IV
SEMINARIO-TALLER. PROTECCIÓN DE ACUÍFEROS FRENTE A LA
CONTAMINACIÓN: PROTECCIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA
Lima,
Perú, Abril 2004
HACIA UNA PROPUESTA DE ZONAS DE PROTECCION DE
CAPTACIONES EN CHILE.
División de Recursos Hídricos y Medio
Ambiente
Departamento de Ingenieria Civil
Universidad de Chile, Casilla 228-3, Santiago, Chile
Fono: (562) 6784390, Fax: (562) 6894171
(Chile)
1.- INTRODUCCIÓN
La experiencia en las últimas décadas ha
demostrado que las fuentes de aguas subterráneas no son
inmunes a la contaminación y que una vez contaminadas por
agentes químicos, biológicos o radiológicos son, casi
siempre, difíciles de limpiar y las posibilidades de
remediación implican un alto costo económico.
Una conclusión común en la investigación
sobre contaminación de recursos hídricos subterráneos es
que la prevención es más efectiva que el tratamiento o
remediación, para así asegurar la calidad de las fuentes de
agua subterránea.
Si bien, hoy en día en nuestro país existen
diferentes instrumentos para proteger el agua subterránea,
ninguno se asocia a la protección de la calidad del agua
subterránea de potenciales fuentes contaminantes.
Para prevenir dicha contaminación es
necesario gestionar la calidad del agua subterránea al
planificar el suministro de tan vital elemento, tomando en
cuenta las características hidrogeológicas del acuífero y
asumiendo que las causas o efectos de la contaminación son
complejas, altamente específicas y propias del lugar.
Existen distintas escalas de trabajo (global o
local) para gestionar la calidad del agua subterránea. Nivel
global se refiere a políticas de protección en el ámbito
regional o de un acuífero, lo que implica una escala de
trabajo más amplia. En el caso de la gestión a nivel local
se hace referencia a protección de uno o más pozos, lo que
necesariamente requiere una escala de trabajo más detallada.
De los responsables de llevar a cabo la
gestión de calidad de las aguas subterráneas dependerá el
enfoque que tenga dicha protección. Es recomendable que la
gestión global sea realizada por autoridades gubernamentales
relacionadas con el medio ambiente y/o los recursos
hídricos. En el caso de la gestión local se recomienda la
participación de empresas sanitarias o de los propietarios
de las captaciones.
Una herramienta en el ámbito local es la
determinación de perímetros de protección de pozos de agua
potable. El perímetro de protección delimita un área en el
entorno de la captación de agua en la cual, de forma
graduada, se restringen o prohíben las actividades o
instalaciones susceptibles de contaminar las aguas
subterráneas, o que afecten al caudal realmente aprovechable
para el abastecimiento a la población. Al establecer un
perímetro de protección es necesario encontrar un
equilibrio entre una protección adecuada y suficiente del
recurso, y el respeto, en la medida de lo posible, de la
actividad socioeconómica de la región circundante.
Existen numerosas formas y métodos para
aplicar perímetros de protección de pozos alrededor de
captaciones para el abastecimiento de agua potable, los que
dependen de la calidad y la cantidad de la información
existente y su aplicación se ve restringida por los derechos
de propiedad en las zonas afectadas.
2.- OBJETIVOS
Este trabajo tiene como objetivo general el
proponer una herramienta de gestión de calidad de las aguas
subterránea, a nivel local, aplicable en Chile
Más específicamente, analizar diferentes
metodologías y reglamentación existentes para la
determinación de perímetros de protección de pozos y
proponer una de ellas para su uso en Chile.
3.- SITUACIÓN
ACTUAL EN CHILE
En Chile las aguas subterráneas representan
un porcentaje importante en el abastecimiento de agua
potable. A nivel urbano un 46% del agua potable es captada
desde fuentes subterráneas y a nivel rural alcanza un 77%.
En nuestro país se constata un fuerte
agotamiento de los recursos hídricos superficiales desde la
Región Metropolitana hacia el norte, lo que obliga a
recurrir a fuentes subterráneas para abastecer la creciente
demanda por agua. Dado el agotamiento de las fuentes
superficiales se prevé un incremento en la presión sobre
los acuíferos, esencialmente para fines potables, aunque no
exclusivamente ya que también se visualizan otros usos como
el industrial y minero.
