estrategias para el manejo, monitoreo y gestión de acuíferos

ESTRATEGIAS PARA EL MANEJO, MONITOREO Y GESTIÓN DE ACUÍFEROS

Curso-Taller de capacitación y asistencia técnica

Liberia (Guanacaste, Costa Rica)21 al 25 de abril de 2014 Dra. Marta Paris

[email protected]

mailto:[email protected]

La protección de las fuentes de abastecimiento de agua debe contemplar :

su calidad y cantidad,

al pozo y al acuífero.

El rendimiento sostenible del acuífero

En ciertas ocasiones, la explotación no controlada de los acuíferos ha llevado a:


Para ello es necesario conocer:

1. El almacenamiento del acuífero y el movimiento del agua en el acuífero (escala del flujo).

2. La relación con las aguas superficiales, con otros acuíferos de diferente calidad y el clima (recarga y descarga).

3. Caracterización de la demanda.


Escala del flujo

Restricciones en los esquemas de explotación

Restricciones en los esquemas de explotación

Nivel (reservas), Calidad

Tasa y ocurrencia espacio temporal de la recarga y

de las extracciones

Escala del flujoTipo de acuífero

Geología

Tener en cuenta la dinámica temporal del sistema y la representatividad de los estudios disponibles y/o realizados.

• Tiempo (variabilidad intra anual e inter anual, tendencias)• Métodos de balance (modular, seriado, estimación de la ETP, cálculo de la escorrentía superficial que compone el exceso, estimación de los parámetros que caracterizan la humedad del suelo)•Evaluar otros métodos para cuantificar la recarga (en cantidad y ocurrencia espacial y temporal)•Cuantificación de la demanda (medición de todos los usos)•Planteo de escenarios de explotación (modelación matemática)

Escenarios

Cantidad de pozos, caudales de explotación, horas de funcionamiento, otras fuentes de agua, impacto de la importación de agua, etc. (MANEJO)

Indicador: profundidad del nivel de agua (MONITOREO-mediciones sistemáticas!!)

Regulaciones, normas,

agencias de control,

equipamiento y

capacitación, concientizació

n, indemnizacion

es, áreas de restricción de

uso, etc. (GESTIÓN)

Conocimiento del sistema hidrogelógico ambiental y capacidad técnica (REQUISITOS)

La protección de las fuentes de abastecimiento de agua debe contemplar :

su calidad y cantidad,

al pozo y al acuífero.

Quién se debe ocupar de la protección del recurso (acuífero) y de las fuentes de abastecimiento de agua (pozos)????

Cuestión de escala . . .

Lecturas complementarias/guia proteccion de la calidad del agua subterranea:Sp_Groundwaterquality_web.pdf

Protección de las captaciones – OPS/HEP/99/36, marzo 1997

ES NECESARIO PROTEGER LAS OBRAS DE CAPTACIÓN

Perímetros de Protección de Pozos

“ESCUDO PASIVO” contra la contaminación

Perímetros de Protección de Pozo (PPP)

Son áreas definidas alrededor de una fuente de abastecimiento sea pública o privada

en donde se presta especial vigilancia a las actividades que pueden constituir una amenaza de contaminación de las fuentes de agua.

Lecturas complementarias/guia proteccion de la calidad del agua subterranea:Sp_Groundwaterquality_web.pdf

Objetivos de los PPP

• Delimitar zonas que den un tiempo para intervenir con medidas de prevención y/o remediación.

• Delimitar zonas en la cual el contaminante se atenúe antes del pozo.

• Ordenar el uso territorial en las cercanías de las obras de captación para su protección.

• Contaminantes que decaen con el tiempo, donde el tiempo de residencia en el ambiente subterráneo es la mejor medida de protección

• Contaminantes no degradables, donde se debe considerar la dilución que depende de la trayectoria del flujo

Consideran:

Protección de las captaciones – OPS/HEP/99/36, marzo 1997

Los perímetros, áreas o zonas de protección de fuentes deberían ser tenidas en cuenta también para las fuentes destinadas a otros usos potencialmente susceptibles a la contaminación.

Especialmente las aguas minerales naturales envasadas que no reciben ninguna desinfección.

