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Lucila Candela. Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental. Universidad

Politécnica de Catalunya, UPC, Barcelona, España

PROYECTO ARCAL RLA/7/018

“MEJORA DEL CONOCIMIENTO DE AGUAS SUBTERRÁNEAS PARA

CONTRIBUIR A SU PROTECCIÓN, GESTIÓN INTEGRADA Y

GOBERNANZA”

REPÚBLICA DEL ECUADOR

El conocimiento de la información. Importancia

del monitoreo aguas subterráneas

Quito, Ecuador, 4-8 Julio 2016

Ciclo Hidrológico

López-Geta et al., 2001

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Sistema acuífero

ACUIFERO A

ACUIFERO B

ACUIFERO C

Q1

Q4 Q3

Q2 Q5

Qr

C. Molano 3

Acuíferos

El agua es almacenada en:

Poros Fracturas Cavidades kársticas

Acuífero detrítico Acuífero fracturado Acuífero kárstico

López-Geta et al., 2001 4

Monitoreo

Para gestionar los recursos hídricos subterráneos y realizar la

toma adecuada de decisiones es indispensable:

•Disponer de información adecuada y conocimiento de cómo

funcionan los acuíferos.

•Tener información del agua que se utiliza, variación de los

niveles y la recarga natural y cómo se afecta o cambia la calidad y

cantidad por extracción o por contaminación de forma temporal.

Monitoreo observación continua mediante métodos

estandarizados, que en las aguas subterráneas (incluida la zona

no saturada de los acuíferos) tiene por finalidad: establecer

características y comportamiento hidrogeológico, y sus posibles

variaciones espaciales y temporales.

El tipo y volumen de datos requeridos variará en función del

objetivo específico y del recurso financiero.

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Información Hidrogeológica

(GW-MATE, www.worldbank.org/gwmate)

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Preguntas/respuestas:

-Cual es la dirección del flujo?

-Obras/infraestructuras que alteren el flujo?

-Como es el nivel del agua, cual es su tendencia?

-Es el bombeo sostenible?

-Como es la recarga estacional y su efecto en el uso del agua?

-Donde esta el área de recarga?

-Cual es el estatus de la calidad del agua?

-Existen fuentes de contaminación regional o difusa?

-Cual es la tendencia a lo largo del tiempo de la calidad del agua?

W: where, what, when? Siempre con criterios hidrogeológicos Objetivos: -Referencia/nivel base (general)

-Protección del recurso

-Control de la contaminación

Información y monitoreo

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(GW-MATE, (www.worldbank.org/gwmate 8

Información y monitoreo

Monitoreo Aguas subterráneas (DMA)

COMMON IMPLEMENTATION STRATEGY FOR THE WFD (2000/60/EC)

Guidance Document No. 15 (WG C) 9

Objetivos (ojo Masas de Agua-MA)

Cumplir con los objetivos de los art 4, 8 (5) de la DMA

4: Se cumplen objetivos ambientales. Estado cuantitativo

y cualitativo, tendencias a largo plazo y cambios pro

actividad humana

8: Establecimiento de programas de monitoreo

Para que el monitoreo? Establecer el estado cualitativo/cuantitativo de las MA

Ayudar a caracterizar las MA

Verificar las posibilidades de riesgos

Estimar la dirección y flujo entre estados miembros

Ayudar en programas y medidas

Evaluar su efectividad

Caracterizar la calidad natural de agua (nivel-base, año referencia)

Identificar efectos antrópicos 10

Redes monitoreo (MA)

La DMA establece

-Red cuantitativa -Red de control (vigilancia) -Red operacional (MA en riesgo)

La red de vigilancia(MA en su totalidad) sirve para definir el estado de las MA en su totalidad. Verificar los riesgos de no cumplir el buen estado, verificar tendencias…. La selección de los puntos basado en modelo conceptual (regional/local). Consideraciones prácticas. Integración puntos existentes Frecuencia en función del modelo conceptual Densidad de puntos en función de la MA

Se debe documentar el programa de monitoreo

Frecuencia

Tipo acuífero

Confinado Libre

Flujo intergranular Flujo por fracturas

karst

Flujo profundo significativo

Flujo somero

Inicial – core & parametros adicionales

Bi anual Trimestral Trimestral Trimestral Trimestral

Largo plazo– core parametros

Alta

transmisividad

Cada 2 años

Anual Bi anual Bi anual Bi anual

Baja transmisividadd

Cada 6 años

Anual Annual Annual Bi anual

Parametros adicionales (en validacion)

Cada 6 años

Cada 6 años Cada 6 años Cada 6 años

-

Cuando el sistema no es conocido (Guidance doc 15)

