CONTENIDOS - EBOOK - VULNERABILIDAD DE ACUIFEROS
Conceptos y Métodos

Autor: MIGUEL AUGE
e-mail: migelauge@uolsinectis.com.ar

3.- METODOS PARA LA EVALUACION

Se citan las metodologías más empleadas para la evaluación, cualificación y el mapeo de la vulnerabilidad de un acuífero.

3.1. DRASTIC.

Fue desarrollado por Aller et al (1987) para EPA, con el objeto de evaluar la vulnerabilidad intrínseca de los acuíferos. Es un método de uso muy difundido, tanto para la cualificación (evaluación cualitativa) como para el mapeo y se basa en la asignación de índices que van de 1 a 10, de acuerdo a las características y el comportamiento de las variables consideradas en el acrónimo DRASTIC:

D (depth - profundidad del agua freática) R (recharge - recarga neta) A (aquifer - litología del acuífero) S (soil - tipo de suelo) T (topography - topografía) I (impact - litología de la sección subsaturada) C (hydraulic conductivity - conductividad hidráulica del acuífero).

El índice 1 indica la mínima vulnerabilidad y el 10 la máxima.

Además de lo expresado, a cada variable se le asigna un peso o ponderación, de acuerdo a la influencia respecto a la vulnerabilidad. Para el peso ponderado se emplean índices entre 1 y 5, adoptando los autores el mayor (5) para la profundidad del agua (D) y la litología de la sección subsaturada (I) y el menor (1) para la topografía (T).

Ambos índices se multiplican y luego se suman los 7 resultados, para obtener un valor final o índice de vulnerabilidad, cuyos extremos son 23 (mínima) y 230 (máxima), aunque en la práctica el índice dominante varía entre 50 y 200.

DRASTIC también considera la incidencia de las actividades agrícolas, en particular de los pesticidas.

Tanto este como el resto de los métodos que aquí se mencionan, califican a la vulnerabilidad en forma cualitativa y su mayor utilidad es que permiten realizar comparaciones relativas dentro de una misma región, o entre regiones distintas.

3.2. SINTACS.

Es una derivación del DRASTIC, desarrollado por Civita et al (1990) para adecuarlo a las diversificadas características hidrogeológicas de Italia y al requerimiento de un mapeo de mayor detalle. El acrónimo SINTACS comprende:

S (soggiacenza - profundidad del agua) I (infiltrazione - infiltración) N (non saturo - sección subsaturada - zona no saturada) T (tipologia della copertura - tipo de suelo) A (acquifero - características hidrogeológicas del acuífero) C (conducibilità - conductividad hidráulica) S (superficie topografica - pendiente topográfica).

Este método presenta una estructura compleja, tanto para la entrada de datos como para la salida, por lo que su operación se realiza mediante un programa cibernético preparado especialmente para el mismo. A las variables mencionadas, que influyen en la vulnerabilidad intrínseca, se les puede añadir la incidencia del agua superficial y el uso de la tierra.

En la figura 1 tomada de Vrba y Zaporozec (1994), se indican los pesos relativos en % de las variables intrínsecas adoptadas para la región de La Loggia – Carignano y, como puede observarse, la de mayor incidencia respecto a la vulnerabilidad es S la profundidad de la superficie freática (22) y la menor I la recarga neta (8).

Figura 1 - Pesos relativos de los parámetros SINTACS para evaluar la vulnerabilidad intrínseca de la región de La Loggia – Carignano

3.3. GOD.

Este método propuesto por Foster (1987), se basa en la asignación de índices entre 0 y 1 a 3 variables que son las que nominan el acrónimo:

G (ground water occurrence - tipo de acuífero) O (overall aquifer class - litología de la cobertura) D (depth - profundidad del agua o del acuífero)

En la figura 2 (Foster e Hirata, 1991) se reproduce el diagrama para cualificar la vulnerabilidad de un acuífero a la contaminación. Los 3 índices que se multiplican entre sí, resultan en uno final (diagrama de salida - output) que puede variar entre 1 (vulnerabilidad máxima) y 0 (mínima).

