Curso-Taller de capacitación y asistencia técnica
ESTRATEGIAS PARA EL MANEJO,
MONITOREO Y GESTIÓN DE ACUÍFEROS
Liberia (Guanacaste, Costa Rica)
21 al 25 de abril de 2014
PROTECCIÓN DE ACUÍFEROS
Vulnerabilidad a la contaminación
de acuíferos
Temario
 Introducción sobre protección de acuíferos
 ¿Qué significa y por qué debemos proteger el agua subterránea?
 ¿Contra qué se deben proteger los acuíferos?
 ¿Qué implica la protección del agua subterránea?
 ¿Cuáles son las causas más comunes de deterioro de la calidad del
agua subterránea?. ¿Cómo se contaminan los acuíferos?
 ¿Como se puede evaluar el peligro de contaminación del agua
subterránea?
 Evaluación y mapeo de la vulnerabilidad a la contaminación
de acuíferos
 Conceptos, consideraciones, criterios
 Métodos y limitaciones
¿QUÉ SIGNIFICA PROTECCIÓN DEL AGUA SUBTERRÁNEA?
Protección del agua subterránea
conservación del agua subterránea en calidad y cantidad
que permita una explotación eficiente de los acuíferos a
largo plazo, especialmente como una fuente segura y
confiable de abastecimiento de agua potable.
¿CONTRA QUÉ SE DEBEN PROTEGER LOS ACUÍFEROS?
 explotación excesiva, que puede ocasionar descensos
de los niveles freáticos y por ende la disminución de
la disponibilidad y la intrusión de agua de calidad
inferior proveniente de otros cuerpos de agua.
 deterioro de la calidad del agua subterránea como
resultado de la contaminación por actividades
antrópicas realizadas en superficie.
¿QUÉ IMPLICA LA PROTECCIÓN DEL AGUA SUBTERRÁNEA?
Desarrollo e implementación de
PLAN O PROGRAMA DE PROTECCIÓN DE LAS
AGUAS SUBTERRÁNEAS
conjunto de estrategias de protección
Implementación de planes de protección de las
aguas subterráneas
Dificultades:
Incertidumbre respecto de la magnitud del recurso hídrico
subterráneo por falta de exactitud en las estimaciones de la
recarga y el almacenamiento de los acuíferos (reservas).
Incertidumbre sobre el peligro de contaminación del agua
subterránea y el transporte de contaminantes en los
acuíferos.
Problemas legales relacionados con las captaciones de
aguas subterráneas o con fuentes de contaminación existentes
antes del inicio de nuevas políticas de protección de los
acuíferos.
¿CUÁLES SON LAS CAUSAS MÁS COMUNES DE DETERIORO
DE LA CALIDAD DEL AGUA SUBTERRÁNEA?
Fuente: Foster et al., 2003
¿CUÁLES SON LAS CAUSAS MÁS COMUNES DE DETERIORO
DE LA CALIDAD DEL AGUA SUBTERRÁNEA?
Fuente: Foster et al., 2003
¿CÓMO SE CONTAMINAN LOS ACUÍFEROS?
Fuente: Foster et al., 2003
¿CÓMO SE CONTAMINAN LOS ACUÍFEROS?
FUENTE DE CONTAMINACION
Actividad Agrícola
Saneamiento in situ
Gasolineras y Talleres
Automotrices
Depósito Final de Residuos
Sólidos
Industrias Metalúrgicas
Talleres de Pintura y Esmaltes
Industria Maderera
Tintorerías
Manufactura de Pesticidas
Depósito Final de Lodos
Residuales Domésticos
Curtidurías
Exploración y Extracción de
Petróleo/ Gas
Minas de Carbón y de Metales
TIPO DE CONTAMINANTE
Nitratos; amonio; pesticidas; microorganismos fecales
Nitratos; microorganismos fecales; trazas de hidrocarburos
sintéticos.
Benceno; otros hidrocarburos aromáticos; fenoles; algunos
hidrocarburos halogenados.
Amonio; salinidad; algunos hidrocarburos halogenados;
metales pesados
Tricloroetileno; tetracloroetileno; otros hidrocarburos
halogenados; metales pesados; fenoles; cianuro
Alcalobencenos; tetracloroetileno; otros hidrocarburos
halogenado; metales; algunos hidrocarburos aromáticos.
