ISSN: 0016-7975
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Hidrogeofísica/Hydrogeophysics/Hidrogeofísica
Estudio hidrogeofísico somero del sector Jardín Botánico “Ing. Carlos Liscano”, San Juan de Lagunillas, estado Mérida, Venezuela
Estudio hidrogeofísico somero del sector Jardín Botánico “Ing. Carlos Liscano”, San Juan de Lagunillas, estado Mérida, Venezuela
Hydrogeophysics shallow study at “Jardín Botánico Ing. Carlos Liscano” sector, San Juan de Lagunillas, Merida state, Venezuela
Hydrogeophysics shallow study at “Jardín Botánico Ing. Carlos Liscano” sector, San Juan de Lagunillas, Merida state, Venezuela
Estudio hidrogeofísico somero del sector Jardín Botánico “Ing. Carlos Liscano”, San Juan de Lagunillas, estado Mérida, Venezuela
Estudio hidrogeofísico somero del sector Jardín Botánico “Ing. Carlos Liscano”, San Juan de Lagunillas, estado Mérida, Venezuela
Ana María Hurtado
Ing°Geó°, Universidad de Los Andes (ULA), e-mail: annamariaa27@gmail.com
Yusmeiri Chavarri
Ing°Geó°, Hidrocentro, e-mail: yusmeiri.betsired@gmail.com
Marisela Uzcátegui
Ing°Civ°, MSc. ULA. Grupo de Investigación en Ciencias de la Tierra, e-mail: mariselauzcateguis@gmail.com
Recibido: 15-8-17; Aprobado: 11-11-17
Resumen
El objetivo principal de este estudio consistió en realizar una caracterización hidrogeofísica somera dentro del área ubicada en San Juan de Lagunillas, debido a las carencias hídricas y la necesidad del jardín botánico de obtener agua de medios subterráneos para preservar las especies que allí se encuentran. El desarrollo de la investigación se realizó en tres etapas: la etapa de pre-campo, en la que se obtuvo información preliminar (mapas geológicos y topográficos, fotografías aéreas e imágenes satelitales); la etapa de campo, en la que se realizó el reconocimiento de la zona de estudio, así como los sondeos eléctricos verticales (SEV), para lo cual, se utilizó un resistivímetro de bajo alcance, utilizando como metodología el arreglo tipo Wenner, así mismo, se realizaron la toma de muestras del subsuelo (calicatas); la etapa de post-campo, en la que se procesaron en laboratorio las muestras de suelo así como los SEV con el uso del programa IPI2WIN. Los resultados de la Investigación arrojan que el material está conformado principalmente por arena arcillosa (SC) y grava limosa (GM), determinando que existen cambios litológicos laterales debido a la heterogeneidad del suelo en el sector. Finalmente, el modelo hidrogeofísico somero muestra una intercalación de tres capas ubicando el nivel freático a una profundidad aproximada de 7 metros.
Abstract
The main objective of this study was to perform a shallow hydrogeophysical characterization within the area located in San Juan de Lagunillas, due to water shortages and the need for the botanical garden to obtain water from underground media to preserve the species found there. The development of the research was carried out in three stages: the pre-field stage, in which preliminary information was obtained (geological and topographic maps, aerial photographs and satellite images); the field stage, in which the study area was recognized, as well as the vertical electric soundings (VES), for which a low-range resistivity meter was used, using the Wenner-type arrangement as a methodology, sampling of the subsoil (pits) was carried out; the post-field stage, in which the soil samples as well as the VESs were processed in the laboratory with the use of the IPI2WIN program. The results of the investigation show that the material is mainly composed of clayey sand (CS) and silty gravel (SG), determining that there are lateral lithological changes due to the heterogeneity of the soil in the sector. Finally, the shallow hydrogeophysical model shows a three-layer intercalation, locating the water table at an approximate depth of 7 meters.
Resumo
O objetivo principal deste estudo consistiu em realizar uma caracterização hidrogeofísica superficial dentro da área localizada em San Juan de Lagunillas, devido às carências hídricas e a necessidade do jardim botânico de obter água de meios subterrâneos para preservar as espécies que ali se encontram. O desenvolvimento da investigação realizou-se em três etapas: a etapa de pré-campo, na que se obteve informação preliminar (mapas geológicos e topográficos, fotografias aéreas e imagens de satélite); a etapa de campo, na que se realizou o reconhecimento da zona de estudo, bem como as sondagens elétricas verticais (SEV), para o qual, utilizou-se um resistivímetro de baixo alcance, utilizando como metodologia o arranjo tipo Wenner, assim mesmo, se realizaram a tomada de mostras do subsolo (poços); a etapa de pós-campo, na que se processaram em laboratório as mostras de solo bem como os SEV com o uso do programa IPI2WIN. Os resultados da Investigação arrojam que o material está conformado principalmente por areia argilosa (SC) e grava limosa (GM), determinando que existam mudanças litológicas laterais devido à heterogeneidade do solo no setor. Finalmente, o modelo hidrogeofísico superficial mostra uma intercalação de três capas localizando o nível freático a uma profundidade aproximada de 7 metros.
