I
SEMINARIO-TALLER. PROTECCIÓN DE ACUÍFEROS FRENTE A LA
CONTAMINACIÓN: METOLODOGÍA.
Toluca, México. 20-22 de
Junio de 2001
VULNERABILIDAD
DE UN ACUÍFERO SOMERO EN MEDIO POROSO.
ACUIFERO RAIGÓN - SAN JOSE - URUGUAY.
 Por: |
Bessouat
Claudia
(1)
Castagnino Griselda (2)
De los Santos Jorge (3)
Robano Mariana (4) |
(Uruguay)
PALABRAS CLAVE
Vulnerabilidad, contaminación, protección, acuífero
Nota:
Este artículo es la Parte II del trabajo presentado en el
Congreso Mundial Integrado de Aguas Subterráneas. Fortaleza,
Brasil, 2000.
RESUMEN
La vulnerabilidad es una propiedad intrínseca de
los sistemas de agua subterránea. El Mapa de Vulnerabilidad
del acuífero de Raigón se construyó utilizando la
metodología DRASTIC (EPA), un sistema paramétrico que
incluye siete características del acuífero.
Para la realización del estudio se confeccionaron
mapas temáticos (topografía, freatigrafía, suelos,
geología), se definió la geometría del sistema y se
ajustó un modelo numérico de flujo subterráneo.
El Índice General de Vulnerabilidad se obtuvo así
para cada punto del área. Su entorno numérico fue de 51 a
194 (entre 23 a 226 de valores extremos posibles), dividido
en tres rangos. El 13% pertenece a áreas de bajo índice de
vulnerabilidad, el 68% de índice medio y el 19% de alto
índice.
La Carta de Vulnerabilidad General del Sistema
Acuífero de Raigón constituye una base de gestión para uno
de los principales recursos hídricos del Uruguay y una
importante herramienta para el Ordenamiento Territorial y la
protección del Medio Ambiente.
INTRODUCCION
El acuífero Raigón es un sistema que se desarrolla
en medio sedimentario, situado en el Sur de la República
Oriental del Uruguay, inmediatamente al oeste de Montevideo.
Abastece explotaciones industriales, agrícolas y ganaderas
que a la vez vierten efluentes - con y sin tratamiento- sobre
la capa freática, por lo que se ve sujeto, como todo
acuífero, al posible deterioro de la calidad de sus aguas
como consecuencia de actividades potencialmente
contaminantes.
El propósito perseguido al estudiar la
vulnerabilidad de este sistema es permitir la planificación
a efectos de atender solicitudes para la radicación de
nuevos emprendimientos industriales u otros, manteniendo las
condiciones naturales del reservorio subterráneo y
asegurando la permanencia de una de las principales fuentes
de agua potable en el Departamento.
Existen diversas metodologías para caracterizar la
vulnerabilidad de un acuífero, siendo el modo de evaluación
de esta característica más o menos cuantitativo en unas y
otras.
Para obtener el Mapa de Vulnerabilidad del acuífero
Raigón, se escogió la metodología DRASTIC, desarrollada
por la E.P.A. (Environmental Protection Agency) de los
Estados Unidos de América, por ser ésta quien considera
más factores físicos y variables características de los
medios subterráneos y permitir una cuantificación
consistente.
DRASTIC es un sistema paramétrico de evaluación
que incluye siete características fundamentales a las que
asigna valores numéricos entre 1 y 10 de acuerdo a la
importancia relativa de cada una en el proceso de existencia
y expresión del agua subterránea, que se escoge de acuerdo
al acuífero particular de que se trate, y un
multiplicador entre 1 y 5 (peso según su importancia)
recomendado por los autores del método para expresar
generalidades propias del agua del subsuelo. Como resultado
de esta evaluación se obtiene un mapa, mostrando zonas con
mayor o menor sensibilidad a la contaminación.
La dinámica de los sistemas acuíferos hace que los
Mapas de Vulnerabilidad no sean información estática.
Variaciones en las condiciones de acceso, presencia y
movimiento del agua, originan cambios en las variables de
estado de los sistemas. El seguimiento de estos cambios y la
importancia de los mismos pueden conducir a la revisión de
tales mapas, y a su modificación y corrección temporal.
