1.  INTRODUCCIÓN

Desde el año 1952, Southern Perú opera las minas de Toquepala y Cuajone en las regiones de Moquegua y Tacna, en la costa sur del Perú. La zona es árida en las partes bajas, cambiando gradualmente a semiárida en las partes altas; por lo tanto, la disponibilidad del recurso hídrico constituye un factor limitante de las operaciones. Southern Perú posee licencias para el uso del agua con un gasto equivalente total de 1,950 L/s, de los cuales 1,440 L/s son de agua subterránea y los restantes 510 L/s de agua superficial.

Otros factores limitantes de la oferta de agua son las sequías y un eventual cambio climático que lleve a una disminución en las precipitaciones. Nótese que el período lluvioso actual (2011-2012) fue precedido de una sequía que duró cerca de cuatro años (2006-2010). El cambio climático, con orígenes atribuíbles a nivel global, es preocupante en caso de que cause eventualmente una disminución local o regional de la precipitación media anual. Es necesario determinar con mayor certeza cuál será el efecto del cambio climático en la zona en estudio.

La competencia social por los recursos hídricos es otro factor de importancia en la problemática del agua en la zona. El incremento poblacional y el cambio en las percepciones sociales lleva a la necesidad, por parte de Southern Perú, de evaluar el estado de las fuentes de agua de sus operaciones con miras a una mejor gestión del recurso. El objetivo es establecer las pautas necesarias para el uso sostenible del recurso a mediano y largo plazo, tomando en cuenta los factores geohidrológicos, hidrológicos, ambientales, y sociales.

2.  FUENTES DE AGUA

El agua subterránea difiere del agua superficial en su tiempo de renovación. Mientras el agua superficial se renueva en unos pocos días (a nivel global, 11 días en promedio), la renovación del agua subterránea puede durar cientos y hasta miles de años (L'vovich, 1979). Por lo tanto, se reconoce la importancia de la conservación en la gestión del agua subterránea.

En sus actuales operaciones, Southern Perú hace uso de aproximadamente 1600 L/s, incluyendo agua superficial y subterránea. La Gerencia de Recursos Hídricos ha determinado que el uso del agua subterránea en el presente año 2012 debe llegar a 1152 L/s. Esta estrategia de conservación se ha impuesto con el fin de reservar una cantidad de agua para la operación durante períodos críticos, particularmente durante las sequías.

A mediano plazo, el objetivo de Southern Perú es reducir aún más el uso de agua subterránea, a 1050 L/s. Esta disminución se hará posible con un mejor análisis, mejores operaciones, y mejor manejo de los acuíferos, teniendo en cuenta los patrones de uso de agua subterránea a nivel internacional.

Southern Perú dispone del agua de tres acuíferos: (1) Titijones, (2) Vizcachas, y (3) Huaytire. Estos acuíferos están localizados en las cuencas altas de los ríos Torata y Locumba, próximos a sus cabeceras, a altitudes medias de 4500 m.s.n.m. La cabecera de cuenca es la zona alta de la cuenca, donde se produce la mayor parte de la recarga, debido principalmente a las mayores precipitaciones. En forma general, la extensión horizontal del acuífero se considera igual al área de la cuenca superficial suprayacente, incluyendo posibles límites naturales geológicos.

El río Torata es tributario del río Moquegua, el cual vierte sus aguas al océano Pacífico. El río Locumba vierte sus aguas directamente al Pacífico. La hidrogeología de la zona es variada, con presencia de mantos acuíferos confinados y no confinados, acuíferos de roca fracturada, y depósitos heterogéneos morrénicos y aluviales. Los acuíferos están localizados en la formación Capillune, la cual es una formación volcánico-sedimentaria correspondiente a la etapa lacustrina. Esto ha permitido el depósito de extensas capas sedimentarias, con profundidades que varían de 200 a 500 m. La formación Capillune fué rota por la más reciente emergencia del volcánico Barroso, la cual segmenta y descontinúa el sedimentario.

El agua superficial para las operaciones de Southern Perú proviene de la Laguna Suches y de las Quebradas Tacalaya y Honda. La estrategia actual de manejo tiende a utilizar toda la licencia de agua superficial y un porcentage apropiado de la licencia de agua subterránea. Las operaciones en la Laguna Suches se iniciaron en 1961 con una autorización de 2000 L/s, la cual no fue usada completamente debido a las necesidades limitadas y a las características de la fuente de agua. A solicitud de Southern Perú, la licencia de la Laguna Suches se redujo a 300 L/s en 1988.

