Spatial distribution of the potential vulnerability to contamination of the northeast aquifer of Guatemala City
Keywords:
intrinsic vulnerability, DRASTIC index, hydrological modelling, SWAT, anthropic influenceAbstract
The potential of spatial vulnerability to pollution in the northeast aquifer in Guatemala City is determined based on its intrinsic characteristics. The overlay index DRASTIC method was used, which is composed by seven hydrogeological parameters: water depth (D), net recharge (R), aquifer media (A), soil media (S), topography (T), impact of the vadose zone (I), and hydraulic conductivity (C). The net recharge was obtained by the hydrological model using the SWAT tool (Soil Water Assessment Tool); the streamflow was calibrated with the SUFI-2 algorithm from the SWAT-CUP program (SWAT-Calibration Uncertanty Prediction), where the calibration was not satisfactory in the only calibration point. The other six parameters of the DRASTIC index were estimated based on the existing information of the northeast aquifer and its posterior process in the QGIS v 2.6.1 program. The vulnerability of this aquifer is mainly low (56%), according to the colour code from the United States, and based on the proposed local classification most of the surface is in medium vulnerability (66 %). Based on the land use/cover as an influential pollution parameter due to human-induced activities, the low-priority zones predominate; which correspond to the forest use. Whereas the high and medium priority zones are located in annual agricultural use, scrubland and pastureland. The impact parameters of the vadose zone, aquifer environment, and water recharge show the most impact or influence in the vulnerability potential, according to the sensibility analysis of a single parameter.
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References
Agencia de Cooperación Internacional del Japón. (1995). Estudio sobre el desarrollo de las aguas subterráneas en el altiplano central de la República de Guatemala. Tokio: Autor.
Al-Zabet, T. (2002). Evaluation of aquifer vulnerability to contamination potential using the DRASTIC method. Environmental geology, 43(1-2), 203- 208.
Aller, L., Bennett, T., Lehr, J., Petty, R., y Hackett, G. (1987). DRASTIC: A standardized system for evaluating groundwater pollution potential using hydrogeological settings. Oklahoma, USA: Environmental Protection Agency.
Ballestero, M., Reyes, V., y Astorga, Y. (2007). Groundwater in Central America: its importance, development and use, with particular reference to its role in irrigated agriculture.Giordano, M. & Villholth, KG, The agricultural groundwater revolution. Opportunities and threads to development. International water Management Institute (IWMI), Colombo, Sri Lanka. (pp. 100-128).
Brindha, K., y Elango, L. (2015). Cross comparison of five popular groundwater pollution vulnerability index approaches. Journal of Hydrology, 524, 597-613.
Ckc Chuo Kaihatsu Corporation. (1995). Estudio Hidrogeológico en el valle de la Ciudad de Guatemala, Proyecto Emergencia I. Guatemala: Autor.
Coló López, G. R. (2014). Estudio de los niveles freáticos del área norte y este de la ciudad capital. (Tesis), Facultad de Ingeniería, Universidad de San Carlos de Guetemala, Guatemala.
Focazio, M. J., Reilly, T. E., Rupert, M. G., y Helsel, D. R. (2002). Assessing ground-water vulnerability to contamination: providing scientifically defensible information for decision makers. United States: US Geological Survey Circular 1224.
Foster, S. S., y Hirata, R. C. A. (1991). Determinación del riesgo de contaminación de aguas subterráneas; una metodología basada en datos existentes (2 ed.). Lima, Perú: Organización Panamericana de la Salud y Organización Mundial de la Salud.
Fundación para la Conservación del Agua en la Región Metropolitana de Guatemala. (2019). Análisis piezométrico de pozos de agua para los municipios de la Mancomunidad Gran Ciudad del Sur: Amatitlán, Mixco, San Miguel Petapa, Santa Catarina Pinula, Villa canales y Villa Nueva, Guatemala. Guatemala: Autor.
Gheisari, N. (2017). Groundwater vulnerability assessment using a GIS-based modified DRASTIC model in agricultural areas. (Tesis), Université d'Ottawa/University of Ottawa.
Giordano, M. (2009). Global groundwater? Issues and solutions. Annual review of Environment and Resources, 34, 153-178.