El sistema hidrogeológico se desarrolla
principalmente a través de la Formación Raigón, aunque se
consideran zonas constituidas por la Fm. Fray Bentos, en que
la conductividad hidráulica es mucho menor, y por el
basamento cristalino, en que el flujo puede darse a través
del medio fisurado. Otras manifestaciones de la Formación
Raigón con capacidad de almacenamiento hídrico se dan
también al oeste del Arroyo Pavón en el Dpto. de San José,
y se observan asimismo afloramientos en la cuenca alta del
Río Santa Lucía.
CONCEPTOS BÁSICOS
El medio físico puede darle cierto grado de
protección a los acuíferos al oficiar como purificador de
agua contaminada cuando esta percola a través del suelo y
otros estratos de la zona no saturada. El grado de
atenuación que el ambiente físico pueda efectuar y el tipo
de contaminante determina el potencial relativo con que un
acuífero puede contaminarse.
La vulnerabilidad es una propiedad intrínseca de
los sistemas de agua subterránea que depende de la
sensibilidad de estos a impactos humanos y/o naturales, y es
función de factores hidrogeológicos que determinan tanto la
inaccesibilidad de la zona saturada a la penetración de
contaminantes como la capacidad de atenuación de la misma y
de los estratos por encima de ella. Las propiedades del medio
varían de un punto a otro, lo que hace variable el potencial
de un acuífero para protegerse, razón para que algunas
áreas sean más vulnerables que otras. Como resultado de la
evaluación de la vulnerabilidad pueden obtenerse mapas
mostrando zonas con mayor o menor sensibilidad a la
contaminación, que generalmente se construyen para el
acuífero superior o freático. Estos niveles permiten
valorar la vulnerabilidad en forma relativa entre las
regiones que integran el área de estudio.
Los mapas de vulnerabilidad tienen múltiples
propósitos y son útiles, sobre todo, a nivel gubernamental.
Su principal cometido es servir de guía en la planificación
de actividades relacionadas con el medio ambiente y el
ordenamiento territorial, siendo una herramienta fundamental
para definir qué utilización pueden tener determinadas
zonas, y en el desarrollo de políticas de protección para
las aguas subterráneas subyacentes a la superficie de
asentamiento de actividades existentes.
METODOLOGIA
La metodología DRASTIC es un sistema
paramétrico de evaluación que incluye siete
características fundamentales, a las que asigna valores, y
un multiplicador (peso según su importancia). Gran parte del
presente trabajo consistió en la ponderación de esos siete
parámetros, a saber:
D - Profundidad al acuífero
(Depth to water)
R - Recarga neta (Recharge)
A - Tipo de acuífero (Aquifer media)
S - Tipo de suelo (Soil media)
T - Topografía, Pendiente (Topography)
I - Impacto del tipo de zona vadosa (Impact
of the Vadose Zone Media)
C - Conductividad hidráulica (Conductivity of the
aquifer)
Para describir cada una de estas propiedades son
necesarios estudios detallados, los que una vez concluidos se
valoran en su actuación conjunta a través de la
metodología y sus conceptos. Como cualquier herramienta que
valora la vulnerabilidad, DRASTIC se apoya en valoraciones
cualitativas, pero al ser imprescindible para su uso
elementos tales como la recarga y la conductividad
hidráulica, sugiere la utilización y calibración
preliminar de un modelo numérico, aportando de este modo
valoraciones cuantitativas específicas y aportando una
visión más general y diversa de los aportes de cada
propiedad al producto final. DRASTIC permite encontrar un
valor numérico para cada punto del área de trabajo mediante
la siguiente ecuación:
| |
|
|
| |
DRDW + RRRW + ARAW + SRSW +
TRTW + IRIW + CRCW = Indice de vulnerabilidad
|
|
| |
|
|
Donde los subíndices R y W son el puntaje (rating)
y el peso de ponderación (weight) respectivamente. Esta suma
expresa la conjunción de las valoraciones de cada propiedad,
aportadas por el método, y el conocimiento del acuífero
particular del que se trata por parte de quienes lo aplican.
La Tabla Nº1 muestra los pesos de cada parámetro según los
autores de la metodología.
Tabla 1: Pesos
asignados a los distintos factores
Parámetro
|
Peso
|
Profundidad
al acuífero
Recarga neta
Tipo de acuífero
Tipo de suelo
Topografía (pendiente)
Impacto de la zona vadosa
Conductividad hidráulica del acuífero
|
5
4
3
2
1
5
3
|
ANÁLISIS DE LOS PARÁMETROS
Se explica en lo siguiente la selección del peso
de ponderación de cada propiedad.
