Hidrored - Jorge Montaño - I Seminario-Taller. Protección de acuíferos frente a la contaminación. Metodología.

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I SEMINARIO-TALLER. PROTECCIÓN DE ACUÍFEROS FRENTE A LA CONTAMINACIÓN: METOLODOGÍA.
Toluca, México. 20-22 de Junio de 2001

VULNERABILIDAD DE ACUÍFEROS EN MEDIOS FRACTURADOS.

Por:

Jorge Montaño (1,2)

(1) Centro de Investigaciones en Cambios Globales,
Casilla 11152, La Paz-Bolivia.
cicg_bo@hotmail.com

(2) Instituto de Investigaciones Geológicas y del Medio Ambiente,
UMSA,
geoins@ceibo.entelnet.bo

(Uruguay)

RESUMEN

En la presente investigación se desarrolla una caracterización hidrogeológica de medios discontinuos y una metodología para cuantificar la vulnerabilidad en acuíferos fisurados, dado que el subsuelo del área está constituido por rocas metamórficas con zonas de alta densidad de fracturas portadoras de agua, entre las que se destacan las de dirección N40-50E y conjugadas.

Los caudales más frecuentes de los pozos se encuentran entre 1-5 m3/h, con un caudal específico medio de 0,5 m3/h/m. El volumen almacenado por el acuífero en la zona donde se emplazan las fracturas (11.475 ha) se estima en 22,9 hm3.

Las aguas subterráneas son de composición bicarbonatada sódica dominante y clorurada cálcica subordinada, con una salinidad media de 480 mg/l. En lo referente a su utilidad, el agua es apta para uso humano y para riego, calificándose como dura para procesos de enfriamiento en la industria. Presentan anomalías en nitratos con valores mayores a 30 ppm, producidas por prácticas agrícolas y falta de saneamiento.

Respecto a la vulnerabilidad de contaminantes, se definieron amortiguadores edafológicos y geológicos en la zona no saturada. La amortiguación edafológica (química) se estimó en función de los valores de capacidad de intercambio catiónico (C.I.C.), y la física, a partir del tiempo de transferencia. Este último parámetro también se utilizó para medir la amortiguación geológica.

Se identificaron zonas de baja vulnerabilidad constituidas por suelos brunosoles o planosoles, sobreyaciendo a las formaciones Libertad y Fray Bentos (54% de la superficie total de la cuenca); y de alta vulnerabilidad para el basamento cristalino aflorante o cubierto por arenosoles.

WORDS KEYS

Hydrogeologic, vulnerability, fractured system, transfer time.

ABSTRACT

In the present research is developes a hydrogeologic characterization of discontinuos media and a metodology to measure vulnerability in a fractured aquifer are developed, the ground is made up of metamorphic rocks with zones of high density of fractures bearing water, among them, the ones with N40-50E direction and their complementaries.are clarly noticeable

The most frequently flow in the wells is between 1 and 5 m3/h with and specific flow of 0,5 m3/h/m. The storage of the aquífer in the zone where are the fractures located(11.475 ha) is estimated at 22,9 hm3.

The groundwater is predominantly bicarbonated-sodic with subordinate clorurated calcic, and a media salinity of 480 mg/l. Groundwater canbe utilized agricultural for human use and irrigation, and very hard for industries cooling processes . They show anomalies in nitrates with values higher than 30 ppm which is the result of agricole actvities and lack of sanitation.

With respect to vulnerability to contaminants, edafologic and geologic buffers were defined and they constitute the non-saturated zone. The edafologic buffering of (chemical) is estimated taking into account the capacity change cationic (CIC) and the one of physical type is based on transfer time. The latter was used to measure the geologic buffering.

There were observed zones of low vulnerability formed of brunosols or planosols overlying the sedimentary formations Libertad and Fray Bentos (54% of de surface of the basin); and zones of high vulnerability in the cristalline basement either outcropping or covered by arenosoles.

1.- INTRODUCCION

Tradicionalmente se ha asumido que la naturaleza aporta recursos naturales (agua, aire, luz, suelo, biota) y otros servicios ambientales en cantidades ilimitadas, por lo que estos se han considerado abundantes y no se ha reflexionado sobre su valor e importancia.

Esta situación determina un deterioro ambiental que se incrementa a medida que crece la población y se intensifican los procesos de producción, industrial y agrícola, afectando la disponibilidad y calidad de los recursos, principalmente los hídricos. En la actualidad existen limitaciones de información para valorar en términos físicos y económicos los impactos ambientales que se producen por un mal manejo del agua.

En la presente investigación se presenta una caracterización hidrogeológica en medios discontinuos y una metodología para cuantificar la vulnerabilidad de acuíferos fisurados, cuyas características y comportamiento en el aspecto general, han sido muy poco tratados en la literatura hidrogeológica a nivel mundial. En efecto, tanto los principios básicos que rigen el movimiento del agua subterránea, como los parámetros hidráulicos que caracterizan a los acuíferos (transmisividad, permeabilidad, almacenamiento), los balances hídricos y el comportamiento hidroquímico, se han referido prioritariamente a los medios con porosidad intergranular, dejando prácticamente en el olvido la caracterización y evaluación de los medios con porosidad por fisura. El déficit en este aspecto ha sido tan notorio, que aún en la actualidad se emplean los conceptos de los primeros, adaptándolos a los medios discontinuos.

Falencias similares se dan en temas como contaminación, riesgo y vulnerabilidad. Por ello con este trabajo se pretende aportar al conocimiento sobre el:-comportamiento de los amortiguadores naturales frente a la contaminación.-grado de susceptibilidad de los sistemas acuíferos complejos.

2.- OBJETIVOS

1) - Caracterizar la circulación y el almacenamiento de agua subterránea en sistemas discontinuos.

2) - Desarrollar una metodología para establecer la vulnerabilidad de acuíferos fisurados a la contaminación, constituye el objetivo principal.

3.- VULNERABILIDAD

El concepto de vulnerabilidad de los sistemas subterráneos está basado en la posible degradación de los acuíferos por impactos naturales o antrópicos. Si bien el término puede referirse a la calidad, disponibilidad y/o productividad del recurso hídrico subterráneo, en general es utilizado en relación a su estado frente a la contaminación, forma que también es empleado en este trabajo. En lo referente a su dimensión, el término es netamente cualitativo, expresándose generalmente en forma relativa de la siguiente manera: este sistema hidrogeológico es más o menos vulnerable que este otro.

La vulnerabilidad puede representarse en mapas, donde se expresa el desarrollo diferencial de la protección natural que presenta una determinada región. A partir de esta información se puede planificar un ordenamiento del territorio mediante la identificación de zonas más expuestas a la contaminación de otras más protegidas.

Para el caso de existencia de riesgo de destrucción de la protección, se deben analizar los factores que intervienen en la vulnerabilidad e instrumentar modificaciones que mejoren su eficiencia e impedir la degradación del recurso.

Para el estudio de un sistema acuífero en un medio fisurado, es necesario realizar un análisis detallado de los factores que controlan la heterogeneidad del medio y en lo posible lograr una metodología semicuantitativa, como herramienta de comparación para lograr una categorización del territorio.

