Métodos de determinación de la vulnerabilidad en acuíferos

En el presente artículo describimos dos métodos muy usados en la gestión de recursos hídricos para la determinación de la vulnerabilidad de los acuíferos a la contaminación: el método GOD y el método DRASTIC.

 

1.  GOD

La metodología GOD fue desarrollado por Foster (1987) y es un método sencillo y sistemático, por lo que se usa cuando se cuenta con escasos datos, éstos no son fiables o no cubren la totalidad del territorio que se estudia.

Por su estructura simple y pragmática, es el método utilizado en primer lugar para estimar la vulnerabilidad a la contaminación de un acuífero.

Entre las desventajas es que toma simplificaciones muy grandes como no tener en cuenta el tipo de suelo, la infiltración efectiva ni la dispersión/dilución de contaminantes dentro del acuífero, por lo que se pierde definición y no es posible diferenciar un tipo de contaminante de otro.

El método GOD se basa en la asignación de índices entre 0 y 1 a tres variables, que son las que nominan el acrónimo:

  • G: ground water ocurrence. Tipo de acuífero o modo de confinamiento u ocurrencia del agua subterránea.
  • O: overall aquifer class. Litología de la zona no saturada. Se evalúa teniendo en cuenta el grado de consolidación y las características litológicas y como consecuencia, de forma indirecta y relativa, la porosidad, permeabilidad y contenido o retención específica de humedad de la zona no saturada.
  • D: depth to groundwater. Profundidad del agua subterránea o del acuífero.

Estos tres parámetros se multiplican para obtener una valoración de la vulnerabilidad de 0 (despreciable) a 1 (extrema):

GOD = G · O · D ≈ 0-1

La lógica en la asignación de índices a cada variable es el resultado de un estudio previo del autor con respecto a las características de tipo de acuífero, litología de la zona no saturada y profundidad del agua subterránea. Estos índices fueron establecidos considerando la característica y la facilidad que permite ésta para un desplazamiento más rápido de cualquier contaminante hacia agua subterránea.

En el caso del tipo de acuífero el que tiene menor índice 0.2 -y por ende menor vulnerabilidad- es el tipo confinado contrario al acuífero no confinado que tiene índice 1, mayor vulnerabilidad. Mientras que la litología de la zona no saturada tiene índice 0.4 cuando se trata de arcillas y 1 cuando se trate de rocas calcáreas.

El caso de la profundidad del nivel freático, el agua que se encuentran sobre los 50 metros de profundidad tiene índice 0.6, mientras que el agua que tiene una profundidad menor a 1 metro, tiene índice 1.

Al multiplicar estos tres índices se obtiene un valor que se encuentra entre 0 y 1, vulnerabilidad nula y alta vulnerabilidad.

El método de asignación de puntuaciones a cada variable y los grados de valoración numérica de parámetros se muestra en el siguiente esquema:

 

Esquema Nº 1. Método GOD – Valorización numérica de parámetros

                                                       Fuente: CEPIS-Foster/Hirata 1988.

 

                                                     Fuente: CEPIS-Foster/Hirata 1988.

 

Esquema Nº 2 Vulnerabilidad GOD

  Fuente: Análisis de vulnerabilidad a la contaminación de una sección de los acuíferos del Valle central de costa Rica por Jonathan Agüero Valverde Rosendo Pujol Mesalle. 

 

Fuente: Análisis de vulnerabilidad a la contaminación de una sección de los acuíferos del Valle central de costa Rica por Jonathan Agüero Valverde Rosendo Pujol Mesalle. 

 

2. DRASTIC

El método DRASTIC es un modelo empírico desarrollado por Aller et al (1987) para Environmental Protection Agency, EPA (Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos).

El método DRASTIC es el más utilizado y suele ser muy útil cuando se quiere construir mapas de vulnerabilidad con datos de profundidad de agua, recarga neta, litología del acuífero, tipo de suelo, topografía, naturaleza de la zona no saturada y conductividad hidráulica. Estos datos son mayores a los que considera el método GOD.

Es un método usado tanto para la cualificación como para la cartografía y se basa en la asignación de índices que van de 1 (mínima vulnerabilidad) a 10 (máxima vulnerabilidad), de acuerdo a las características y el comportamiento de las variables consideradas en el acrónimo DRASTIC:

  • D: depth. Profundidad del agua subterránea.
  • R: recharge. Recarga neta.
  • A: aquifer. Litología del acuífero.
  • S: soil. Tipo de suelo.
  • T: topography. Topografía.
  • I: impact. Naturaleza de la zona no saturada.
  • C: hydraulic conductivity. Conductividad hidráulica del acuífero.