En este contexto se torna relevante la
protección de los acuíferos. En este sentido la Comisión
Nacional del Medio Ambiente (CONAMA) desarrolló la Norma de
Emisión de Residuos Líquidos a Aguas Subterráneas, la cual
fue publicada en el Diario Oficial el 17 de Enero de 2003 y
cuyo objetivo es prevenir la contaminación de las aguas
subterráneas, mediante el control de la disposición de los
residuos líquidos que se infiltran a través del subsuelo.
Es importante el destacar que esta norma hace uso en forma
extensiva de estudios de vulnerabilidad a la contaminación
de las aguas subterráneas.
Cabe señalar que durante el proceso de
discusión de la norma, una aspiración de algunos sectores,
especialmente de las empresas sanitarias, fue la inclusión
de las áreas de protección de las captaciones de agua
potable en la norma mencionada anteriormente. Esta solicitud
no fue acogida por CONAMA, ya que la legalidad vigente en
Chile no permite este tipo de instrumentos al interior de una
norma de emisión. Sin embargo, la autoridad ambiental
reconoce la necesidad de avanzar en diferentes herramientas
adicionales a las normas de emisión, para la protección de
los acuíferos.
Por esto, actualmente CONAMA busca crear los
instrumentos legales que le permitan desarrollar planes
integrales de protección de la calidad de las aguas
subterráneas, en donde se incluirían áreas de protección
en torno a pozos de abastecimiento de agua potable.
Por otra parte, la Norma Chilena NCh 777/2
(2003) establece que con el fin de evitar el deterioro de la
calidad de las aguas subterráneas se establecerá un área
de un mínimo de 100 m2 en torno a la captación, en la que
se prohibirá la instalación de cualquier actividad
(prohibición absoluta). Además, la norma indicada menciona
que la autoridad competente prohibirá el establecimiento y
operación de actividades que efectúen descargas al suelo o
subsuelo de efluentes contaminantes. El área especial de
prohibición corresponderá al área de alimentación de las
captaciones de agua potable definida por tiempos de viaje que
aseguren que el eventual contaminante no afectará la calidad
del agua de la captación. Sin embargo no se conocen casos en
que esta norma haya sido aplicada.
4.- PERÍMETROS
DE PROTECCIÓN DE POZOS
4.1.
Aspectos Generales
El perímetro de protección delimita un área
en el entorno del pozo en la cual, de forma graduada, se
restringen o prohíben las actividades susceptibles de
contaminar las aguas subterráneas. Al establecer un área de
protección es necesario encontrar un equilibrio entre una
protección adecuada y suficiente del recurso, y el respeto,
en la medida de lo posible, de la actividad socioeconómica
del área circundante.
La Environmental Protection Agency (EPA)
reconoce una amplia gama de metodologías para la
determinación de perímetros de protección de pozos. El
documento EPA-440/5-93-001 entrega las pautas para la
delimitación de áreas de protección de pozos. Dichas
metodologías van desde métodos analíticos muy simples,
hasta complejos modelos numéricos de transporte de
contaminantes.
La elección de uno u otro método dependerá
de la experiencia del usuario, recursos e información de
terreno disponible, así como el grado de confianza deseado.
El método elegido para la delimitación del área de
protección de pozos determinará la cantidad y calidad de la
información requerida.
4.2.
Metodologías para Diseño de Zonas de Protección de
Pozos
A continuación se entrega una breve reseña
de los métodos que la EPA ha identificado para la
delimitación de áreas de protección de pozos:
Radio Fijo
Arbitrario: Es un método simple de aplicar y
generalmente de bajo costo. Cosiste en determinar una
distancia alrededor del pozo, la cual se utiliza para
definir la zona de prevención de accidentes alrededor
del pozo en todo tipo de acuíferos y condiciones de
flujo. Este método no se basa en un conocimiento acabado
del acuífero o del pozo en cuestión, sino que las
distancias están determinadas por las regulaciones del
lugar en que se desea aplicar el método.
Radio Fijo
Calculado: Corresponde a un método
relativamente simple, utilizado para determinar áreas
circulares definidas por el tiempo que demorará en
llegar al pozo en cuestión el agua subterránea.