El objetivo no es fácil de lograr, por existir grandes limitaciones para ponderar a los diversos factores que intervienen como amortiguadores frente al pasaje de contaminantes por la zona protectora. Pese a ello, aquí se propone una metodología para contribuir a la identificación y delimitación de ambientes fisurados, en función de sus grados de vulnerabilidad. La finalidad es brindar las bases para un uso adecuado del territorio, con el objeto de preservar el recurso hídrico subterráneo.

Para desarrollar la metodología que se presenta se eligió un área de la región periférica de Montevideo (Uruguay) cuyas características físicas se detallan a continuación.

4.- ÁREA DE ESTUDIO

Se encuentra ubicada en el límite de los departamentos de Montevideo y Canelones, delimitada por las coordenadas geográficas: 38° 56' - 38° 76' latitud Sur y 62° 21' - 62° 41' longitud Oeste.

De la extensión de la Cuenca (22.143 hectáreas), el 55% se encuentra en el Departamento de Montevideo y el 45% restante en Canelones.

Las altitudes registradas en los relevamientos taquimétricos indican valores máximos de 80 y mínimos de 0 m s.n.m. con predominio de alturas comprendidas entre las cotas 20 y 40 m s.n.m.

5.- POBLACIÓN Y OCUPACIÓN DEL ÁREA

La cuenca del Arroyo Carrasco concentra una densidad poblacional variable; inferior a 100 habitantes/ha en el área rural y superior a 250 habitantes/ha en el área urbana.

Si se tienen en cuenta exclusivamente la densidad de la población como indicador de contaminación, esta prácticamente no debería existir. La degradación se presenta como consecuencia del aporte de los efluentes de las industrias que vierten en cursos superficiales transformándolos en vías donde transitan grandes volúmenes de contaminantes, que deterioran incluso al entorno ambiental donde se emplazan los "cantegriles" o villas precarias. Esta situación ha alterado el medio ambiente a grados de alta peligrosidad para sus habitantes.

6.- CARACTERÍSTICAS CLIMÁTICAS

La cuenca esta ubicada sobre la costa del Río de la Plata, que marca su influencia en el clima, principalmente en la zona Sur. El clima es definido como mesotermal húmedo con pequeño déficit de agua en verano (De Sganga, 1982).

La temperatura media anual es de 16,5 °C y debido a la proximidad del mar, los valores descienden hacia el Sur. En el mes de julio se da la temperatura media mínima 8,5 °C y en enero la media máxima con 28 °C.

La precipitación media anual es de 1000 mm, mientras que las medias mensuales, detalladas en el cuadro 5 indican un mínimo en diciembre con 65 mm y un máximo en mayo con 95 mm, lo que indica baja variabilidad. Esto refleja la escasa desviación entre los extremos. Las menores precipitaciones medias, se producen en el período de octubre a febrero.

7.- RED DE DRENAJE

7.1. Formación del Bañado de Carrasco

La Cuenca del Arroyo Carrasco se encuentra constituída por un bañado central que sirvió como depurador natural de los vertidos de fábricas aportados a los principales arroyos de la cuenca . Esta función fue interrumpida en el año 1975 con la desecación del bañado.

7.2. Arroyo Carrasco

Tiene varios afluentes que recorren parte de los departamentos de Montevideo y Canelones. En el cuadro 1 se dan los detalles de las respectivas subcuencas:

Cuadro 1: Subcuencas.
(Fuente: Grupo nacional de trabajo para la desecación de los Bañados de Carrasco).

GEOLOGÍA

8.1. Geología

La Cuenca del Arroyo Carrasco está constituída por un conjunto de rocas de edad Precámbrica, cubierta por una secuencia de depósitos terciarios y cuaternarios. Las rocas precámbricas afloran en sectores reducidos (cotas inferiores a 35m), aproximadamente en un 60% de la cuenca, están cubiertas por sedimentos cenozoicos de poco espesor (15m). Los sedimentos cuaternarios ocupan la mayor parte de la cuenca y los terciarios, asoman en áreas restringidas vecinas al Bañado de Carrasco.

8.2. Análisis Tectónico

Este estudio, referido al basamento cristalino, se dividió en dos etapas. La primera consistió en revisar los antecedentes bibliográficos y en la segunda, se realizó un análisis de fotointerpretación donde se identificaron las principales lineaciones, su dirección y longitud, complementándose con mediciones en el campo, de esquistosidad, diaclasas, fallas y filones en los pocos afloramientos existentes.

El procesamiento de la información se realizó en base a longitudes y frecuencias de lineaciones representadas en diagramas tipo "rosa de los vientos".

El registro tectónico destaca varias etapas de deformación, que han afectado preponderantemente a las rocas del basamento cristalino y controlado los procesos de depositación sedimentaria.

El evento orogénico Transamazónico, que afecta a la Formación Montevideo, genera deformaciones en régimen dúctil-rúptil, evidenciadas por lineaciones y superficies de esquistosidad en los gneises, anfibolitas y micaesquistos y por los micropliegues observados principalmente en las anfibolitas. La dirección principal de estas estructuras varía entre N5-10E y EO, con buzamientos verticales a subverticales (80°S y excepcionalmente 45 a 50°S); los ejes de los micropliegues, en general son horizontales.

No ha sido posible distinguir apropiadamente la deformación en régimen rúptil de este evento, puesto que se le superponen otras posteriores; sin embargo Cardelino et al. (1969), estiman que estarían representadas por las estructuras de dirección N-30-40-O, ocupadas por filones pegmatíticos, observación que comparte el autor. Esto implica una fase distensiva hacia el final del orógeno, en régimen dúctil-rúptil, puesto que algunos de estos filones generan pliegues y formas irregulares.

La fracturación N40-50E está muy desarrollada, coincide con el eje principal de la Fosa Tectónica de Santa Lucía (Cretácico) constituyendo el evento tectónico más importante. También se presentan, junto con la principal, estructuras conjugadas y subsidiarias que constituyen sectores de gran importancia hidrogeológica por la acumulación y circulación de agua subterránea, en y a través de las superficies de debilidad.

La población de lineaciones se dividió en dos familias que se corresponden con las que presentan mayor frecuencia (NE y NO).

Lineaciones NE: La dirección y la longitud más frecuentes son N-40-50-E, 500-1000m.
Lineaciones NO: Se presentan con mayor frecuencia en dirección N-40-50-O y longitud entre 400 y 800m.

Estas dos lineaciones principales, normales entre sí, son las portadoras de agua (fracturas abiertas) y son las más frecuentes en la zona central y norte de la cuenca (Mapa Tectónico). La mayoría de los causes de agua superficial se encauzan en estas discontinuidades conformando una estructura angular típica de estos subsuelos.

Otro tipo de fracturación que no se puede observar en las fotografías aéreas, tienen posición horizontal o subhorizontal y derivan de la descompresión de las rocas del basamento por erosión de su cobertura (fracturas horizontales). Estas fracturas que pudieron observarse en algunas canteras, poseen gran importancia hidrogeológica, toda vez que al recibir el aporte de otras verticales o subverticales constituyen importantes sistemas de acumulación y circulación de agua subterránea.