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Monitoreo

-Determinar el estado cuantitativo

-Conocimiento del modelo conceptual

-Obtención de parámetros: nivel en sondeos, manatiales,

histogramas aguas superficiales (sequias/estiaje),

variaciones en humedales asociados

-Estado calidad aguas

A considerar: Calidad de los datos

Modelo conceptual

Diseño monitoreo

Datos muestreo campo

Analíticas (transporte, almacenamiento, modelación…)

Interpretación e informes

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DMA- datos de interés

Caracterización inicial, actualizada posteriormente

(plazos)

Recomendaciones:

caracterización inicial (al menos 4 veces al año, primer

año; 2 veces posteriormente) y continua. En función de

variaciones estacionales

Parámetros químicos. pH, CE, Tª, OD y mayoritarios (otros

en función del riesgo)

Posibilidad de agregar los datos (valores max medio

mínimo y percentiles respecto a un año de referencia)

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Redes de monitoreo/observación

W!!!

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Redes monitoreo/observación

Conjunto de puntos (pozos, sondeos, manantiales, tensiómetros…) que

permiten conocer características hidráulicas, hidroquímicas o físicas de un

acuífero (incluye ZNS)

Red piezométrica

Red de calidad

Red de intrusión marina

Red de control diverso

Peralta, 2013

Marcos comunes para la recopilación de datos,

almacenamiento, uso y valoración. 15

ZNS

López-Geta et al., 2001 16

Redes. Precauciones

adaptado de UN-Task Force on Groundwater Monitoring & Assessment (2000)

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Diseño y optimización de una red

•Basada en un buen conocimiento del acuífero

•Debe ser continuamente revisada y optimizada

Requisitos básicos :

Accesibilidad a los puntos de observación

Distribución espacial exhaustiva y uniforme

Densidad suficiente

Conocimiento de las características de los puntos

Representatividad

(Deficiencias ligadas a: cobertura y accesibilidad a la información)

Optimización de la red:

Criterios intuitivos, metodológicos, económicos, o basado en métodos de

estimación (numéricos, estadísticos…..)

una red mal diseñada puede inducir serios errores de interpretación!!!!! 18

Redes de monitoreo/observación

Primario/general….

W!!!

-Proporcionar datos para la caracterización de las aguas subterráneas (C/C)

-Identificar tendencias

-Predicción de posibles impactos regionales por las extracciones

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Información requerida/ejemplos

•A quien se debe reportar? •Administración, usuarios, ARCA, público, Autoridad

del Agua?

•Que tipo de información? •Nivel del agua, calidad, tendencia…..

•Cual es el objetivo?

•Precisión/escala?

•Periodo de respuesta

(tiempo)?

•Presentación resultados? •Informes, mapas internet….

•Semanal/mensual, periódico….

•Escala y tiempo de observación, agregación….

•Reconocimiento, reglamentación, información pública..

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Información

21

Confederación Hidrográfica del Ebro-CHE 22

Explotación información

Explotación información

ACA

Nivel piezométrico en punto de control

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Redes de monitoreo/observación (ZS)

24

Red vigilancia

25

SAHI-Tiempo Real

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Flujo información

• Almacenamiento, evaluación y recuperación de los datos, son componentes

esenciales de un buen monitoreo.

• Asegurarse el flujo de datos desde campo a su almacenamiento (base de datos),

• Personal cualificado para revisar los datos obtenidos.

Necesidad de recursos humanos y logísticos, junto con

procedimientos claros.

Delegar la responsabilidad del monitoreo a nivel local,

usuarios de agua-asociaciones, puede ayudar a superar este

problema.

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• Documentación extensiva e intensiva disponible: tipo punto,

construcción/sondeo, instalación, geología, tests, niveles acuíferos,

parámetros, desarrollos, cota, coordenadas (XY), referencia…..

• Evaluación periódica (funcionamiento/mantenimiento): colmatación,

colapso, desarrollo, mal diseño, sensores (geofísicos), vida útil prevista

(muestreos), sellado, rehabilitación….

• Mantenimiento exterior: protección partes expuestas

• Aplicar métodos apropiados para el abandono de pozos: muy

importante para evitar alterar las condiciones hidrológicas existentes!!!!

• En caso de abandono: documentar de forma precisa los trabajos

llevados a cabo, situación y en lo posible restaurar la zona a su estado

inicial.

Red monitoreo. 1. Algunas consideraciones

Los costes de falta de mantenimiento/rehabilitación de una red pueden ser

elevados. Los datos pueden ser no representativos

Igrac, 2006

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(Igrac, 2006)

2. Importancia como alerta a cambios

Cantidad y calidad vs gestión

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• Impactos de la extracción en el recurso (humedales, ríos, nivel, usuarios)

• Los datos históricos son fundamentales para modelación (simulaciones)

• Importancia para concienciar a usuarios

• Alerta a posibles problemas de contaminación (intrusión marina, acuíferos mala

calidad….)

