This paper shows the methodology applied and the results that were obtained when evaluating the hydraulic features of the shallow unconfined aquifer of Wierna river, where a groundwater tapping (drain pipe type) takes place. Not only have studies been made to establish the hydraulic parameters and radio of the cone of water table depression, but also to settle a similar groundwater tapping in the surrounding area to allow the increase of water supply for Salta City. The relative close location of the tapping to Salta City, topographic conditions, and the meaningful yield obtained from it, indicate the areas as potential groundwater storage.

En este trabajo se expone la metodología empleada y los resultados obtenidos al evaluar las características hidráulicas del acuífero libre que conforma el álveo del río Wierna, en el sector donde se emplaza una obra de captación subsuperficial tipo dren. Los estudios fueron realizados con la finalidad de establecer, además de los parámetros hidráulicos del acuífero y de la obra, el radio de influencia a fin de establecer la ubicación de una obra similar en las inmediaciones que permita aumentar la oferta de agua a la ciudad de Salta Capital.

La relativa cercanía a la ciudad de Salta, el dominio topográfico existente sobre una amplia zona de ésta y los significativos caudales que se obtienen actualmente de la obra existente, son indicativos de la importancia que tiene la zona estudiada como potencial reservorio de agua subterránea.

El presente estudio se llevó a cabo a través del Contrato de Prestación de Servicios a Terceros entre Aguas de Salta S.A. y la Universidad Nacional de Salta, que tuvo como unidad ejecutora al Instituto de Aguas Subterráneas para Latinoamérica de la Facultad de Ciencias Naturales.

La finalidad de este trabajo fue efectuar un ensayo de bombeo de la obra de toma subsuperficial (dren horizontal) localizado en las Vertientes del río Wierna, con el objetivo de definir su radio de influencia y establecer la ubicación de una futura obra de captación subsuperficial en las inmediaciones, con vistas a mejorar la oferta de agua a la ciudad de Salta.

El área de interés está ubicada a 14 km al norte de la ciudad capital de Salta, en el municipio de Vaqueros, departamento La Caldera. Se accede a través de la ruta nacional N° 9, hasta llegar al puente carretero sobre el río La Caldera. Hacia el oeste del mismo se recorre 900 metros con rumbo norte, por un camino vecinal hasta llegar al lugar de emplazamiento de la obra de captación (Figura 1).

Para la realización e interpretación del ensayo de bombeo se siguió la siguiente metodología:

• Análisis de antecedentes: Las características hidrogeológicas del área han sido investigadas anteriormente en los estudios "Prospección Geoeléctrica en la Zona Vertientes del río Wierna. Dpto. La Caldera. Provincia de Salta." (García et al., 1993) y "Dren Horizontal en el tramo inferior del río Wierna." (García et al., 1995).

• Construcción de red piezométrica: Se construyeron 11 piezómetros, que se entubaron con caños de acero y P.V.C. de 6" y 4" de diámetro y filtros ranura contínua. La disposición de los piezómetros se puede observar en las Figuras 2 y 3.

• Relevamiento planialtimétrico: El objetivo principal consistió en establecer la ubicación plani-altimétrica de puntos para elaborar un plano topográfico y establecer las cotas de las marcas de medición en los piezómetros y cámaras con el fin de poder relacionar las mediciones freatimétricas.

• Medición de los niveles piezométricos: Los niveles piezométricos se midieron en forma manual, mediante sondas eléctricas de contacto. Las mediciones se realizaron a intervalos de tiempo con incrementos logarítmicos..

• Sistema de bombeo: La extracción del agua se realizó mediante dos electrobombas sumergibles Flygh, con una capacidad máxima de bombeo de 220 m ³ /h cada una. La regulación de los caudales se realizó mediante llaves oclusoras tipo mariposa, instaladas en la cañería de educción de 150 mm de diámetro.

• Medición de caudales: El aforo se realizó en forma continua a través de la medición de niveles en un dispositivo aforador tipo vertedero horizontal de sección rectangular (REHBOCK), calibrado previamente mediante un aforo volumétrico.