HIDROGEOLOGÍA

8.1. Unidades Hidrogeológicas

Se realizó una diferenciación en función de la ocurrencia del agua subterránea, fundamentalmente por las condiciones de circulación y almacenamiento. Así se distinguieron dos grandes unidades hidrogeológicas; los acuíferos con porosidad primaria (o granulares), con poco desarrollo en la región, y los acuíferos con porosidad secundaria (o fisurados) que ocupan el 80 % del área.

Siguiendo el objetivo principal de la investigación, el trabajo se centró exclusivamente en el análisis de los acuíferos fisurados, desarrollados en las rocas metamórficas del basamento (gneises, anfibolitas, cuarcitas y micaesquistos).

En cuanto a la hidrogeolgía del basamento cristalino, la mayor parte de este sistema (55%) el agua subterránea se almacena y circula principalmente por fisuras, dado que los niveles de alteración son de poco espesor, (inferior a cinco metros), sin posibilidades de un almacenamiento significativo.

La recarga se da mediante la transferencia vertical a través de la Formación Libertad, y el aporte de los arroyos y cañadas encauzadas en fracturas. En relación al primer punto, si bien la permeabilidad media de la Formación Libertad es sumamente baja (0,012 m/día), la posibilidad de transferir un volumen importante hacia el sistema fisurado radica en su gran extensión areal, dado que ocupa prácticamente toda la cuenca.

9.2. Clasificación Hidrogeológica del basamento

Dada la escasa significación de los niveles de alteración, puede afirmarse que la capacidad de almacenamiento de los acuíferos en el basamento depende principalmente de la porosidad de fractura, que se define como la porosidad efectiva desarrollada en el espacio de fractura. Esta situación hace posible que las fracturas por debajo del nivel de saturación puedan almacenar agua. Este factor, conjuntamente con el tipo de fractura, sus interconexiones y tipo de roca determinan la capacidad de almacenamiento, tratamiento que se desarrollan a continuación.

Además la capacidad de almacenamiento de fractura dependerá:

a) del tipo y tamaño de la fractura.
b) de la interconexión de fracturas.
c) del tipo de roca donde se produce la fracturación.
d) de la porosidad de fractura.

a) Tipo y tamaño de fractura
Si se relaciona al almacenamiento de agua con el tipo de fractura, se pueden distinguir cuatro casos.

Diaclasas de Tensión (a=1), se localizan en las crestas y los senos de los pliegues isoclinales. Se presentan como fracturas aisladas donde la acumulación y circulación de agua están limitadas únicamente al espacio de la fractura, sin desarrollo de otras colaterales conectadas. Constituyen acuíferos pobres por su reducido almacenamiento y área de recarga. La situación mejora en los casos donde sobre estas fracturas se encauzan corrientes superficiales.

Fracturas de Tensión (a = 2),Tienen generalmente gran capacidad de almacenamiento debido al buen desarrollo de redes de fracturas interconectadas donde se generan grandes espacios de circulación y almacenamiento de agua, transformando el cuerpo rocoso en buenos sistemas para el almacenamiento de agua subterránea. Estas fracturas son las más frecuentes dentro de la región y los pozos de mayor rendimiento están ubicados en su ámbito.

Fracturas de corrimiento, Puede suceder que dos o más de estas fallas se corten formando ejes de intersección con grandes espacios o cavernas que permiten almacenamientos de grandes volúmenes de agua con rendimientos excepcionales como el pozo Toledo que alcanza un caudal superior a los 50 m3/h, a una profundidad de 38m.

Constituyen verdaderas fallas, con desplazamiento relativo de los bloques a lo largo de los flancos de debilidad. En algunos casos, el movimiento origina un fuerte brechamiento, que puede tener diferentes tamaños, en función de la mecánica del fallamiento, del comportamiento de la roca y de los procesos de alteración. Los tamaños gruesos y medianos generan porosidades efectivas altas, constituyendo buenos acuíferos o con mayor propiedad, buenos conductores hidráulicos. Los finos presentan baja permeabilidad y por ello poseen un comportamiento asimilable al de un acuitardo.
En otros casos, están casi cerradas debido al efecto de presiones residuales normales a los planos de corrimiento, que tienen posición subhorizontal, lo que elimina los espacios entre bloques.

Fracturación por descompresión, La pérdida de carga litostática que afecta a los cuerpos ígneos y metamórficos por erosión de las unidades sobrepuestas, generan una serie de fracturas horizontales o subhorizontales paralelas a la superficie, que funcionan como colectores del flujo circulante desde las fracturas verticales.

b) Interconexión de Fracturas
El volumen de agua almacenado depende en gran medida de la densidad de fracturas interconectadas y de la macroporosidad de fractura.

c) Tipo de roca donde se produce la fracturación.

"Rocas compactas" o "Rocas secas" (Acuífugos)
Corresponden a rocas masivas con baja o ausente fracturación sin posibilidad de almacenamiento de agua. Estas rocas son verdaderos acuífugos (Larsson, 1985). Se corresponden con núcleos intrusivos sin fracturación.

Rocas dúctiles. (Acuitardos)
Son principalmente esquistos de bajo grado, las fracturas, cuando existen, se encuentran rellenas por materiales de alteración tipo arcilla. En el área están representados por micaesquistos con baja capacidad de almacenamiento y circulación de agua, que se comportan como típicos acuitardos.

Rocas fracturadas (Acuíferos o conductores hidráulicos)
Corresponden a rocas intrusivas como granitos, granodioritas, pegmatitas y rocas de medio a alto metamorfismo como gneises, anfibolitas y cuarcitas. Estas tres últimas litologias son las más frecuentes en el basamento y presentan sectores con alta densidad de fracturación que constituyen verdaderos acuíferos o conductores hidráulicos.

d) Porosidad de fractura
Este factor depende del tipo de roca y de los procesos de alteración que producen los materiales de relleno de las fracturas. En el ámbito investigado se presentan:

Micaesquistos: aportan arcillas como material de alteración y rellenan las fracturas disminuyendo su porosidad efectiva, lo que transforma a la roca en un acuífero pobre.

Gneises: su alteración produce granulometrías arenosas, transformando el espacio de fractura en una zona de alta porosidad y permeabilidad, lo que genera buenos acuíferos o conductores hidráulicos.

Otro elemento que incide en la porosidad secundaria, es la sucesión de eventos tectónicos que sufre un mismo cuerpo rocoso. Esta actividad facilita la acción de los procesos de alteración, favoreciendo la formación de niveles arcillosos que disminuyen notoriamente la permeabilidad y la porosidad de fractura.Teniendo en cuenta los factores analizados se propone la siguiente clasificación hidrogeológica del basamento cristalino:

1) Las rocas que funcionan como acuíferos de buena productividad, son los gneises y las cuarcitas por presentar una buena fracturación con un relleno arenoso, desarrollando alta "porosidad de fractura", que facilita el almacenamiento y circulación del agua subterránea.
2) Las paranfibolitas desarrollan una buena fracturación pero tienen un relleno de fracturas con materiales más finos que en el caso anterior. Esta situación determina que exista circulación y almacenamiento de agua pero en un ámbito de menor permeabilidad, lo que da lugar a la existencia de acuíferos de regular productividad, si los comparamos con los anteriores, lo que se manifiesta en caudales más bajos.
3) Los micaesquitos presentan una menor apertura de fracturas y la alteración de las mismas produce arcillas que impiden o limitan la circulación de agua subterránea. Desde el punto de vista hidrogeológico estas rocas se comportan como acuíferos pobres o como acuitardos, cuando alternan con otras rocas metamórficas más productivas (gneises o paranfibolitas).