Palabras clave/Keywords/Palavras-chave:
Groundwater levels, hydrogeophysical model, modelo hidrogeofísico, nivel freático, sondagens elétricas verticais (SEV), sondeos eléctricos verticales (SEV), Vertical Electrical Sounding (VES).
Citar así/Cite like this/Citação assim: Hurtado et al. (2017) o (Hurtado et al., 2017) .
Referenciar así/Reference like this/Referência como esta:
Hurtado, A. M., Chavarri, Y., Uzcátegui, M. (2017, diciembre). Estudio hidrogeofísico somero del sector Jardín Botánico “Ing. Carlos Liscano”, San Juan de Lagunillas, estado Mérida, Venezuela. Geominas 45(74). 183-188.
Introducción
El agua es uno de los elementos naturales que se encuentra en mayor cantidad en el planeta Tierra, siendo un elemento indispensable para el desarrollo de distintas formas de vida.
Pero el agua no es solo importante para el consumo del ser humano, sino que también tiene que ver con permitir la existencia de un complejo número de seres vivos. En primer lugar, el agua es uno de los alimentos más importantes de los vegetales, por lo cual, el agua que llega a través del riego o de la lluvia es la responsable del crecimiento de todo tipo de plantas y de la vegetación que existe en el planeta. Por otro lado, es consumida por los animales y sirve entonces también como un elemento natural de vital importancia para el desarrollo de los mismos.
El agua para consumo humano disponible en superficie representa solo un pequeño porcentaje del agua del planeta, por lo que surge la necesidad de explorar los acuíferos (aguas subterráneas). Una de las formas de conocer la existencia de aguas subterráneas es a través de métodos geofísicos que son aplicables a la investigación. Los avances alcanzados recientemente por las técnicas de prospección geofísica en la exploración de las aguas subterráneas son los métodos geofísicos sísmicos y eléctricos que pueden contribuir de alguna manera a la exploración de las aguas subterráneas. Durante muchos años, debido a la sencillez y economía de la instrumentación, la prospección mediante sondeos eléctricos verticales ha sido la más adecuada. Esto significa que, en el mejor de los casos, la prospección geofísica orienta la localización de las zonas donde existen las condiciones necesarias, aunque no suficientes para que una formación geológica sea explotable como acuífero.
Actualmente, los jardines botánicos desempeñan un papel muy importante dentro de la sociedad, debido a los diversos esfuerzos implementados para evitar la extinción de las especies, también benefician la existencia y permanencia del patrimonio genético vegetal.
El jardín botánico en el sector de San Juan de Lagunillas es protagonista de proyectos de investigación, educación ambiental y gestión ambiental, ya que producen plantas y árboles, sin embargo, presenta muchas carencias de agua para riego a fin de preservar la existencia de las especies a su cargo.
Planteamiento del problema
Actualmente, el jardín botánico “Ing. Carlos Liscano” presenta una problemática con respecto al sistema de riego para las plantas, debido a las condiciones climatológicas que presenta la zona y a su vez no se han realizado estudios detallados hidrológicos en profundidad para determinar la presencia de nivel freático.
Es por ello, que se requiere un estudio hidrogeofísico que permita conocer la profundidad del nivel freático como un estudio preliminar a fin de conocer las posibles reservas de agua subterráneas en el área de estudio con el objetivo de generar un modelo hidrogeofísico conceptual, así como identificar las características del suelo, las condiciones iniciales del nivel hidrostático, y conocer el marco geológico donde se encuentra.
Metodología
La metodología empleada en esta investigación se realizó en tres (3) etapas fundamentales para su desarrollo, las cuales se observan en resumen en el siguiente esquema (Figura 1).
Figura 1. Esquema metodológico empleado.
Etapa 1 Pre-Campo: En esta etapa, se procedió a recopilar toda la información existente del sector, ubicando de esta manera el mapa topográfico (Mapa Topográfico, 1975), el mapa geológico, las fotografías aéreas y las imágenes satelitales, que permitieron establecer las zonas más apropiadas para realizar la toma de muestras del suelo y la ubicación de los SEV. De igual forma, haciendo la digitalización de los mapas, se pudo realizar el mapa base de la investigación.
Etapa 2 Campo: Se procedió a realizar seis (6) SEV distribuidos en el área de estudio tal como se muestra en la figura 2, para ello, se realizó la extensión del tendido en zonas planas sin influencia de tendidos eléctricos ni obras civiles, utilizando el arreglo de Wenner con objeto de medir la resistividad del suelo. Para ello, se insertaron los 4 electrodos en el suelo, colocándolo en línea recta y a una misma profundidad de penetración, estos electrodos están enterrados en línea recta y a igual separación entre ellos. La razón V/I es conocida como la resistencia aparente (Astier, 1982). Así mismo, se tomaron muestras en tres (03) calicatas ubicadas como se muestra en la figura 3. Para ello, se realizó una excavación de aproximadamente 1 m x 1 m x 1 m, de cada una de ellas se tomaron 20 kg de material para ser trasladados al laboratorio de suelos.
