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INVENTARIO DE LA RECARGA ARTIFICIAL EN MÉXICO Palma Nava Adriana1, Mendoza Mata Angélica1, Cruickshank Villanueva Carlos1, González Villarreal Fernando1, Salas Salinas Marco Antonio2 y Val Segura Rafael2 1
Instituto de Ingeniería, Universidad Nacional Autónoma de México. Circuito Escolar S/N, Ciudad Universitaria, Del. Coyoacán, México D.F., México. C.P. 04510 2 Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. Paseo Cuauhnáhuac No. 8532, Col. Progreso, Jiutepec, Morelos, México. C.P. 62550
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[email protected] Manejo integral del agua Para propósitos de administración de las aguas nacionales, la CONAGUA ha definido 731 cuencas hidrológicas, las cuales se agrupan en las 13 regiones hidrológico-administrativas (RHA) tal como se muestra en la Figura 4. La gestión del agua se realiza por región hidrológica. En el mismo sentido, como marco de referencia único para la gestión de las aguas subterráneas, se han definido 653 acuíferos los cuales suministran gran parte de las demandas de agua de los desarrollos industriales y cerca del 65 por ciento del volumen de agua que demandan las ciudades donde se concentran unos sesenta millones de habitantes. La sobreexplotación de los acuíferos en México es cada año más alarmante: 32 acuíferos en1975 y 106 en 2013 (Ilustración 1). A la par del aprovechamiento exhaustivo del agua, en muchos lugares se identifican problemas adicionales como la deforestación de los bosques, lugares de recarga de acuíferos por excelencia. En las ciudades se continúa el incremento en el cambio de uso de suelo de áreas verdes por zonas pavimentadas que impiden una adecuada infiltración, entre otros.
Ilustración 1.Regiones hidrológico-Administrativas en México.
Se considera que el 80 % de los acuíferos contienen agua de buena calidad, pero se identifican 40 de ellos con cierta degradación provocada por actividades de origen humano y por causas de origen natural; 17 tienen intrusión marina y 32 presentan problemática de salinización de suelos y agua subterránea salobre. Es común en los países occidentales que surjan escollos legales para llevar a cabo un proyecto de aprovechamiento racional y controlado de un acuífero. Las dificultades son causadas por las concesiones, permisos de perforación o derechos de propiedad adquiridos por los usuarios; su actitud es de autoprotección, oponiéndose a la entrada de nuevos usuarios y de explotación máxima de los derechos de que gozan. Hay entonces una inclinación a la sobreexplotación de las reservas de agua subterránea que sólo es frenada por efectos adversos como salinización del pozo o altura excesiva de bombeo. Otro obstáculo importante en la aplicación de planes regionales es el administrativo. En México, la exploración, estudio y explotación del agua subterránea los hacen en forma independiente y descoordinada varias Secretarías del gobierno Federal, Comisiones descentralizadas, Gobiernos de los Estados y particulares. Es por esto recomendable que cualquiera de las actividades relacionadas con el uso del agua subterránea, se haga en coordinación con la CONAGUA.
Ilustración 2. Acuíferos con alguna problemática.
Gestión de la recarga artificial de acuíferos en México La Gestión de la Recarga Artificial de Acuíferos (denominada MAR) se ha definido en los últimos años como una herramienta de gestión hídrica económica y de gran
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efectividad con respecto a las grandes obras hidráulicas, resultando una actividad de primer orden en varios países del mundo, como pueden ser Holanda, Estados Unidos, Australia, etc. En sentido estricto la recarga de acuíferos puede ser natural, incidental o artificial. La recarga natural se define como la entrada de agua a la zona saturada procedente de la superficie de terreno y asociada al flujo descendente de las aguas hacia la zona saturada. La recarga incidental es aquélla que produce aportaciones al acuífero de manera no intencional: fugas en conducciones o fosas sépticas, retornos de riego, etc. En muchos casos, la recarga incidental representa un impacto negativo para los acuíferos (Bouwer, 1999).
presentando el inventario de recarga artificial desarrollado por el grupo de análisis de Recarga Artificial de Acuíferos de la Red del Agua de la UNAM. Tabla 1. Tecnologías y subtipos de MAR.