Gleeson, T., Befus, K. M., Jasechko, S., Luijendijk, E., y Cardenas, M. B. (2016). The global volume and distribution of modern groundwater. Nature Geoscience, 9(2), 161.
Gogu, R., y Dassargues, A. (2000). Current trends and future challenges in groundwater vulnerability assessment using overlay and index methods. Environmental geology, 39(6), 549-559.
Golwer, A. (1983). Underground purification capacity. En International Association of Hydrological Sciences (Ed.), Groundwater in Water Resources Planning, Proceedings of the Koblenz Symposium. (pp. 1063-1072).
González-Celada, E. G. (2019). Distribución espacial del potencial de vulnerabilidad a contaminación del acuífero noreste de la ciudad de Guatemala, como herramienta de fortalecimiento de la gestión hídrica metropolitana. (Tesis), Escuela Regional de Ingeniería Sanitaria y Recursos hidráulicos (ERIS), Guatemala.
Grupo Interinstitucional de Monitoreo de Bosques y Uso de la Tierra (Cartografía). (2014). Mapa de bosques y uso de la tierra 2012.
Gupta, H. V., Kling, H., Yilmaz, K. K., y Martinez, G. F. (2009). Decomposition of the mean squared error and NSE performance criteria: Implications for improving hydrological modelling. Journal of hydrology, 377(1), 80-91.
Herrera Ibáñez, I. R. (2012). Estudio hidrogeológico de la sub-cuenca del río Los Ocotes, para determinar las áreas principales de recarga hídrica e identificación de las áreas vulnerables a deslizamientos e inundaciones para proponer alternativas de prevención de la parte noreste de la ciudad de Guatemala (Proyecto FODECYT No. 2009-035). Recuperado de http://glifos.concyt.gob.gt/library/index.php?title =4117&query=@title=Special:GSMSearchPag e@process=@encabezamiento=MATEMATIC A%20PURA%20@mode=&recnum=495 Herrera Ibáñez, I. R. (2015). Vulnerabilidad del acuífero noreste de la ciudad de Guatemala. Tikalia, 33(2), 39-55.
Herrera Ibáñez, I. R., Manzo Barrientos, D., y Hernández, E. J. (2016). Estudio hidrogeológico de los acuíferos volcánicos de la República de Guatemala (Proyecto DIGI con partida presupuestaria 4.8.63.2.69). Recuperado de http://digi.usac.edu.gt/bvirtual/informes/puirna/I NF-2016-05.pdf
Instituto de Agricultura Recursos Naturales y Ambiente de la Universidad Rafael Landívar, y The Nature Conservancy. (2012). Elementos de análisis para caracterizar el estado y estimar el consumo de las aguas subterráneas en el área metropolitana de Guatemala. Guatemala: Autor.
Instituto Geográfico Nacional. (1973). Reconocimiento hidrogeológico del valle de Guatemala. Guatemala: Ministerio de Comunicaciones y Obras públicas e Instituto Geográfico Nacional.
Instituto Nacional de Bosques, y Consejo Nacional de Áreas Protegidas (Cartografía). (2015). Mapa Forestal por Tipo y Subtipo de Bosque, 2012.
Instituto Nacional de Sismología Vulcanología Meteorología e Hidrología. (2018). Estación INSIVUMEH central: serie histórica (1970 a 2017) de variables climáticas [Base de datos en formato Microsoft Excel].
Instituto Nacional de Sismología Vulcanología Meteorología e Hidrología. (1978). Informe final del estudio de aguas subterráneas en el valle de la Ciudad de Guatemala. Guatemala: Autor.
Iqbal, J., Gorai, A., Tirkey, P., y Pathak, G. (2012). Approaches to groundwater vulnerability to pollution: a literature review. Asian Journal of Water, Environment and Pollution, 9(1), 105- 115.
Japan International Cooperation Agency. (1986). Feasibility study on the ground water development project (for emergency 1) volume 2: Appendix 1. Guatemala: Autor.
Laino, R. M., Jiménez, F., Páez, G., Casanoves, F., y Velásquez, S. (2006). Manejo del recurso hídrico y vulnerabilidad a la contaminación del acuífero Guaraní en la cuenca del arroyo Capiibary, Paraguay. Recursos Naturales y Ambiente(48), 65-74.
