APÉNDICE 7.A INFORMACIÓN GENERAL SOBRE LA ZONA CÁRSTICA

7.14.1 Introducción a. La zona cárstica se compone de diversas estructuras geológicas como mogotes, zanjones, cuevas, y sumideros, entre otros. Los sumideros proveen el mecanismo mediante el cual las escorrentías superficiales tienen acceso inmediato al subsuelo, y luego de un proceso natural de flujo y transmisión, llegan a las áreas de cavernas que, a su vez, componen la red fluvial subterránea. El impacto del desarrollo urbano en la superficie del suelo en esta zona es significativo, provocando principalmente el incremento en la producción de escorrentías. Esta situación ha provocado que muchos de estos sistemas, que reciben el incremento de escorrentía a través de los sumideros, entren en un desbalance hidráulico, físico, biológico, y químico, entre otros. b. Puerto Rico tiene una gran variedad de formas de terrenos cársticos creados por la disolución de la roca caliza bajo condiciones climáticas tropicales. La zona cárstica está presente en la mayor parte donde la roca caliza se encuentra y cubre aproximadamente el 35 por ciento de la superficie total de la isla, pero la misma está más desarrollada en el norte y noroeste, sustentada por depósitos gruesos de formaciones de roca caliza. Estas formaciones se han disuelto en un laberinto de formas cársticas incluyendo valles, depresiones cerradas, algunas de las cuales tienen más de 100 metros de profundidad, torres, colinas cónicas o mogotes, zanjones, y cientos de cuevas. Algunas de estas cuevas contienen pasadizos de más de 60 metros de altura y más de un kilómetro de longitud. De especial interés son las cuevas con ríos subterráneos, algunos de los cuales tienen sus cabeceras en las rocas volcánicas e intrusivas de las partes interiores de la isla [3]. C. La zona cárstica del norte de Puerto Rico se puede diferenciar fácilmente de las rocas intrusivas y volcánicas predominantes en el interior de la isla donde se le dio el nombre del Cinturón de Roca Caliza de la Costa Norte. Este corresponde a los cinturones lenticulares de topografia formados por la litología y las rocas terciarias subyacentes. El Cinturón de Roca Caliza de la Costa Norte tiene una longitud de 135 kilómetros de este a oeste y es más ancho, 23 kilómetros, cerca de la ciudad de Arecibo (ver Figura 7.1). El extremo oriental del cinturón, de unos 25 kilómetros de longitud, está enterrado en su mayoría por los depósitos aluviales de varios ríos [4]. REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE |7-14 SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 7.14.2 Hidrogeología de la Zona Cárstica a. El flujo difuso es el principal mecanismo de movimiento de las aguas subterráneas dentro de los depósitos clásticos poco consolidados. Este mecanismo está presente en los principales acuíferos del sur, este, oeste, e interior de Puerto Rico. En el flujo difuso, el movimiento del agua está contenido dentro de los pequeños poros intergranulares que existen en la roca por donde el agua fluye a través de ellos. El flujo dentro de los acuíferos puede variar entre flujo difuso y el flujo de conducto (o concentrado). Este último se produce dentro de grandes aberturas formadas a lo largo de planos de capas, fracturas, articulaciones, y fallas. EXPLICACIÓN Prr ciento de la tonorafía cárdira nor áma Menos del 1a10 10a20 20a40 40a60 Publica Rica 60a100 Atlantic DCALE 1:354.000 1711 WVLE followiters Figura 7.1 Terrenos cársticos en el norte de Puerto Rico [6]. b. El movimiento de las aguas subterráneas en los acuíferos cársticos de roca relativamente joven (en un sentido geológico) no se limita únicamente al flujo de conductos, como se ha mencionado en el párrafo anterior. Sin embargo, Giusti y Bennett [5] y Giusti [6] infirieron que el flujo de agua subterránea dentro de las rocas calcáreas del norte de Puerto Rico ocurre en gran medida a través de un sistema de conductos estrechamente espaciados. Según su modelo conceptual, el movimiento de las aguas subterráneas se produce a lo largo de caminos de flujo preferenciales que incluían planos de capas, fracturas verticales, articulaciones, fallas (si están presentes) y "tuberías", todas las cuales se han expandido en diferentes grados por mineralización y disolución química. Así