Pentaclorofenol; algunos hidrocarburos aromáticos
Tricloroetileno, tetracloroetileno
Algunos hidrocarburos halogenados; fenoles arsénico
metales pesados
Nitratos; varios hidrocarburos halogenados; plomo; cinc
Cromo; salinidad; algunos hidrocarburos halogenados;
fenoles
Salinidad (cloruro de sodio); Hidrocarburos aromáticos
Acidez; diversos metales pesados; hierro; sulfatos
PELIGRO!!!!!
¿Como se puede evaluar el peligro de
contaminación del agua subterránea?
A través de la caracterización de los sistemas
acuíferos en relación con las fuentes de
contaminación que podrían impactar sobre él.
PELIGRO!!!!!
Vulnerabilidad a la contaminación del acuífero
es consecuencia de las características naturales de los estratos que lo separan de la
superficie del suelo
Carga contaminante
que se aplica, será o podría ser aplicada en superficie como resultado de la actividad
humana
El peligro de contaminación de agua subterránea
es la interacción entre ambos
PELIGRO!!!!!
¿Como se puede evaluar el peligro de
contaminación del agua subterránea?
Teniendo en cuenta dos enfoques:
La protección del recurso hídrico subterráneo en su
totalidad
La protección de las fuentes de abastecimiento de
agua
ENFOQUE DE LA PROTECCIÓN DE LOS
RECURSOS HIDRICOS SUBTERRÁNEOS
1: 100.000 – 250.000
Escala de
Trabajo
de
mapas
ENFOQUE DE LA PROTECCIÓN DE LAS
FUENTES DE AGUA
1: 25.000 – 100.000
Entes Reguladores del Agua y del Ambiente
Provinciales y Nacionales
Empresas Públicas o Privadas de Servicio de
Agua y Administraciones Municipales
Evaluación de la Importancia SocioEconómica del Recurso Hídrico Subterráneo
Delimitación de Áreas de Protección de las
Fuentes de Agua Subterránea
Mapeo de la Vulnerabilidad a la
Contaminación del Acuífero
Evaluación de la Vulnerabilidad a la
Contaminación del Acuífero
Reconocimiento de las Principales Fuentes
Potenciales de Contaminación del Agua
Subterránea
Inventario Detallado de Cargas
Contaminantes al Subsuelo
Evaluación General del Peligro de
Contaminación del Acuífero
Evaluación del Peligro de Contaminación de la
Fuente
Estrategias de Monitoreo del Agua
Subterránea y Medidas de Control de Peligro
PRINCIPALES APLICACIONES
PRINCIPALES APLICACIONES
Planificación Primaria/ Desarrollo de Políticas
para la Toma de Conciencia del Público y de
los Grupos Interesados
Protección de la Fuente de Agua y
Planificación y Control del Uso del Territorio
Local
EVALUACIÓN Y MAPEO
DE LA VULNERABILIDAD A LA
CONTAMINACIÓN DE ACUÍFEROS
ENFOQUE DE LA PROTECCIÓN DE LOS
RECURSOS HIDRICOS SUBTERRÁNEOS
1: 100.000 – 250.000
Escala de
Trabajo
de
mapas
ENFOQUE DE LA PROTECCIÓN DE LAS
FUENTES DE AGUA
1: 25.000 – 100.000
Entes Reguladores del Agua y del Ambiente
Provinciales y Nacionales
Empresas Públicas o Privadas de Servicio de
Agua y Administraciones Municipales
Evaluación de la Importancia SocioEconómica del Recurso Hídrico Subterráneo
Delimitación de Áreas de Protección de las
Fuentes de Agua Subterránea
Mapeo de la Vulnerabilidad a la
Contaminación del Acuífero
Evaluación de la Vulnerabilidad a la
Contaminación del Acuífero
Reconocimiento de las Principales Fuentes
Potenciales de Contaminación del Agua
Subterránea
Inventario Detallado de Cargas
Contaminantes al Subsuelo
Evaluación General del Peligro de
Contaminación del Acuífero
Evaluación del Peligro de Contaminación de la
Fuente
Estrategias de Monitoreo del Agua
Subterránea y Medidas de Control de Peligro
PRINCIPALES APLICACIONES
PRINCIPALES APLICACIONES
Planificación Primaria/ Desarrollo de Políticas
para la Toma de Conciencia del Público y de
los Grupos Interesados
Protección de la Fuente de Agua y
Planificación y Control del Uso del Territorio
Local
¿Que significa vulnerabilidad de un acuífero?