Li, J., Xi, B., Cai, W., Yang, Y., Jia, Y., Li, X., . . . Yang, J. (2017). Identification of dominating factors affecting vadose zone vulnerability by a simulation method. Scientific reports, 7, 45955.
Lobo Ferreira, J., y Oliveira, M. M. (2004). Groundwater vulnerability assessment in Portugal. Geofísica internacional, 43(4), 541-550.
Manzo Barrientos, D. (2008). Reconocimiento hidrogeológico para la determinación de zonas de recarga hídrica en la subcuenca del río Pinula, jurisdicción de Santa Catarina Pinula, Guatemala. (Tesis), Facultad de Agronomía, Universidad de San Carlos de Guatemala Guatemala.
Matthess, G., Pekdeger, A., y Schroeter, J. (1988). Persistence and transport of bacteria and viruses in groundwater—a conceptual evaluation. Journal of Contaminant Hydrology, 2(2), 171-188.
Megdal, S. B. (2018). Invisible water: the importance of good groundwater governance and management. npj Clean Water, 1(1), 15.
Ministerio de Agricultura Ganadería y Alimentación (Cartografía). (2010). Modelo de Elevación Digital escala 1:50,000
Ministerio de Agricultura Ganadería y Alimentación; Dirección de Información Geográfica Estratégica y Gestión de Riesgo. (2017). Estudio semidetallado de suelos del Departamento de Guatemala, Guatemala. (Vol. I y II). Guatemala: Autor.
Ministerio de Agricultura Ganadería y Alimentación; Dirección General de Servicios Agrícolas; Dirección Técnica de Riego y Avenamiento. (1991). Plan maestro de riego y drenaje: Hidrogeología, disponibilidad de agua subterránea (Documento No. 2). Guatemala: Autor.
Morales Samayoa, J. I. (2013). Descenso del nivel freático en la parte norte del acuífero Metropolitano en el valle de Guatemala. 8(1), 49-54.
Moriasi, D. N., Arnold, J. G., Van Liew, M. W., Bingner, R. L., Harmel, R. D., y Veith, T. L. (2007). Model evaluation guidelines for systematic quantification of accuracy in watershed simulations. Transactions of the ASABE, 50(3), 885-900.
Municipalidad de Palencia. (2018). Inventario de pozos mecánicos del cantón Rincón de la Piedra, Palencia [formato microsoft Excel].
Musálem, K., McDonald, M. M., Jiménez, F., y Laino, R. (2015). Groundwater Vulnerability Mapping in Two Watersheds Affected by Yacyreta Dam in Paraguay. Tecnología y Ciencias del Agua, 6(6), 49-61.
Napolitano, P., y Fabbri, A. (1996). Single-parameter sensitivity analysis for aquifer vulnerability assessment using DRASTIC and SINTACS. IAHS Publications-Series of Proceedings and Reports-Intern Assoc Hydrological Sciences, 235, 559-566.
Nash, J. E., y Sutcliffe, J. V. (1970). River flow forecasting through conceptual models part I— A discussion of principles. Journal of hydrology, 10(3), 282-290.
Neitsch, S., Arnold, J., Kiniry, J., Williams, J., y King, K. (2005). Soil and Water Assessment Tool Theoretical Documentation. Texas, USA: Autor.
Ramírez Mejía, L. L. (2003). Estudio sobre la calidad de agua subterránea del área noreste del valle de la ciudad capital de Guatemala. (Tesis), Facultad de Ingeniería, Universidad de San Carlos de Guatemala, Guatemala.
Refsgaard, J. (1996). Terminology, modelling protocol and classification of hydrological model codes. En A. MB & R. JC (Eds.), Distributed hydrological modelling. (pp. 17-39).
Ribeiro, L. (2005). Um novo índice de vulnerabilidade específico de aquíferos à contaminação: Formulação e Aplicações in Actas do 7o SILUSBA, APRH. Évora, Portugal.
Rupert, M. G. (1999). Improvements to the DRASTIC ground-water vulnerability mapping method. Idaho, USA: US Geological Survey.
Zhang, X.-s., Srinivasan, R., y Van Liew, M. (2008). Multi-site calibration of the SWAT model for hydrologic modeling. Transactions of the ASABE, 51(6), 2039-2049
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