Estrategias para el manejo, monitoreo y gestión de acuíferos

1. 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

2. PROTECCIÓN DE ACUÍFEROSVulnerabilidad a la contaminación de acuíferos

3. 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

4. ¿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.

5. ¿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.

6. ¿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

7. 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.

8. ¿CUÁLES SON LAS CAUSAS MÁS COMUNES DE DETERIORO DE LA CALIDAD DEL AGUA SUBTERRÁNEA? Fuente: Foster et al., 2003

9. ¿CUÁLES SON LAS CAUSAS MÁS COMUNES DE DETERIORO DE LA CALIDAD DEL AGUA SUBTERRÁNEA? Fuente: Foster et al., 2003

10. ¿CÓMO SE CONTAMINAN LOS ACUÍFEROS? Fuente: Foster et al., 2003

11. ¿CÓMO SE CONTAMINAN LOS ACUÍFEROS?

12. ¿Como se puede evaluar el peligro de contaminación del agua subterránea? PELIGRO!!!!! A través de la caracterización de los sistemas acuíferos en relación con las fuentes de contaminación que podrían impactar sobre él.

13. 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

14. ¿Como se puede evaluar el peligro de contaminación del agua subterránea? PELIGRO!!!!! Teniendo en cuenta dos enfoques: • La protección del recurso hídrico subterráneo en su totalidad • La protección de las fuentes de abastecimiento de agua

15. ENFOQUE DE LA PROTECCIÓN DE LOS RECURSOS HIDRICOS SUBTERRÁNEOS ENFOQUE DE LA PROTECCIÓN DE LAS FUENTES DE AGUA Escala de Trabajo de mapas 1: 25.000 – 100.000 1: 100.000 – 250.000 Empresas Públicas o Privadas de Servicio de Agua y Administraciones Municipales Entes Reguladores del Agua y del Ambiente Provinciales y Nacionales Evaluación de la Importancia Socio- Económica 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 Inventario Detallado de Cargas Contaminantes al Subsuelo Reconocimiento de las Principales Fuentes Potenciales de Contaminación del Agua Subterránea Evaluación del Peligro de Contaminación de la Fuente Evaluación General del Peligro de Contaminación del Acuífero Estrategias de Monitoreo del Agua Subterránea y Medidas de Control de Peligro PRINCIPALES APLICACIONES Planificación Primaria/ Desarrollo de Políticas para la Toma de Conciencia del Público y de los Grupos Interesados PRINCIPALES APLICACIONES Protección de la Fuente de Agua y Planificación y Control del Uso del Territorio Local

16. EVALUACIÓN Y MAPEO DE LA VULNERABILIDAD A LA CONTAMINACIÓN DE ACUÍFEROS

17. ENFOQUE DE LA PROTECCIÓN DE LOS RECURSOS HIDRICOS SUBTERRÁNEOS ENFOQUE DE LA PROTECCIÓN DE LAS FUENTES DE AGUA Escala de Trabajo de mapas 1: 25.000 – 100.000 1: 100.000 – 250.000 Empresas Públicas o Privadas de Servicio de Agua y Administraciones Municipales Entes Reguladores del Agua y del Ambiente Provinciales y Nacionales Evaluación de la Importancia Socio- Económica 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 Inventario Detallado de Cargas Contaminantes al Subsuelo Reconocimiento de las Principales Fuentes Potenciales de Contaminación del Agua Subterránea Evaluación del Peligro de Contaminación de la Fuente Evaluación General del Peligro de Contaminación del Acuífero Estrategias de Monitoreo del Agua Subterránea y Medidas de Control de Peligro PRINCIPALES APLICACIONES Planificación Primaria/ Desarrollo de Políticas para la Toma de Conciencia del Público y de los Grupos Interesados PRINCIPALES APLICACIONES Protección de la Fuente de Agua y Planificación y Control del Uso del Territorio Local

18. ¿Que significa vulnerabilidad de un acuífero? Vulnerable: que puede ser atacado o herido

19. 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”

20. 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”

21. Evolución del concepto de vulnerabilidad • Década de los ‘90 NRC, 1993 Vrba y Zaporozec, 1994 Revisaron el concepto de vulnerabilidad y resaltaron su utilidad

23. 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”

24. 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”

25. 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

26. Criterios de evaluación Qué se debería considerar? • índices de vulnerabilidad específicapara cada contaminante y escenarios de contaminación ó un índice de vulnerabilidad integrado único? • un índice absoluto ó índices de vulnerabilidad relativos?

27. “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 cadatipo de contaminante (nutrientes, patógenos, microorganismos, metales pesados, etc.) • o en forma separada para cada grupo de actividadescontaminantes(saneamiento sin red cloacal, agricultura, disposición de efluentes industriales, etc.)

28. 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

29. Por lo tanto es necesario contar con un sistema menos refinado y más generalizadopara 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 vulnerabilidada la contaminación de acuíferos

30. 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

31. 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)

32. 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

33. 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 saturadoQI= tasa de infiltración por unidad de área MS= humedad del suelo

34. AVI (AquiferVulnerabilityIndex) índice de vulnerabilidad calculado a través de una expresión de la resistencia hidráulica C = Ʃbi / 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

35. 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

36. 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

37. 3.1) Sistemas de matrices (SM) 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 Tipo de acuífero 1- acuífero libre 2- acuífero semiconfinado 3- acuífero confinado

38. MÉTODO GODFoster, 1987; Foster e Hirata, 1988 3.2) Sistemas de clasificación por rangos (SCR) Vulnerabilidad de un acuífero caracterizada en función de: *accesibilidad hidráulicade la zona saturada del acuífero *capacidad de atenuación de los estratos que suprayacen al acuífero.

39. MÉTODO GOD

40. 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

43. MÉTODO GOD - El índice GOD resulta del producto de los valores obtenidos para cada uno de los parámetrosconsiderados - Representa un índice integrado y absoluto - La clasificación de la vulnerabilidad está claramente definida: EXTREMA ALTA MEDIA BAJA DESPRECIABLE

45. Mapa de Vulnerabilidad a la contaminación Liliana Ríos Rojas y María Victoria Vélez Otálvaro, 2008

46. 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

48. Acuíferos poco profundos de mala calidad natural(normalmente salinos)

49. Acuíferos semiconfinados

50. Acuíferos semiconfinados