Vulnerable: que puede ser atacado o herido
Evolución del concepto de vulnerabilidad
• Década de los ‘70
Albinet y Margat
“es la posibilidad de penetración y propagación de
contaminantes desde la superficie del terreno hacia los
acuíferos freáticos, bajo condiciones naturales"
• Década de los ‘80
Aller et al.(1987)
“sensibilidad intrínseca de un acuífero a la contaminación
basado en las características hidrogeológicas y
uso de la tierra”
• Década de los ‘80
Foster (1987)
vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos
“características intrínsecas de los estratos que separan la
zona saturada del acuífero de la superficie del terreno, lo
cual determina su sensibilidad a ser adversamente
afectado por una carga contaminante aplicada en la
superficie”
Evolución del concepto de vulnerabilidad
• Década de los ‘90
NRC, 1993
Vrba y Zaporozec, 1994
Revisaron el concepto de vulnerabilidad
y resaltaron su utilidad
Consideraciones importantes
“a la larga, todos los acuíferos
son vulnerables a contaminantes
móviles y persistentes”
“los acuíferos menos vulnerables
no son fácilmente contaminados,
pero una vez contaminados
son los más difíciles de restaurar”
Tener presente siempre....
“leyes sobre la vulnerabilidad del agua subterránea”
(NRC, 1993)
“todo acuífero tiene algún grado de vulnerabilidad a la
contaminación”
“cualquier evaluación de la vulnerabilidad a la
contaminación de acuíferos contiene incertidumbres”
“en los sistemas más complejos se corre el riesgo de que
al evaluar la vulnerabilidad lo obvio no esté tan claro y
lo sutil no se distinga”
VULNERABILIDAD : ¿se puede medir?
propiedad adimensional
precisión de la evaluación
cantidad y calidad de los datos
Cuanto mayor sea el conocimiento del sistema acuífero
más confiable será la evaluación de la vulnerabilidad
Criterios de evaluación
Qué se debería considerar?
• índices de vulnerabilidad específica para cada contaminante
y escenarios de contaminación ó
un índice de vulnerabilidad integrado único?
• un índice absoluto ó índices de vulnerabilidad relativos?
“Una vulnerabilidad general (integrada)
a un contaminante universal
en un escenario típico de contaminación”
no es estrictamente válida
Científicamente es más consistente
evaluar la vulnerabilidad a la contaminación
• para cada contaminante
• para cada tipo de contaminante (nutrientes, patógenos,
microorganismos, metales pesados, etc.)
• o en forma separada para cada grupo de actividades
contaminantes (saneamiento sin red cloacal, agricultura,
disposición de efluentes industriales, etc.)
• Realizar el mapeo de vulnerabilidad para cada grupo de
contaminantes en escenarios de contaminación
específicos conduciría a la elaboración de un atlas de
mapas para cada área particular cuya utilización sería en
muchos casos muy engorrosa,
excepto para la evaluación y control de la contaminación
agrícola difusa
• Además, no existen normalmente datos técnicos
adecuados y/o recursos humanos suficientes para lograr
este objetivo ideal
• Por lo tanto es necesario contar con un sistema menos
refinado y más generalizado para el mapeo de la
vulnerabilidad de acuíferos
• Camino a seguir:
producir un mapa de vulnerabilidad integrado donde los
términos usados estén claramente definidos y las
limitaciones claramente indicadas
considerar un índice absoluto de la vulnerabilidad a la
contaminación de acuíferos
Clase de
vulnerabilidad
INTEGRADA
Definición práctica
Tipo de contaminantes que
podrían ingresar al acuífero
Medida de protección requerida a.b
Extrema
vulnerable a la mayoría de los
contaminantes con impacto rápido
en numerosos escenarios de
contaminación
Cryptosporidia, virus y bacterias
fecales, metales pesados,
hidrocarburos, componentes
orgánicos sintéticos, soluciones
salinas y nutrientes
Todas las actividades potencialmente
contaminantes deberían prohibirse o permitirse
solamente aquellas con bajo impacto,
confinamiento extremo, monitoreo e inspección
detallada
Alta
vulnerable a muchos
contaminantes (excepto a los que
son fuertemente absorbidos o
fácilmente transformados) en
numerosos escenarios de
contaminación
Algunos virus fecales,
hidrocarburos, componentes
orgánicos sintéticos, soluciones
salinas y nutrientes
Todas las actividades potencialmente
contaminantes deberían prohibirse o estar sujetas
a controles exhaustivos y a gastos adicionales
considerables por el diseño, inspección y
monitoreo
Baja
sólo vulnerable a contaminantes
conservativos cuando son
descargados o lixiviados en forma
continua durante largos períodos
de tiempo
Nitratos, líquidos altamente
salinos, riesgo de infiltración de