pues, el sistema de acuíferos de roca caliza de la costa norte puede ser visto REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE 7-15 SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 como un sistema de conductos y cuevas subterráneas que se combinan para formar un sistema de flujo en conductos altamente permeable. El relieve topográfico y la incisión de las rocas planas de carbonato debido al curso de ríos son los principales factores que controlan la dirección del flujo de agua subterránea en áreas de afloramiento del acuífero superior e inferior del norte. c. Los principales ríos a lo largo de la costa norte de Puerto Rico que ganan flujo debido a la descarga regional de aguas subterráneas en los terrenos cársticos, de oeste a este, son Río Culebrinas, Río Guajataca, Río Camuy, Río Tanamá, Río Grande de Arecibo, Río Grande de Manatí, Río Indio, Río Cibuco, y Río de la Plata. d. Las estimaciones de recarga de aguas subterráneas son significativamente mayores en el terreno cárstico desarrollado e incluye numerosos sumideros, cavernas colapsadas, y conductos subterráneos. En Puerto Rico, estas áreas se identifican a lo largo de las partes oeste y central de la región norte del terreno cárstico (Figura 7.1). 7.14.2.1 Acuífero Superior (Llano 0 Freático) a. El Acuífero Superior de la Provincia de la Costa Norte es el más productivo y de mayor capacidad de almacenaje de agua en Puerto Rico. Este acuífero está formado, en su mayoría, por capas de aluvión de alta porosidad (primaria más secundaria) sobre rocas calizas con niveles de desarrollo de fracturas y canales de solución que varían de moderados a altos [6]. El Acuífero Superior incluye capas de aluvión y depósitos marinos sobrepuestos sobre segmentos de las formaciones calizas, primordialmente las denominadas Aymamón, Cibao, Camuy y Aguada [3]. El acuífero se extiende desde la zona de Campanilla en Toa Baja, hasta el valle aluvial del Río Grande de Arecibo (Figura 7.2). Su espesor máximo varía dependiendo de su ubicación de este a oeste, así como en los abanicos aluviales formados en los valles inmediatos a los ríos de la Región. b. Rocas calizas de las formaciones Aymamón y Aguada descansan sobre barros impermeables de la Formación Cibao (capa confinante al este del Río Grande de Arecibo), que separa el Acuífero Superior del Inferior al este del Río Grande de Arecibo. La capa confinante al oeste del Río Grande de Arecibo consiste en la Formación Aguada. El espesor del acuífero superior calizo varía desde 0 hasta 1640 pies, con espesores en los valles aluviales de 0 a 500 pies (Figura 7.3). REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE |7-16 SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 Oesto pies A Isabela Arecibo Manati Dorado San Juan Este A' 1,000 Caliza de Quebradillas Aluvión Depósitas superficiales (sluvion playas, pantanos Nivel kidnagas, reflemes artificiales) del mar Caliza Aymamón Caliza Aymamón Arena de 1,000 Formación Cibao Caliza Mucarabones Formación Cibao Miembros de la Caliza de Rio Indio-Quebrada Arenas 2,000 Caliza de Roca del Oligoceno I medio previo 3,000 Formación San Sebastián Geologia modificada de Ward otros, USGS, 1991: Ward, Scharlach y Hartley Hidrogeologia modificada de Renken y Gomez-Gomez. 1994 Aleribe San Aven A A' Pormal Figura 7.2 Sección longitudinal generalizada de la Región Norte de Puerto Rico. SIR PRINT VATE $30 the 23 ON 0 % - Nied del ma CASH / / / / / / 58 17/00 60.00 26 J 1 1006 ACO $ 150% 0K / di 2000 SO 2.00 DO *AK 153 .00.00 120 UO July . 18% 15% 5,300 150 20 Mas / 53% 20 ********* LEX in as TAX are ENCILA LEYENDA MIOCINO Cales deposited en Apoca milknes " in what the represents - time signicative WE conditions du MIXTNO Calla do Mas club Received MEDIO contagers per per depositos inco at Unded cont depósitos DOUR MOCINO becomence Avents por C TEMPRANO Acede Colus depositada to also seconds las a foats - costa OLIGOCENO de M del de rote TARINO Calcamas and 140 when de Desalizamento virical a calza gor cambio Desplazamiento de Considerate care Protogica Briggs 1901) cartic 1201) OLIGOCENO de MEDIO CRETACICO TERCIARIO Brank nca Set - de Puent Pice TEMPRANO Fuente Service Geológico Federal 2002 Figura 7.3 Sección transversal generalizada de la Región Norte de