- Profundidad => A
partir de las curvas de nivel digitalizadas se realizó
una interpolación para obtener una capa de topografía
que permitiera acotar los niveles de terreno para poder
conocer la profundidad aproximada del nivel estático en
cada punto. Por otro lado, se confeccionó la
piezometría con interpolación por krigeado a partir de
los niveles freáticos.
De la diferencia entre ambas capas (topografía
y freatigrafía) se obtuvo el mapa de distancias entre la
superficie del terreno y la superficie freática.
Posteriormente se asignó a distintas zonas el puntaje
correspondiente a cada rango de DRASTIC (Tabla Nº2),
donde, a menor profundidad, mayor es el peligro de
contaminación que existe. La Figura 1 permite observar
el mapa temático correspondiente.
Tabla 2: Puntajes
utilizados para la Profundidad
Rango
de Profundidades (m)
|
Puntaje
|
0.0
– 1.5
1.5 – 4.5
4.5 – 9.0
9.0 – 15.0
15.0 – 23.0
23.0 – 30.5
>30.5
|
10
9
7
5
3
2
1
|
- Recarga => La recarga
se ajustó mediante modelación numérica, considerando
como superficie freática la obtenida por las mediciones
de la Dirección Nacional de Minería y Geología
(DINAMIGE) en octubre de 1986. En el sector sudeste,
limitado por el Río de la Plata, el Río San José y los
arroyos San Gregorio y Sauce, se contó con mayor
cantidad de datos y mejor descripción de los mismos, por
ser la zona de más uso de agua subterránea.
Los niveles en los sectores ubicados al oeste y
al norte del área citada se calibraron con un acuerdo
aceptable, pese a las menores posibilidades debidas a la
escasez de datos. De esta manera, se obtuvo el mapa
temático correspondiente a la recarga hidráulica en su
forma final para toda el área de estudio en régimen
estacionario. Los mayores valores se corresponden con la
mayor recarga. La Figura 2 muestra los puntajes DRASTIC
de la variable.
Tabla 3: Rangos y puntajes para la recarga neta.
Rango
|
Puntaje
|
0
- 0.00014
0.00014 - 0.00028
0.00028 - 0.00049
0.00049 - 0.00070
> 0.00070
|
1
3
6
8
9
|
La recarga se ajustó mediante modelación
numérica, considerando como superficie freática la
obtenida por las mediciones de la Dirección Nacional de
Minería y Geología (DINAMIGE) en octubre de 1986. En el
sector sudeste, limitado por el Río de la Plata, el Río
San José y los arroyos San Gregorio y Sauce, se contó
con mayor cantidad de datos y mejor descripción de los
mismos, por ser la zona de más uso de agua subterránea.
Los niveles en los sectores ubicados al oeste y
al norte del área citada se calibraron con un acuerdo
aceptable, pese a las menores posibilidades debidas a la
escasez de datos. De esta manera, se obtuvo el mapa
temático correspondiente a la recarga hidráulica en su
forma final para toda el área de estudio en régimen
estacionario. Los mayores valores se corresponden con la
mayor recarga. La Figura 2 muestra los puntajes DRASTIC
de la variable.
Tipo de acuífero => El
sistema acuífero está constituido por la Formación
Raigón. Su ambiente de deposición corresponde a fluvial
en la cima y litoral en la base y parte central, en
condiciones de clima seco y frío, Bossi (1988). Se
constituye por arenas que varían de finas a gravas,
cuarzo feldespáticas, blanco grisáceas, subangulosas,
con niveles conglomerádicos y lentes de arcillas
grisáceas y verdes.
La base de Raigón la componen la Formación Fray Bentos,
la Formación Camacho y el Complejo Basal. Raigón se
apoya sobre Camacho en concordancia estratigráfica, con
pasajes gradacionales de una a otra formación. La
Formación Raigón se presenta en parte cubierta por
limos arcillosos de las Formaciones Libertad y Dolores, y
en parte, aflorando.
La geología utilizada responde a los trabajos
realizados por los geólogos De Souza, Manganelli y
Almagro, en el marco del Convenio DINAMA – IMFIA y
en el Proyecto CONICYT -– BID. Los resultados a los
cuales arribó se basaron en la revisión de trabajos
anteriores, el análisis de información de perforaciones
y el desarrollo de actividades de campo.