Técnicas para
TECNOLOGÍA
SUBTIPO
Métodos de
Lagunas y estanques de infiltración
distribución
Inundación controlada Zanjas, surcos, canales
infiltración de agua
La recarga artificial se define como “el conjunto de técnicas cuyo objetivo principal es permitir una mejor explotación de los acuíferos por aumento de sus recursos y creación de reservas, mediante una intervención directa o indirecta en el ciclo natural del agua (Freeze and Cherry, 1979).
Recarga incidental por riego Infiltración inducida en las márgenes de los ríos
Pozos, túneles y perforaciones
(v)
Técnicas para interceptar el
Aunque en el país la recarga artificial de acuíferos no se ha usado ampliamente de forma intencional, existen antecedentes de la aplicación y manejo de estas prácticas. A continuación se explican, hasta donde el acervo bibliográfico lo permite y de las que se ha tenido conocimiento, las experiencias de recarga artificial de acuíferos en México, partiendo primero con la exposición de la Normatividad existente y segundo
AS (TR) ASR
Represas subsuperficiales Estanques de percolación Represas de arena Represas perforadas
Captación de agua de lluvia (cosecha de agua)
(i)
Los procedimientos ideados para llevar a la práctica las técnicas de recarga artificial son múltiples y variados; sin embargo, resulta clásico el establecimiento de dos grandes grupos de métodos (IGRAC, 2014) dependiendo de si la recarga se efectúa mediante técnicas referidas principalmente a infiltrar agua al acuífero o si se usan técnicas de intercepción del agua para aprovecharla o infiltrarla, tal como se muestra en la siguiente tabla.
Modificaciones en canales
agua
Entre sus aplicaciones más usuales suelen encontrarse las siguientes: Reducción o eliminación del descenso del nivel piezométrico (ii) Apoyo a determinados esquemas de utilización conjunta o coordinada (iii) Mantenimiento hídrico de reservas ecológicas o medioambientales (iv) Reducción de costos de transporte, almacenamiento o bombeo (v) Dilución del contenido de nitratos, cloruros u otros elementos químicos de las aguas de un acuífero.
Inyección en Pozo profundo
Pozo poco profundo / eje / fosa de infiltración
El objetivo principal de la recarga artificial es aumentar los recursos hídricos subterráneos disponibles, y mejorar la calidad de las aguas. Otros objetivos son: Reducción de intrusión marina o salina continental Evitar procesos de hundimientos en el terreno Almacenar agua en el subsuelo Mejorar la calidad mediante técnicas de tratamiento de suelos y acuíferos Uso de acuíferos como sistemas de conducción y filtración del agua
Filtración en la margen del río Filtración inter-dunar
Una visión más práctica de la técnica, es la expuesta por Bouwer, 2002: “la recarga artificial de acuíferos consiste en disponer agua superficial en balsas, surcos, zanjas o cualquier otro tipo de dispositivo, desde donde se infiltra y alcanza el acuífero”.
(i) (ii) (iii) (iv)
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Tanques, canaletas, cisternas Pozos de absorción, Pozos de infiltración
Normatividad y legislación en México A diferencia de algunos países, México es de los pocos que cuenta con normatividad vigente para el desarrollo y aplicación de proyectos de Gestión de Recarga Artificial de Acuíferos. Específicamente en los planteamientos abordados en su artículo número 7, la Ley de Aguas Nacionales, menciona: (i)
Se declara de utilidad pública el restablecimiento hidrológico de las aguas nacionales, incluida así la recarga artificial de acuíferos de acuerdo con la normatividad respectiva vigente. (ii) La protección, mejoramiento, conservación y restauración de cuencas hidrológicas, acuíferos, cauces, vasos y demás depósitos de agua de propiedad nacional, zonas de captación de fuentes de abastecimiento, zonas federales, así como la infiltración natural o artificial de aguas para reabastecer mantos acuíferos se realizarán acorde con las "Normas Oficiales Mexicanas". (iii) Se considera lineamiento general la contribución al saneamiento de cuencas, subcuencas, microcuencas,