Otros métodos similares a los descriptos, pero menos conocidos y utilizados, son los desarrollados por Fenge (1976), Zaporozec (1985), Marcolongo y Pretto (1987), Sotorníková y Vrba (1987), Schmidt (1987), Villumsen et al (1983).

Figura 2 - GOD. diagrama para cualificar la vulnerabilidad de un acuífero a la contaminación.

3.4. EPIK.

Es un método paramétrico desarrollado por Doerfliger y Zwahlen (1997) para acuíferos kársticos. El acrónimo EPIK significa:

E (Epikarst ) P (Protective cover) I (Infiltration conditions) K (Karst network development )

El Epikarst es una zona de intensa karstificación y elevada permeabilidad, cercana a la superficie (Tripet et al, 1997), al que se le asignan 3 valores:

E1 corresponde a la red kárstica típica (dolinas, depresiones, cavidades, grutas, etc.)
E2 cuando hay superficies de debilidad en la zona matricial que generan alineamientos (valles secos, alineación de dolinas, etc.)
E3 ausencia de morfología epikárstica.

El Protective cover está formado por el suelo y otros materiales de cobertura como depósitos glaciales, loess, limos aluviales, derrubios de falda, etc. A este parámetro se le asignan 4 valores (de P1 a P4), en función del espesor de la cobertura.

El parámetro Infiltration (infiltración) es el de más complicada estimación.

I1 se aplica a regiones con vías accesibles para la infiltración directa.
I2 e I3 se emplean para zonas con pendientes topográficas entre 0 y 25%. Contrariamente a otros métodos paramétricos, en éste la vulnerabilidad aumenta con el incremento de la pendiente, que favorece la concentración de la escorrentía en los sitios más karstificados.

Al parámetro Karst network (red kárstica) se le asigna 3 valores:

K1 para una red kárstica bien desarrollada.
K2 para zonas pobremente karstificadas.
K3 para acuíferos kársticos con descarga en medios porosos, o que presentan fisuración, pero subordinada.

El método incluye 4 factores de ponderación (a b g d), aplicables a cada parámetro (EPIK), para valorar su peso relativo en el cálculo del índice de vulnerabilidad intrínseca. Este índice de vulnerabilidad, denominado también factor de protección es:

Vi = (a . Ei) + (b . Pi) + (g . Ii) + (d . Ki)

Donde:

Vi: índice de vulnerabilidad en el área i
Ei, Pi, Ii, Ki: valores relativos de los parámetros E, P, I, K
a, b, g, d: factores de ponderación correspondientes a los parámetros EPIK.

Los valores relativos para los parámetros E,P,I y K son:

E1	E2	E3	P1	P2	P3	P4	I1	I2	I3	I4	K1	K2	K3
1	2	3	1	2	3	4	1	2	3	4	1	2	3

A diferencia de la mayoría de los otros métodos, el EPIK brinda vulnerabilidades crecientes a medida que disminuyen los valores relativos de los parámetros considerados. Esto, pues el método apunta a definir el factor de protección para el agua subterránea, más que la vulnerabilidad.

Para los factores de ponderación Doerfliger y Zwahlem (1997) proponen:

a = 3  b= 1  g = 3  d = 2

Considerando los valores relativos y los factores de ponderación, surge que el índice de vulnerabilidad o factor de protección de un acuífero en medio kárstico puede variar entre extremos de 9 (más vulnerable) y 34 (menos vulnerable). Los mismos autores recomiendan emplear las siguientes categorías:

vulnerabilidad alta (9 – 19)
vulnerabilidad media (20 –25)
vulnerabilidad baja (26 – 34)
vulnerabilidad muy baja cuando existe una cobertura de suelo detrítico, de por los menos 8 m de espesor, con baja conductividad hidráulica.