• Desarrollo de los trabajos: Las mediciones se realizaron en siete etapas:

1) Medición de niveles dinámicos en explotación por gravedad.

2) Obturación de la cañería de educción de la cámara de bombeo y medición de la recuperación hasta alcanzar el estado de equilibrio (5 días).

3) Ensayo de bombeo con caudal Q1: 148 m ³ /h.

4) Ensayo de bombeo con caudal Q2: 229,3 m ³ /h.

5) Interrupción del bombeo y ensayo de recuperación.

6) Ensayo de bombeo con caudal Q3: 388,8 m ³ /h.

7) Ensayo de bombeo por gravedad Q4: 166,8 m ³ /h.

• Valoración de los resultados: Los pares de valores depresión/tiempo del primer escalón se analizaron mediante el Método de Jacob para ensayos de bombeo en régimen de no equilibrio (Custodio y Llamas, 1983; Krusemann & de Ridder, 1994; mediante el programa de computación SATEM, 1991, utilizando el Método de Hantush), con el fin de obtener los parámetros hidráulicos del acuífero. El ensayo de recuperación se interpretó con el Método de Jacob, corrigiendo los valores del primer y segundo escalón de bombeo, para obtener el caudal equivalente (Qe).Para la determinación del caudal específico de la obra se utilizó el caudal aforado durante la explotación por gravedad y la depresión al término de 10 días de producción, una vez alcanzado el equilibrio. El radio de influencia se calculó teniendo en cuenta el tiempo necesario para alcanzar el equilibrio en el campo de pozos de observación y los parámetros hidráulicos obtenidos de los ensayos de bombeo y recuperación.

La obra de captación está emplazada en un acuífero libre, en el sector distal del abanico aluvial del río Wierna (también conocido como río de las Nieves), en la confluencia con el río La Caldera. El medio de circulación subterráneo está conformado por un aglomerado de rodados con matriz de grava gruesa a fina areno-limosa, cuyo espesor ha sido estimado en 40 metros a través de mediciones geoeléctricas. La observación de los perfiles litológicos durante las excavaciones permite describir la presencia de intercalaciones de bancos de arena arcillosa, así como la disposición imbricada de los clastos y bloques prolados y laminares.

La superficie freática posee una pendiente media de 1,1 %, con una dirección de flujo predominante hacia el SE. (Figura 2). El río La Caldera se comportó, durante la época en que se efectuó el ensayo, como efluente respecto al escurrimiento subterráneo proveniente del subálveo del río Wierna. Tanto éste curso fluvial como el río La Caldera poseen un caudal permanente y están en equilibrio dinámico con el acuífero explotado, lo que favorece su recarga. La marcada estacionalidad de las lluvias, que ocurren casi exclusivamente entre los meses de diciembre a marzo, se refleja en el régimen de los cursos fluviales. Las caudales máximos se registran en el mes de febrero y los mínimos entre los meses de setiembre a noviembre..El presente estudio se llevó a cabo entre el 3 de setiembre y 13 de octubre de 1998, en un período caracterizado por una intensa sequía, acompañada por un descenso generalizado de la superficie freática, respecto a las mediciones efectuadas en noviembre de 1995, durante la construcción del dren horizontal (García et al., 1995). Las observaciones hidrogeológicas realizadas durante la construcción de la obra de captación, comparadas con las efectuadas en el presente estudio, indican que la productividad de la obra depende en gran medida del régimen hidrológico del río Wierna y de las oscilaciones de la superficie freática del acuífero libre.

La obra de captación (dren subsuperficial) posee características asimilables a un pozo de gran diámetro, por lo que los descensos registrados al inicio del bombeo están fuertemente influenciados por el efecto de almacenamiento. Debido a que el espesor estimado del acuífero es de 40 metros y que tanto el dren como los piezómetros construidos son parcialmente penetrantes, la distancia entre el pozo de bombeo y los de observación debería ser por lo menos de 60 metros, para que los descensos observados no difieran demasiados de los teóricos. Por otra parte, los efectos de drenaje diferido producen anomalías durante gran parte de los registros de descenso a lo largo del ensayo de bombeo. Cabe destacar además que el acuífero posee una pendiente piezométrica que haría necesaria la corrección de los valores de los descensos observados y que existen bordes de recarga cercanos y variables, como los márgenes de los ríos La Caldera y Wierna.

