Otros Métodos de calculo de Vulnerabilidad de Acuiferos

2. SINTACS

El método SINTACS es en realidad una derivación del DRASTIC (utiliza los mismos parámetros), desarrollada por Civita et al (1990) como adaptación a las características hidrogeológicas de Italia y a una escala de trabajo de mayor detalle; por lo general el área de estudio se divide en celdas cuadradas de 0,5 km de lado. El acrónimo SINTACS engloba:

• S: soggioacenza. Profundidad del agua subterránea. Equivale a D en DRASTIC.
• I: infiltrazione. Infiltración eficaz. Equivale a R en DRASTIC.
• N: effecto depurante del non saturo. Efecto de autodepuración de la zona no saturada. Equivale a I en DRASTIC.
• T: tipologia della copertura. Tipo de suelo. Equivale a S en DRASTIC.
• A: acquifero. Litología del acuífero. Equivale a A en DRASTIC.
• C: conducibilità idraulica. Conductividad hidráulica. Equivale a C en DRASTIC.
• S: acclività della superficie topografica. Pendiente de la superficie topográfica. Equivale a T en DRASTIC.

Al igual que en el caso del DRASTIC, se asigna una puntuación (indicada con el subíndice "r") de 1 (mínima vulnerabilidad) a 10 (máxima vulnerabilidad) a cada parámetro y se pondera cada uno con un peso (indicado con el subíndice "w") de 1 a 5, para obtener una valoración final según la siguiente expresión:

SINTACS = (Sr · Sw) + (Ir · Iw) + (Nr · Nw) + (Tr · Tw) + (Ar · Aw) + (Cr · Cw) + (Sr · Sw)

La clasificación de las distintas variables es ligeramente diferente a la del método DRASTIC. A continuación se describe la forma de asignación de puntuación a cada variable:

• Clasificación variable S (soggioacenza). La puntuación de la profundidad del acuífero se obtiene mediante la siguiente gráfica:

• Clasificación de la variable I (infiltrazione). Una vez realizado el correspondiente balance hidrológico para calcular la recarga neta del acuífero, la puntuación asignada a esta variable se extrae de la siguiente gráfica:

• Clasificación de la variable N (effecto depurante del non saturo). La puntuación asignada a este parámetro depende de la naturaleza de la zona no saturada y se obtiene con el siguiente gráfico:

• Clasificación de la variable T (tipologia della copertura). La valoración de este parámetro es función del tipo de textura que presenta el suelo y se puede calcular con el siguiente gráfico:

• Clasificación de la variable A (acquifero). Depende de las características hidrogeológicas de la zona saturada, correspondiente al acuífero, y la puntuación se extrae el siguiente gráfico:

• Clasificación de la variable C (conducibilità idraulica). La valoración de la conductividad hidráulica del acuífero se extrae del siguiente gráfico, en donde en abscisas viene representada dicha conductividad en valores exponenciales de m/s:

• Clasificación de la variable S (acclività della superficie topografica). Este parámetro es función de la pendiente topográfica y su valoración se obtiene de la siguiente gráfica:

El método de obtención de las ponderaciones de cada variable también es diferente al utilizado en el sistema DRASTIC. En este caso se tendrá en cuenta a la hora de asignar los pesos la situación real de la zona que más se aproxime a una de las siguientes:

• Ordinaria: áreas estériles sin cultivar o con cultivos que no utilizan pesticidas.
• Fuentes difusas de contaminación potencial: áreas sujetas a un uso abundante de pesticidas, efluentes orgánicos, depósitos de sedimentación y dispersión de aguas residuales, oleoductos, vertederos incontrolados, descargas de alcantarillas, áreas industriales activas o abandonadas...
• Drenaje de cuerpos hídricos superficiales: áreas que dependen del retículo hidrográfico natural y/o artificial, incluidas las áreas de regadío con grandes volúmenes de agua.
• Karstificación profunda: áreas fuertemente karstificadas tanto en la superficie como en el subsuelo, que presenta rápidas conexiones entre la superficie y el acuífero.