3.5. EKv.

Auge (1995), considera que la vulnerabilidad “es un concepto cualitativo, que en la generalidad se refiere al grado de protección natural de un acuífero frente a la contaminación. Por ello también se la conoce como protección o defensa natural”.

En relación a los acuíferos libres desarrolla una clasificación basada en la profundidad de la superficie freática (E) y en la permeabilidad vertical de la zona subsaturada (Kv), parámetros que también considera el método AVI (Aquifer Vulnerability Index).

A ambas les asigna índices que van de 1 (menos vulnerable) a 5 (más vulnerable), finalizando en el diagrama de la tabla 3 donde Kv es la permeabilidad vertical y E el espesor de la sección subsaturada. Ambos valores se suman brindando un índice final, con extremos de 2 y 10. Para índices de E + Kv entre 2 y 4 la vulnerabilidad es baja, entre 5 y 7 media y de 8 a 10 alta.

Tabla 1 - Valor del indice según el espesor de la zona subsaturada.

	Espesor de la zona subsaturada (E)
m	>30	>10 a 30	>5 a 10	>2 a 5	<2
índice	1	2	3	4	5

Tabla 2 - Valor del indice según la Permeabilidad vertical.

5: con permeabilidades verticales (Kv) de 50 a 500 m/día, está representado por arena mediana y gruesa, grava arenosa y grava.
4: Kv de 1 a 50 m/d, por arena muy fina a limosa, arena fina y arena mediana a gruesa.
3: Kv de 0,01 a 1 m/d, por limo y limo arenoso.
2: Kv de 0,001 a 0,01 m/d, por limo y limo arcilloso.
1: Kv < de 0,001 m/d, por arcilla y arcilla limosa.

Tabla 3 - Diagrama de vulnerabilidad - acuíferos libres.

Kv	1 6 5 4 3 2 2 7 6 5 4 3 3 8 7 6 5 4 4 9 8 7 6 5 5 10 9 8 7 6   5 4 3 2 1
	E

Es muy poco lo que se ha hecho respecto a la vulnerabilidad de acuíferos parcialmente confinados o semiconfinados.

Seguidamente se transcribe un ensayo preliminar realizado para la Red CyTED de Vulnerabilidad de Acuíferos (Auge, 2001).

3.6. DhT´ (Relación de potenciales hidráulicos)

La vulnerabilidad de este tipo de acuífero, está controlada por las propiedades físicas y geométricas del acuitardo que conforma su techo (permeabilidad vertical, porosidad, espesor y continuidad) y también por la diferencia de potencial hidráulico que guarda con el libre sobrepuesto. Esta diferencia, que bajo condiciones de no alteración generalmente es pequeña (algunos dm a pocos m), se magnifica en los ámbitos bajo explotación, donde puede alcanzar decenas y aún centenas de metros.

En la figura 3 se señala una relación hidráulica natural con un Dh1 favorable al acuífero libre, que define el sector de recarga del semiconfinado y un Dh2, favorable a este último que tipifica al ámbito de descarga.

El acuífero semiconfinado sólo puede contaminarse a partir del libre en el ámbito de recarga, pero no en el de descarga.

Figura 3 - Potenciales hidráulicos naturales - acuífero libre y semiconfinado.

En la figura 4 la extracción generó una nueva relación hidráulica entre los dos acuíferos, cuya consecuencia más trascendente respecto a la vulnerabilidad del semiconfinado, es el descenso de su superficie piezométrica con la consecuente sobrecarga hidráulica del libre en el techo del acuitardo, lo que facilita la filtración vertical descendente y el acceso de contaminantes al semiconfinado.

Figura 4 - Contaminación por bombeo - acuífero semiconfinado.