El radio asumido para el cálculo del Coeficiente de Almacenamiento es la distancia entre cada piezómetro y la cámara de bombeo. Esta situación puede ocasionar errores, principalmente para los piezómetros ubicados a cortas distancias de la obra. Los efectos de las características constructivas e hidráulicas mencionadas se superponen y son muy difíciles de diferenciar, por lo que los primeros pares de valores (que son los más afectados) no se han utilizado en la interpretación, tanto en el ensayo de bombeo como en el de recuperación. Para disminuir los posibles errores producidos por la multiplicidad de condiciones que difieren del marco teórico ideal, se realizaron mediciones en 11 piezómetros en diferentes posiciones hidrogeológicas y distancias. Los resultados de transmisividad (T) y coeficiente de almacenamiento (S) obtenidos muestran una dispersión aceptable, por lo que se han tomado los valores promedio.

Con la finalidad de establecer el caudal mínimo, óptimo y máximo de la obra, se realizó un ensayo escalonado a tres caudales crecientes de 148, 229,3 y 338,8 m ³ /h durante 7230, 2880 y 495 minutos respectivamente. Al finalizar el segundo escalón se realizó la recuperación de niveles durante 8695 minutos y posteriormente se realizó el tercer escalón de bombeo. Por último, y luego de observarse la recuperación del nivel estático original, se efectuó durante 10 días un ensayo de producción por gravedad, hasta alcanzar el equilibrio, y calcular el radio de influencia de la obra tomando como promedio los valores de T y S obtenidos durante el primer escalón. En la Tabla 1 se observa la identificación de los piezómetros, la cota absoluta de los niveles estáticos originales y las distancias desde los piezómetros a la cámara de bombeo.

Transmisividad y Coeficiente de Almacenamiento:

Los valores de Transmisividad (T) y de Coeficiente de Almacenamiento (S) que se obtuvieron para cada piezómetro mediante la interpretación de los pares tiempo de bombeo/depresión, para el primer escalón de bombeo y para las mediciones de recuperación al término del segundo escalón, se resumen en la Tabla 2.

Los valores obtenidos en el piezómetro 4 se interpretan como anómalos debido a que éste sigue influenciado por efecto de drenaje diferido. Los valores obtenidos en el piezómetro 8 también se consideran anómalos, debido a la proximidad del piezómetro al río que se considera un borde de recarga activo. En función de estos aspectos y de la representatividad asignada a los piezómetros con menor influencia de los múltiples factores que afectan el marco hidrogeológico teórico, se considera representativa para el acuífero un valor de transmisividad de 920 m ² /día y un coeficiente de almacenamiento de 0,06.

Caudal Específico

El valor de caudal específico en este tipo de obras está fuertemente influenciado por el régimen de recarga. Este régimen depende estrechamente de las fluctuaciones estacionales que sufren los cursos de agua superficiales.

Si bien no se alcanzó el estado de equilibrio en el campo de medición durante el ensayo de bombeo, éste se logró durante las mediciones realizadas al finalizar el ensayo, tras 10 días de producción normal por gravedad. Este caudal, medido a la entrada de la cámara de observación situada 600 metros al sur de la obra, fue de 166,8 m ³ /h. La depresión en la cámara de bombeo de la captación, para esa producción alcanzó los 2,574 metros por lo que el caudal específico calculado es de 64,8 m ³ /h/m.

Las condiciones en las que se realizó el ensayo, desde el punto de vista de la recarga, pueden considerarse como muy desfavorables debido a que el mismo se efectuó al término de una época de sequía sumamente pronunciada. Es importante destacar que tras ocurrir las primeras precipitaciones a mediados del mes de octubre, hubo un ascenso generalizado de niveles y un incremento significativo del caudal de producción por gravedad.