• Identificar contaminación

• Establecer responsabilidad legal en casos de contaminación.

Monitoreo/observación (ZNS)

30

ZNS

López-Geta et al., 2001 31

Algunos comentarios a considerar…..

• Monitoreo protección/control contaminación (ej vinazas, basureros…).

Medidas in situ

DESTRUCTIVAS

Toma de muestras inalteradas

NO DESTRUCTIVAS

Equipamiento específico

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Monitoreo ZNS

Muestreo para caracterizar una zona (solo una vez)

Monitoreo (cambios de los parámetros de interés)

Monitoreo flujo (contenido humedad, succión): recarga, infiltración

Monitoreo transporte : transporte contaminantes

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Optimización/diseño redes de monitoreo

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Optimización/diseño de redes de observación

Su diseño dependera de:

• Area/areas a monitorear

• Composición de la red (manantiales, pozos/piezometros de observación,

combinaciones)

• Numero de puntos de monitoreo y distribución vertical

• Parámetros seleccionados para el monitoreo (importante para calidad)

• Método de medida (manual; data loggers, combinaciones)

• Frecuencia de la medida.

Las opciones pueden ser numerosas: se debe trabajar en función de

objetivos realistas

En general las técnicas aplicadas para diseño de redes se

basan en procedimientos matemáticos (estadísticos,

multicriterio, modelos, goestadísticos) para proporcionar la

densidad de puntos y la frecuencia de medida de la red.

Antes de aplicar cualquier técnica estadística es importante

conocer la distribución de la población (normal/no-normal) 35

1.Aplicación geoestadística-Kriging

Optimización red cloruros.

Llobregat (where!)

120 puntos monitoreo.

Mapa de isoCl y mapa error

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1.Aplicación geoestadística-Kriging

Optimización red cloruros.

Llobregat

99 puntos monitoreo. Mapa de isoCl y mapa error

37

2. Aplicación estadística met. no paramétricos

Optimización red cloruros.

Llobregat (what!) Estimar con el 95% de confianza que la concentración

mediana del contenido de cloruros en los pozos está en

el 40% de la verdadera mediana (y reducir su número)

Gilbert, 1987)

n: tamaño de la muestra

Z: desviación standard según el nivel de

confianza

d: error de la estimación (0.1=10%)

S2: varianza de los datos log transformados

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Referencias adicionales

SAHI CUENCA DEL EBRO (CHE). http://195.55.247.237/saihebro/index.php

INFORMACIÓN SUBTERRÁNEACUENCA CHE. http://iber.chebro.es/geoportal

IDEAM, 2004. Guía para el monitoreo y seguimiento del agua. Bogotá, Julio 2014. 39pp

GW-MATE. Requerimentos de Monitoreo del Agua Subterránea para manejar la respuesta de los acuíferos y las

amenazas a la calidad del agua (www.worldbank.org/gwmate. 815-9-2015)

MA, 2002. Formulación de proyectos de Protección integrada de aguas subterráneas. Guía metodológica. Ministerio

del Medio Ambiente. 64 pp

Florida Department of Environmental Protection.Bureau of Water Facilities Regulation .2008. Guidance for Ground

Water Monitoring Plan Design, 32 pp

Goldscheider N, Drew D. 2007. Methods in Karst Hydrogeology.INTERNATIONAL CONTRIBUTIONS TO

HYDROGEOLOGY, 26 (AIH). Taylor and Francis. 279 pp

Commonwealth of Pennsylvania. Department of Environmental Protection. 2001. GROUNDWATER MONITORING

GUIDANCE MANUAL (www.dep.state.pa.us)

Rodríguez Morillo, H. y Febrillet Huertas, J.F. 2006. Potencial hidrogeológico de la República Dominicana. Boletín

Geológico y Minero, 117 (1): 187-200

Environment Agency. 2006. Guidance on the design and installation of groundwater quality monitoring points.

Science Report SC020093. Bristol, UK

USGS. 2002. Design of a Real-Time Ground-Water Level Monitoring Network and Portrayal of Hydrologic Data in

Southern FloridaWater-Resources Investigations Report 01-4275

EU. 2007. COMMON IMPLEMENTATION STRATEGY FOR THE WATER FRAMEWORK DIRECTIVE

(2000/60/EC) Guidance Document No. 15 . Guidance on Groundwater Monitoring

Portales

NOTA. Esta lista no pretende ser ni extensiva ni exhaustiva y se centra en aspectos esenciales del monitoreo. Se recomienda también la lectura de la información asociada en los textos de hidrogeología existentes.

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GRACIAS POR SU ATENCIÓN!!!!!!!!!!!!!!

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