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Erschienen in: Environmental Earth Sciences 15/2017

01.08.2017 | Original Article

Modeling the groundwater response to megacity expansion demand and climate change. Case study: the Cuautitlán–Pachuca aquifer, in the Northeast of Mexico City

verfasst von: Eric Galindo-Castillo, Ana Elizabeth Marín-Celestino, Elena María Otazo-Sánchez, Alberto José Gordillo-Martínez, Cesar Abelardo González-Ramírez, René Bernardo Cabrera-Cruz

Erschienen in: Environmental Earth Sciences | Ausgabe 15/2017

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Abstract

Aquifers are being threatened by overuse, and scenario predictions are convenient to design appropriate planning programs to water management. Numerical modeling is a helpful tool in these analyses, but it is hard to manage with limited data available, which is frequent in developing countries. The aim of the paper is to show that there are other simple and reliable options. The primary objective of this research is to propose and validate a simplified-to-available-data approach, useful for aquifer modeling, followed by scenarios’ simulation, based on realistic future events. The Mexican overexploited aquifer Cuautitlán–Pachuca case study assess the responses of the water level under different outflows and infiltration scenarios from 2007 (base year) to 2031. Modflow software allowed the model calibration with 2007 data, and further spatial and temporal evolution of the piezometric level. The aquifer is the main water supplier for economic activities, and population in the northern region of Mexico City and outflows are continuously increasing, despite its severe overexploitation and even stronger negative impacts in the decline water levels are predicted in this study. A previous study reported −194.97 hm3/year deficit in 2010, and this paper predicts the strongest effect due to overpumping caused by the population growth that would intensify the deficiency up to −236.29 hm3/year. The results have revealed to decision makers the urgency to prevent the aquifer’s irreversible impairment, with a proper operation and management planning. This paper provides a contribution for simplifying conceptual models allowing to predict aquifers’ outcome scenarios with limited data.