Mediante esta técnica se determinan un círculo en el
radio de éste se basa en el tiempo de viaje al pozo. Los
datos necesarios para este método son: tasa de bombeo,
porosidad del acuífero, longitud de las cribas y tiempo
de viaje seleccionado. La expresión que determina el
radio fijo calculado es:
Donde:
r : Radio fijo calculado (m)
FS : Factor de Seguridad (1.3 cuando
se conocen bien todos los parámetros, 1.5 cuando hay
incerteza en la algún parámetro)
Q : Tasa de bombeo (m3/año)
t : Tiempo de viaje elegido
n : Porosidad del acuífero
H : Longitud de las cribas
p : 3.141593
Formas
variables simplificadas: Esta metodología
implica generar un conjunto de formas que representen una
serie de condiciones hidrogeológicas y de bombeos, Las
formas variables son determinadas calculando la distancia
en dirección del gradiente y límites laterales
alrededor del pozo según ecuaciones analíticas tales
como las ecuaciones de flujo uniforme. Luego la forma
apropiada es seleccionada de acuerdo a las
características hidrogeológicas y de bombeo, orientando
la forma alrededor del pozo de acuerdo a los patrones de
flujo del sistema. Este método es sencillo de aplicar y
en comparación con el método de Radio Fijo Calculado
sólo requiere adicionalmente, de parámetros
hidrogeológicos básicos.
Modelos
Analíticos: Esta metodología utiliza las
ecuaciones de flujo y de transporte de contaminantes para
aguas subterráneas. Dichas ecuaciones, generalmente, son
sencillas de resolver, sin embargo requieren de
parámetros del acuífero, el cual es considerado
homogéneo.
A continuación se comentan brevemente los
softwares basados en modelos analíticos y semianalíticos
que ha desarrollado la EPA.
WHPA,
versión 2.2. Es un modelo semianalítico de
flujo. Fue diseñado por la EPA para ayudar a las
comunidades en la delineación de áreas de protección
de pozos. Por sus características es adecuado para las
situaciones en que el contaminante es conservativo. Posee
cuatro módulos, de los cuales tres delinean la zona de
captura en dos dimensiones, mientras que el cuarto
módulo realiza un análisis de incertidumbre de la zona
de captura delimitada.
WhAEM,
reemplaza y mejora a WHPA 2.2, corresponde a un
modelo analítico desarrollado para determinar zonas de
captura de acuerdo a tiempos de viaje en sistemas
hidrogeológicos simples en acuíferos confinados o
libres. Sin embargo, es importante que el usuario posea
conocimientos de la zona ya que se requiere la
aplicación de criterios hidrogeológicos al momento de
ingresar la información al software.
Mapeo
Hidrogeológico: Esta metodología identifica
las características físicas e hidrogeológicas que
controlan el flujo del agua subterránea. Las fronteras
físicas del flujo de agua subterránea pueden incluir
los contactos geológicos que forman los límites del
acuífero, fallas o zonas de fractura y rasgos
topográficos que pueden funcionar como divisorias de
aguas. Las características hidrogeológicas incluyen
ríos, canales y lagos que pueden funcionar como límites
del sistema de flujo. La determinación de la
vulnerabilidad de los acuíferos es una técnica que no
produce áreas de protección, sin embargo, combinada con
el conocimiento del flujo del sistema acuífero permite
identificar zonas sensibles a la contaminación dentro
del área de captura de los pozos en cuestión. La
información requerida para esta metodología incluye
mapas topográficos, fotografías aéreas, mapas e
informes geológicos e hidrogeológicos, descripciones de
sondajes, reconocimiento de terreno, pruebas de bombeo.
Modelos
Numéricos: Los modelos numéricos pueden ser
usados para representar con un grado de exactitud
adecuado sistemas con una hidrogeología compleja.
Algunos modelos pueden usar modelos analíticos para
describir el transporte de contaminantes, añadiendo el
modelo de flujo numérico que incluye los procesos de
advección y dispersión. Estos modelos requieren de una
cantidad considerable de información, particularmente si
tienen componentes analíticos. Además el operador de
estos modelos debe poseer un grado de entrenamiento
suficiente lo cual encarece la aplicación de estos
modelos. MODFLOW y FLOWPATH son ejemplos de este tipo de
modelos.
4.3.
Reglamentación Internacional
4.3.1. España
Además de la selección de la metodología a
utilizar para delimitar las diferentes zonas de protección
de pozos, se requiere una reglamentación respecto del
tamaño y actividades prohibidas para cada una de las zonas
delimitadas. Así por ejemplo el Instituto Tecnológico
Geominero de España (ITGE) propone dividir el entorno de las
captaciones en tres zonas, graduadas de mayor a menor riesgo
e importancia, en cuanto a las restricciones de actividad a
imponer. Estas zonas se clasifican en: a) zona inmediata o de
restricción absoluta; b) zona próxima o de restricciones
máximas; c) zona alejada o de restricciones moderadas.(1991)
Actualmente, el Instituto Geológico y Minero
de España (IGME) se encuentra desarrollando una nueva guía
metodológica y su aplicación en estudios pilotos, bajo la
necesidad de implementar y mejorar la metodología anterior.
