With the purpose of supplying 39 towns in the south of Santa Fe province with fresh water, hydrogeological studies in a 780 km ² area were carried out. It was also evaluated the behaviour of the aquifer system with regard to different exploitation schedules.

The vertical recharge to the system was estimated by a water balance, and the input and output were evaluated on the basis of piezometric studies and pumping tests.

The groundwater level evolution along 29 years was simulated by a finite difference numeric code that solves the groundwater flow differential equations in porous media.

The aquifer system is complex and it is formed by an upper aquifer, called Pampeano, a lower one, named Puelche and a confining layer between both.

Con el objeto de abastecer de agua potable a 39 localidades del sur de la Provincia de Santa Fe se realizaron los estudios hidrogeológicos correspondientes en un área de 780 km ² y se evaluó el comportamiento del sistema acuífero ante distintas solicitaciones de explotación.

La recarga vertical al sistema se estimó mediante un balance hídrico, y las entradas y salidas del mismo, a partir de los estudios de la piezometría y ensayos por bombeo.

Se simuló la prognosis de evolución de los niveles piezométricos a lo largo de 29 años mediante un código numérico en diferencias finitas que resuelve las ecuaciones diferenciales que gobiernan el flujo en medios porosos.

El sistema es complejo, y está constituido por un acuífero superior, Pampeano, y otro inferior, Puelche, entre los que media un acuitardo.

A los efectos de simular el comportamiento del sistema hidrogeológico frente a las extracciones previstas para abastecer de agua potable a 39 localidades del sur santafesino durante un lapso de 29 años, establecido para la concesión, se implementó un Modelo Matemático Hidrogeológico.

El Modelo Conceptual, sobre el que se fundamenta la modelización matemática, se trata con mayor detalle en Fili et al (1999). El funcionamiento del sistema fue deducido a partir de estudios de campo y gabinete: censo de pozos, hidroquímica, prospección eléctrica por corriente continua, perforaciones de estudio, perfilaje múltiple de pozos, ensayos por bombeo (Tomás et al, 1999), ensayos de infiltración y de conductividad hidráulica, fotointerpretación, análisis de imágenes satelitarias, entre otros.

El área objeto de estudio se encuentra ubicada en el Sur de la Provincia de Santa Fe, Argentina, totalizando, el área modelizada, una superficie de 780 km ² . Para la implementación del modelo matemático se discretizó el área mediante una malla rectangular de 24 x 32.5 kilómetros, en la dirección Sur-Norte y Oeste-Este, respectivamente, figura 1.

La simulación matemática se llevó a cabo a través de un código numérico integrado, denominado comercialmente MS-VMS (MODFLOW-SURFACT-Visual Modeling System), HIDROGEOLOGIC INC (1996).

Disponer de una herramienta para efectuar la prognosis de evolución del sistema, en el espacio y en el tiempo, frente a distintos escenarios de aprovechamiento con el propósito de desarrollar una gestión sustentable del recurso.

Para el cumplimiento de esta finalidad se procedió a:

• Simular el comportamiento del sistema hidrogeológico frente a la demanda de abastecimiento a 39 localidades durante un período de 29 años.

• Definir la ubicación de un campo de bombeo de 59 perforaciones que produzca el menor impacto posible sobre el sistema.

• Predecir las variaciones sobre el acuífero Pampeano que es explotado actualmente con destino a abastecimiento de agua potable y riego.

• Realizar simulaciones que tengan en cuenta la dinámica del sistema, con el propósito de evaluar su comportamiento ante nuevas condiciones de la relación recarga-descarga impuesta por la explotación, pronosticando los efectos consecuentes.

• Evaluar las externalidades que afectarán a las captaciones existentes en la región como consecuencia de la extracción concentrada.

Para la aplicación del modelo numérico, se discretizó incialmente el dominio considerado en una grilla de elementos cuadrangulares de 2.000 metros de lado (figura 2). A los efectos de representar los cambios de información producto de la concentración de perforaciones en el área de bombeo se llega al área central con una discretización de celda de 500 x 500 metros de lado.