Puerto Rico. REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE 7-17 SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 7.14.2.2 Acuífero Inferior (Artesiano 0 Profundo) a. El Acuífero Inferior de la Provincia de la Costa Norte (también se le conoce como el Acuífero Artesiano o Confinado) se extiende desde Camuy hasta Vega Baja. El flujo de agua subterránea del Acuífero Inferior es primordialmente hacia el norte-noreste, con puntos de descarga en los ríos principales, en la costa y en el mar [4]. Este acuífero inferior, formado por rocas calizas de las formaciones Lares y Montebello, yace bajo el Acuífero Superior o Freático, separados por la Formación Cibao en áreas al norte de la latitud 18° 27' (NAD1983). Es en esta latitud donde la capa confinante aflora. En áreas hacia el sur de la latitud 18° 27', al Acuífero Inferior se le conoce como el Acuífero Inferior No Confinado. El nivel potenciométrico en la zona de recarga contribuye a las condiciones artesianas, particularmente en la zona de Manatí a Barceloneta. En esta zona, las presiones del agua en el Acuífero Inferior son representativas de las áreas de recarga en la vecindad del pueblo de Florida. 7.14.3 Geomorfología a. La geomorfología cárstica se caracteriza por el desarrollo de drenajes subterráneos a medida que los cuerpos de agua migran hacia conductos subterráneos. Los rasgos subterráneos del Carso son los sistemas cavernarios de dimensiones variadas, cuyo valor añadido es la presencia de cuerpos de agua. Los rasgos superficiales característicos de la geomorfología en la región norte están dominados por mogotes y valles que son producto de la disolución de las rocas y el depósito de suelos. En estos valles es donde se desarrollan las depresiones y sumideros, los cuales son producto de la erosión de masas rocosas a medida que el agua disuelve la roca por las fracturas existentes. La infiltración de aguas por estas fracturas puede arrastrar tanto el suelo como la vegetación existente. b. Los sumideros son estructuras fisiográficas dinámicas morfológicamente definidas como depresiones topográficas naturales de forma usualmente circular con diámetro y profundidad variable que se encuentran en las fisiografias cársticas. En cuanto a los valores de los sumideros, su mayor función hidrológica es que sirven como área de captación natural hacia donde fluyen las escorrentías pluviales. Una vez las aguas fluyen hacia el sumidero, no son descargadas mediante drenaje externo, sino que drenan lentamente a través de la capa de suelo o rápidamente por una cavidad rocosa conocida como la boca del sumidero, o pueden quedar estancadas hasta disiparse mediante procesos de evapotranspiración. La infiltración de escorrentías hacia el subsuelo constituye la función adicional de los sumideros como puntos de recarga hacia acuíferos y ríos subterráneos. Como valor añadido, algunos sumideros constituyen una entrada vertical a una cueva o sistema cavernario. REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE |7-18 SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 También los sumideros tienen valor ecológico, ya que forman parte de los ecosistemas presentes en las áreas cársticas de Puerto Rico. c. La protección de los sumideros y su correspondiente zona de amortiguamiento promueve la conservación de sus funciones hidrológicas y ecológicas, además que minimiza los riesgos y amenazas asociadas con el desarrollo en o cerca de estos rasgos topográficos. 7.14.3.1 Tipos de Depresiones a. Los sumideros son depresiones cerradas los cuales, comúnmente, tienen paredes con ángulos de reposo entre 20° y 30°, aunque otros pueden tener ángulos más pequeños. Estas depresiones son el resultado de la erosión e intemperización en la zona cárstica. A medida que el agua superficial pasa a través de fracturas o sumideros hacia las aguas subterráneas, disuelve la roca y arrastra el suelo y la vegetación. b. La Tabla 7.1 describe las cinco (5) expresiones de sumideros, las cuales se utilizarán como criterio para describir sus características y posibles procesos de disolución que deben ser tomados en consideración en el diseño del desarrollo, La Figura 7.4 muestra una representación gráfica de los cinco (5) tipos de depresiones, según descrita en la Tabla 7.1.