4.3.2. EEUU – New Jersey
La propuesta del ITGE da respuesta a la
interrogante que se refiere a las restricciones en cada
área, sin embargo no entrega luces referentes al tamaño de
cada una de estas zonas. Una respuesta a esta última
interrogante la entrega el Servicio Geológico de New Jersey,
el cual desarrolló las pautas para delineación de áreas de
protección de pozos (2003). En dicho documento se señalan 3
zonas de protección para los pozos basadas en los tiempos de
viaje hacia el pozo:
Zona 1
= 2 años (730 días)
Zona 2 = 5
años (1826 días)
Zona 3 = 12
años (4384 días)
4.3.3. Inglaterra
Inglaterra por su parte ha desarrollado el
documento “Prácticas y Políticas para la Protección
del Agua Subterránea” (GPP), en el que se recomienda
tener en cuenta las siguientes áreas de protección:
Zona 1:
Se relaciona con el decaimiento de la contaminación por
bacterias. Esta incluye el área inmediatamente cercana
al pozo que esta sujeta a estricto control. Es definida
por un tiempo de viaje de 50 días, con un mínimo de 50
metros. Esta zona usualmente no se define para acuíferos
confinados.
Zona 2: Esta
zona está basada en el retraso, dilución y atenuación
de contaminantes de degradación lenta. Incluye el área
alrededor del pozo determinada por un tiempo de viaje de
400 días o un 25% de la ZONA 3, la que sea más grande.
Esta zona usualmente no es definida para acuíferos
confinados.
Zona 3: Definida
simplemente como el área necesaria para asegurar cierta
producción de recarga subterránea a largo plazo. Para
acuíferos confinados esta zona está localizada a cierta
distancia de la extracción real.
4.3.4. Dinamarca
Dinamarca en cambio, a pesar de abastecer el
consumo de agua potable casi exclusivamente con fuentes
subterráneas, ha fijado, a través de la Ley de Protección
Ambiental, un área de protección física con 10 m de radio
alrededor de un pozo en donde solo se permiten actividades
relacionadas con la fuente y un área de protección
higiénica de 300 m de radio donde no se permiten descargas
de aguas residuales, pero no cuentan con áreas de
protección más extensas. Actualmente trabajan en zonas más
detalladas y a la vez más restrictivas.
4.3.5. Banco Mundial
Por otra parte el Banco Mundial publicó en el
año 2002 una guía para la protección de la calidad del
agua subterránea, dirigido para países de América Latina y
el Caribe, en donde proponen las siguientes tres áreas de
protección:
Zona
Operacional del pozo: Corresponde a una pequeña
área de terreno alrededor de la fuente, deseablemente de
propiedad y control de la persona o ente responsable de
la explotación. En esta zona sólo se debe permitir
actividades relacionada con la extracción, para lo que
se recomienda la instalación de un cerco en dicho
perímetro. La dimensión de esta área es siempre algo
arbitraria y depende en cierto modo de la naturaleza de
las formaciones geológicas locales, aunque es altamente
recomendable un radio de por lo menos 20 metros. Sin
embrago, se deberían llevar a cabo inspecciones
detalladas de la condición sanitaria en un área mayor
de radio de 200 metros o más.
Área de
Protección Microbiológica: El objetivo de esta
zona es prevenir la ingestión de agua subterránea
contaminada con bacterias, virus y parásitos patógenos.
Esta área se determina en función de la distancia
equivalente a un tiempo de flujo horizontal promedio
especificado en la zona saturada del acuífero. Este
tiempo varía significativamente entre países y
diferentes épocas (10 a 400 días), ellos proponen un
tiempo de viaje de 50 días que coincide con el
establecido en muchos países. Este perímetro de
protección es tal vez el más importante en términos de
significación para la salud pública y porque usualmente
es de reducido tamaño y resulta más fácil
implementarlo y hacerlo valer.