En algunas zonas de la región afloran
formaciones geológicas subyacentes a la formación
Raigón – Fray Bentos y Basamento Cristalino
–, lo cual indica la ausencia de la misma. En estas
zonas se asumió la existencia de flujo de agua a
través de zonas preferentes en estas formaciones
aflorantes.
Por estar el Basamento Cristalino compuesto por
Gneiss, se le asignó un puntaje 3, como prevé el
método para las rocas ígneas y metamórficas. La Fm.
Fray Bentos está constituida por areniscas muy finas con
mucho contenido de arcilla, y por lo tanto se le
adjudicó el puntaje 4, que es el mínimo previsto para
las areniscas. La Fm. Raigón por lo contrario está
formada por areniscas finas a conglomerádicas mal
seleccionadas con estratificaciones, lo que le da un
carácter poco atenuador (dada la mayor facilidad del
agua para fluir y la menor área relativa de los granos
para entrar en contacto con el líquido). Se asignó
puntaje 8 a la Fm. Raigón. La Tabla Nº4 resume
los puntajes otorgados y la Figura 3 los muestra
gráficamente.
Tabla 4: Puntajes
utilizados para los materiales componentes del acuífero
Tipo
de acuífero
|
Puntaje
|
Basamento
Cristalino
Fray Bentos
Raigón
|
3
4
8
|
Suelo => La confección de un
mapa de suelos se realizó con base en
fotointerpretación y relevamientos de campo para la
parte norte del acuífero (Bach. Agr. H. Perdomo), que
queda excluida de la Carta de Suelos de San José
elaborada por la Dirección de Suelos y Aguas del
Ministerio de Ganadería, Agricultura y Pesca. Por otra
parte, se agruparon las unidades de la Carta de Suelos
para la porción sur de forma tal que resultara un mapa
de suelos con escala uniforme. El criterio de agrupación
de las unidades atendió siempre a la textura de los
distintos tipos de suelo, siendo esta propiedad la que
define el mayor o menor índice.
Luego se asignaron los puntajes, teniendo en
cuenta las recomendaciones de la metodología DRASTIC, a
las distintas unidades según muestra la Tabla Nº5. La
Figura 4 corresponde al mapa temático.
Tabla 5: Rangos
y puntajes para los tipos de suelo
Unidad
|
Puntaje
|
Playas
Cristalino
Dunas Costeras
Libertad sobre cristalino
Raigón
Bañados
Libertad / Dolores
Bajos
|
9
8
7
7
5
5
4
3
|
Topografía => A partir de
varios modelos de topografía generados por
interpolación se calcularon mediante propiedades del
sistema de información geográfico GRASS las pendientes
en toda el área. Los resultados fueron similares, y se
eligió el modelo que arrojó valores de pendiente
menores, por seguridad. Posteriormente se dividió el
área en zonas según los rangos previstos por el
método, y se obtuvo el mapa de las pendientes.
Tabla 6: Rangos y
puntajes para la topografía.
Rango
|
Puntaje
|
0
– 2
2 – 6
6 – 12
12 – 18
>18
|
10
9
5
3
1
|
Puede observarse que se está frente a una
topografía suave (salvo en las barrancas contra la
costa), donde la oportunidad del agua para infiltrarse
–y con ella los contaminantes– es alta,
dependiendo del porcentaje de pendiente la posibilidad de
acceso de la sustancia contaminante. La Figura 5 permite
apreciar la distribución de estos puntajes.
Impacto de la Zona Vadosa => La
zona vadosa está constituida por la misma Formación
Raigón en su parte no saturada y las formaciones que la
cubren. En los lugares donde afloran la Fm. Fray Bentos y
el Basamento Cristalino – bases de la Fm. Raigón
– son estas mismas las que conforman la zona vadosa.
Dadas las características de cada formación geológica
se asignó a cada una de ellas el puntaje que se detalla
en la Tabla Nº7, en función de lo recomendado por el
método. La Figura 6 muestra la distribución en el área
de los puntajes obtenidos.
Tabla 7: Puntajes
utilizados para el impacto de la zona vadosa
Formación
aflorante
|
Puntaje
|
Basamento
Cristalino
Fray Bentos
Raigón
Chuy
Libertad
Dolores
Villa Soriano
Reciente yActual
|
4
2
8
7
4
4
7
7
|
A los efectos de valorar el índice de
vulnerabilidad hay que considerar el estrato más
atenuante de los que estén por encima del nivel
freático. Este estrato de menor puntaje no tiene por
qué coincidir con la formación aflorante. En función
de ello se estudió cada caso.