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Zurück zum Zitat Carrillo R JJ, Cardona A, Herat T, Huizar AR, Kobr M (1999) Marco geológico, hidrogeología subterránea, hidrogeoquímica, análisis geomorfológico y registros de temperatura en la subcuenca del río de las Avenidas. Informe Técnico. CAASIM, Hidalgo, México. 1:268 Carrillo R JJ, Cardona A, Herat T, Huizar AR, Kobr M (1999) Marco geológico, hidrogeología subterránea, hidrogeoquímica, análisis geomorfológico y registros de temperatura en la subcuenca del río de las Avenidas. Informe Técnico. CAASIM, Hidalgo, México. 1:268
Zurück zum Zitat CEAA (2006) Estudio geohidrológico del Valle Pachuca-Tizayuca. Informe Técnico. Comisión Estatal del Agua y Alcantarillado, Hidalgo. Gobierno del Estado de Hidalgo., Hidalgo, Mexico CEAA (2006) Estudio geohidrológico del Valle Pachuca-Tizayuca. Informe Técnico. Comisión Estatal del Agua y Alcantarillado, Hidalgo. Gobierno del Estado de Hidalgo., Hidalgo, Mexico
Zurück zum Zitat CEAA (2007) Estudio hidrogeológico del acuífero de Apan. Informe Técnico. Comisión Estatal del Agua y Alcantarillado, Hidalgo. Gobierno del Estado de Hidalgo., Hidalgo, Mexico CEAA (2007) Estudio hidrogeológico del acuífero de Apan. Informe Técnico. Comisión Estatal del Agua y Alcantarillado, Hidalgo. Gobierno del Estado de Hidalgo., Hidalgo, Mexico
Zurück zum Zitat CEAA (2008) Integración geohidrológica de la Cuenca del Valle de México. Informe Técnico. Comisión Estatal del Agua y Alcantarillado, Hidalgo. Gobierno del Estado de Hidalgo., Hidalgo, Mexico CEAA (2008) Integración geohidrológica de la Cuenca del Valle de México. Informe Técnico. Comisión Estatal del Agua y Alcantarillado, Hidalgo. Gobierno del Estado de Hidalgo., Hidalgo, Mexico
Zurück zum Zitat Domenico PA, Schwartz FW (1998) Physical and chemical hydrogeology, vol 1. Wiley, London, p 502 Domenico PA, Schwartz FW (1998) Physical and chemical hydrogeology, vol 1. Wiley, London, p 502
Zurück zum Zitat Esteller MV, Rodríguez R, Cardona A, Padilla-Sánchez L (2012) Evaluation of hydrochemical changes due to intensive aquifer exploitation: case studies from Mexico. Environ Monit Assess 184(9):5725–5741. doi:10.1007/s10661-011-2376-0 CrossRef Esteller MV, Rodríguez R, Cardona A, Padilla-Sánchez L (2012) Evaluation of hydrochemical changes due to intensive aquifer exploitation: case studies from Mexico. Environ Monit Assess 184(9):5725–5741. doi:10.​1007/​s10661-011-2376-0 CrossRef
Zurück zum Zitat Fetter CW (2001) Applied hydrogeology, 4th edn. Prentice-Hall, New Jersey, p 598 Fetter CW (2001) Applied hydrogeology, 4th edn. Prentice-Hall, New Jersey, p 598
Zurück zum Zitat Freeze RA, Cherry JA (1979) Groundwater. Prentice-Hall, New Jersey, p 604 Freeze RA, Cherry JA (1979) Groundwater. Prentice-Hall, New Jersey, p 604
Zurück zum Zitat Huizar-Alvarez R, Hernández G, Carrillo-Martinez M, Carrillo-Rivera J, Hergt T, Ángeles G (2003) Geologic structure and groundwater flow in the Pachuca-Zumpango sub-basin, central Mexico. Environ Geol 43(4):385–399. doi:10.1007/s00254-002-0654-4 Huizar-Alvarez R, Hernández G, Carrillo-Martinez M, Carrillo-Rivera J, Hergt T, Ángeles G (2003) Geologic structure and groundwater flow in the Pachuca-Zumpango sub-basin, central Mexico. Environ Geol 43(4):385–399. doi:10.​1007/​s00254-002-0654-4
Zurück zum Zitat Medellín-Azuara J, Harou JJ, Olivares MA, Madani K, Lund JR, Howitt R, Tanaka ST, Jenkins MW, Zhu T (2008) Adaptability and adaptations of California’s water supply system to dry climate warming. Clim Change 87(1):75–90. doi:10.1007/s10584-007-9355-z CrossRef Medellín-Azuara J, Harou JJ, Olivares MA, Madani K, Lund JR, Howitt R, Tanaka ST, Jenkins MW, Zhu T (2008) Adaptability and adaptations of California’s water supply system to dry climate warming. Clim Change 87(1):75–90. doi:10.​1007/​s10584-007-9355-z CrossRef
Zurück zum Zitat Neri Ramírez E, Rubiños Panta JE, Palacios Velez OL, Oropeza Mota JL, Flores Magdaleno H, Ocampo Fletes I (2013) Evaluación de la sustentabilidad del acuÍfero Cuautitlán–Pachuca mediante el uso de la metodología Mesmis Revista Chapingo Serie Ciencias Forestales y del Ambiente XIX:273–285. http://dx.doi.org/10.5154/r.rchscfa.2011.11.086 Neri Ramírez E, Rubiños Panta JE, Palacios Velez OL, Oropeza Mota JL, Flores Magdaleno H, Ocampo Fletes I (2013) Evaluación de la sustentabilidad del acuÍfero Cuautitlán–Pachuca mediante el uso de la metodología Mesmis Revista Chapingo Serie Ciencias Forestales y del Ambiente XIX:273–285. http://​dx.​doi.​org/​10.​5154/​r.​rchscfa.​2011.​11.​086
Zurück zum Zitat Sanders L (1998) A manual of field hydrogeology. Prentice-Hall, New Jersey, p 381 Sanders L (1998) A manual of field hydrogeology. Prentice-Hall, New Jersey, p 381
Zurück zum Zitat Salcedo S, Edith R, Esteller MV, Garrido Hoyos SE, Martínez-Morales M (2013) Groundwater optimization model for sustainable management of the Valley of Puebla aquifer, Mexico. Environ Earth Sci 70(1):337–351. doi:10.1007/s12665-012-2131-z CrossRef Salcedo S, Edith R, Esteller MV, Garrido Hoyos SE, Martínez-Morales M (2013) Groundwater optimization model for sustainable management of the Valley of Puebla aquifer, Mexico. Environ Earth Sci 70(1):337–351. doi:10.​1007/​s12665-012-2131-z CrossRef
Zurück zum Zitat SHCP Secretaria de Hacienda y Crédito Público (1969) Proyecto Texcoco. Memoria de los trabajos realizados y conclusiones. Informe Técnico. Fiduciaria Nacional Financiera S.A., Mexico SHCP Secretaria de Hacienda y Crédito Público (1969) Proyecto Texcoco. Memoria de los trabajos realizados y conclusiones. Informe Técnico. Fiduciaria Nacional Financiera S.A., Mexico
Zurück zum Zitat Smith L, Weathcraft SJ (1993) Groundwater Flow. In: Maidment DR (ed) Handbook of hydrology. McGraw Hill, Newyork Smith L, Weathcraft SJ (1993) Groundwater Flow. In: Maidment DR (ed) Handbook of hydrology. McGraw Hill, Newyork
Zurück zum Zitat THORSA (1991) Actualización Geohidrológica en el Valle de Pachuca-Tizayuca, Estado de Hidalgo. Ingenieros Consultores y Constructores S.A. de C.V., Mexico THORSA (1991) Actualización Geohidrológica en el Valle de Pachuca-Tizayuca, Estado de Hidalgo. Ingenieros Consultores y Constructores S.A. de C.V., Mexico
Zurück zum Zitat Van Camp M, Walraevens K (2008) Recovery scenarios for deep over-exploited aquifers with limited recharge: methodology and application to an aquifer in Belgium. Environ Geol 56:1505–1516. doi:10.1007/s00254-008-1248-6 CrossRef Van Camp M, Walraevens K (2008) Recovery scenarios for deep over-exploited aquifers with limited recharge: methodology and application to an aquifer in Belgium. Environ Geol 56:1505–1516. doi:10.​1007/​s00254-008-1248-6 CrossRef
Zurück zum Zitat Zektser S, Loáiciga HA, Wolf JT (2005) Environmental impacts of groundwater overdraft: selected case studies in the southwestern United States. Geol J 47(3):396–404. doi:10.1007/s00254-004-1164-3 Zektser S, Loáiciga HA, Wolf JT (2005) Environmental impacts of groundwater overdraft: selected case studies in the southwestern United States. Geol J 47(3):396–404. doi:10.​1007/​s00254-004-1164-3
Metadaten
Titel
Modeling the groundwater response to megacity expansion demand and climate change. Case study: the Cuautitlán–Pachuca aquifer, in the Northeast of Mexico City
verfasst von
Eric Galindo-Castillo
Ana Elizabeth Marín-Celestino
Elena María Otazo-Sánchez
Alberto José Gordillo-Martínez
Cesar Abelardo González-Ramírez
René Bernardo Cabrera-Cruz
Publikationsdatum
01.08.2017
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Environmental Earth Sciences / Ausgabe 15/2017
Print ISSN: 1866-6280
Elektronische ISSN: 1866-6299
DOI
https://doi.org/10.1007/s12665-017-6808-1

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