Estudio de la recarga hídrica en el Complejo Volcánico de la Sierra de San Miguelito (CVSSM), mediante Técnicas Estadísticas Multivariadas

Abstract

"Las zonas de recarga hídrica son fuentes principales de agua dulce y juegan un papel importante en el ciclo hidrológico, permitiendo la conservación, la preservación, renovación y el aprovechamiento del agua. El CVSSM ha sido considerado como zona de recarga hacia acuífero profundo en el Valle de San Luis Potosí; sin embargo, actualmente no existen estudios suficientes y robustos que lo confirmen. El objetivo del trabajo fue determinar si el CVSSM funciona o no como una zona de recarga hídrica, aplicando Técnicas Estadísticas Multivariadas: análisis de correlación, análisis de clúster (AC) y análisis de componentes principales (ACP). Se integró una matriz de datos con 66 puntos de estudio y 12 variables (altitud, pendiente, temperatura, tipo de suelo, tipo de vegetación, precipitación, geología, humedad relativa, ETP, uso de suelo, coeficiente de escurrimiento y conductividad hidráulica). Las variables fueron determinadas en cada punto de estudio a través de cálculos, estimaciones y superposición de capas en un SIG. El análisis de correlación mostró altas correlaciones tanto positivas como negativas entre las variables climáticas: ETP, temperatura, humedad y precipitación, mientras que la geología fue la variable no climática que más se correlacionó con otras, resaltando su importancia en el área de estudio. El CA por K-medias clasificó los puntos de estudio en tres grupos, donde el clúster 2 presentó un potencial de recarga debido a la composición geológica (aluvión) y al uso de suelo (agrícola); sin embargo, factores como la alta ETP, temperatura y baja humedad están limitando este hecho, mientras que en el clúster 1 y 3 la recarga se encuentra limitada por variables como la geología, la altitud y la pendiente, y la infiltración podría verse favorecida por las fallas presentes en el área de estudio. El ACP reveló que variables como la conductividad hidráulica, la precipitación y la humedad pueden favorecer la infiltración, mientras que la recarga se ve limitada por las unidades geológicas presentes en la zona de estudio, los altos niveles de ETP y de temperatura. Por otro lado, se analizaron y relacionaron Tomografías de Resistividad Eléctrica (TRE), indicando que la combinación de la vegetación y la geología en las partes altas de la SSM juega un papel importante en la infiltración superficial, reafirmando la existencia de un flujo subhipodérmico. Los resultados obtenidos en este estudio demuestran que dadas las condiciones climáticas y geológicas del CVSSM, este no funcionaría de manera óptima como zona de recarga hacía el acuífero profundo; sin embargo, cumple con otros procesos ecológicos de importancia como la existencia de un flujo subhipodérmico que puede contribuir al llenado de bordos y presas así como al soporte de otros servicios ecosistémicos. Los resultados contribuirán a la óptima protección, conservación y aprovechamiento sostenible del recurso hídrico en el Valle de San Luis Potosí."

"Water recharge areas are the main sources of fresh water and play an important role in the hydrological cycle, allowing the conservation, preservation, renewal and use of water. The SSMVC has been considered as a recharge zone towards the deep aquifer in San Luis Potosi Valley; however, currently there are not enough and robust studies to confirm it. The aim of this work was to determine if the SSMVC works or not as a water recharge zone, applying Multivariate Statistical Techniques: correlation analysis, cluster analysis (CA) and principal components analysis (PCA). A data matrix was integrated with 66 study points and 12 variables (altitude, slope, temperature, soil type, vegetation type, precipitation, geology, relative humidity, PET, land use, runoff coefficient and hydraulic conductivity). The variables were determined at each study point through calculations, estimates and layer overlap in a GIS. The correlation analysis showed high positive and negative correlations between the climatic variables: PET, temperature, humidity and precipitation, while geology was the non-climatic variable that was most correlated with others, highlighting its importance in the study area. The CA by K-means classified the study points in three groups, where cluster 2 presented a recharge potential due to geological composition (alluvium) and land use (agriculture); however, factors such as high PET, temperature and low humidity are limiting this fact, while in cluster 1 and 3 recharge is limited by variables such as geology, altitude and slope, and infiltration could be favored by the faults present in the study area. The PCA revealed that variables such as hydraulic conductivity, precipitation and humidity may favor infiltration, while recharge is limited by the geological units present in the study area, high levels of PET and temperature. On the other hand, Electrical Resistivity Tomography’s (ETR) were analyzed and related, indicating that the combination of vegetation and geology in the upper parts of the SSMVC plays an important role in the surface infiltration, reaffirming the existence of a sub-hypodermical water flow. The results obtained in this study demonstrate that the climatic and geological conditions of the SSMVC do not allow it to function optimally as a recharge zone towards the deep aquifer; however, it complies with other important ecological processes such as the existence of a sub-hypodermical water flow, which can contribute to the filling of embankments and dams as well as the support of other ecosystem services. The results will contribute to the optimal protection, conservation and sustainable use of water resources in the San Luis Potosí Valley."