Figura 2. Mapa de ubicación de los Sondeos eléctricos verticales en el área de estudio.
Figura 3. Mapa de ubicación de calicatas.
Etapa 3 Post-Campo: En esta etapa se procesaron en el laboratorio de suelos de la Universidad de Los Andes las muestras de suelo tomadas de cada una de las calicatas, a cada muestra se le realizó contenido de humedad, granulometría por tamizado, peso específico relativo de sólidos en suelo y límites de consistencia. En esta etapa también se procesaron los SEV a través del programa IPI2WIN, que es un programa libre, con el cual se obtuvieron las capas de cada sondeo con sus respectivas resistividades, permitiendo asociar dichas resistividades a una litología gracias a la información geológica del área de estudio y a los resultados de los ensayos de laboratorio realizados a las muestras de suelo así como determinar la ubicación del nivel freático, de esta manera se generó la tabla de calibración identificada como tabla I. Una vez calibrados todos los sondeos, se procedió a generar un perfil litológico por cada SEV, pudiendo correlacionar entre sí, todos los sondeos y generar los perfiles de correlación tal como se muestran en la figura 4. De estos perfiles de correlación, se genera la información necesaria para la elaboración del modelo hidrogeofisico.
Tabla I. Tabla de Calibración.
Resultados
La posición del nivel freático se observa en cinco (5) sondeos eléctricos verticales, de los seis realizados ubicado en valores que van desde los 3,1 m hasta los 10 m de profundidad. Se elaboró un mapa con la ubicación y profundidad puntual del nivel freático (NF), así como también el mapa piezométrico donde se visualiza la dirección del flujo subterráneo (Ver figura 5), se observa que el flujo se desplaza con dirección preferencial Norte-Sur por encontrarse hacia este sector las pendientes más bajas del área. Los resultados del análisis granulométrico y los límites e índices de consistencia, permitieron clasificar el tipo de suelo, obteniendo que la calicata N° 1 se corresponde con: arena arcillosa (SC), la calicata N° 2 con: grava limosa (GM) y la calicata N° 3: grava limosa (GM), tal como se muestra en la tabla II. Los rangos de resistividades varían de 5 a 1.600 Ω-m asociándose con litologías que van desde arena limosa saturada hasta peñones; los valores más bajos de resistividad están asociados a la presencia de agua, por lo que se infiere que allí se encuentra el nivel freático. Con la información procedente de las correlaciones se procedió a realizar el modelo, que consiste en la idealización y/o simplificación de los elementos que componen un perfil geológico, para identificar el nivel piezométrico del área de estudio. (Ver Figura 6).
Figura 4. Correlación entre los SEV y perfiles litológicos.
Figura 5. Mapa Piezométrico.
Figura 6. Modelo Hidrogeofísico.
Tabla II. Resultados de ensayos de laboratorio.
Conclusión
Se realizaron seis (6) sondeos eléctricos verticales distribuidos en el área de estudio, obteniéndose profundidades de entre 0,6 m y 8 m, los cuales permitieron definir diversas capas geoeléctricas presentes en el subsuelo de la zona. Se realizaron tres (3) calicatas donde se analizaron en el laboratorio de suelos, notándose predominio del material gravoso limoso en el área de estudio. El modelo hidrogeofísico elaborado consta de tres (03) capas con una profundidad máxima de 10 m y permite observar la capa superficial y sus capas suprayacentes; capa 1: semipermeable (arenas arcillosas secas, arenas limosas secas), capa 2 permeable (gravas), capa 3 semipermeable (arenas arcillosas secas, arenas limosas secas), y por último la capa del nivel freático. En general, el modelo refleja una visión espacial del comportamiento de cada capa y su distribución lateral.
Agradecimientos
• Al Laboratorio de Geofísica e Hidrogeología de la Escuela de Ingeniería Geológica de la Universidad de los Andes, por la colaboración en el desarrollo del trabajo de campo.
• Al Laboratorio de Suelos de la Universidad de Los Andes, por su colaboración en el procesamiento de las muestras de suelos.
• Al Laboratorio de Sensores Remotos, de la Escuela de Ingeniería Geológica de la Universidad de Los Andes, por la colaboración prestada en la búsqueda y análisis de las fotografías aéreas e imágenes de satélite.
• Al Consejo de Desarrollo Científico Humanístico Tecnológico y de las Artes (CDCHTA) de la Universidad de Los Andes, por el apoyo financiero dado al proyecto código: 1036-07-02-A.
Referencias
Astier, J. (1982), Geofísica aplicada a la hidrogeología 2a edición. Paraninfo. Madrid.
Mapa Topográfico (1975). Fuente de: Ministerio de Obras Públicas. Dirección de Cartografía Nacional.
The author(s) declare(s) that she/he/they has/have no conflict of interest related to hers/his/their publication(s), furthermore, the research reported in the article was carried out following ethical standards, likewise, the data used in the studies can be requested from the author(s), in the same way, all authors have contributed equally to this work, finally, we have read and understood the Declaration of Ethics and Malpractices.
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