El historial de bombeo empieza en octubre de 1976 con el acuífero Titijones, seguido en abril de 1979 con el acuífero Vizcachas, y en agosto de 1983 con el acuífero Huaytire. Actualmente se operan un total de 16 pozos de extracción, con diámetros entre 12 a 18 pulgadas (Fig. 1). Los piezómetros de control son de 2.5 pulgadas de diámetro; hay 43 piezómetros en Titijones, 41 en Vizcachas, y 19 en Huaytire.

Los abatimientos medios en los acuíferos son:

• Titijones:  En 1987, cota 4495; en 2012, cota 4485; 26 años; total:  10 m.

• Vizcachas:  En 1979, cota 4591; en 2012, cota 4585; 34 años; total:  6 m.

• Huaytire:  En 1991, cota 4455, en 2012, cota 4449; 22 años; total:  6 m.

Estos niveles de abatimiento son aparentemente razonables en comparación con otros casos de abatimiento a nivel mundial, los cuales alcanzan profundidades de hasta 100 m; véase, por ejemplo, Grupo de Investigación Ojos Negros (2003); Pavelko et al. (2005).

Fig. 1  Pozo VW1 en el acuífero Vizcachas.

3.  BALANCE HÍDRICO

El balance hídrico es la pieza fundamental de la gestión del recurso hídrico. A nivel global, el balance hídrico considera los siguientes componentes (World Water Balance, 1978; L'vovich, 1979) (Fig. 2):

• 59% evaporación y evapotranspiración,

• 39% de escorrentía, dividida en 27% escorrentía directa, o por la superficie, y 12% escorrentía subsuperficial, o flujo de base, y

• 2% percolación profunda.

Estos porcentajes representan promedios globales, aplicables a regiones localizadas en el centro del espectro climático, que corresponde a 800 mm de precipitación anual media (Ponce et al., 2000). En casos específicos, el balance hídrico está sujeto a las condiciones regionales y locales, entre las cuales cabe mencionar las características climáticas, geológicas, geomorfológicas, geográficas, y altitudinales.

En el caso de zonas semiáridas (con precipitación media anual entre 400 y 800 mm) áridas (entre 200 y 400 mm), e hiperáridas (entre 100 y 200 mm), el porcentaje de evaporación y evapotranspiración aumenta, con la correspondiente disminución del porcentaje de escorrentía. Además, en regiones superáridas (menos de 100 mm) y/o endorreicas, en las cuales la escorrentía disminuye hasta cero, la evaporación y evapotranspiración aumentan correspondientemente, hasta llegar al 100%.

Cabe notar que en regiones de altura considerable, como en el presente caso (4500 m.s.n.m), es posible que el balance hídrico difiera de aquél aplicable a regiones de altitud comparablemente más baja. A 4500 m de altura, la presión atmosférica se reduce a un 58% de la correspondiente al nivel del mar; por lo tanto, la evapotranspiración aumenta. Cálculos preliminares indican que el aumento en evapotranspiración puede ser del orden del 30%.

Fig. 2  Componentes del balance hídrico a nivel global.

En hidrogeología, la recarga de agua subterránea se usa con el fin de estimar el gasto de bombeo o captura, explotable o utilizable. A este valor se le denomina rendimiento del acuífero. Usualmente se considera como valor explotable el 100% del rendimiento. El cálculo del rendimiento (R) está basado en el área del acuífero (A), la precipitación media anual (P), y el coeficiente de recarga (C).

R = C P A

El valor del coeficiente de recarga, aplicable en el centro del espectro climático (800 mm de precipitación media anual) se estima en C = 0.2, es decir 20%, incluyendo (Fig. 3):

• todo el flujo de base (12%) [FB],

• la fracción de la evaporación y evapotranspiración que pasa primero por la recarga (6%) [ET]; y

• toda la percolación profunda (2%) [PP].

Nótese que, en términos globales, el flujo de base constituye el 60% de la recarga; el resto es evaporación/evapotranspiración de humedales y zonas riparias (30%) y percolación profunda (10%).