Radio de Influencia

El radio de influencia es la distancia radial a partir del pozo de bombeo, en la cual las depresiones generadas por la extracción son nulas o despreciables. El cálculo de este parámetro, tomando los valores promedio de T y S obtenidos en el primer escalón del ensayo de bombeo y su recuperación, y el tiempo t necesario para llegar al estado de equilibrio (medido al término del ensayo de bombeo, en régimen de producción por gravedad), indica que la influencia de la extracción alcanza los 600 metros de distancia.

En caso de no existir un borde de recarga, el radio de influencia crece en función del tiempo en forma indefinida y el equilibrio no se alcanza en ningún momento. Por el contrario, cuando se logra el equilibrio en un campo de medición piezométrica, se considera que el cono de depresión ha alcanzado un borde de recarga, tal como lo demuestran las isopiezas dinámicas al final del bombeo Q1 y Q2, donde un sector del río La Caldera se comporta como influente, aportando al acuífero.

En un acuífero libre con bordes de recarga variables en función de regímenes climáticos o fluviales, el radio de influencia sufre también variaciones. Debido a que el ensayo se realizó durante una época de sequía extremadamente aguda, se considera que este resultado es representativo de la condición más crítica a la que puede estar sometida la captación, desde el punto de vista de la distancia a los bordes de recarga.

La aplicación de metodologías acordes en la evaluación de yacimientos de agua subterránea, permite establecer los parámetros hidrogeológicos del acuífero, establecer las condiciones del entorno, evaluar la potencialidad del reservorio, predecir el comportamiento del.agua subterránea ante una demanda determinada y sobre todo determinar la ubicación de futuras obras similares a la existente (dren subsuperficial) en un radio tal que no existan interferencias.

A partir de los datos obtenidos y con un seguimiento periódico en las fluctuaciones de niveles piezométricos y caudales erogados, se podrá cuantificar en un futuro las relaciones existentes entre las fuentes superficiales de recarga (precipitaciones y escurrimiento fluvial) y el acuífero libre, estableciendo de esta forma, a través de modelos matemáticos, la repuesta del yacimiento ante un determinado cambio de variables.

• Se considera que el ensayo de bombeo es representativo de la época más crítica desde el punto de vista de la recarga.

• La Transmisividad promedio del acuífero libre del álveo del río Wierna, en la zona del dren subsuperficial, es de 920 m ² /día.

• El Coeficiente de Almacenamiento promedio del acuífero libre es 0,06.

• El caudal específico de la obra de captación en la época crítica es 64,8 m ³ /h/m.

• El radio de influencia de la obra en la época de sequía es de 600 metros.

• El caudal mínimo en la época crítica (setiembre – noviembre) es de 166 m ³ /h.

• Emplazar una nueva obra de captación aguas arriba del río Wierna, a una distancia tal que el límite de su influencia se encuentre a 600 metros de la actual captación.

Los autores agradecen a las autoridades de Aguas de Salta S.A. por la confianza y apoyo constante recibidos durante la ejecución del trabajo.

Boonstra, J. 1991. SATEM. Selected Aquifer Test Evaluation Methods. V.1.3. International Institute for Lands Reclamations and Improvement (ILRI). Publication Nº 48. Wageningen. The Netherlands.

Custodio, E. y M. R. Llamas, 1983. Hidrología Subterránea Tomos I y II. Editorial Omega, Barcelona.

García, R. F., Baudino G. y Fuertes, A., 1993. Prospección Geoeléctrica en la Zona Vertientes del río Wierna. Dpto. La caldera. Provincia de Salta. Convenio UNSa – DGOS.

García, R. F., Moya Ruiz, F., Fuertes, A. y Baudio G., 1995. Dren Horizontal en el tramo inferior del río Wierna. Dpto. La caldera. Provincia de Salta. Convenio Dirección General de Obras Sanitarias- Universidad Nacional de Salta.

Krusemann, G. P. & N.A. deRidder, 1994. Analysis and Evaluation of Pumping Test Data.

International Institute for Land Reclamation and Improvement. Wageningen.

Tabla 2: Valores de Transmisividad, Coeficiente de Almacenamiento y Permeabilidad calculados con los Métodos de Jacob y Hantush. Valores de Transmisividad calculados con el Método de Jacob para Recuperación.