La caracterización hidrogeológica citada se sintetiza en el esquema 3, que puede ser empleado como base para la clasificación y la prospección de aguas subterráneas en terrenos fisurados.

Figura 1: Caracterización hidrogeológica de las rocas del Basamento Cristalino.

9.3. Conductor hidráulico.

Las estructuras que permiten la acumulación y movimiento del agua en rocas cristalinas ígneas y metamórficas se definen como conductores hidráulicos (Gustafson y Krásný, 1994) a diferencia de los medios con porosidad primaria donde el término es acuífero. Este último, del latín "portador de agua", está consagrado para los reservorios subterráneos capaces de almacenar y transmitir agua independiente de sus dimensiones. Acuífero implica tanto al continente (esqueleto) como al contenido (agua) y se aplica a medios continuos con porosidad intergranular. Por lo tanto la aplicación de este término es considerada impropia para un medio discontinuo, cuyas propiedades hidráulicas primarias se presentan como despreciables en relación a las secundarias.

En el caso de las rocas cristalinas fracturadas la capacidad de almacenar y transmitir agua está ligada a esas estructuras secundarias y no a la propia roca. Sus propiedades hidráulicas, dimensiones, límites, son consideradas imprevisibles y en lo que se refiere a los parámetros hidráulicos, se caracterizan por una notable variabilidad debido a la discontinuidad del medio. La conductividad hidráulica por ejemplo, puede presentar diferencias de varios órdenes de magnitud entre puntos situados a distancias relativamente pequeñas, salvo en los casos de una alta densidad de fracturación.

Concepto de conductor hidráulico => Por las profundas diferencias en el comportamiento hidrogeológico entre las formaciones sedimentarias con porosidad primaria y las rocas cristalinas fracturadas, Gustalfson y Krásný (1994) consideran que muchos términos y conceptos de uso corriente deberían ser revisados y modificados, para el caso de medios muy heterogéneos y discontinuos. En este sentido, además del término acuífero, para cuya sustitución se propone el de conductor hidráulico, deberían adecuarse o reformularse los empleados para definir los parámetros hidráulicos típicos de medios continuos (permeabilidad, transmisividad, porosidad, almacenamiento y retención específica).

La denominación de conductor hidráulico podría ser aplicada para sistemas "pozo - bloque - fracturas asociadas" donde el primero también resulta trascendente, pues no sólo constituye una obra para la captación, sino que puede conectar estructuras con potenciales hidráulicos muy diferentes. Esto es frecuente en los medios discontinuos y por ello, aún sin bombeo, puede existir circulación vertical dentro del pozo.

En el caso de conectar por medio de pozos a estructuras con diferentes propiedades hidráulicas, los resultados de los ensayos tenderán a la integración de las mismas. Por ello para obtener una caracterización de cada estructura, esta debe ser aislada del resto. Los parámetros del conductor hidráulico deducidos del ensayo, tiene por lo tanto un significado que se restringe al ámbito del propio pozo.

9.4. Caracterización de los conductores hidráulicos (acuíferos fisurados)

La caracterización del sistema se realizó a través del análisis de la siguiente información: profundidad del pozo, nivel estático, nivel dinámico, caudal y caudal específico.

9.4.1. Profundidad

La profundidad máxima medida en las 80 perforaciones inventariadas fue de 103,8 m (PM 82/2) y la mínima de 7 m (PM 171). El total de metros perforados fue de 2522,7 m, con una profundidad media de 31,5 m. Solamente dos fueron pozos secos (PM 82/11, PM 82/2).

Los pozos se construyeron con diámetros de 8" hasta 10-15 m y luego de 6" hasta la profundidad final. Se entubaron los primeros 15 m con cañerías de hierro de 6" para aislar la sección superior, mientras que la inferior se deja libre.

Del estudio estadístico se observa que las profundidades de pozos más frecuentes se ubican entre 20 y 50 m, indicando que la mayoría de la fracturación portadora de agua se encuentra en los primeros 50 m y que por debajo, la posibilidad de encontrar fracturas abiertas disminuye debido presumiblemente al cierre de estas por el aumento de la carga litostática.

9.4.2.Caudal

El total extraído de los 80 pozos es de 435 m3/h, con un máximo de 35 m3/h y un mínimo de 0,7 m3/h. El rendimiento de los pozos en función de las longitudes perforadas, es de 0,17 m3/h por metro. El valor más frecuente varía entre 1 y 5m3/h, con frecuencias similares de pozos secos y con caudales mayores a 20 m3/h. Con estas productividades se sustenta el riego por goteo de chacras pequeñas de 1 a 2 ha de producción, bajo nylon o a cielo abierto. La unidad también se utiliza para el abastecimiento de urbanizaciones localizadas en las márgenes de la Ruta 8, no cubiertas por la red de agua.

9.4.3.Niveles hidráulicos

La profundidad más frecuente del nivel estático varía entre 5 y 15 m (50%), mientras que el resto se distribuye entre 15 y 25m (31%) y entre 0 y 5 m (19%). Los niveles se sitúan normalmente cercanos a la superficie y en el 80% de los casos se emplazan por encima de los 20m de profundidad.

9.4.4.Caudal específico

También denominado capacidad específica representa el cociente entre el caudal (Q) y la depresión, cuya expresión más usual es m3/h.m.

Las principales características hidrogeológicas del Basamento Cristalino son la discontinuidad, heterogeneidad y la anisotropía, que inciden en el caudal específico de forma similar que sobre el resto de las propiedades hidráulicas definidas previamente.

El valor promedio de caudal específico es de 0,3 m3/h.m, con un máximo de 5 m3/h.m (PM-57) y un mínimo de 0,1 m3/h.m. Los valores más frecuentes se sitúan entre 0,1 y 0,5 m3/h.m.

9.4.5.Hidrodinámica subterránea

Para analizar e interpretar la dinámica del agua subterránea se elaboró un mapa potenciométrico, en el que mediante curvas que unen puntos de igual potencial hidráulico, se logra conocer dirección, sentido del flujo, gradientes hidráulicos, zonas de recarga y descarga etc. (Lámina 3). Esta representación es válida en medios continuos o en aquellos discontinuos intensamente fracturados, tal que se formen mallas interconectadas (Larsson, 1985).

En la cuenca investigada existen sectores cuyo comportamiento se puede asimilar al de mallas interconectadas y por ende, permiten la vinculación de los niveles hidráulicos y el trazado de las líneas equipotenciales (sectores N, NO y E); y otros, donde el grado de fracturación y la comunicación hidráulica son menores y los potenciales varían en forma notoria en cortas distancias, lo que inhibe la representación de las líneas isopotenciales (sectores SE y SO).