La permeabilidad vertical del acuitardo (K') y su transmisividad vertical (T'=K'/e') no son de fácil determinación. Una forma es mediante ensayos hidráulicos, pero estos pueden brindar valores bastante más altos que los reales, particularmente cuando las perforaciones ensayadas carecen de un buen aislamiento entre el acuífero libre y el semiconfinado. Más representativo es comparar la freatimetría con la piezometría de la misma zona y obtener un mapa residual, con las diferencias de potencial hidráulico entre el freático y el acuífero semiconfinado y a partir de este último, conociendo el flujo por el acuífero parcialmente confinado, estimar el valor de T' (Auge, 1986). Magnitudes de T' entre 10^-3  y 10^-6 día^-1 son típicas de acuíferos semiconfinados, mientras que las menores de 10^-6 indican un alto grado de confinamiento y las mayores de 10^-3 d^-1 apuntan hacia acuíferos libres o semilibres.

Un valor de T' = 5.10^-4 día^-1 significa que por cada metro de diferencia de potencial hidráulico entre el acuífero parcialmente confinado y el freático, pasarán por una superficie de 1 m2 del sellante, 5.10^-4 m3 (0,5 litros) al cabo de 1 día. Esta magnitud que parece despreciable, deja de serlo cuando el ámbito involucrado en el pasaje, adquiere dimensiones naturales (cientos o miles de km2).

Los potenciales hidráulicos relativos de las unidades hidrogeológicas involucradas resultan fundamentales, pues condicionan el flujo vertical. Si los niveles son parecidos el flujo vertical a través del acuitardo estará muy limitado (figura 5), pero la dinámica vertical se acentúa notoriamente en condiciones de alteración artificial (figura 6).

Figura 5 - Flujo a través del acuitardo - potenciales hidráulicos naturales.

Figura 6 - Flujo a través del acuitardo - potenciales hidráulicos artificiales.

De los esquemas se desprende que la situación menos favorable para la protección del acuífero parcialmente confinado, se da cuando su potencial hidráulico es menor que el del freático; o sea existe un gradiente hidráulico vertical negativo en profundidad (figura 7).

Otro factor que incide en la comunicación hidráulica es la continuidad areal y litológica del sellante, dado que los cambios faciales suelen modificar notablemente su capacidad respecto a la transmisión de agua (figura 7).

Figura 7 - Flujo a través del acuitardo por variación de la transmisividad vertical.

Considerando ambas variables (potenciales hidráulicos y transmisividades verticales) se pueden establecer 3 grados de vulnerabilidad (alta, media y baja), determinados primariamente por el gradiente vertical de potenciales hidráulicos y secundariamente por la T'.

Resulta importante señalar que los potenciales hidráulicos pueden variar, tanto por causas naturales (períodos de exceso o déficit) como artificiales (extracción) y que ello puede modificar el sentido del flujo vertical. Por lo tanto debe seguirse periódicamente (monitoreo) la evolución espacial y temporal de los mismos.

Si se denomina H1 al potencial hidráulico del acuífero libre y H2 al del parcialmente confinado, se tiene:

Tabla 4 - Vulnerabilidad de un acuífero semiconfinado en relación al
potencial hidráulico respecto al del libre asociado.

H2 > H1	vulnerabilidad baja
H2 ~ H1	vulnerabilidad media
H2 < H1	vulnerabilidad alta

A esto se le puede adicionar la resistencia hidráulica que ofrece el sellante al pasaje vertical.

Tabla 5 - Vulnerabilidad de un acuífero semiconfinado en relación a
la transmisividad vertical del acuitardo sobrepuesto.

T' < 10-5  1/día	vulnerabilidad baja
10-5<T'<10-3  1/día	vulnerabilidad media
T' > 10-3  1/día	vulnerabilidad alta

---

| anterior || Indice del libro de vulnerabilidad || siguiente apartado |

| Indice | Presentación | Contenidos Didácticos | Investigación |
| Noticias | Sitemap | Master | Redes de Control | Enlaces | Actualizaciones |
| Ponencias en esta web | Bases de Datos | Foro | Punto de Encuentro |

---

| Inicio Página | Volver a Tierra |

Ultima actualización: 14 de Marzo de 2004.©
Autor del e-libro: Miguel Auge - migelauge@uolsinectis.com.ar
Pagina actualizada y corregida por A. Pelayo Martínez