compuestos orgánicos clorados
densos en fase no acuosa y
algunos productos farmacéuticos
La mayoría de las actividades podrían permitirse y
estar sujetas a condiciones de diseño normales,
excepto aquellas que incluyan lagunas o drenajes
no revestidas y manipulación de químicos
peligrosos para el agua subterránea c
Despreciable
presencia de capas confinantes en
las que el flujo vertical es
insignificante
Posibilidad de ingreso de
compuestos orgánicos
halogenados densos en fase no
acuosa
Todas las actividades podrían permitirse, sólo
sujetas a condiciones de diseño normales
a)
b)
c)
En relación con instalaciones industriales, extracción, almacenamiento y transporte de hidrocarburos, actividades mineras, y desarrollos de viviendas
residenciales –el uso agrícola del territorio en relación con la vulnerabilidad del agua subterránea debe ser encarado desde diversos aspectos mediante “buenas
prácticas agrícolas”, prohibiendo el uso de pesticidas y mejorando el incentivo para el manejo y/o administración del territorio
Las acciones y medidas requeridas en relación con las actividades potencialmente contaminantes están ampliamente relacionadas con las indicadas para nuevos
desarrollos, pero se tendrán que introducir controles progresivos para reducir el peligro de contaminación del agua subterránea por medio de negociación
Tipos de contaminantes que son altamente tóxicos y muy móviles y persistentes en los sistemas de agua subterránea que deberían estar sujetos a estrategias
preventivas en términos de descargas sobre el terreno
Adaptado de Foster et al. , 2013
Métodos para la evaluación de la vulnerabilidad de
acuíferos a la contaminación de acuíferos
1) Métodos hidrogeológicos o Sistemas de tipo Universal (STU)
2) Modelos numéricos y relaciones analógicas (RA)
3) Sistemas paramétricos
3.1) Sistemas de matrices (SM)
3.2) Sistemas de clasificación por rangos (SCR)
3.3) Sistemas de clasificación por rangos ponderados (SCP)
Vrba y Zaporozec (1994)
1.
Métodos hidrogeológicos o Sistemas
de tipo Universal (STU):
Evalúan la vulnerabilidad de grandes
ambientes hidrogeológicos en términos
cualitativos, utilizando una
superposición de mapas temáticos
(Albinet y Margat, 1970)
Dra. Marta Paris y Mag. Mónica D´Elia
2.
Modelos numéricos y relaciones analógicas (RA)
utilizan expresiones matemáticas que relacionan
parámetros claves como un indicador del índice de
vulnerabilidad
Marcolongo y Preto (1987)
índice de vulnerabilidad calculado a través de una expresión derivada de
la ecuación de Darcy:
Iv=K(QI/SI)/MS
donde:
Iv = índice de vulnerabilidad
SI= espesor no saturado
K= conductividad hidráulica del espesor no saturado
QI= tasa de infiltración por unidad de área
MS= humedad del suelo
AVI (Aquifer Vulnerability Index)
índice de vulnerabilidad calculado a través de una expresión de la
resistencia hidráulica
C = Ʃ bi / Ki
donde:
C = resistencia hidráulica [años]
bi = espesor de la capa homogénea "i“ que se encuentra por
encima de la zona saturada [cm] i = 1,2,3....n
Ki = conductividad hidráulica vertical de la capa homogénea "i“
[cm/año] i = 1,2,3....n
La resistencia hidráulica es una medida del tiempo aproximado de flujo
vertical de agua (carga) que atraviesa la zona no saturada
VULNERABILIDAD DEL ACUÍFERO - MÉTODO AVI
Grado de vulnerabilidad
Resistencia hidráulica (años)
Muy bajo
> 10000
Bajo
1000-10000
Medio
100-1000
Alto
10-100
Muy alto
< 10
La vulnerabilidad del acuífero será tanto mayor cuanto menor sea el
tiempo aproximado de flujo vertical de agua o sea el tiempo que
necesita un contaminante que se mueve con el agua en llegar al acuífero
3) Sistemas paramétricos
3.1) Sistemas de matrices (SM)
3.2) Sistemas de clasificación por rangos (SCR)
3.3) Sistemas de clasificación por rangos ponderados SCP)
utilizan parámetros convenientemente seleccionados para
representar la vulnerabilidad y se les asignan distintos rangos
e interacciones para generar un índice de vulnerabilidad
absoluto o relativo
3.1) Sistemas de matrices (SM)
Tipo de acuífero
1- acuífero libre
2- acuífero semiconfinado
3- acuífero confinado
Características de los suelos
1- suelos arenosos permeables profundos
2- suelos medianamente limosos permeables
profundos
3- suelos medianamente limosos y arcillosos
moderadamente permeables profundos
4- Suelos arcillosos de escasa permeabilidad
3.2) Sistemas de clasificación por rangos (SCR)
MÉTODO GOD
Foster, 1987; Foster e Hirata, 1988
Vulnerabilidad de un acuífero
caracterizada en función de:
*
accesibilidad hidráulica de la zona saturada
del acuífero
*
capacidad de atenuación de los estratos que
suprayacen al acuífero.