A continuación se analiza el comportamiento hidrodinámico de la cuenca investigada.

a) En la zona Este existe un conjunto de pozos que coinciden con un sistema de fracturación de orientación dominante NO, donde las líneas potenciométricas indican una dirección de flujo hacia el Bañado de Carrasco, que actúa como ámbito de descarga. El valor del gradiente hidráulico medio para esta zona es i = 0,01.

b) En el sector Oeste existen tres situaciones hidráulicas diferenciables, en una zona sumamente fracturada.

b1) Al agrupar el comportamiento de los pozos PM-77, 70, 79 y 80 influenciados por el sistema de fracturación de los arroyos Manga y Toledo se puede observar un alto potenciométrico que culmina en el pozo PM-80 y se corresponde con una zona donde se practican cultivos y riegos intensivos, con agua superficial y subterránea.

b2) En el sector ubicado inmediatamente al Oeste del anterior, casi en la divisoria de cuencas, el diseño de las equipotenciales trazadas con los niveles de los pozos PM-58, 60, 61, 64, 65 y 66, permite apreciar un flujo radial convergente hacia el pozo 61. Este ámbito de descarga se origina por la explotación exclusiva de agua subterránea que se emplea para riego. El valor del gradiente hidráulico en este sector es semejante al del área inmediata a la zona Este (0,05) (pozos PM 72, 94, 86, 90).

b3) En la zona Norte las líneas potenciométricas son producto de un área de fracturación más intensa con condiciones semejantes a un acuífero poroso y direcciones de flujo que dirigen la descarga del agua subterránea hacia el Bañado de Carrasco. El gradiente hidráulico medio es de 0,008 indicando una menor pérdida de carga del flujo subterráneo, como consecuencia de una mayor porosidad efectiva de fractura. Por ello, esta zona es la más interesante para la captación de caudales mayores. En lo referente al flujo, tiene dirección S, orientándose hacia el Bañado de Carrasco que actúa como la zona de descarga natural más importante tanto de las aguas superficiales como de las subterráneas.

9.5. Reservas

Se define reserva en sentido amplio a la totalidad de agua movilizable existente en un acuífero o sistema (Custodio 1986). Esta definición de alcance general es de intrincada aplicación en los medios continuos con porosidad intergranular y mucho más, en aquellos discontinuos con porosidad por fisura como el estudiado. La estimación de la reserva se realiza en las áreas fracturadas identificadas como conductores hidráulicos. Los recursos permanentes corresponden a los volúmenes de agua libre o restituible por el acuífero. Estos volúmenes de agua libre o gravitacional, son determinados por la ecuación:

Vs = Vr . U

donde:
Vs = volumen de agua libre en m3.
Vr = volumen de roca porosa o fracturada en m3.
U = coeficiente de restitución o porosidad eficaz.

Las reservas del medio fisurado dependen de:

El volumen saturado de las fracturas, que se determina a partir del largo, espesor, profundidad y porosidad de cada una y de la posición del nivel estático. Sin embargo, dado que este oscila estacionalmente, también varía la reserva.
La interrelación con otras fracturas para conformar un sistema de almacenamiento y circulación de agua más efectivo.
El grado de alteración en el espacio de las fracturas.

Estas características del acuífero fisurado son muy difíciles de precisar, lo que determina grandes limitaciones para cuantificar reservas.

No obstante lo señalado con los datos del estudio tectónico, (largo y densidad) y los espesores y porosidades de fractura, determinados en perforaciones, se puede hacer una estimación de las reservas permanentes por zonas de fracturación (Larsson I. 1985).

Uno de los componentes más difíciles de cuantificar es el espesor de fractura. Este valor se obtuvo a partir de la información de pozos con descripción geológica realizados por O.S.E y DINAMIGE, complementadas con nuevas descripciones de las muestras efectuadas personalmente. A esta información se le sumó medidas de caliper realizadas en algunas perforaciones, con el objetivo de verificar espesores de fracturación.

Del análisis citado surge que el espesor medio de fractura es de 5m y el volumen de fracturas abiertas respecto al volumen total de roca se estima en un 6%. Dado que la porosidad de fractura es de alrededor del 12% y que la porosidad eficaz media seria de 0,2 para estos terrenos, tomados de Johnson (1967), Davis et. al. (1969) y Custodio LLamas, los volúmenes almacenados por zonas serían los siguientes:

Cuadro 2: Volumenes de agua almacenados por zona.

El total de volumen de agua almacenado en el acuífero fisurado, calculado a partir de esta aproximación, es de 22950 m3 considerando un área de fracturación de 18200 há para un total de la cuenca de 22143 ha.

10.-METODOLOGÍA

El término vulnerabilidad a la contaminación del agua subterránea es usado para representar las características intrínsecas que determinan la susceptibilidad de un acuífero a ser adversamente afectado por una carga contaminante.(Foster 1987) En esta dirección, se analizan los parámetros que tienen incidencia en la dinámica, física y química de los contaminantes en su recorrido desde la superficie del suelo hasta la zona de saturación. Con este enfoque se describen los principales factores que afectan a la vulnerabilidad del sistema hídrico fisurado y se elabora un mapa de vulnerabilidad de la región.

La vulnerabilidad de un acuífero es función de:

a) El grado de accesibilidad de un contaminante a la zona saturada.
b) La capacidad de amortiguación de la zona no saturada, sobrepuesta a la saturada, como resultado de su capacidad para la retención física y la reacción química y/o biológica con el o los contaminantes.

Estas dos variables interactúan con los siguientes aspectos relativos a la carga contaminante:

El modo de disposición del contaminante en el suelo o en el subsuelo y en particular, la magnitud de la carga hidráulica asociada.
La clase de contaminante en términos de su solubilidad, movilidad y persistencia.

Esta interacción determinará el tiempo de transferencia en la zona no saturada que equivale a la demora en la llegada del contaminante al medio saturado y además, representa en cierta manera el grado de su atenuación, retención o eliminación antes de alcanzarlo.

Una forma de representar la vulnerabilidad es mediante mapas temáticos que indiquen las barreras o dificultades que enfrentan los contaminantes para acceder al sistema acuífero. Los factores o atributos principales que inciden en la vulnerabilidad de los sistemas hídricos subterráneos son:

10.1. Recarga

Se define como el volumen de agua que pasa a través de la zona no saturada, alcanzando al acuífero, durante un período específico de tiempo. La cantidad de la recarga tiene efectos significativos en los procesos físicos, químicos y biológicos que se producen en el sistema suelo - roca - agua subterránea. La recarga se expresa usualmente como recarga anual neta.

Es un atributo de primera importancia por ser el vehículo en que transitan los contaminantes. También se la utiliza para establecer la capacidad de restauración o renovación de un acuífero Andersen y Gosk (1987), que se define como el volumen de agua almacenada en un acuífero (m3) dividido por el volumen de la recarga por unidad de tiempo, normalmente expresado en años. La recarga fue utilizada como atributo principal en los países de la comunidad europea para determinar la sensibilidad de los acuíferos a la deposición de ácidos.

