Hab./día
DEMANDA HÍDRICA POBLACIONAL (MMC)
1993 2007 1993 2007
ICA 472 232 635 987
PROV. ICA 209 454 293 950 16.566 22.640
ICA 103797 124789 250 9.471 11.387
LA TINGUIÑA 18264 27723 200 1.333 2.024
LOS AQUIJES 6550 14060 200 0.478 1.026
OCUCAJE 1063 1423 150 0.058 0.078
PACHACUTEC 4004 5594 150 0.219 0.306
PARCONA 39345 49090 200 2.872 3.584
PUEBLO NUEVO 1261 1991 150 0.069 0.109
SALAS 8919 15612 150 0.488 0.855
SAN JOSE DE LOS MOLINOS 2659 4254 150 0.146 0.233
SAN JUAN BAUTISTA 5735 10674 150 0.314 0.584
SANTIAGO 8721 16636 150 0.477 0.911
SUBTANJALLA 7592 18254 200 0.554 1.333
TATE 1450 3730 150 0.079 0.204
YAUCA DEL ROSARIO 94 120 150 0.005 0.007
Fuente: INEI, 2007. Elaboración propia.
4.4.2 Demanda agrícola de agua
De datos tomados de ONERN (1971), se puede inferir que la demanda de agua
agrícola en el valle de Ica es elevada por las características climáticas del lugar, en
especial por efectos de una humedad relativa baja (73%), lo cual es un indicativo de
atmósfera seca. A su vez, el promedio de nubosidad, que también puede calificarse
como bajo, estaría indicando la incidencia en el área de un elevado número de horas
de sol.
Demanda de agua neta.- La necesidad hídrica del cultivo está determinada por el
agua que pierde la planta a través de la evapotranspiración real del cultivo (ETP x Kc).
La demanda de agua (DA) se determina mediante la resta entre la necesidad hídrica
de la planta y la precipitación efectiva (PE).
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La demanda de agua para riego ha sido calculada en 538.68 MMC de los cuales:
43.75 MMC corresponden a la superficie que emplea agua subterránea
245.77 MMC, corresponden a la superficie que emplea fuente Mixta
249.17 MMC, corresponde a la superficie que emplea agua superficial.
Del análisis realizado, es importante mencionar que la fuente de agua superficial y
mixta, demandan el 92% del agua en el valle. Gráfico 4.
Cuadro 17: Demanda agrícola de agua, por sectores en MMC
SECTOR FUENTE AREA (ha) DEMANDA AGRÍCOLA (MMC) DEMANDA
ANUAL (MMC)
1ra Camp
2da Camp
Total ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
La Achirana
Sup y Sub 6522 174 6696 18.02 10.09 9.92 8.51 5.74 4.32 4.57 9.71 13.84 18.29 22.65 21.21 146.87
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Debido a que la red piezométrica Oficial (RPO) está conformada por pozos cuyas
características no son las de un pozo de observación o monitoreo diseñado y
construido para realizar tal actividad, los datos obtenidos de la RPO son sólo
referenciales y debemos de tener en presente lo siguiente:
- Los datos obtenidos no necesariamente indican el nivel estático del acuífero,
ya que los niveles medidos son obtenidos, en su mayoría, de pozos de
bombeo.
- No es posible comparar el dato obtenido del punto de observación con los
datos anteriores, ya que las condiciones del punto de observación son
cambiantes.
- La cota (m.s.n.m.) del punto de observación no está establecida de manera
exacta, con lo cual la cota del nivel freático tampoco lo estaría.
Es importante tener en cuenta que al improvisar pozos de bombeo como pozos de
observación y monitoreo, alrededor del pozo de bombeo ocurren ciertos efectos
(efectos del pozo mismo) que conducen a una diferencia entre el nivel del agua en el
acuífero y el agua alrededor del pozo:
- Flujo turbulento
- Almacenamiento de agua en el casing del pozo
- Pérdidas al ingreso del agua al pozo
- Influencia del paquete de grava
- Obturaciones
- Por efecto del diseño mezclas de aguas y presiones de flujo
Otro aspecto importante a tener en cuenta es la tarea de recolección de datos, en la
cual la oportunidad de colección y el instante en que se recolecta es un aspecto
determinante, debido a que la tarea de recolección de datos se realiza en base a
brigadas de personas, que por diferentes razones recolectan datos que difieren en la
hora, en el día y hasta en el mes de recolectado. Este es otro motivo por el cual las
cartas de curvas hidroisohipsas son solo referenciales, ya que se interpolan datos de
diferentes momentos en el tiempo.