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acuíferos y cuerpos receptores de aguas residuales para prevenir y/o corregir su contaminación. (iv) El estado será el encargado de la regulación de cuencas hidrológicas y acuíferos. (v) La programación hídrica contemplará como actividades obligatorias la clasificación de cuerpos de agua, así como la elaboración de balances hídricos en cantidad y calidad por cuencas y acuíferos. De acuerdo a lo mencionado anteriormente (declaración de utilidad pública la recarga artificial de acuíferos por la Ley Nacional de Aguas), se han publicado dos normas que garantizan los planteamientos de dicha demarcación. En este sentido, las normas NOM-014-CONAGUA-2007 y NOM-015-CONAGUA-2007 han sido decretadas para comunicar los propósitos de contribución para la recuperación de acuíferos y protección de calidad de agua subterránea. De la misma manera, se establecen los requisitos y lineamientos generales para la recarga artificial de acuíferos con agua tratada e infiltración de agua pluvial a los acuíferos. El objetivo de la NOM-014-CONAGUA-2007. Requisitos para la recarga artificial de acuíferos con agua residual tratada, es establecer los requisitos que deben cumplir la calidad del agua, la operación y el monitoreo utilizados en los sistemas de recarga artificial de acuíferos con agua residual tratada. Los requisitos planteados en la misma para el desarrollo de un proyecto de gestión de recarga artificial son: 1. Información y estudios básicos. Esto incluye la localización, fuente del agua de recarga, hidrogeología de la zona del proyecto de recarga artificial y el permiso de infiltración por parte de la CONAGUA. 2. Calidad del agua residual tratada, la cual deben cumplir como mínimo los valores expuestos en dicha norma. En los casos en que se tenga un proyecto de recarga artificial donde en un radio menor a 1 km existan captaciones que suministran agua para usos público-urbano o doméstico en esta norma se plantea que se debe realizar un proyecto piloto para determinar la factibilidad técnica; monitorear y evaluar el comportamiento de las variables hidráulicas y de calidad del agua relacionadas con la recarga artificial, así como su posible impacto al acuífero o medio ambiente. Además se debe efectuar el análisis hidrogeoquímico, basado en un modelo numérico y aplicar el mismo para simular el efecto en la calidad del agua nativa en contacto con el agua recargada. También, se indica en esta norma las distancias mínimas y tiempo de residencia.
el desalojamiento de aguas pluviales y de escurrimientos superficiales mediante la adecuada disposición del subsuelo, con el fin de evitar inundaciones y afectaciones a la red sanitaria local, daños a la población o a bienes materiales. La presente norma establece la recarga artificial de acuíferos con agua pluvial, así como las características y especificaciones del agua. Se destaca que el proceso de infiltración no deberá de afectar la calidad del agua nativa. Así mismo, los pozos deberán contar con un dispositivo de cierre manual o automático en la entrada de los mismos. Por último, se menciona la necesidad de mantener el área de captación libre de residuos sólidos o líquidos. Esta reglamentación también puede ser aplicable al caso de azoteas, tejados o techumbres. Las normas aprobadas consideran al subsuelo como una planta de tratamiento natural que puede ser aprovechada con una combinación adecuada de pre-tratamiento, compatible con los métodos de recarga. Así mismo, las obras de disposición de aguas al subsuelo mediante pozos de infiltración, deberán contar con un sistema de tratamiento que garantice que el agua en el punto de infiltración no rebase los límites permisibles de sólidos suspendidos, nitrógeno, materia flotante, etc., para no alterar la calidad del agua del acuífero.
Experiencias, inventario de proyectos de recarga artificial En México el interés por la gestión de recarga artificial tiene antecedentes al menos desde 1943. En ese año se inició una obra de anegamiento usando la modalidad de modificación de canales de corriente. Ésta consistía en dos canales para el río Magdalena, localizado en la porción meridional del área de servicio del Distrito Federal. Las tasas máximas de infiltración logradas en cada uno de los canales fueron de 0.14 y 0.33 m3/s. Aproximadamente en 1960 se suspendió esta obra por problemas de inundaciones. Así como esta estructura se tiene registro de muchas más, las cuales dejaron de operar por no tener continuidad ya sea en su operación o mantenimiento. Hasta ahora y donde el acervo lo ha permitido se tiene un inventario que consta de 11 proyectos. En la Ilustración 3, se muestra la distribución espacial de ellos en el país.