Tras el análisis de cada formación y su
actuación conjunta se decidió asociar el impacto de la
zona vadosa directamente a través de la Carta Geológica
de Superficie.
Conductividad Hidráulica => La
conductividad hidráulica se obtuvo mediante modelación
numérica, al igual que la recarga. La Figura 7 resume
los resultados obtenidos.
Tabla 8: Rangos y
puntajes para la conductividad hidráulica.
Conductividad
hidráulica (m/día)
|
Rango
|
Puntaje
|
0
– 4
4 – 12
12 – 28
28 – 41
41 – 82
>82
|
1
2
4
6
8
10
|
CONCEPTOS BÁSICOS
Los Índices máximo y mínimo de Vulnerabilidad
Intrínseca para el acuífero Raigón son 194 y 51,
respectivamente (1986). Los extremos posibles para cualquier
acuífero (metodogía DRASTIC) son 226 y 23.
De la conjunción de los mapas correspondientes a
cada propiedad se obtuvo el Índice General de Vulnerabilidad
para cada punto. La diferencia entre los valores máximo y
mínimo obtenidos para el índice en toda el área se
dividió entre tres, resultando tres rangos: bajo, medio y
alto, tal como puede apreciarse en la Carta. El área que
abarca la Carta es 2271 km2, de los cuales 294 km2
corresponden a áreas de baja vulnerabilidad (13%), 1541
km2 a áreas de vulnerabilidad media (68%) y 436
km2 a áreas de alta vulnerabilidad (19%).
La mayor parte del área tiene valores medios de
índice de vulnerabilidad, destacándose índices bajos en
las zonas elevadas del Norte y algunas zonas en el Sur.
Los sectores con alta vulnerabilidad aparecen dispersos,
concentrándose en zonas cercanas a los arroyos donde aflora
la Fm. Raigón, o en zonas de alta recarga. La Figura 8
muestra el resultado final del trabajo.
CONCLUSIONES
El conocimiento del sistema acuífero, aun hoy,
está en una etapa media, y los modelos numéricos
deben someterse a correcciones parciales en geometría.
Algunas condiciones de borde deben ser estudiadas
particularmente (cercanías del Río San José, por ejemplo).
De toda el área involucrada, un 60% carece de datos
geométricos e hidráulicos rigurosamente confiables.
Sin embargo, con los datos existentes analizados y
depurados, la metodología aquí expuesta y la información
obtenida y procesada de cada variable en juego, la Dirección
Nacional de Medio Ambiente (DINAMA), quien encargara y
financiara esta realización, dispone a través de esta Carta
de Vulnerabilidad del Acuífero Raigón de una valiosa
herramienta de planificación básica, con la que se podrá
seguir la evolución del sistema a través de los años, y
permitirá acceder a evaluaciones de riesgo a la acción de
contaminantes definidos.
El Ordenamiento Territorial y la protección del
Medio Ambiente, así como los planes de monitoreo y
seguimiento de actividades implantadas, se ven favorecidas
por la aplicación de estas herramientas obtenidas a partir
del conocimiento y estudio de los factores físicos
involucrados en la protección natural de los sistemas
hídricos.
BIBLIOGRAFÍA
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Boulding, Russell. 1995. Practical handbook
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Custodio, E., Llamas, M. 1976. Hidrología
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Hidrogeology. Vol 16. Heise. Alemania.
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Indices de productividad.
MGAP-DSA, 1979. Carta de Reconocimiento de
Suelos del Uruguay, Tomo III.
MGAP-DSA, 1979. Carta de Reconocimiento de
Suelos del Uruguay, Tomo I.
FIGURAS
Figura 1: Metodología
DRASTIC – Profundidades de 1986
Figura
2: Metodología
DRASTIC - Recarga
Figura
3: Metodología DRASTIC - Acuífero
Figura
4: Metodología DRASTIC -
Suelo
Figura
5: Metodología DRASTIC -
Topografía
Figura
6: Metodología DRASTIC -
Impacto de la Zona Vadosa
Figura
7: Metodología DRASTIC -
Conductividad Hidráulica
Figura
8: Metodología DRASTIC
– Carta de Vulnerabilidad General del Acuífero Raigón
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