6.4.1 Morfología del techo de la napa
Entendiendo que la morfología de la superficie piezométrica se expresa básicamente
mediante la elaboración de cartas de curvas hidroisohipsas, es decir mediciones del
nivel freático referido al nivel medio del mar, a partir del cual se establecen sentidos
de flujo preferente o predominante, lo cual permite establecer el gradiente hidráulico
(en porcentaje). La morfología del techo de la napa es dinámica, cambiante en el
tiempo, por lo cual las características de ésta han de ser dadas de manera general y
sólo referencialmente.
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Para la elaboración de la carta de curvas hidroisohipsas se utiliza el método de la
interpolación espacial de datos, lo cual se establece de manera general y está
influenciado por el método empleado.
A manera de referencia los siguientes cuadros, tomados del estudio “Caracterización
Hidrogeológica del Acuífero Valle Ica y Villacurí” (2009), muestran datos por zonas del
gradiente hidráulico, profundidad de la napa freática, dirección del flujo, etc.
Para el estudio de la dinámica de la napa, el Valle ha sido divido en 04 zonas
siguientes:
Zona I.- ubicada al Norte del valle de Ica, abarcando los distritos San José
Molinos, San Juan Bautista, La Tinguiña, Salas-Guadalupe y Subtanjalla.
Zona II.- Esta zona comprende los distritos de Ica, Parcona, Los Aquijes, Pueblo
Nuevo, Pachacutec y Tate.
Zona III.- Esta zona está ubicada al sur del valle de Ica y comprende los distritos
de Santiago y Ocucaje.
Zona IV.- Esta zona se encuentra ubicada al Suroeste del valle Ica y comprende
el distrito Yauca del Rosario.
Cuadro 20: Características de la morfología de la napa freática. Valle de Ica
ZONA SECTOR SENTIDO
FLUJO
GRADIENTE
HIDRÁULICO
(%)
RANGO
COTA
(msnm)
I San Juan Bautista – Tinguiña NE –SO 0,80 420 – 480
Trapiche – Chavalina NO – SE 0,75 480 – 520
II Ica – Tate – Pachacutec NE –SO 0,45 340 – 380
III Santiago NE – SO 0,55 340 – 400
Ocucaje NO –SE 0,85 300 – 320
IV Casa Blanca – Quilque SE – NO 2,80 660 – 720
Cerrillos – Pampahuasi NE – SO 3,20 800 – 880
Fuente: DCPRH, ANA, 2009.
6.4.2 Nivel inicial de agua
Como se ha mencionado el nivel inicial de agua es un parámetro de entrada al modelo
y se obtiene de la RPO, en este caso de Ica. Dado que el nivel inicial de agua es solo
parámetro inicial de referencia el valor interpolado carece de importancia para fines
prácticos.
En todo caso y dependiendo del trabajo a realizar, por ejemplo establecer la tasa de
agotamiento del agua subterránea en alguna zona del acuífero de Ica, se ha de
requerir un nivel inicial de referencia en un tiempo en particular.
SIMULACIÓN NUMÉRICACA DE LOS ACUÍFEROS DEL VALLE DE ICA Y PAMPA DE VILLACURÍ
MODELO CONCEPTUAL: VALLE ICA
Ingº Daniel Portocarrero W. Página 59
El Cuadro 13 muestra la lista de puntos de observación optimizada, en función de la
disponibilidad y confiabilidad de la serie de datos histórica de la RPO general. La red
de puntos de observación optimizada consta de 131 puntos.
Es importante mencionar que la serie histórica de datos de la red piezométrica
optimizada no cuenta con el registro completo de datos, por lo cual se han elegido los
datos de octubre del año 2005 por contar con 122 registros. Ver la disposición
espacial en la Figura 10.
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MODELO CONCEPTUAL: VALLE ICA
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ANEXO I
DOMINIO DEL MODELO CAPAS DEL MODELO ACUÍFERO ICA ENTRADAS Y SALIDAS DE AGUA DEL ACUÍFERO DE ICA NIVEL INICIAL DE AGUA REFERENCIAL MODELO CONCEPTUAL INICIAL
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MODELO CONCEPTUAL: VALLE ICA
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Figura 8: Dominio del modelo del acuífero Ica
Fuente: Imagen satelital Land sat. Elaboración propia.
