Unraveling the Role of Groundwater in the Andean Páramo
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Date
2025-09-15
Authors
Journal Title
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Volume Title
Publisher
Universidad de Cuenca
Abstract
The Andean páramo is a critical ecosystem for regional downstream water supply. Understanding the often neglected role of groundwater in the páramo is challenging due to measurement constraints at depth in the rock. Drilling monitoring wells, collecting samples, and analyzing samples often require substantial economic resources. This study examines the connectivity between groundwater and surface water by integrating hydrometric and hydrochemical measurements from measured sources into a Bayesian mixing model. Results reveal that groundwater flows through bedrock fractures, contributing up to 12% of the total annual streamflow. Additionally, in terms of the contribution of groundwater to other hydrological units, groundwater makes 16–41% of the water in springs and 37–62% in Histosols during our study period. We also found that Histosols can be differentiated into groundwater-fed, receiving water from below 20 meters, and rainfall-fed, receiving contributions from hillslope flow. Groundwater is crucial in regulating baseflow in the study catchment, accounting for up to 12.3% of streamflow at the catchment outlet via direct contribution during dry periods. Groundwater also sustains groundwater-fed Histosols and springs during dry periods, accounting for up to 62% and 41% of their total water mixture. Considering the contribution of groundwater-fed Histosols and springs to streamflow during dry periods, the total contribution of groundwater to streamflow results in 49.8%. Due to critically sustained baseflow during dry periods, a holistic understanding of the hydrological system, which includes both deep and shallow groundwater, is necessary to address the increasing water scarcity, prolonged droughts, and changing precipitation patterns.
Resumen
El páramo andino es un ecosistema clave para el suministro de agua, pero comprender el rol del agua subterránea sigue siendo un desafío debido a la limitada disponibilidad de mediciones en profundidad y los altos costos de perforación y monitoreo. Este estudio evalúa la conectividad entre aguas superficiales y subterráneas mediante mediciones hidrométricas, análisis hidroquímicos y un modelo de mezcla bayesiano. Los resultados indican que el agua subterránea circula a través de un sistema de fracturas en la roca, aportando hasta un 12% del caudal anual y desempeñando un papel crucial en el mantenimiento del flujo base. Su contribución varía según las unidades hidrológicas: representa entre el 16% y 41% del agua en manantiales y entre el 37% y 62% en Histosoles. Estos últimos pueden clasificarse en (i) Histosoles alimentados por agua subterránea, que reciben aportes desde profundidades mayores a 20 m, y (ii) Histosoles alimentados principalmente por precipitación y flujo subsuperficial de ladera. Durante los periodos secos, el agua subterránea sostiene el 12.3% del caudal en la salida de la cuenca y domina la composición de agua en los Histosoles alimentados por ella (62%) y en los manantiales (41%). Considerando estos aportes, la contribución total del agua subterránea al caudal en época seca alcanza el 49.8%. Estos hallazgos evidencian que el agua subterránea es un regulador esencial del régimen hidrológico del páramo, lo que resalta la necesidad de comprender de manera integral la interacción entre aguas superficiales y subterráneas para enfrentar sequías y cambios en los patrones de precipitación.
Keywords
Hidrología, Agua subterránea, Generación de caudal, Fuentes de agua
Citation
Código de tesis
TM4; 2678
Código de tesis
Grado Académico
Magíster en Hidrología mención en Ecohidrología