Área
Total de Captura de la Fuente: Es el perímetro
en que toda la recarga del acuífero (proveniente de
precipitación y/o cursos de agua superficiales) será
captada por la fuente de abastecimiento de agua. El área
estará determinada por la tasa de recarga de agua
subterránea promedio a largo plazo. Usualmente se toma
como caudal protegido a la extracción anual autorizada
(permitida legalmente), pero aquél puede ser menor que
éste donde en la práctica la cantidad permitida sea:
Insobtenible,
ya que excede la capacidad hidráulica de la
instalación de la perforación
No
sustentable, ya que excede el recurso de
agua disponible
No
razonable, porque excede ampliamente la
extracción real
En
estas situaciones es mejor establecer el caudal protegido
sobre la base de los caudales de extracción recientes
conjuntamente con un incremento razonable pronosticado.
5.- SELECCIÓN
DE UNA METODOLOGÍA PARA CHILE
Luego de revisadas las metodologías y
reglamentaciones existentes, se determinaron las más
convenientes de aplicar en Chile dada la realidad del país.
Como
metodología se propone la utilización de algunos de los
software desarrollados por EPA, WHPA o WhAEM ya que el nivel
de información requerida (niveles de pozos y pruebas de
bombeo) es factible de conseguir. Además estos programas no
requieren una licencia especial para su utilización, lo que
económicamente es también recomendable.
Como
reglamentación se propone el identificar las siguientes
zonas de protección:
Zona 1: Área
en donde sólo se permiten actividades relacionadas con
la extracción, definida como un círculo de radio 200 m
en torno a la fuente.
Zona 2: Área
de protección microbiológica definida por un tiempo de
viaje de 50 días.
Zona 3:
Área de recarga, definida por un tiempo de viaje de 10
años, siempre teniendo en cuenta que actividades que
puedan generar contaminantes persistentes (no
degradables) no se pueden establecer dentro del área
total de recarga (tiempo de viaje infinito)
Para la determinación de las zonas 2 y 3 se
requerirá del conocimiento de ciertas características
hidrogeológicas del lugar, a diferencia de la zona 1 en
donde la forma es arbitraria.
6.- CONCLUSIONES
A
partir de este trabajo se pueden establecer las siguientes
conclusiones:
La zona de
protección de pozos es una herramienta útil, aunque no
la única, para la protección de las aguas
subterráneas.
Existen una serie
de metodologías para el cálculo de zonas de protección
de pozos, dependiendo de la metodología empleada será
el tipo y cantidad de información que se requiera.
En nuestro país
se torna relevante el desarrollo e implementación de
este tipo de herramientas de gestión para la protección
de los recursos subterráneos, debido al aumento de la
presión sobre éstos.
La implementación
de zonas de protección, en muchas ocasiones, no sólo
requerirá de la solución de los aspectos
hidrogeológicos propios, sino que también de otros
elementos como es el ordenamiento territorial, ya que en
muchos casos el área de protección abarcará más allá
de los límites del predio en que se encuentre la
captación.
Para eliminar
completamente el riesgo de contaminación de una fuente
de abastecimiento de agua subterránea es necesario
prohibir (o controlar completamente) las actividades
potencialmente contaminantes existentes dentro del área
de recarga. Sin embargo la experiencia ha demostrado que
en cualquier país es difícil de llevar a la práctica,
ya que la aprobación de cada uno de ellos supone
limitaciones serias al derecho de propiedad y es poco
rentable debido a la presión socioeconómica para el
desarrollo. Así se requiere una división de la zona de
recarga en donde las restricciones más estrictas sean
aplicadas solamente en las áreas cercanas al pozo.
Finalmente es
importante destacar que estas zonas de protección no
deben ser aplicadas en acuíferos confinados, a
excepción del área total de captura o recarga que si
corresponde su aplicación en ciertos casos, ni tampoco
en lugares que hayan sido declarados de muy baja
vulnerabilidad en los estudios existentes, pero siempre
teniendo en cuenta el grado de exactitud, confiabilidad y
alcance de dichos estudios.
7.- REFERENCIAS
BIBLIOGRÁFICAS
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Disponible en: http://www.mst.dk/udgiv/Publications/2002/87-7972-025-0/html/default_eng.htm
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Disponible en: http://www-wds.worldbank.org/servlet/WDS_IBank_Servlet?pcont=details&eid=000094946_02112704014826
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Llamas, M. Ramón, J. M.
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Delineation of Wellhead Protection Areas (WHPAs). [fecha
consulta: Agosto 2003]
Disponible en: http://www.wrds.uwyo.edu/wrds/deq/whp/whpappd.html
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