MÉTODO GOD
MÉTODO GOD
Parámetros seleccionados:
Grado de confinamiento hidraúlico
Groundwater hydraulic confinement - G
Ocurrencia del sustrato suprayacente (características litológicas y grado de
consolidación de la zona no saturada o capas confinantes)
Overlying strata – O
Distancia al nivel de agua subterránea (no confinados) o al techo del
acuífero (confinados)
Depth to groundwater table- D
MÉTODO GOD
-
El índice GOD resulta del producto de los valores
obtenidos para cada uno de los parámetros
considerados
-
Representa un índice integrado y absoluto
-
La clasificación de la vulnerabilidad está claramente
definida:
EXTREMA
ALTA
MEDIA
BAJA
DESPRECIABLE
Mapa de Vulnerabilidad a la contaminación
Liliana Ríos Rojas y María Victoria Vélez Otálvaro, 2008
Algunas consideraciones del método y casos especiales:
• se considera la condición genética de los depósitos geológicos
en lugar del tamaño de grano y características minerales
• casi todos los sedimentos de la clasificación son depósitos
geológicos transportados
• para caracterizar al sustrato suprayacente en el caso de una
secuencia de depósitos diferentes, se debe seleccionar la
litología predominante o limitante
• se consideró la porosidad primaria de los sedimentos y se puso
énfasis en la presencia de fracturas bien desarrolladas que
pueden dar lugar a flujos preferenciales
• La posibilidad de que ocurra flujo preferencial es considerado
como el factor más crítico de aumento de la vulnerabilidad y
reducción de la capacidad de atenuación
• Acuíferos poco profundos de mala calidad natural
(normalmente salinos)
• Acuíferos semiconfinados
• Acuíferos semiconfinados
MÉTODO DRASTIC
Sistema numérico formado por pesos, rangos y valores, aplicado
a cada uno de los factores DRASTIC
Indice DRASTIC
ID= DR*DW + RR*RW+ AR*AW+ SR*SW+ TR*TW+ IR*IW+ CR*CW
donde:
R = Rango y W= Peso
3.3) Sistemas de clasificación por rangos ponderados (SCP)
MÉTODO DRASTIC
Aller, et al., 1987
El potencial de contaminación del agua subterránea depende de siete
parámetros o factores:
* D = Depth to water (distancia al agua)
* R = Net Recharge (recarga neta del acuífero)
*A =
Aquifer media (medio acuífero)
*S=
Soil media (medio suelo)
*T=
Topography, Slope (topografía, pendiente)
* I = Impact of the vadose zone media (impacto de la zona no saturada)
* C = Hydraulic
Conductivity of the aquifer (conductividad hidráulica del acuífero)
MÉTODO DRASTIC
Pesos
Cada factor DRASTIC se evalúa en relación con los otros para
determinar su importancia relativa .
FACTOR
PESO
Conductividad Hidráulica
2
Recarga Neta
4
Impacto de la zona no saturada
4
Profundidad del nivel de agua
5
Topografía
3
Roca del acuífero
3
Tipo de suelo
5
MÉTODO DRASTIC
Rangos
D, R, T y C se dividen en rangos de variación y A, S e I en diferentes
características de los mismos.
Conductividad
Hidráulica
Recarga Neta
Profundidad del
agua
Topografía
Rango
(m/día)
Valor
Rango
(mm)
Valor
Rango
(m)
Valor
Rango
(%)
Valor
0.04-4
1
0-50
1
0-1.5
10
0-2
10
4-12
2
50-100
3
1.5-5
9
2-6
9
12-28
4
100-180
6
5-10
7
6-12
5
28-40
6
180-255
8
10-15
5
12-18
3
40-80
8
>255
10
15-20
3
>18
1
>80
10
20-30
2
>30
1
MÉTODO DRASTIC
Valores
A cada rango se le asigna un valor de 1 a 10. Para A e I se le asigna un valor variable
para ajustar el valor típico sobre la base de un conocimiento del acuífero y de la
zona no saturada.