En el caso de la operación de Southern Perú, el coeficiente de recarga asumido varía entre C = 0.2 y C = 0.3. Este valor parece ser un poco alto, dado que la precipitación anual media en la zona (500-700 mm) está por debajo de la media global (800 mm). En términos generales, el coeficiente de recarga medio disminuye con la precipitación media anual; por lo tanto, el coeficiente de recarga en regiones áridas es menor que el valor medio C = 0.2. No obstante, en el presente caso es necesario determinar con mayor precisión las componentes del balance hídrico aplicables a altitudes de 4500 m.s.n.m.

Fig. 3  Modelo geométrico de un acuífero.

4.  SOSTENIBILIDAD

La sostenibilidad del agua subterránea es un tema relativamente reciente (Bredehoeft, 1997; Alley et al., 2003). En términos generales, en un sistema natural en equilibrio toda la recarga se convierte eventualmente en descarga (Sophocleous, 1997). Esto implica que la recarga neta es nula (Ponce, 2007b). Sin embargo, en la práctica se recomienda establecer un porcentage captura/recarga adecuado a las condiciones locales, el cual debe ser usado como regla de operación, en conjunción con el monitoreo a largo plazo del acuífero y su entorno.

Los porcentajes de captura/recarga de 10-30% son conservadores, mientras que los de 40-70% tienden a ser menos conservadores (Ponce, 2007a; 2007b). El uso del 100% de la recarga, aunque pueda constituir efectivamente un derecho, llega eventualmente a comprometer a la descarga (Prudic y Herman, 1996).

El valor más apropiado de la relación captura/recarga es un blanco móvil, determinado mediante un gerenciamiento de adaptación (Maimone, 2004). Para los diversos acuíferos, los valores más apropiados debe estimarse en base a un análisis juicioso de los datos. En el caso de Southern Perú, se han calculado en forma preliminar los siguientes valores del porcentage captura/recarga, aplicables a los datos del año 2011:

• Acuífero Titijones:  110%

• Acuífero Vizcachas:  56%

• Acuífero Huaytire:  76%

El abatimiento óptimo es un tema de naturaleza interdisciplinaria (Alley et al., 1999). La selección del valor óptimo del nivel de abatimiento no es solamente una decisión hidrogeológica, sino también socioeconómica y política (Sophocleous, 1997). Este valor es guiado por una estrategia de conservación y gestión sostenible, la cual busca compatibilizar los diversos intereses con las limitaciones naturales del recurso hídrico inherentes al clima y geografía regionales.

5.  GESTION INTEGRAL

En base a lo anteriormente expuesto, se presentan las siguientes consideraciones, tendientes a lograr una gestión integral sostenible del recurso hídrico a mediano y largo plazo:

• Geografía

  1. Determinar en forma precisa los límites geográficos de los acuíferos, preferiblemente a escala 1:50000.

• Hidrología

  1. Determinar los componentes del balance hídrico para cada uno de los acuíferos, a altitudes de 4500 m.s.n.m. (Ponce, 2010).

  2. Analizar los ciclos regionales de años secos y húmedos con el fin de posibilitar un mejor manejo del recurso hídrico a mediano plazo.

  3. Analizar la posible reducción o incremento de la precipitación en los últimos 30 años, la cual pueda ser atribuíble al cambio climático global.

  4. Propiciar la ejecución de un inventario de ojos de agua en el entorno de los acuíferos, el cual sirva de línea de base para futuros estudios.

• Geohidrología

  1. Determinar el valor óptimo del coeficiente de recarga para cada uno de los acuíferos.

  2. Analizar la relación entre la precipitación, el bombeo, y el flujo de base en las quebradas del entorno.

  3. Analizar el efecto de largo plazo (desde 1976) que pueda haber tenido el bombeo de los acuíferos en el flujo de base de las quebradas del entorno.

• Gestión Integral

  1. Establecer el valor óptimo de la relación captura/recarga para cada uno de los acuíferos, en base a factores hidrológicos, geohidrológicos, ecohidrológicos, y socioeconómicos.

  2. Establecer el nivel de abatimiento óptimo de cada uno de los acuíferos, en base a factores hidrológicos, geohidrológicos, ecohidrológicos, y socioeconómicos.

  3. Reevaluar periódicamente, cada 5 años en promedio, las relaciones captura/recarga y los niveles de abatimiento en cada uno de los acuíferos, con miras al manejo sostenible.

  4. Desarrollar experiencia en los procedimientos de recarga de acuíferos, como una manera de coadyuvar a la sostenibilidad (Ponce, 2007b).