Por lo general . . . Implican restricciones en el uso del territorio

y de los cursos de agua

restricciones de uso de agua y/o del territorio Indemnizaciones cambio de procesos productivos traslado de actividades cambio o traslado de fuentes de abastecimiento uso de técnicas de riego más eficiente cobro de tarifas Multas Reglamentaciones con disposiciones técnicas

para construcción de pozos y obras de toma, conducción y tratamiento

Para eliminar completamente el riesgo de una contaminación inaceptable de una fuente de agua potable,

todas las actividades potencialmente contaminantes deberían ser prohibidas (o completamente controladas) dentro de toda el área de captura de la recarga a esa fuente.

Área total de captura de la fuente

Recarga

Área total de captura de la fuenteSe determina por medio de las trayectorias de flujo

subterráneo (isopiezas o isofreáticas) y el conocimiento de la hidrogeología local y/o regional.

• Sin embargo, esto será frecuentemente imposible o antieconómico, fundamentalmente por las presiones socio-económicas para lograr mayor desarrollo.

• Por lo tanto se requiere contar con alguna división de la zona de captura, de modo que las restricciones más estrictas al uso del territorio sean solamente aplicadas en aquellas áreas más próximas a la fuente.

Esta subdivisión podría basarse en diferentes criterios:

• Distancia horizontal• Tiempo de flujo horizontal• Porcentaje del área de recarga• Capacidad de dilución y/o atenuación de la zona

saturada

Pero en general se considera que una combinación de criterios de

tiempo de flujo (horizontal) y

distancia del flujo

es la más apropiada.

Se pueden establecer así una serie de áreas o zonasgeneralmente concéntricas con la perforación

sobre la base del conocimiento de las características hidrogeológicas locales (y/o regionales).

En las cuales se definen distintos niveles de restricciones, controles, monitoreo, etc.

Área Total de Captura de la Fuente

Área de Protección Microbiológica

Zona Operacional del Pozo


El perímetro de protección más interior es la zona operacional del pozo.

Comprende una pequeña área de terreno alrededor de la propia fuente de abastecimiento.

Es deseable que esta área sea propiedad y este bajo el control de la persona (ente, empresa) que realiza la explotación.


En ella no se deberían permitir actividades que no estén relacionadas con la extracción misma del agua

y aun así estas actividades necesitan ser evaluadas y controladas cuidadosamente para evitar que los contaminantes alcancen la fuente (establecer protocolos de operación)

Zona Operacional del PozoPor ejemplo,deberían tener un piso de concreto tipo plataforma sobre elevada

con drenajes perimetrales, para: prevenir la infiltración en los terrenos cercanos a la perforación de aceites y sustancias químicas utilizados en el mantenimiento de la bomba y, la llegada del escurrimiento de áreas vecinas.

Tener cerco perimetral para prevenir la invasión de animales y el propio vandalismo, la colocación de una cerca perimetral en esa zona es una práctica usual.

Proteger estas instalaciones de las inclemencias climáticas y en áreas rurales de la aplicación de agroquímicos.

http://www.chguadiana.es/corps/chguadiana/data/resources/file/PEAG/2_9_DEF_PERIM_PROTEC.pdf

Zona operacional del pozo dimensionada y protegida en forma inadecuada, amenazada por riego agrícola con aguas residuales urbanas

Zona operacional del pozo en un área rural forestada, bien diseñada y mantenida.


La dimensión de esta zona es siempre algo arbitraria y depende de la naturaleza de las formaciones geológicas locales, aunque es altamente recomendable un radio de por lo menos 10 metros.

Sin embargo, se deberían llevar a cabo inspecciones detalladas de la condición sanitaria en un área con un radio de 200m o más.


Prevenir la ingestión de agua subterránea contaminada con bacterias, virus y parásitos patógenos es de fundamental importancia.

Estos patógenos ingresan a los acuíferos someros desde tanques sépticos, letrinas, drenajes o cursos superficiales con aguas contaminadas.


En casi todas las formaciones

excepto en las más vulnerables

la capacidad de atenuación natural de la zona no saturada o las capas semiconfinantes confieren una protección al acuífero contra la contaminación que se dirige hacia él.