Impacto de la zona no saturada
Rango
Valor
Valor Típico
Limo/arcilla
1-2
1
Pizarras
2-5
Calizas
Roca del acuífero
Rango
Tipo de suelo
Valor
Valor Típico
Rango
Valor
Pizarras masivas
1-3
2
Fino o ausente
10
3
Metamórficas/ígneas
2-5
3
Gravas
10
2-7
6
Metamórficas/ígneas alteradas
3-5
4
Arenas
9
Areniscas
4-8
6
Capas finas de areniscas,
calizas, secuencia de pizarras
5-9
6
Turba
8
Calizas en capas,
areniscas y
pizarras
4-8
6
Areniscas masivas
4-9
6
Arcillas
agregadas
7
Arenas y gravas
con limos y
arcillas
4-8
6
Calizas masivas
4-9
6
Franco arenosas
6
Metamórficas/
2-8
4
Arenas y gravas
6-9
8
Franco
5
Arenas y gravas
6-9
8
Basaltos, metamórficas/ígneas
muy fracturadas
2-10
9
Franco limosas
4
Basaltos
2-10
9
Calizas karstificadas
9-10
10
Franco
arcillosas
3
Calizas
karstificadas
8-10
10
Mantillo
2
Arcillas no
agregadas
1
ígneas
MÉTODO DRASTIC
Indice DRASTIC
ID= DR*DW + RR*RW+ AR*AW+ SR*SW+ TR*TW+ IR*IW+ CR*CW
donde:
R = Rango y W= Peso
El Índice DRASTIC indica la mayor o menor susceptibilidad a la
contaminación del agua subterránea de un ambiente hidrogeológico y
puede ser comparado con otro valor obtenido para otro ambiente
hidrogeológico de la misma región o de una región diferente.
Es una herramienta de evaluación relativa.
Profundidad del agua subterránea
Mapeo de la vulnerabilidad de acuíferos
Recarga Neta
Mapeo de la vulnerabilidad de acuíferos
litológicas del
Mapeo de la vulnerabilidadCaracterísticas
de acuíferos
acuífero
Características del suelo
Mapeo de la vulnerabilidad de
acuíferos
Mapeo de la vulnerabilidad de acuíferos
Topografía
litológicas de la
Mapeo de la vulnerabilidadCaracterísticas
de acuíferos
zona no saturada
Mapeo de la vulnerabilidad de
acuíferos
Conductividad
hidráulica
Dra. Marta Paris y Mag. Mónica D´Elia
Mapeo de la
INDICE DE VULNERABILIDAD
DRASTIC
vulnerabilidad de acuíferos
Dra. Marta Paris y Mag. Mónica D´Elia
Algunas consideraciones del método:
• El método DRASTIC arroja valores relativos que no dan una idea del
grado de vulnerabilidad obtenido sino más bien una indicación respecto
de otras áreas o regiones
• El hecho de que índices similares puedan ser obtenidos por una
combinación diferente de parámetros, podría conducir a tomar
decisiones equivocadas
• El método DRASTIC requiere de la evaluación de siete variables, por lo
tanto requiere de más información que no siempre está disponible
• Tiende a generar un índice de vulnerabilidad cuya significación es
confusa debido a la interacción entre demasiados parámetros
ponderados, algunos de los cuales no son independientes sino más bien
están fuertemente correlacionados
3.3) Sistemas de clasificación por rangos ponderados (SCP)
MÉTODO EPIK
Doerfliger y Zwahlen (1998)
Estima la vulnerabilidad de acuíferos kársticos y se basa en la asignación
de puntuaciones y factores de ponderación a cuatro parámetros:
E = Epikarst (zona de karstificación intensa)
P = Protective cover (cobertura de protección)
I = Infiltration conditions (condiciones de infiltración)
K= Karst network development (red kárstica)
MÉTODO EPIK
Índice de vulnerabilidad intrínseca o factor de protección
V = (a · E) + (b · P) + (g · I) + (d · K)
Donde:
V = factor de protección o índice de vulnerabilidad
E, P, I, K = puntuaciones de los parámetros
a, b, g, d = factores de ponderación
FACTORES DE PONDERACIÓN DE LOS PÁRAMETROS EPIK
a
b
g
d
3
1
3
2
MÉTODO EPIK
Parámetro E
Representa la zona de intensa karstificación y elevada
permeabilidad cercana a la superficie
CLASIFICACIÓN PARÁMETRO "E"
Notación
E1
E2
E3
Descripción
Red kárstica típica (dolinas, depresiones, cavidades,
rutas...)