Además de la valoración de 1 a 10 que se da a cada parámetro, se pondera su influencia dentro de la evaluación de la vulnerabilidad mediante la asignación de unos pesos de 1 a 5. Ambos índices se multiplican y se suman los siete resultados para obtener una valoración final, según se indica en la siguiente expresión:

DRASTIC = (Dr · Dw) + (Rr · Rw) + (Ar · Aw) + (Sr · Sw) + (Tr · Tw) + (Ir · Iw) + (Cr · Cw)

r: indica factor de clasificación o valoración.

w: indica factor de ponderación.

D: Se refiere a la distancia que existe entre la superficie del suelo y el nivel freático. Este valor se obtiene de los monitoreos piezométricos mensuales en la zona de estudio.

Los valores que adoptan los factores de clasificación y de ponderación para cada parámetro se resumen en las siguientes tablas:

 

 

     Cuadro N° 1. Valoración de la profundidad agua subterránea

                                           Fuente: Método DRASTIC.

 

                                         Fuente: Método DRASTIC.

R: Se refiere al volumen de agua total que recarga el acuífero. Este valor se obtiene al realizar el balance hidrológico.

 

 Cuadro N° 2. Valoración de la Recarga neta

                                        Fuente: Método DRASTIC.

                                        Fuente: Método DRASTIC.

 

A: Se refiere al tipo de material que conforma el acuífero. La estratigrafía de los piezómetros detalla esta información.

 

Cuadro N° 3. Valoración del tipo de acuífero

                                                          Fuente: Método DRASTIC.  

                                                          Fuente: Método DRASTIC.

 

 

S: El tipo de suelo es la cobertura que tiene la superficie en estudio. Esta información también se obtiene de la estratigrafía de los piezómetros.

 

Cuadro N° 4. Valoración del tipo de suelo

                                                       Fuente: Método DRASTIC.  

                                                       Fuente: Método DRASTIC.

 

 

T: Se refiere a la pendiente topográfica de la zona de estudio. Esta información se obtiene a partir de las curvas topográficas.

 

Cuadro N° 5. Valoración del porcentaje de pendiente

                                     Fuente: Método DRASTIC.

                                     Fuente: Método DRASTIC.

 

I: Se refiere al material que conforma la zona superior del acuífero que no está saturada de agua. Esta información se obtiene de la estratigrafía de los piezómetros.

 

Cuadro N° 6. Valoración de la naturaleza de la zona no saturada

                                                       Fuente: Método DRASTIC.  

                                                       Fuente: Método DRASTIC.

 

 

C: La conductividad hidráulica es la facilidad que un cuerpo ofrece a ser atravesado por un fluido, en este caso agua.

La conductividad se obtiene de las pruebas de permeabilidad efectuadas en campo.

 

 Cuadro N° 7 Valoración de la conductividad hidráulica

                                                                Fuente: Método DRASTIC.

                                                                Fuente: Método DRASTIC.

 

Cuadro N° 8. Factor de ponderación del método DRASTIC

                                                           Fuente: Método DRASTIC.

                                                           Fuente: Método DRASTIC.

 

La valoración de los parámetros mostrados en los cuadros indica: 1 la mínima vulnerabilidad y el 10 la máxima.

Además de lo expresado, a cada variable se le asigna un peso o ponderación, de acuerdo a la influencia respecto a la vulnerabilidad (Ver cuadro N° 8). Para el peso ponderado se emplean índices entre 1 y 5, adoptando los autores el mayor (5) para la profundidad del agua (D) y la litología de la sección subsaturada (I) y el menor (1) para la topografía (T).

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

En la siguiente tabla se indica el grado de vulnerabilidad en función del valor obtenido por el método DRASTIC:

 

 

                                        Cuadro N° 9. Vulnerabilidad General

                                                     Fuente: Método DRASTIC.

 

                                                   Fuente: Método DRASTIC.

 

Esquema Nº 3 Vulnerabilidad DRASTIC

  Fuente: Análisis de vulnerabilidad a la contaminación de una sección de los acuíferos del Valle central de Costa Rica por Jonathan Agüero Valverde Rosendo Pujol Mesalle.

 

Fuente: Análisis de vulnerabilidad a la contaminación de una sección de los acuíferos del Valle central de Costa Rica por Jonathan Agüero Valverde Rosendo Pujol Mesalle.

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