La grilla resultante quedó conformada, entonces, por 34 filas, 45 columnas y tres capas (4590 celdas = nodos centrados) en la direcciones X, Y, Z, respectivamente. Verticalmente se discretizaron tres capas: Pampeano (acuífero superior), Semiconfinante y Puelche (acuífero inferior).

Cada una de estas celdas cuenta con información acerca de sus propiedades (conductividad hidráulica, porosidad, coeficiente de almacenamiento, cota de techo y base de cada una de las capas consideradas, recarga (solo en la capa superior). En la figura 2 también se puede observar la distribución en planta de la recarga vertical.

El punto de partida para simular el funcionamiento del sistema acuífero frente a la explotación lo constituyó el censo de pozo realizado en Mayo de 1997. Se fijaron las condiciones iniciales y las condiciones de borde. Como entrada se tomó una recarga de 59 mm/año, valor medio estimado a partir del Balance Hidrológico, las salidas consideradas surgen de las condiciones de borde aguas abajo del sistema acuífero, y de las extracciones producidas con destino a agua potable y riego. (PROINSA, 1997).

Para analizar las extracciones se realizaron las siguientes suposiciones:

a) La dotación con destino a agua potable es de 200 lt/hab/día, pero debido a que ninguna de las localidades involucradas cuenta con red de desagües cloacales, se ha considerado que se extrae en forma neta consuntiva del acuífero Pampeano el 20% de esta dotación. El resto regresa al mismo a través de los pozos ciegos. Esto equivale a una extracción diaria media de 776 m ³ /día.

b) La extracción con destino a riego complementario se circunscribe a 7 perforaciones detectadas en el área. Todas explotan al Acuífero Pampeano, y el volumen medio anual de la extracción con destino al riego de trigo y maiz expresado en caudal medio diario es de 355 m ³ /día.

Asumiendo que el 10% de dicha extracción regresa al sistema debido a una elevada eficiencia de aplicación (90%), se ha adoptado un caudal individual continuo de 320 m ³ /día, lo que equivale a una extracción diaria media de 2.240 m ³ /día.

Las descargas, producto del esquema hidrogeológico adoptado, fueron simuladas mediante el concepto de dren que prevé como herramienta el código numérico utilizado. Para ello, la red de cañadas y arroyos que surca el área fue simulada digitalizando la traza en planta de los mismos.

Se realizaron varias simulaciones matemáticas hasta alcanzar una adecuada representación de las condiciones de la piezometría medida de ambos acuíferos. La figura 3 presenta la piezometría simulada del Acuífero Pampeano en régimen permanente.

A partir de los datos sobre demanda proyectada suministrada por la Subsecretaría de Gestión de los Recursos Hídricos de la Nación, Tabla N° 1, se adoptaron las siguientes pautas para el diseño del campo de bombeo:

Sobre estas premisas se generó un esquema de ingresos de perforaciones a lo largo de los 29 años de explotación, (Tabla 2).

De acuerdo a los resultados de los estudios, la zona con mejores condiciones hidrogeológicas se encuentra al Este de las vías del ferrocarril que une Cepeda con Sargento Cabral, abarcando una faja de aproximadamente 70 km2, limitada al Norte por las vías del ferrocarril que une Cepeda con Godoy, y al Sur por la Cañada Rica. El campo de bombeo adoptado, con perforaciones espaciadas cada 500 m, tiene una superficie aproximada de 35 km2 y está comprendido en el área delimitada por las vías del ferrocarril mencionadas y la Ruta Nacional N° 177.

El área señalada permite una distribución espacial de las perforaciones que puede variar entre 350 y 1000 metros. En una primera aproximación, para la optimización del campo se definió un espaciado entre perforaciones de 1000 metros. Estas estarían ubicadas a lo largo de los caminos principales y secundarios. El período de 29 años fue discretizado en 116 pasos de tiempo de 4 meses cada uno. Cada paso de tiempo fue dividido, a su vez, en intervalos de tiempos variables que oscilaron en cuatro para los primeros años (intervalo de 30 días), dos para los años intermedios (intervalo de 60 días) y uno para los años finales (intervalo de 120 días).