10.1.1.Cálculo de la Recarga

El clima de la cuenca presenta características similares a la del resto del territorio nacional, exceptuando las particularidades de la proximidad a las zonas costeras.

Todas las variables se expresan en mm, corresponden al período 1980-93 y sus definiciones son:

P = precipitación media mensual, estación Prado
Esc. = escurrimiento medio mensual, estación Paso Pache
ETP = evapotranspiración media mensual, calculada a partir de datos de Evaporación en tanque
A de la estación Prado.
ETPR = evapotranspiración real, calculada como el máximo mensual entre ETP y V.
V = volumen de agua disponible en el suelo
Pef. = precipitación efectiva (P - Esc.)
I = infiltración calculada a partir del balance como diferencia entre los aportes efectivos
(Pef.), los usos consuntivos y las variaciones de almacenamientos en el suelo (V).

Cuadro 3: Balance de agua (mm) Período promedio 1980-93

Cuantificada la infiltración "I=91mm anuales" sobre toda la superficie de recarga, que como ya se dijo se estima en el área de la cuenca (22.143 hás), se obtiene una recarga anual de volumen "R", estimada en: R = 91/1000 x 21.143 x 100 x 100 = 19,2 x 106 m3 anuales.

Resultando en términos medios, que la recarga representa el 7,8% de la precipitación media anual, cuyo registro alcanzó los 1173 mm.

10.2. Zona no Saturada

La zona no saturada comprende desde la supeficie del suelo hasta el nivel saturado o comienzo del acuífero .Por las diferencias en el comportamiento fisico y quimico de las diferentes zonas y su papel de amortiguador frente al pasaje de los contaminantes se detalla sus caracteristicas princiaples y su incidencia en la vulnerabilidad del sistema.

10.3. Suelo

El suelo es uno de los factores principales que regulan el grado de vulnerabilidad de los acuíferos, debido a la función que cumple en la amortiguación física, química y biológica, principalmente frente a la contaminación difusa por prácticas agrícolas.

En la zona existe un buen desarrollo de suelos y por lo tanto una adecuada amortiguación de los contaminantes. Generalmente el suelo o franja edáfica, constituye la sección superior de la zona subsaturada o no saturada.

10.3.1.Amortiguación edafológica

El suelo constituye la capa organo-mineral comprendida desde la superficie hasta la roca madre y merece especial atención por representar la primera y más importante defensa natural contra la contaminación de las aguas subterráneas.

En la composición del suelo, si se emplaza en la zona subsaturada, existe por un lado un volumen poroso ocupado por gas y líquido y por otro un volumen ocupado por distintas sustancias sólidas. En la parte sólida, se denomina esqueleto de suelo a las fracciones de mayor tamaño, químicamente poco activas, fracciones arena y limo, y se llama plasma del suelo, a las fracciones más pequeñas constituídas principalmente por minerales arcillosos, materia orgánica y óxidos.

El flujo de agua en el suelo, es normalmente lento, restringiéndose a los poros más pequeños, con mayor superficie específica. La condición química es normalmente aeróbica y frecuentemente alcalina.

Las principales acciones "amortiguadoras" a la acción de contaminantes en la zona no saturada son:

a) Intercepción, sorción y eliminación de bacterias y virus.
b) Atenuación de metales pesados y otros componentes químicos inorgánicos a través de
precipitación como carbonatos, sulfuros o hidróxidos, sorción o intercambio de cationes, o fijación por la materia orgánica carbonosa.
c) Sorción y biodegradación de muchos hidrocarburos y compuestos orgánicos sintéticos.
d) Horizontes de suelo con baja permeabilidad como por ejemplo los B2T, que limitan el flujo descendente.

Los procesos citados dependen del comportamiento estructural, geométrico, químico y biológico de los suelos; por ello a continuación se describirán en forma detallada las características principales de los mismos.

10.3.1.Los suelos y su potencial de amortiguación química

Como parte del análisis de vulnerabilidad, se analizaron los estudios de suelos realizados en el área. La finalidad fue, en primer lugar, obtener información de las propiedades relacionadas a la infiltración y establecer el poder de amortiguación química y física al pasaje de contaminantes hacia los acuíferos.
Para el objetivo planteado, además de la Carta General de Suelos del Uruguay, a escala 1:1.000.000 (1976, D. S.), se dispuso de una Carta de Reconocimiento de Suelos, a escala 1:100.000

10.3.2.Rol protector de los suelos

El suelo constituye un poderoso medio de depuración natural y de reciclaje de las aguas del cual es necesario conocer su comportamiento y sus límites.

Los procesos de depuración natural más activos se producen en las dos primeras capas, (horizontes A y B, principalmente en el primero), constituyendo una alternativa valiosa respecto de las técnicas en depuración artificial.

10.3. Amortiguación Química - Adsorción de iones y retención de cationes

10.4.1.Origen de la capacidad de intercambio

Gracias a las propiedades de adsorción e intercambio, debidas a la presencia de coloides minerales y orgánicos, el suelo puede retener un gran número de sustancias muy diversas en cuanto a su tamaño y propiedades.

Los cationes intercambiables de los suelos forman aquella parte sólida que puede intercambiarse con los cationes de la solución, sin que se produzca alteración de los mismos. (Black 1967). Los principales cationes intercambiables desde el punto de vista cuantitativo son: Ca, Mg, K, Na, Al, H.

A los cuatro primeros se les llama comunmente bases intercambiable y además de existir naturalmente en el suelo son los elementos que más se aportan como fertilizantes.

Para tener una referencia de la proporción de bases intercambiables y no intercambiables se presenta el análisis de 20 suelos de New Jersey realizados por Bear y Prince.

Cuadro 4: Contenido de bases en el suelo.

El origen de las posiciones de intercambio se genera a partir de la superficie específica de la fracción arcilla, particularmente de la materia orgánica, además de otros componentes que difieren químicamente y por lo tanto en las propiedades de sus superficies.

Entre los constituyentes activos como intercambiadores de los suelos, se pueden citar: arcillas cristalizadas; óxidos e hidróxidos relativamente bien cristalizados y sus geles generalmente amorfos; y materia orgánica.

Todos tienen propiedades de adsorción más o menos importantes (0,05 a 1,5 mol/Kg para las arcillas según su tipo, 2 a 3 mol/Kg para la materia orgánica).

En forma específica las posiciones de intercambio de los coloides minerales se originan a partir de un desequilibrio de cargas en las estructuras de los mismos. Seguidamente se resume el trabajo de Black 1967 donde se establecen las capacidades de intercambio catiónico (C.I.C) de los componentes más comunes del suelo.

Cuadro 5: Capacidades de Intercambio Cationico (CIC).

Con los resultados obtenidos se puede afirmar que los suelos con mayor capacidad para retener iones son los que presentan mayor proporción en materia orgánica y arcillas 2:1. En el área estudiada los suelos que presentan mayores condiciones de amortiguación son:

1. Suelos Maduros con un buen desarrollo del horizonte A donde existe mayor proporción de materia orgánica y mayor capacidad de intercambio.
2. Desarrollo de horizontes B con estructura iluvial de recepción de arcillas con presencia del horizontes B2T, textural. Esta condición permite la existencia de un segundo horizonte con alta capacidad de intercambio por la presencia de arcillas.