De la misma manera se sugiere que el agua residual tratada utilizada para la recarga artificial presente los requisitos exigidos por la norma NOM–127–SSA1–1994 en términos de parámetros de microorganismos patógenos y contaminantes. 3. Monitoreo. Todo proyecto debe incluir un programa de monitoreo que, en forma periódica, antes y durante la operación de las obras de recarga que registre: a) la calidad del agua utilizada en la recarga, b) la calidad del agua derivada de la mezcla del agua de recarga y el agua subterránea nativa, y c) las variaciones de los niveles piezométricos. En específico la NOM-015-CONAGUA-2007. Infiltración artificial de agua a los acuíferos. Características y especificaciones de las obras y del agua, promueve obras para
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Ilustración 3. Proyectos Mar en México.
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En el inventario (Ilustración 4) se clasifica a los proyectos en dispositivos instalados y anteproyectos (considerando como tal, los estudios necesarios para la implementación de un proyecto MAR y que están por gestionarse o construirse). Así, se tienen 4 proyectos operando y 8 en gestión. Cabe aclarar que la base de datos está formada por diferentes estudios y artículos recopilados, pero se presentan aquí sólo los que están oficialmente identificados por CONAGUA. De cada proyecto u obra de MAR se han generado fichas técnicas que resumen las principales características de los mismos, tal como se muestra en la Ilustración 5. Ilustración 4. Clasificación de proyectos.
Instituto de Ingeniería Grupo de Análisis - Gestión de la Recarga Artificial de Acuíferos Inventario de dispositivos de Recarga Artificial en México
Recarga artificial de acuíferos en la región Lagunera, Durango - Coahuila (2008) Características Fuente del agua de recarga: Agua de la presa Francisco Zarco Tipo de recarga: Tipo de dispositivo: Objetivo del proyecto:
Superficial Embalses de infiltración sobre río Nazas 1. Diagnosticar las condiciones de operación de los aprovechamientos y la eficiencia en el uso del agua subterránea 2. Recuperar niveles de agua subterránea 3. Mejoramiento de la calidad del agua infiltrada 4. Establecer programa de monitoreo
Situación actual: Ubicación:
En operación Sureste del Estado de Coahuila y al noreste del Estado de Durango Ubicación
Elementos:
Canal de conducción, canales de desfogue, embalses de infiltración, pozos de monitoreo y observación. Canal de desviación con un gasto de 2 - 20 m 3 /s Sitio 1, área 280000 m2 , capacidad 611 m3 2
Características geométricas
Sitio 2, área 125056 m , capacidad 520617 m3 Sitio 3, área 179477 m2 , capacidad 446033 m3 2 pozos de monitoreo, 50 y 30 m de profundidad
Gasto de alimentación:
2 - 20 m3 /s
Instalaciones auxiliares: Balsa de infiltración
Canal de desvación
Ilustración 5. Ficha técnica del inventario.
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En resumen se tienen los siguientes proyectos presentados en la tabla 2. Se pretende darle mayor difusión a este inventario para permitir que se pueda actualizar e incluir los proyectos que no estén en él e identificar aquellos que puedan impulsarse de forma inmediata por parte de los organismos involucrados.
El objetivo principal de las estructuras de MAR es la de almacenamiento y su recuperación, incluyendo la mejora de la calidad del agua; otro objetivo es control de avenidas principalmente mediante pozos de adsorción e infiltración. Y en un solo caso, el control de hundimientos diferenciales en el Valle de México.