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MODELO CONCEPTUAL: VALLE ICA
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Figura 9: Entradas y salidas de agua del acuífero Ica
Fuente: Imagen satelital Land sat. Elaboración propia.
Interconexión Hidráulica
Ingreso hacia Ica
Interconexión Hidráulica
Salida rumbo al mar
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MODELO CONCEPTUAL: VALLE ICA
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Figura 10: Red piezométrica optimizada del acuífero Ica
Fuente: Imagen satelital Land sat. Elaboración propia.
SIMULACIÓN NUMÉRICACA DE LOS ACUÍFEROS DEL VALLE DE ICA Y PAMPA DE VILLACURÍ
MODELO CONCEPTUAL: VALLE ICA
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Figura 11: Nivel inicial de agua del acuífero Ica. Octubre del 2005.
Fuente: Imagen satelital Land sat. Elaboración propia.
SIMULACIÓN NUMÉRICACA DE LOS ACUÍFEROS DEL VALLE DE ICA Y PAMPA DE VILLACURÍ
MODELO CONCEPTUAL: VALLE ICA
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ANEXO II
UBICACIÓN DE LAS SECCIONES SECCION TRANSVERSAL DEL MODELO CAPAS DEL MODELO ACUÍFERO ICA
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MODELO CONCEPTUAL: VALLE ICA
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Figura 12: Ubicación de las secciones longitudinal y transversales reinterpretadas
Fuente: Ingº José Ccosi, 2014. Elaboración propia.
SIMULACIÓN NUMÉRICACA DE LOS ACUÍFEROS DEL VALLE DE ICA Y PAMPA DE VILLACURÍ MODELO CONCEPTUAL: VALLE ICA
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Figura 13: Secciones longitudinal A-A’ reinterpretadas
SIMULACIÓN NUMÉRICACA DE LOS ACUÍFEROS DEL VALLE DE ICA Y PAMPA DE VILLACURÍ MODELO CONCEPTUAL: VALLE ICA
Ingº Daniel Portocarrero W. Página
68
Figura 14: Secciones transversal B-B’ reinterpretadas
SIMULACIÓN NUMÉRICACA DE LOS ACUÍFEROS DEL VALLE DE ICA Y PAMPA DE VILLACURÍ
MODELO CONCEPTUAL: VALLE ICA
Ingº Daniel Portocarrero W. Página 69
Figura 15: Secciones transversal C-C’ reinterpretadas
SIMULACIÓN NUMÉRICACA DE LOS ACUÍFEROS DEL VALLE DE ICA Y PAMPA DE VILLACURÍ MODELO CONCEPTUAL: VALLE ICA
Ingº Daniel Portocarrero W. Página 70
Figura 16: Secciones transversal D-D’ reinterpretadas
SIMULACIÓN NUMÉRICACA DE LOS ACUÍFEROS DEL VALLE DE ICA Y PAMPA DE VILLACURÍ MODELO CONCEPTUAL: VALLE ICA
Ingº Daniel Portocarrero W. Página 71
Figura 17: Secciones transversal E-E’ reinterpretadas
SIMULACIÓN NUMÉRICACA DE LOS ACUÍFEROS DEL VALLE DE ICA Y PAMPA DE VILLACURÍ MODELO CONCEPTUAL: VALLE ICA
Ingº Daniel Portocarrero W. Página 72
Figura 18: Secciones transversal F-F’ reinterpretadas
SIMULACIÓN NUMÉRICACA DE LOS ACUÍFEROS DEL VALLE DE ICA Y PAMPA DE VILLACURÍ
MODELO CONCEPTUAL: VALLE ICA
Ingº Daniel Portocarrero W. Página 73
ANEXO III
POZOS DE MONITOREO OPTIMIZADOS
SIMULACIÓN NUMÉRICACA DE LOS ACUÍFEROS DEL VALLE DE ICA Y PAMPA DE VILLACURÍ MODELO CONCEPTUAL: VALLE ICA
Ingº Daniel Portocarrero W. Página 74
Cuadro 21: Serie histórica de nivel freático del acuífero de Ica – Dic 97, Ene 98 – Jul 2012