Área de Protección MicrobiológicaEsta zona se determina en función de la distancia equivalente a

un tiempo de flujo horizontal promedio en la zona saturada del acuífero.

10 días

50 días

400 días

500 días

La práctica usual en la mayoría de los países es adoptar la isócrona de 50 días.

Este perímetro de protección es tal vez el más importante de todos en términos de significación para la salud pública y

Normalmente es reducido en tamaño y fácil de implementar y hacerlo valer.

http://www.chguadiana.es/corps/chguadiana/data/resources/file/PEAG/2_9_DEF_PERIM_PROTEC.pdf

Las medidas de protección se imponen en forma de servidumbres.

Dentro de la demarcación de este perímetro se prohíben o limitan algunas actividades como la construcción, agricultura, industria, depósitos de residuos, extracción de metales, vertidos de aguas residuales, etc.

Esto puede requerir acciones concertadas con los actuales usuarios/propietarios del terreno, otras medidas de regulación, control, económicas, comunicación, etc.

Servidumbre: restricción del derecho de uso por razones de interés general.

Caso Barbados:

En la mayor parte de los casos, la aplicación de estas restricciones ha resultado exitosa en la preservación de la calidad del abastecimiento de agua.

Fuente: Foster et al., 2002Lecturas complementarias/guia proteccion de la calidad del agua subterranea:Sp_Groundwaterquality_web.pdf

Área total de captura de la fuenteEs la zona de protección más exterior.

Este es el perímetro en el que toda la recarga al acuífero (proveniente de la precipitación o cursos superficiales) será captada por la fuente de abastecimiento.

Área total de captura de la fuente

No debería confundirse con el área de influencia hidráulica producida por el bombeo del pozo (que es mayor gradiente abajo) o área de llamada (explotación)

Área total de captura de la fuenteSon muy importantes no solo para la protección de la

calidad de la fuente en sí,

sino también en términos de cantidad, ya que en situaciones de explotación intensiva, se podrían implementar como áreas de conservación o reserva.

Área total de captura de la fuenteSe determina por medio de las trayectorias de flujo

subterráneo (isopiezas o isofreáticas) y el conocimiento de la hidrogeología local y/o regional.

Área total de captura de la fuenteEn áreas donde el acuífero es confinado, el área de captura

estará ubicado distante del sitio real de extracción del agua subterránea.

Otras subdivisionesÁrea de captura isócrona de 10 años

TENER EN CUENTA

Cómo se determinan los PPP???

La delimitación de los PPP puede ser encarada utilizando una amplia variedad de métodos.

Históricamente se han usado tanto zonas circulares de radio fijo arbitrario o calculado (por ejemplo sobre la base de los descensos o radios de influencia) como formas elípticas muy simplificadas.

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL LITORALFacultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas

LOS PPP

66

Tres niveles de protección:

área operacional del pozo Radio fijo arbitrario

área de protección microbiológica

área de vigilancia.

.

•Métodos

•Tiempo de viaje/acción

•Decaimiento/dilución

Diferentes métodos para definir los perímetros de protección de pozos (basado en USEPA, 1987)

DATOS REQUERIDOS NIVEL DE INFORMACION

RECOMENDACIÓN

K V Q n i b S R C G poroso

fractu-rado

confi-nado

Radio Fijo Arbitrario

r Cr RI R RI

Radio Fijo Calculado

X X X r Cr RI PR RI

Mapeo de Vulnerabilidad

litología, estructura, suelo, superficie potenciométrica

X X m Cm PR R R

Mapeo de Flujo Analítico

litología, estructura, suelo, superficie potenciométrica

X X m Cm R R R

Formato Simple Variable.