Existencia de superficies de debilidad en la zona
matricial que generan alineamientos (valles secos,
alineación de dolinas...)
Ausencia de morfología epikárstica
Valoración
1
2
3
MÉTODO EPIK
Parámetro P
Capa protectora formada por el suelo y otros materiales de como
depósitos glaciales, loess, limos aluviales, etc. Se le asignan cuatro
valores en función del espesor de la cobertura
Notación
P1
CLASIFICACIÓN PARÁMETRO "P"
Descripción
Ausencia de capa protectora
Valoración
1
P2
Cubierta protectora de poco espesor
2
P3
Capa protectora de espesor medio
3
P4
Cubierta protectora de baja permeabilidad
4
MÉTODO EPIK
Parámetro I
Es la infiltración o recarga neta y uno de los parámetros más
difíciles de estimar. Puede tomar tres valores.
En este método la vulnerabilidad aumenta con el incremento de la pendiente ya que
favorece la concentración de la escorrentía en los sitios más karstificados
Notación
I1
I2
I3
CLASIFICACIÓN PARÁMETRO "I"
Descripción
Regiones con vías de acceso para la
infiltración
Zonas con pendientes moderadas
Zonas con elevadas pendientes
Valoración
1
2
3
MÉTODO EPIK
Parámetro K
Red kárstica
Notación
K1
K2
K3
CLASIFICACIÓN PARÁMETRO "K"
Descripción
Red kárstica bien desarrollada
Zonas pobremente karstificadas
Acuíferos kársticos con descarga en medios porosos,
o que presentan fisuración, pero subordinada
Valoración
1
2
3
MÉTODO EPIK
Índice de vulnerabilidad o factor de protección de un acuífero en
medio kárstico varía entre 9 (indicando máxima vulnerabilidad) y 34 (indicando
una vulnerabilidad mínima).
EPIK define un factor de protección del acuífero en lugar de vulnerabilidad por lo
tanto asigna un grado de vulnerabilidad que aumenta a medida que disminuyen
los valores relativos de los parámetros considerados
Si existe una cobertura de suelo detrítico de al menos 8 m de espesor y con baja
conductividad hidráulica, podría considerarse una cuarta categoría:
vulnerabilidad muy baja
VULNERABILIDAD DEL ACUÍFERO KÁRSTICO
Grado de vulnerabilidad
Valor EPIK (índice de
protección)
Alto
9-19
Medio
20-25
Bajo
26-34
Mapa de Vulnerabilidad a la contaminación
Viviana Ramos Sanchez, 2006
Limitaciones en el mapeo de la Vulnerabilidad
Ciertas condiciones hidrogeológicas generan problemas en la
evaluación y mapeo de la vulnerabilidad a la contaminación
de acuíferos:
• presencia de cursos superficiales indefinidos (permanentes
o intermitentes)
– incertidumbre en la evaluación de su condición
hidrológica,
– definición de la calidad del curso de agua y
– estimación de la capacidad de atenuación del lecho o
cauce
Limitaciones en el mapeo de la Vulnerabilidad
• explotación excesiva de acuíferos para el abastecimiento
de agua potable
– variaciones en la profundidad del nivel de agua
– variación en el grado de confinamiento
• arcillas extremadamente consolidadas
(y por lo tanto potencialmente fracturadas)
– incertidumbres respecto de la magnitud del flujo preferencial
• consideración de los suelos
en un sentido agrícola
– donde ocurren más rápidamente la mayoría de los procesos de
atenuación de contaminantes y/o eliminación como resultado de
su mayor contenido de materia orgánica, arcilla y numerosas
poblaciones de bacterias
Una posible modificación al método GOD es la incorporación de
un “índice de susceptibilidad a la percolación del suelo”,
basado en una clasificación del suelo en función de su textura y
contenido de materia orgánica, como un cuarto paso capaz de
reducir el índice GOD en aquellas áreas de alta vulnerabilidad
hidrogeológica.