10.5. Suelos de la cuenca.

Existen tres tipos de suelos bien diferenciables: Brunosoles, Planosoles y Arenosoles, que son representados en la Carta de Suelos cuyas características son las siguientes:

10.5.1.Brunosoles

Son suelos oscuros, con contenidos elevados de materia orgánica y en general de texturas medias, principalmente en horizontes superficiales. La secuencia de horizontes es A, B, C. El horizonte B es en general argilúvico, moderadamente diferenciado, de color oscuro y con una estructura bien desarrollada.

10.5.2.Planosoles

Este gran grupo comprende a los suelos que están constituídos por un horizonte argilúvico de máximo desarrollo, muy poco permeable, que ha originado un acuífero colgado de permanencia considerable.

10.5.3.Arenosoles

Son suelos pocos desarrollados de texturas gruesas hasta gran profundidad. El desarrollo del perfil es incipiente o nulo; existiendo como único horizonte diagnóstico, el ócrico o más raramente úmbrico. Tienen baja capacidad de retención de agua, alta permeabilidad y velocidad de infiltración, carecen de estructura y baja capacidad de intercambio catiónico (C.I.C.). Se desarrollan en la zona costera, sobre dunas fósiles.

10.6. Amortiguación Química de los Suelos de la Cuenca.

La capacidad de intercambio de los suelos funciona como un factor de retención química, constituyendo la Amortiguación Química de los Suelos. Por lo tanto se la tomará como elemento esencial de retención de posibles poluentes. Este será uno de los factores utilizados para calificar a la Vulnerabilidad.

Como fue dicho anteriormente la C.I.C. aumenta en los horizontes con abundante materia orgánica y arcillas como los desarrollados principalmente en los brunosoles; el espesor de estos horizontes también incide en la CIC pues controla la cantidad de intercambiadores químicos disponibles.

La información química de los suelos, fue aportada por el Laboratorio de la Dirección Nacional de Suelos y Agua del Ministerio de Ganadería, Agricultura y Pesca. De la misma se extrajeron los valores de C.I.C. de los suelos de la cuenca (Cuadro 6).

(1) Color traducido de la tabla de Munsel.
(2) F = franco; Ac = Arcilloso; Ar = arenoso; L = limoso.

Cuadro 6: CIC de los suelos de cuenca.

De los valores resultantes surge que los brunosoles son los que presentan mayor capacidad de amortiguación por el buen desarrollo de sus horizontes A y B2T, seguidos de los planosoles con similar composición y por último están los arenosoles sin horizonte B e ínfimo contenido de materia orgánica y arcillas, o sea muy baja capacidad de intercambio.

En el cuadro 7 se presenta la calificación a la amortiguación química de los diferentes tipos de suelos, en función de sus capacidades de intercambio catiónico.

Cuadro 7: Amortiguación química de los suelos de la Cuenca del Arroyo Carrasco.

Del cuadro se desprende que las zonas con suelos brunosoles contribuirían a una menor vulnerabilidad del sistema acuífero al ser potencialmente capaces de retener e intercambiar un mayor volumen de elementos químicos potencialmente poluentes.

En consecuencia, con los valores de C.I.C. se determinaron tres categorías de amortiguación química:

Alta (C.I.C. entre 20 y 50 me/100g).
Media (entre 6 y 22 me/100g).
Baja (inferior a 5 me/ 100g).

Dado que la mayor parte del área del basamento cristalino se encuentra cubierta por suelo tipo Brunosol y Planosol, la cuenca presenta una amortiguación química edáfica de media a alta.

10.7. Amortiguación Física de los Suelos de la Cuenca.

Otra propiedad importante que presentan los suelos son los niveles (iluviales) de acumulación de arcillas generalmente expansivas en el horizonte B, con su mayor expresión en los denominados horizontes texturales o B2T por los agrónomos.

Estos niveles cuando se encuentran en condiciones de humedad alta, se expanden y generan "barreras" de muy baja permeabilidad, limitando y muchas veces impidiendo el pasaje de agua y por lo tanto de contaminantes hacia el subsuelo y convirtiéndose en amortiguadores físicos.

Para medir el efecto de estos amortiguadores se utiliza el tiempo de tránsito, que representa la duración del pasaje de un probable contaminante conservativo por la capa menos permeable del suelo. Este parámetro es importante por indicar la permanencia de un contaminante en un medio química y biológicamente muy activo, con una relación directa entre la degradación del mismo y su estancia en el suelo.

10.7.1. Tiempo de tránsito

Para el cálculo del tiempo de tránsito se midieron velocidades de infiltración determinando sus valores en el nivel de menor permeabilidad del suelo. Para los brunosoles se registraron en el horizonte B y dentro de este en el B2T cuando se detectó su presencia. Con estos valores y el espesor del horizonte considerado, se determinó el tiempo de tránsito o sea el tiempo que demora en flujo saturado un probable contaminante estable en pasar la "barrera edáfica".

10.7.2. Aplicación del método

El método que se adoptó para medir la velocidad de infiltración en el suelo fue el de Muntz (infiltrómetro tipo inundador de anillos concéntricos), por ser sencillo y representativo al no perturbarse el suelo original.

La situación extrema queda representada para el suelo sin déficit hídrico, o sea a capacidad de campo. En estas condiciones los valores de infiltración fueron realizados por el Laboratorio de Suelos del MGAP. Para este caso el tiempo de tránsito en brunosoles y planosoles se encuentra entre 2 y 4 meses, lo que se corresponde con los períodos de lluvia.
En el cuadro siguiente se presentan los resultados de tiempo de transferencia de los suelos para las condiciones de capacidad de campo.

* Velocidad (laboratorio M.G.A.P.)

Cuadro 8: Tiempos de transferencia en situación de capacidad de campo.

Con estos valores se proponen los siguientes grados de vulnerabilidad en función del tiempo de transferencia en los suelos:

Cuadro 9: Grados de vulnerabilidad en función del tiempo de transferencia.

A partir de este método se concluye que existe un importante efecto de amortiguación física, química y biológica en los Brunosoles y Planosoles, lo que constituye zonas con mayor protección de los acuíferos. En los arenosoles la amortiguación es muy baja, representando áreas muy vulnerables frente a la contaminación.

10.8. Zona geológica no saturada.

Es muy importante en la protección del agua subterránea principalmente en regiones donde no existen suelos y cuando existen, porque refuerza la acción de amortiguación de estos, como sucede en el caso estudiado.

Cuando está compuesta por materiales de baja permeabilidad, se crea un cierto confinamiento protector de las aguas subterráneas. Los parámetros más importantes que caracterizan a esta zona son: espesor, litología y permeabilidad vertical (Kv).

10.9. Zona Saturada

Los acuíferos en medios fisurados, constituyen ámbitos discontinuos en los que el agua se moviliza a través de espacios de debilidad o fisuras y por lo tanto, sino presentan techo protector son altamente susceptibles a la contaminación.