Se obtuvo como resultado la piezometría en los 116 pasos de tiempos simulados. A los efectos de seleccionar la geometría y el espaciamiento de las perforaciones en el campo de bombeo se analizaron los descensos que se producen en el año 29 de explotación.

Se simularon cuatro alternativas de espaciamiento de perforaciones (350m, 500, 750 y 1000 m). Para el espaciamiento 500 m se consideraron dos distribuciones espaciales: alternativas a y b.

En la segunda, el campo se dividió en dos sectores como se explícita más adelante. Para cada una de las simulaciones se analizaron los descensos al año 29 de la explotación. La Tabla 3 presenta una síntesis de dichos resultados. En ella se observan los descensos máximos registrados en el campo de bombeo para los acuíferos Puelches y Pampeano, así como también el nivel piezométrico mínimo.

Las figuras 4 y 5, representan en planta los descensos pronosticados en los acuíferos Pampeano y Puelches a los 29 años de explotación, para la geometría adoptada del espaciado de 500 m en la alternativa b.

Las curvas de isodescensos manifiestan en ambos acuíferos la presencia de un cono de depresión único, con dos mínimos relativos centrados en cada uno de los subcampos de bombeo: entre Sargento Cabral y Stephenson y entre Stephenson y Godoy, con límites de la curva de isodescenso de 1 metro, acotada en los bordes Norte y Oeste por los arroyos Cabral y Pavón.

El diseño de campo de bombeo adoptado concilia dos aspectos principales. Por un lado el espaciamiento entre perforaciones es tal que no genera descensos importantes en los ápices de los conos de depresión. Por otra parte, contempla aspectos técnicos y económicos que hacen a la factibilidad del proyecto de acueducto.

Del análisis de las simulaciones efectuadas surge:

• no solo interviene directamente el espaciado de las perforaciones para obtener un descenso acorde con la sustentabilidad de la explotación del acuifero, sino también el área involucrada por la superficie del campo de bombeo.

• el área seleccionada para el desarrollo del campo de pozos de explotación, con un espaciamiento de 500 metros entre perforaciones, agrupadas en dos baterías, es la que contempla la mejor combinación de las condiciones técnicas y económicas para su aprovechamiento como fuente de agua potable.

• el diseño de los dos campos de explotación propuesto, resultante de la simulación de numerosas alternativas, produce depresiones máximas razonables para los caudales a extraer en el lapso de 29 años.

• en el área del campo de bombeo y sus inmediaciones se producen externalidades que afectan a captaciones existentes en el acuífero Pampeano. Para el aprovechamiento sustentable del sistema se ha recomendado que la extracción, en cada uno de los campos de bombeo, no supere los 22.000 m ³ /día, como régimen de bombeo habitual. En los casos de consumos diarios pico de la época estival, podrán aumentarse incrementando el número de horas diarias de bombeo por perforación.

Filí, M.F., E. L. Díaz. y O. A. Dalla Costa, 1999. Modelo Hidrogeológico Conceptual de la relación entre los acuíferos pampeano y Puelche en un Sector del sur de la Provincia de Santa Fe. República Argentina. II Congreso Argentino de Hidrogeología. En evaluación.

HYDROGEOLOGIC, Inc. ,1996. MS-VMS Software (Version 1.2). Code Documentation Report.

PROINSA, 1997. Estudio Hidrogeológico Complementario para el Abastecimiento de Agua Potable al Sur Santafesino. Tomo VI. Subsecretaría de Gestión de los Recursos Hídricos, M.E.O. y S.P. de la Nación.

Tomas, J. R., O. Dalla Costa, y M. F. Filí, 1999. Determinación de parámetros hidráulicos formacionales dek acuífero Puelche en un sector del sur de la Provincia de Santa Fe. Argentina. II Congreso Argentino de Hidrogeología. En evaluación.