X X X r Cr PR R RI

Tiempo de Transito

X X e Ce R R R

Sist. Flujo + Ecuac. Tiempo Tránsito

X X X X X X X m Cr R PR R

Sist. Flujo + Ecuac. Flujo Uniforme

X X X X X X X m Cr R PR R

Modelo Numérico

X X X X X X X X X X e Ce R R R

( ) no es requerido R recomendable Complejidad Tecnológica

(X) es requerido PR poco recomendable Cr Reducido

Nivel de Informción RI recomendable, en una primera aproximación

Cm Moderado

r reducido NR no recomendable Ce Elevado

m moderado

e elevado

Radio fijo calculado

R es el radio del perímetro de protección

Q es el caudal bombeado

me es la porosidad efectiva

b es el espesor saturado de la captación (es decir el espesor del tramo acuífero a explotar)

t es el tiempo de tránsito hasta la captación.

𝑅=ඨ𝑄.𝑡𝑚𝑒.𝑏.𝜋

CALCULAR!!!!!

Con esta expresión se define un círculo que tiene como centro el pozo y cuyo radio se define considerando el criterio llamado “tiempo de tránsito”.

Este tiempo de tránsito es el tiempo que necesita viajar un contaminante hipotético en el agua subterránea para llegar al pozo de explotación.

Se debe notar que este contaminante se mueve a la velocidad del agua en la zona saturada del acuífero.

Debe tenerse en cuenta que estas distancias se calculan considerando el tiempo de viaje horizontal en el acuífero, es decir considerando que el contaminante haya llegado efectivamente a la zona saturada.

En el caso de un acuífero semiconfinado, los estratos geológicos suprayacentes confieren cierta protección.

Con ello el área podría ser menor para aquellas cargas contaminantes aplicadas en la superficie del terreno, pues existe un tiempo de viaje en recorrido vertical desde esta superficie hasta la zona saturada.

Sin embargo este nivel de protección puede verse afectado por excavaciones, enterramientos, extracción de materiales, inadecuada construcción de la obra de captación, que darían lugar a vías de acceso preferenciales de los contaminantes.

Por otra parte, en el caso de sustancias que no decaen en el tiempo, su peligrosidad no disminuye por la presencia de esta trayectoria vertical.

CALCULAR!!!!!

Área de protección (nivel)

Radio fijo arbitrario/calculado (m)

Método de Wyssling (m)

Distancia Aguas Arriba del pozo So

Distancia aguas abajo del pozo Su

Área operacional del pozo

(arbitrario) = 5 – 10

Área de protección microbiológica (50 días)

(calculado) Promedio = 69,41 (calculado) Máximo = 69,58

Promedio = 70,04 Máximo = 79,42


Área de vigilancia (100 días)

(calculado) Promedio = 98,16 (calculado) Máximo = 98,40



Agricultura

Tener en cuenta

Así como el régimen de flujo es dinámico, los PPP también son dinámicos.

Ninguna zona es inmutable, ya que las condiciones del sistema hídrico subterráneo pueden cambiar físicamente o porque nuevos datos hidrogeológicos pueden permitir representar más exactamente al acuífero.

En términos generales la confiabilidad de las áreas de protección disminuye con el aumento del tiempo de viaje considerado.

Por ejemplo, el PPP de 50 días de tiempo de viaje muestra pequeñas variaciones entre los diferentes métodos, pero el PPP de los 10 años puede variar por muchas hectáreas, con una gran diferencia de forma.

Incertidumbres

Aunque se empleen los métodos más complejos para la definir la forma y tamaño de los PPP, estas valores tienen la incertidumbre contenida en los datos básicos y del conocimiento que se tenga del sistema, su funcionamiento y explotación.

En el caso de bombeos estacionales fuertemente variables (riego agrícola o enfriamiento industrial) y presencia de interferencias hidráulicas, se sugiere recurrir a la vulnerabilidad del acuífero como criterio para la protección general del recurso.

En el caso de cursos de agua que aportan agua al acuífero, cualquier actividad potencialmente contaminante ubicada en la cuenca superficial del curso, aguas arriba del área de captura de la recarga , podría igualmente afectar la calidad.

Sin embargo incluir esta área de protección es generalmente impracticable (MONITOREOS).

Mapas

Los PPP resultantes pueden ser llevados a mapas de áreas de protección de las fuentes

que pueden superponerse a los mapas de vulnerabilidad y de cargas contaminantes

con el propósito de evaluar el peligro de contaminación de las fuentes

Mapas

En esta etapa también deberán realizarse todas las verificaciones de escala y catastrales necesarias para definir los bordes del área a proteger y lograr así su implementación.