En medios fracturados la velocidad del agua subterránea es alta (de metros a kilómetros por día) y el flujo suele ser turbulento debido a la alta porosidad de fractura. Si a esto se suma la ausencia parcial o total de materiales finos (arcillas), la susceptibilidad del medio hídrico a ser degradado es muy alta.
Los atributos más importantes que se deben considerar para establecer el grado de susceptibilidad del sistema son: tipo de fracturación, porosidad de fractura, gradiente hidráulico, recarga, descarga y reserva. Esto último para estimar el tiempo de renovación o regeneración del sistema.

10.10. Zona no Saturada (amortiguación geológica)

En función del estado del basamento cristalino frente a la fracturación se pueden presentar tres situaciones:

1) Zonas no afectadas por fracturación.
2) Zonas afectadas por fracturación sin porosidad de fractura (micaesquistos).
3) Zonas afectadas por fracturación con desarrollo de porosidad de fractura (gneises, anfibolitas y cuarcitas).

El análisis de vulnerabilidad se hace en relación a la situación 3, que se corresponde con el verdadero sistema hidrogeológico discontinuo, donde se puede almacenar y circular agua subterránea en volúmenes considerables.

Respecto a la relación entre el sistema hidrogeológico discontinuo y la cobertura sedimentaria, se tienen los siguientes casos:

a) Aflorante.
b) Cubierto por suelo.
c) Cubierto por suelo y Formación Libertad.
d) Cubierto por suelo, Formación Libertad y Formación Fray Bentos.

Se desarrollan a continuación los casos c y d y específicamente la incidencia como amortiguantes geológicos de las formaciones Libertad y Fray Bentos.

10.10.1. Formación Libertad

En el aspecto geológico se considera el tiempo en atravesar el espesor de la formación como elemento de amortiguación, o sea el tiempo de transferencia.

En esta formación predominan litologías finas (limos y arcillas) aunque también se presentan arenas finas y rodados en el contacto con el basamento. Su espesor medio es de 5 m, observándose el mayor desarrollo en la parte superior de las lomadas hasta la mitad de las pendiente.

Para establecer el tiempo de tránsito se adoptan los siguientes valores medios:

Espesor medio B= 5 m
Espesor Saturado b = 2 m
Permeabilidad vertical K = 0,012 m/día
Gradiente hidráulico vertical iv= 0,9

Empleando Darcy, la velocidad de transferencia aparente es:

Vt= Kv . iv = 0,012m/día . 0,9 = 0,0108 m/día

Con este resultado y teniendo en cuenta que el espesor medio es de 5m, el tiempo de tránsito resulta:

Tt = Espesor = 5m = 462 días

Velocidad 0,0108m/día

Resultando en 462 días o sea 1 año y 26 días. Esta es la amortiguación generada por la formación Libertad.

10.10.2. Amortiguación de la Formación Fray Bentos

Esta formación se desarrolla principalmente como relleno de las depresiones tectónicas que se dan en la zona de los bañados de Carrasco y en el sector sur.

Las granulometrías más frecuentes son areniscas limosas a limos arenosos finos con carbonato de calcio; hacia la base puede formarse en la zona de alteración del basamento cristalino, un nivel de rodados y conglomerados cementados de mayor permeabilidad. El espesor medio de la formación es de 20 m.

Las características hidráulicas son las siguientes:

Espesor medio B= 20 m
Permeabilidad Vertical Kv = 0,02 m/d
Gradiente hidráulico iv= 0,05
La velocidad será V= K.v x iv = 0,02 x 0,05 = 0,001m/día.
Tiempo de Transferencia Tt = B/V = 20m = 20000 días
0,001 m/día.

Los valores de permeabilidad de las formaciones Libertad y Fray Bentos fueron obtenidos de Bredding (Custodio y Llamas). El gradiente hidráulico se extrajo de un estudio de desecación de niveles freáticos en un cementerio privado, situado en el centro este de la cuenca.

O sea que el agua unos 5 años en atravesar la formación Fray Bentos, antes de alcanzar el medio discontinuo.

Cuadro 10: Sumatoria de Amortiguación Edafológica y Geológica.

10.11. Resultados

La vulnerabilidad en este método se basa en la protección que ofrece la cobertura primitiva amortiguando la llegada de probables contaminantes al sistema hidrogeológico discontinuo.
En relación al basamento, como ya se señaló, lo que se considera son los sistemas discontinuos comprobados, descartándose el sector S-O donde existe baja densidad de fracturas.

De las cuantizaciones de amortiguaciones edafológicas y geológicas (química y física), representadas por los coeficientes de amortiguación, se determinó la vulnerabilidad del sistema distinguiendo distintas zonas que se detallan en el cuadro siguiente:

Cuadro 11. Cálculo de vulnerabilidad

Cuadro 11: Calculo de vulnerabilidad.

Los resultados del cuadro en relación a la vulnerabilidad son:

1) Basamento cristalino aflorante sin cobertura de suelo. Se presenta en zonas muy localizadas y por ello no se lo incorpora en el cuadro. Si el basamento presenta fracturación, es el ámbito más vulnerable por no tener techo protector.

2) Basamento cristalino con cobertura de suelo. En estos casos las áreas más vulnerables son las que están compuestas por suelos de tipo arenosol. La presencia de brunosoles y planosoles indica una vulnerabilidad media a baja. En estas zonas existe amortiguación física a partir de la presencia de horizontes B2T y química por la alta capacidad de intercambio de los suelos.

3) Basamento cristalino con cobertura geológica y de suelos. La existencia de las formaciones Libertad y Dolores y sus suelos asociados, derivan en una vulnerabilidad media. Esta condición se da en el 55% de la zona estudiada, en coincidencia con lomadas altas y hasta media pendiente. En el área donde se presentan las formaciones Libertad y Fray Bentos, situadas en el Bañado Carrasco y sus alrededores. La amortiguación geológica aumenta al sumarse las condiciones de la Formación Libertad la baja permeabilidad de la Formación Fray Bentos y su espesor medio de 30 m, lo que determina una protección muy eficiente. El área que abarca es del 33%.

Figura 2: Mapa de vulnerabilidad.

11.- CONCLUSIONES

Para establecer la vulnerabilidad del sistema discontinuo se eligió la amortiguación causada por su "techo", constituido por suelos o formaciones geológicas de baja permeabilidad. En función de ello se fijaron los índices de amortiguación edafológica y geológica.

La edafológica marca una mayor amortiguación para suelos Brunosoles basados en el tiempo de transferencia (física) y la capacidad de intercambio catiónico (química).

La amortiguación geológica se calculó en función del tiempo de transferencia, estableciéndose los mayores valores para las formaciones Libertad y Fray Bentos.

La combinación de las amortiguaciones edafológica y geológica indican que la mayoría del área (54%) presenta vulnerabilidad baja (Brunosoles o Planosoles y Fm. Libertad sobre basamento cristalino).

También existen zonas de vulnerabilidad alta, donde el basamento está protegido solamente por suelos arenosos de elevada permeabilidad vertical.

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