Tabla 2. Inventario de proyectos de Recarga Artificial en México. PROYECTO
SITUACIÓN
MÉTODO
DISPOSITIVO
FUENTE DEL AGUA DE RECARGA
SAN JOSÉ DEL CABO
P
Superficial
Modificación cauce
Presa San Lázaro
SANTO DOMINGO
P
Superficial
Presas de infiltración
Presa
VALLE DE PALMAS
P
Superficial
Lagunas de infiltración
Agua residual tratada
SAN LUIS RÍO COLORADO
I
Superficial
Lagunas de infiltración
Agua residual tratada
CABORCA
I
Directo
Pozos de absorción
Agua pluvial
HERMOSILLO
P
Superficial
Lagunas de infiltración
Agua residual tratada
OBJETIVOS Incremento de la recarga y disponibilidad de agua en el acuífero Reducción del ritmo de abatimiento de niveles piezométricos, tratamiento del agua en el subsuelo (SAT) Incremento de la recarga y disponibilidad de agua en el acuífero Reducción del ritmo de abatimiento de niveles piezométricos, tratamiento del agua en el subsuelo (SAT) Incremento de almacenamiento Reducción del ritmo de abatimiento de niveles piezométricos, tratamiento del agua en el subsuelo (SAT) Incremento de la recarga y disponibilidad de agua en el acuífero Control de avenidas Reducción del ritmo de abatimiento de niveles piezométricos, tratamiento del agua en el subsuelo (SAT) Incremento de la recarga y disponibilidad de agua en el acuífero, control de asentamientos en el terreno
VOLUMEN DE INFILTRACIÓN ANUAL
40 Mm3 45 Mm3 12 Mm3
70 Mm3 15 Mm3
LA VICTORIA
P
Superficial
Lagunas de infiltración
Presa El Molinito
CIUDAD JUÁREZ
P
Directo
Pozos de inyección
Agua pluvial
REGIÓN LAGUNERA
I
Superficial
Lagunas de infiltración
Presa Franciso Zarco
AGUASCALIENTES
P
Directo
Pozos de inyección
Agua residual tratada
VALLES CENTRALES DE OAXACA
P
Directo y superficial
Pozos de inyección/presas de infiltración
Agua pluvial, escurrimientos, agua residual tratada
Incremento de la recarga y disponibilidad de agua en el acuífero
35 Mm3
VALLE DE MÉXICO
I/P
Directo
Pozos de absorción
Agua pluvial
Reducción del ritmo de abatimiento de niveles, control de asentamientos en el terreno piezométricos
50 Mm3**
50 Mm3
25 Mm3
*P en proyecto, *I instalado, **La cifra está sujeta a pozos por evaluar en Xochimilco En resumen se estima que el volumen que se está recargando de forma gestionada es aproximadamente 100 Mm3/año, es decir casi 3 m3/s. En conjunto, todos los anteproyectos desarrollados de MAR tienen un potencial de 255 Mm3, bajo un esquema que permitiría incrementar el almacenamiento y su recuperación en esas regiones a un costo reducido y de forma sustentable.
Beneficios y retos Hasta ahora las experiencias han sido satisfactorias pues es una tecnología de interés y aplicación creciente. Se tiene un número significativo de proyectos y obras sobre la materia, en diferentes contextos hidrológicos y con diversos objetivos, pero falta mucho por hacer y mejorar. Uno de los beneficios de estos proyectos ha sido adquirir experiencia en este tipo de gestión y difundir los beneficios, costos, ventajas y desventajas de los mismos. Desafortunadamente a muchos de los proyectos que se han emprendido no se les ha dado seguimiento y continuidad. Por otra parte, los usuarios no están familiarizados con este tipo de proyectos aunque si con la práctica mediante la recarga incidental. En algunos casos existe escepticismo ya que se desconoce las ventajas del proceso de depuración que el suelo puede darle al agua aunado a la ventaja de almacenarla; por este desconocimiento, para algunos no tiene sentido infiltrarla y después recuperarla.
La recarga artificial ya es considerada entre las acciones por incluir en una estrategia de manejo integrado de los recursos hídricos y forma parte de varios programas encaminados a la sustentabilidad hídrica. Los retos en México son incluir en la LAN, la cual se está modificando, los pagos por derechos ambientales, lo cual puede favorecer este tipo de obras. La LAN todavía no es explícita en varios aspectos y las normativas particulares que a recarga se refiere son laxas en algunos casos y de aplicación no viable en otros; se deben además enfrentar las dificultades en tiempo y costos de los estudios preliminares para desarrollar un proyecto de recarga, su construcción, operación, mantenimiento y monitoreo permanente. Algo que dificulta mucho la aceptación de este tipo de proyectos es que sus resultados no son tangibles o visibles a corto plazo, ya que se requiere de años para comprobar su beneficio. Además, no se puede limitar o asegurar el aprovechamiento del caudal recargado porque el beneficio puede favorecer a otros usuarios del acuífero.