GOD-S, propuesta por el Departamento de Ingeniería Hidráulica y Ambiental de la Pontificia
Universidad de Chile
Importante:
En áreas urbanas el suelo es frecuentemente removido
durante las construcciones o bien la carga contaminante al
subsuelo es aplicada en excavaciones por debajo de la
capa de suelo (tales como las excavaciones mineras,
trincheras o lagunas).
En estos casos la zona del suelo se debería considerar
ausente y no debería utilizarse la reducción en el índice de
vulnerabilidad por la consideración del suelo.
El mapeo de la vulnerabilidad de acuíferos es adecuado
solamente en los casos que se requiera la evaluación del peligro
de contaminación del agua subterránea relacionado a
descargas de contaminantes que ocurren en la superficie del
terreno y cuerpos de agua
• Descargas de contaminantes directamente debajo de la
superficie del terreno pérdidas de grandes tanques de
almacenamiento enterrados, lixiviación de rellenos sanitarios,
descargas de efluentes a canteras y pozos mineros, etc.
• Derrames de contaminantes orgánicos sintéticos inmiscibles
densos (DNAPL´s)
peligro de contaminación del agua subterránea resultará ALTO
sea cual fuera la vulnerabilidad del acuífero
Selección de la metodología
para la evaluación de la vulnerabilidad
 Limitaciones de cada metodología
 Información disponible para la evaluación y mapeo de la vulnerabilidad
 Alcance o grado de detalle de la evaluación
Es erróneo pensar que a mayor complejidad en la metodología
seleccionada para la evaluación más cercanos a la realidad
serán la vulnerabilidad y los mapas generados
Se debe tener presente que cuanto más compleja es la
metodología de evaluación la probabilidad de que lo evidente
no lo sea y que lo sutil no se distinga será mayor
Mapeo de la vulnerabilidad de acuíferos
Los mapas de vulnerabilidad son
una combinación de mapas temáticos correspondientes a
cada uno de los parámetros que intervienen en la evaluación
de la vulnerabilidad del acuífero.
Escala
objetivo del estudio
precisión requerida.
Estudio regional: 1:250.000 a 1:500.000
Estudio a nivel de municipio: 1:50.000 a 1:100.000
Estudio local/urbano: 1: 25.000 a 1:50.000
Estudio local de detalle: 1:10.000 a 1:25.000
Técnicas de mapeo de la vulnerabilidad
Plataforma SIG
superposición, interacción y
actualización de mapas
presentación de los resultados
 representación simplificada pero verdadera de la mejor información
disponible del ambiente hidrogeológico.
 representación de un determinado momento, por lo que requieren
actualización periódica.
Mapeo de la vulnerabilidad de acuíferos
Un mapa de vulnerabilidad es
una herramienta de “screening” cuyo objetivo es brindar una
primera idea del peligro de contaminación del agua
subterránea
un elemento de juicio para que los tomadores de decisión:
• propongan nuevos emprendimientos
• requieran investigaciones más detalladas de las
características hidrogeológicas de los sistemas para
establecer controles de los peligros de contaminación de
las aguas subterráneas
CASO DE ESTUDIO
Vulnerabilidad a la contaminación de
acuíferos
Esperanza, Argentina
Área de estudio: Ubicación
31° 20´ - 31° 30´ S
61° 05´- 60° 45´ O
Superficie = 480 km2
Ubicación del área de estudio
Modelo conceptual de funcionamiento del sistema hídrico
subterráneo en el área de estudio
Modelo conceptual de funcionamiento del sistema hídrico
subterráneo en el área de Esperanza (Fili et al., 1999; Paris, 2010)
Profundidad del NF vs Precipitaciones
09/2002-08/2006
Vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos
Situación de niveles medios
Situación de niveles altos
Ejercicio. Evaluación y mapeo de la vulnerabilidad a la contaminación
del acuífero Nimboyores
Sobre la base del modelo conceptual del acuífero Nimboyores
presentado con anterioridad y considerando que el mismo es
aprovechado para el abastecimiento de las poblaciones de la región y por
lo tanto requiere protección, indique:
1.
Qué tipo de metodología para la evaluación de la vulnerabilidad
a la contaminación de acuíferos seleccionaría? Por qué?
2.
Qué información básica requeriría? En caso de no disponer de
esa información, como la obtendría?
3.
Qué clases de vulnerabilidad podría Ud. establecer en una
primera instancia con la información existente?
4.
Qué utilidad cree Ud. tiene este tipo de herramienta?
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1-Monica D Elia: Vulnerabilidad