Análisis del comportamiento isotópico del acuífero de la cuenca del alto Lerma, en la región del valle de Toluca

Abstract

La población metropolitana de la ciudad de México con más de 20 millones de personas, tiene una de las mayores tasas de consumo de agua potable en el mundo, 67 m3 /s. La extracción de aguas subterráneas de la zona lacustre del Valle de México ha provocado hundimientos de hasta 15 cm/año; daños a construcciones y suelo en general; así como fracturas en tuberías de agua potable y drenaje. Actualmente se extraen de la zona lacustre 40 m3 /s y se necesita encontrar otras fuentes de abastecimiento. Las cuencas más cercanas son las de Lerma y Cutzamala en el Estado de México de donde se importa 6.1 y 10.6 m3/s. El Estado de Hidalgo aporta alrededor de 2.5 m3/s. Estos datos muestran un déficit cercano a los 8 m3 /s, por lo que se trabaja en 'lo que se conoce como la cuarta etapa del Cutzamala, el sistema Temascaltepec en el mismo Estado de México, donde se espera obtener 5 m3/s.

El constante crecimiento de la población metropolitana demandará cada vez mayores volúmenes de agua, por lo que siendo la cuenca Alta del Río Lerma la más cercana al Valle de México y por la infraestructura ya existente, se convertirá en candidato idóneo para seguir explotándola. La explotación del acuífero del Alto Lerma ya ha producido algunas alteraciones ecológicas, como pérdida de fertilidad del suelo, los cultivos antes de riego ahora son de temporal, cambiando el paisaje, forma de vida y economía de los habitantes de la región, disminución de los niveles freáticos, resequedad del suelo, la fauna de antaño está en extinción y los cuerpos de agua se han convertido en ciénagas. De seguir así se puede producir un desequilibrio ecológico al ecosistema de este acuífero tan importante en el Estado de México, en el corto plazo. Sin duda, el estudio de éste, permitirá hacer estimaciones sobre su vulnerabilidad y promover mecanismos adecuados de explotación y preservación como fuente de abastecimiento.

Las técnicas isotópicas hoy en día, representan una de las herramientas más modernas para estudios relacionados con el ciclo natural del agua en el ecosistema mundial, gracias a la técnica y la existencia de equipo electrónico de laboratorio capaz de detectar cantidades muy pequeñas de los elementos naturales que constituyen las moléculas del agua y del aire. Al estudiar la abundancia relativa de los isótopos de deuterio y oxígeno-18 en aguas meteóricas, se puede estudiar su origen, períodos y procesos de recarga o también la historia del agua, esto es, los procesos de mezclado, mineralización o mecanismos de descarga.

El propósito fundamental de este trabajo es analizar el comportamiento isotópico del acuífero de la Cuenca Alta del Río Lerma, en la región del Valle de Toluca. Esta cuenca tiene su límite occidental en las faldas del Nevado de Toluca, su límite oriental lo constituyen las Sierras de las Cruces y Monte Alto, que la separa de la cuenca del Valle de México y el Estado de Morelos en su proyección hacia el sur en las proximidades de la Laguna de Zempoala y la Sierra Nahuatlaca- Matlazinca. En la porción sur, dentro del Valle de Toluca, los límites son el Cerro Tetepetl en Tenango del Valle y la Sierra Nahuatlaca, donde se encuentra la Laguna de Almoloya del Río que colinda con San Pedro Techuchulco y Tenango del Valle. La Laguna se conoce como el nacimiento del Río Lerma. Al norte, en la porción más amplia del valle, encuentra su salida natural hacia el Valle de Ixtlahuaca con una dirección predominantemente sur-noroeste.

En este trabajo se describen los antecedentes y la problemática regional. Se hace un análisis hidrogeológico de la zona de estudio, destacando el relieve topográfico, su geología, hidroestratigrafía y climatología característica. Se presenta la cuantificación isotópica de las aguas meteóricas y de diferentes cuerpos de agua, manantiales, arroyos, pozos profundos, pozos poco profundos y ríos, localizados en esta cuenca. Mediante el análisis de la composición isotópica de este acuífero y otros acuíferos vecinos, se encontró que el comportamiento isotópico del acuífero del Alto Lerma es consistente en el ámbito regional. La relación isotópica entre las aguas meteóricas y las aguas subterráneas, permite deducir que la composición isotópica de estas últimas está representada por la composición isotópica media característica de las precipitaciones acaecidas en las elevaciones circundantes de este acuífero. Una parte de las precipitaciones forma escurrimientos superficiales con dirección a las partes bajas de los valles y la otra, se infiltra en el subsuelo para recargar los mantos freáticos de este acuífero, siendo en ambos casos de origen meteórico.

El análisis de la salinidad y la composición isotópica de este acuífero, permitió identificar la influencia de la evaporación y la disolución de las rocas del subsuelo en el contenido isotópico de las aguas subterráneas, con lo que se pudo constatar en base al contenido isotópico que las aguas de la Laguna de Almoloya del Rio no contribuyen a la recarga de este acuífero. Además se infiere un comportamiento similar de todos los cuerpos superficiales que se encuentran a lo largo del Rio Lerma, pues están desconectados de los mantos freáticos subterráneos, lo mismo que el cauce propio del Rio Lerma. El estudio de la distribución espacial de la salinidad permitió identificar la dinámica del flujo subterráneo. Como esta concentración se relaciona• con la distancia de infiltración de las aguas de recarga, la dinámica del flujo subterráneo se encontró consistente con el relieve topográfico y con orientación sur-noroeste, con importantes variaciones hacia las estribaciones de la Sierra de las Cruces, a la altura de la Laguna de Almoloya del Rio, Tlazala y Villa Carmela en Lerma, lugar donde se encuentran ubicados los pozos de extracción de agua potable para consumo regional y para la ciudad de México. Finalmente, se presenta un análisis del contenido isotópico respecto de la altitud en metros sobre el nivel del mar de los cuerpos de agua analizados, para estimar la cota media de elevación de las áreas de infiltración de las aguas de recarga del acuífero del Alto Lerma.