Comentarios y conclusiones La recarga artificial en México se está convirtiendo en un campo de aplicación en crecimiento. Se tiene en el país el conocimiento y las herramientas para diseñar y operar correctamente este tipo de proyectos pero la mayor limitación es el cambio continuo en la dirección de los organismos municipales encargados de la operación y suministro del agua y a la Normatividad existente en materia de agua.
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El incremento del almacenamiento del agua subterránea con cualquier objeto representa una estrategia de gran valor sobre todo en zonas áridas y semiáridas del país. La recarga artificial debe entenderse como un elemento clave dentro de la Gestión Integral del Agua y como una estrategia para solucionar el manejo sustentable del recurso en situaciones de escasez y cambio climático. En resumen se estima que el volumen que se está recargando de forma gestionada es aproximadamente 100 Mm3/año, es decir casi 3 m3/s, ante esta situación se debe promover el desarrollo de anteproyectos MAR que permitan la gestión adecuada de este potencial. Las condiciones actuales de recarga incidental (recarga no planeada que se realiza sin ninguna gestión y en su mayoría con agua residual sin tratamiento) representan una fuente de recursos, por lo que se deben enfocar acciones oportunas y progresivas que mejoren su gestión en cuanto a calidad de las aguas, así como el estudio y entendimiento de los cambios que se producen en cuanto a las características naturales e hidráulicas del acuífero tales como permeabilidad, transmisividad y almacenamiento. Con respecto a los anteproyectos definidos y evaluados, con un potencial de 255 Mm3, se debe promover la ejecución de los mismos y para esto, es necesario cambiar la regulación para hacer atractiva la opción de recarga y también del reúso. Al respecto, se propone promover el empleo de mayores volúmenes agua residual tratada en la Agricultura en lugar de agua superficial o subterránea que puede emplearse para consumo humano. Y si bien los acuíferos tienen un almacenamiento considerable debe entenderse que el mismo en algunos casos es irrenovable, por lo que la sobreexplotación de los acuíferos debe controlarse revisando las asignaciones o concesiones, además de implementar redes de monitoreo eficientes y suficientes para cuantificar los cambios de almacenamiento y extracciones en los acuíferos.
Referencias ACADEMIA DE LA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA, A C, ACADEMIA NACIONAL DE INGENIERÍA, A C Y ACADEMIA NACIONAL DE MEDICINA, A C, Editores 1995. El Agua y la Ciudad de México. Abastecimiento y drenaje. Calidad. Salud Pública. Uso eficiente. Marco Jurídico e Institucional. ARREGUÍN F., LÓPEZ M., et al., Proyecto piloto de infiltración con agua residual tratada en el acuífero del Valle de las palmas, B. C. XXII Congreso Nacional de Hidráulica. México, 2012. BOUWER H. AND RICE R.C., A slug test for determining hydraulic conductivity of unconfined aquifers with completely or partially penetrating wells.WaterResourcesResearch. v. 12, 423-428 pp. 1976. CHÁVEZ R., Las Aguas Subterráneas y el Cambio Climático en México. Simposio Las Ciencias de la Tierra en el Estudio del Agua Subterránea. 2011. COMISIÓN NACIONAL DEL AGUA., Estadísticas del Agua en México, edición 2010. Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales.
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FERNÁNDEZ E., Gestión de la recarga de acuíferos como práctica alternativa de gestión hídrica. Proyecto DINA– MAR, Grupo Tragsa, España. 2012. JIMÉNEZ B., Calidad del Agua en México, Principales Retos. El Agua Potable en México. Asociación Nacional de Empresas de Agua y Saneamiento de México, A.C. 2008. NOM-127-SSA1-1994. Salud ambiental, agua para uso y consumo humano- Límites permisibles de calidad y tratamientos a que debe someterse el agua para su potabilización. NOM-014-CONAGUA-2007. Requisitos para la recarga artificial de acuíferos con agua residual tratada. NOM-015-CONAGUA-2007. Infiltración artificial de agua a los acuíferos. Características y especificaciones de las obras y del agua. TODD D.K. AND MAYS L.W., Groundwater hydrology, thirdedition. John Wiley&SonsInc, 2005, 636 pp.