Se reconoce que el valor óptimo de la relación captura/recarga es un blanco móvil. No existe un valor fijo o recomendable para todos los casos. Por lo tanto, las determinaciones de rendimiento sostenible requieren de un gerenciamiento de adaptación (Maimone, 2004). El valor seleccionado debe tomar en cuenta las fluctuaciones plurianuales del recurso hídrico, las percepciones sociales cambiantes, y los impactos interdisciplinarios del uso del agua subterránea, entre otros. Adicionalmente, es necesario tomar en cuenta los efectos del cambio climático global.

6.  RESUMEN

Este reporte de la primera visita (26-30 Marzo 2012) resume las apreciaciones del autor respecto al estado de las fuentes de agua y su efecto en la gestión del recurso hídrico en las operaciones de Southern Perú en las regiones de Moquegua y Tacna. Se elaboran pautas para investigación, análisis, y eventual toma de decisiones con el fin de asegurar la sostenibilidad del recurso hídrico a mediano y largo plazo.

El recurso agua subterránea es crítico, pues está conectado con el recurso agua superficial y, por lo tanto, no es totalmente independiente de este último. La relación captura/recarga es un blanco móvil, estando sujeta en la práctica a un gerenciamiento de adaptación. El balance hídrico regional, con consideraciones de altitud, es necesario para determinar con mayor precisión la recarga media anual y, por consiguiente, la relación captura/recarga óptima para un horizonte de tiempo determinado. Se debe tender a establecer cuidadosamente el nivel de abatimiento óptimo de cada uno de los acuíferos, en base a factores hidrológicos, ecológicos, socioeconómicos, políticos, e institucionales.

En resumen, se recomienda establecer líneas de investigación con el fin de definir con mayor precisión, para cada uno de los acuíferos, los siguientes valores:

1. El coeficiente de recarga,

2. La relación captura/recarga, y

3. El nivel de abatimiento óptimo.

1. Las fluctuaciones plurianuales de precipitación, en forma de sequías y el fénomeno de El Niño;

2. Los efectos hidrológicos que puedan atribuírse a causales geohidrológicas;

3. Los efectos ecohidrológicos que puedan atribuírse a causales geohidrológicas;

4. El efecto que pueda tener el cambio climático global en la oferta del recurso hídrico a mediano y largo plazo; y

5. Las técnicas más apropiadas de recarga artificial de acuíferos.

BIBLIOGRAFÍA

Alley, W. M., T. E. Reilly, y O. E. Franke. 1999. Sustainability of groundwater resources. U.S. Geological Survey Circular 1186, Denver, Colorado, 79 p.

Bredehoeft, J. 1997. Safe yield and the water budget myth. Editorial, Ground Water, Vol. 35, No. 6, Noviembre-Diciembre, 929.

Grupo de Investigación Ojos Negros. 2003. Manejo sustentable del agua en el valle de Ojos Negros, Baja California, México.

L'vovich, M. I. 1979. World water resources and their future. American Geophysical Union. Traducción al idioma Inglés editada por Raymond L. Nace; edición rusa 1974.

Maimone, M. 2004. Defining and managing sustainable yield. Ground Water, Vol. 42, No. 6, Noviembre-Diciembre, 809-814.

Pavelko, M. T., D. B. Wood, y R. J. Laczniak. 2005. Las Vegas, Nevada: Gambling with water in the desert. In Part I, U.S. Geological Survey Circular 1182, por D. Galloway et al., 49-64.

Ponce, V. M., R. P. Pandey, y S. Ercan. 2000. Characterization of drought across climatic spectrum. ASCE Journal of Hydrologic Engineering, Vol. 5, No. 2, Abril, 222-224.

Ponce, V. M. 2007a. Sustainable yield of groundwater.

Ponce, V. M. 2007b. Rendimiento sostenible del agua subterránea.

Ponce, V. M. 2010. Water balance using catchment wetting.

Prudic, D. E., y M. E. Herman. 1996. Ground-water flow and simulated effects of development in Paradise Valley, a basin tributary to the Humboldt River, in Humboldt County, Nevada. U.S. Geological Survey Professional Paper 1409-F, 92 p.

Sophocleous, M. 1997. Managing water resources systems: Why "safe yield" is not sustainable. Editorial, Ground Water, Vol. 35, No. 6, Julio-Agosto, 561.

World Water Balance and Water Resources of the Earth. 1978. U.S.S.R. Committee for the International Hydrological Decade, UNESCO, París, Francia.

Fig. 4  Cuenca alta del río Locumba en el sector Callazas.

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