1:25.000 1:100.000

Las dificultades que se encuentran para definir los PPP son muy similares de un país a otro: índole técnica, administrativa, financiera.

Pese al mayor esfuerzo científico puesto en la definición de las áreas a proteger, en muchas ocasiones la implementación de las medidas no se logra, pues se argumenta el desconocimiento o carencia de instrumentos de gestión (legales, económicos, administrativos, etc.)

o de un marco institucional adecuado que habilite estas cuestiones de manejo.

Universidad Nacional del Litoral

Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas

PERÍMETROS DE PROTECCIÓN DE POZOS:MARCO LEGAL PARA SU IMPLEMENTACIÓN

EN ARGENTINA

La Plata, ArgentinaSetiembre | 2013

Viviana Rodríguez – Carlos G.Paoli – Marta Paris

VIII Congreso Argentino de HidrogeologíaVI Seminario Hispano-Latinoamericano sobre temas actuales de la Hidrología SubterráneaEl agua como recurso estratégico

100


101

CONCLUSIONESAREA 1 – Área operacional del pozo, con un tamaño de 5 a 10 metros de diámetro, donde la limitación será total.

Situación ideal: propiedad del estado/empresa (restricciones)

Si el pozo se encuentra ubicado en inmueble perteneciente a un particular deberá recurrirse al instituto de la expropiación.

Caso de acuíferos libres, en medios porosos de poco espesor y mediano rendimiento


102

CONCLUSIONES AREA 2 – Área de protección microbiológica, ubicada entre el límite del área 1 y los 45 metros de diámetro,

donde la limitación puede ser de tal magnitud que sea necesario establecer una servidumbre administrativa, sin descartar de plano la posibilidad de las restricciones al dominio.



103

CONCLUSIONESAREA 3 - Área de vigilancia, que irá entre los 46 y 60 metros de diámetro alrededor del pozo

Posiblemente se podrá proteger con simples restricciones al dominio.



104

CONCLUSIONES

Las medidas a adoptarse deberán establecerse en cada caso particular propiciando adoptar la alternativa que combine con mayor grado de eficacia las condiciones técnicas, jurídicas y económicas para seleccionar el lugar de ubicación de los pozos.


105

CONCLUSIONES

Siendo el agua y el suelo recursos de vital importancia social, a la hora de producir cambios legislativos,

es necesario pensar en la elaboración de un régimen transitorio que respete situaciones preexistentes

y que los procesos de adaptación al nuevo régimen causen la menor conmoción de la colectividad y faciliten la inmediata aplicación obviando dislates jurídicos.

En curso . . .

Estas medidas deberían ser absolutamente “apropiadas”.

ya que debería estar basadas en un diagnóstico apropiado: del sistema ambiental (natural y social), su contexto

organizacional, legal y político y, de los problemas a resolver (contaminación, explotación

intensiva, ecosistemas en peligro, etc.)

apropiadas en el sentido de la factibilidad de implementación, es decir practicables, flexibles y dinámicas

y también apropiadas en el sentido de que el sistema social debería aceptarlas, adoptarlas, hacerlas propia. Esto evitará o reducirá situaciones de conflicto.

Monitoreo y vigilancia

Los PPP no deben ser Buenas

intenciones Cálculos

académicos y científicos

Medidas impracticables y efímeras

Los PPP deben ser

¿Son necesarios y podremos mantener el cumplimiento de los tres niveles de protección?

¿Podemos poner el mayor esfuerzo en la instalación y cumplimiento del primer nivel (más cercano a la obra de captación) y reemplazar las restricciones al dominio por controles?

No hay recetas que puedan aplicarse en forma universal.

Se debe analizar la situación de cada obra de captación en particular, considerando el uso del territorio (actual, pasado y futuro), para definir las estrategias de protección apropiadas.

Gracias por la atención!!!

El hombre es una criatura de esperanza e inventiva, y ambas cualidades desmienten la idea de que no es posible cambiar las cosas.

Tom Clancy

estrategias para el manejo, monitoreo y gestión de acuíferos

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