De esta manera, los pesos asignados a cada variable se pueden extraer de la siguiente tabla:

FACTOR DE PONDERACIÓN DEL MÉTODO SINTACS
Situación	Variable
	Sw	Iw	Nw	Tw	Aw	Cw	Sw
Ordinaria	5	4	5	2	3	3	1
Fuentes difusas	5	5	4	5	3	2	2
Drenaje	4	4	4	2	5	5	2
Karstificación	2	5	1	3	5	5	5

La evaluación final de la vulnerabilidad del acuífero tras el cálculo del índice SINTACS viene representada en la siguiente tabla:

VULNERABILIDAD DEL ACUÍFERO SEGÚN EL MÉTODO SINTACS
Grado de vulnerabilidad	Valor SINTACS
Muy bajo	23-80
Bajo	81-105
Medio	106-140
Alto	141-186
Elevado	187-210
Muy elevado	211-260

El método SINTACS presenta una estructura compleja, tanto para la entrada como para la salida de datos, por lo que se utiliza un programa informático preparado especialmente para el mismo.

 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 el riesgo de contaminación de un acuífero, lo que sirve para establecer prioridades de actuación a la vista de los resultados.

Por contra, 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. Así, el valor numérico obtenido significa una u otra cosa en función del contaminante que se considere y su interpretación queda, en cierto grado, al criterio personal de quien la realiza.

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

Se puede corregir el hecho de no considerar directamente el suelo, que en general es un parámetro esencial, añadiendo sufijos al índice de vulnerabilidad, que consideran la capacidad de atenuación y el grado de fracturación del suelo.

El método de asignación de puntuaciones a cada variable y los grados de valoración final se resumen en el siguiente esquema:

4. EPIK

El EPIK es un método desarrollado por Doerfliger y Zwahlen (1997) para estimar la vulnerabilidad de acuíferos kársticos. Se basa en la asignación de unas puntuaciones a cuatro parámetros:

• E: epikarst. Zona de intensa karstificación.
• P: protective cover. Cobertura de protección.
• I: infiltration conditions. Condiciones de infiltración.
• K: karst network development. Red kárstica.

A diferencia de la mayoría de métodos, el EPIK asigna vulnerabilidades crecientes a medida que disminuyen los valores relativos de los parámetros considerados, ya que apunta a definir factor de protección del acuífero en lugar de vulnerabilidad. Los parámetros son ponderados con cuatro factores de ponderación y sumados entre si para obtener finalmente lo que se conoce como índice de vulnerabilidad intrínseca o factor de protección. La expresión correspondiente se muestra a continuación:

V = (a · E) + (b · P) + (g · I) + (d · K)

En donde:

• V: factor de protección o índice de vulnerabilidad.
• E, P, I, K: puntuaciones de los parámetros.
• a, b, g, d: factores de ponderación.

La descripción de cada parámetro, así como la puntuación que se les asigna y el valor de los factores de ponderación se presentan a continuación:

• Clasificación de la variable E (epikarst). Representa la zona de intensa karstificación y elevada permeabilidad cercana a la superficie. Se le pueden asignar tres valores diferentes, que se muestran en la siguiente tabla:

CLASIFICACIÓN VARIABLE "E"
Notación	Descripción	Valoración
E1	Red kárstica típica (dolinas, depresiones, cavidades, grutas...)	1
E2	Existen superficies de debilidad en la zona matricial que generan alineamientos (valles secos, alineación de dolinas...)	2
E3	Ausencia de morfología epikárstica	3

• Clasificación de la variable P (protective cover). Formado por el suelo y otros materiales de cobertura como depósitos glaciales, loess, limos aluviales, derrubios de falda... Se le asignan cuatro valores en función del espesor de la cobertura:

CLASIFICACIÓN VARIABLE "P"
Notación	Descripción	Valoración
P1	Ausencia de capa protectora	1
P2	Cubierta protectora de poco espesor	2
P3	Capa protectora de espesor medio	3
P4	Cubierta protectora de baja permeabilidad	4

• Clasificación de la variable I (infiltration conditions). El parámetro correspondiente a la infiltración o recarga neta es el más difícil de estimar. Contrariamente a otros métodos, en éste la vulnerabilidad aumenta con el incremento de la pendiente, que favorece la concentración de la escorrentía en los sitios más karstificados. Pude tomar tres valores:

CLASIFICACIÓN VARIABLE "I"
Notación	Descripción	Valoración
I1	Regiones con vías accesibles para la infiltración discreta	1
I2	Zonas con pendientes moderadas	2
I3	Zonas con elevadas pendientes	3

• Clasificación de la variable K (karst network development). A la red kárstica se le asignan tres valores posibles:

CLASIFICACIÓN VARIABLE "K"
Notación	Descripción	Valoración
K1	Red kárstica bien desarrollada	1
K2	Zonas pobremente karstificadas	2
K3	Acuíferos kársticos con descarga en medios porosos, o que presentan fisuración, pero subordinada	3

FACTORES DE PONDERACIÓN DEL MÉTODO EPIK
Valoración propuesta por Doerfliger y Zwahlen (1997)
a	b	g	d
3	1	3	2

Al realizar los cálculos correspondientes con los valores relativos y los factores de ponderación, se tiene que el índice de vulnerabilidad o factor de protección de un acuífero en medio kárstico puede variar entre 9 (máxima vulnerabilidad) y 34 (mínima vulnerabilidad). Se obtienen así los siguientes grados de vulnerabilidad:

VULNERABILIDAD DEL ACUÍFERO KÁRSTICO SEGÚN EL MÉTODO EPIK
Grado de vulnerabilidad	Valor EPIK (índice de protección)
Alto	9-19
Medio	20-25
Bajo	26-34

Los autores añaden una cuarta categoría correspondiente a una vulnerabilidad muy baja cuando existe una cobertura de suelo detrítico de, por los menos, 8 metros de espesor, con baja conductividad hidráulica.

5. EKv

El método EKv, desarrollado por Auge (1995), considera que la vulnerabilidad es cualitativa y que representa el grado de protección natural de un acuífero frente a la contaminación. Se aplica en acuíferos libres y se basa en la asignación de puntuaciones que van de 1 (mínima vulnerabilidad) a 5 (máxima vulnerabilidad) a dos variables, que son:

• E: profundidad de la zona saturada.
• Kv: permeabilidad vertical de la zona saturada.

Tras la valoración de ambos parámetros, éstos se suman y se obtiene una evaluación final de la vulnerabilidad del acuífero:

EKv = E + Kv

Las puntuaciones que pueden tomar las dos variables consideradas se exponen en las siguientes tablas:

CLASIFICACIÓN VARIABLE "E"
Espesor de la zona saturada (m)	Valoración
> 30	1
10-30	2
5-10	3
2-5	4
< 2	5

CLASIFICACIÓN VARIABLE "I"
Permeabilidad de la zona saturada (m/día)	Composición típica	Valoración
< 0,001	Arcilla, arcilla limosa	1
0,001-0,01	Limo arcilloso, limo	2
0,01-1	Limo, limo arenoso	3
1-50	Arena muy fina a limosa, arena fina, arena mediana a gruesa	4
50-500	Arena mediana y gruesa, grava arenosa, grava	5

Al sumar ambas variables se obtiene un índice final que puede variar entre 2 y 10 y queda representado en el diagrama de vulnerabilidad de acuíferos libres:

Kv	1	6	5	4	3	2
	2	7	6	5	4	3
	3	8	7	6	5	4
	4	9	8	7	6	5
	5	10	9	8	7	6
		5	4	3	2	1
	E

VULNERABILIDAD DEL ACUÍFERO LIBRE SEGÚN EL MÉTODO EKv
Grado de vulnerabilidad	Valor EKv
Muy bajo	2
Bajo	3-4
Medio	5-7
Alto	8-9
Muy alto	10

6. ΔhT' - Relación de potenciales hidráulicos

Este método es aplicable a acuíferos confinados o semiconfinados y en él se van a considerar las características físicas y geométricas del acuitardo, tales como permeabilidad vertical, espesor, porosidad, continuidad; y la diferencia de potenciales hidráulicos entre el acuífero confinado por debajo del acuitardo y el acuífero libre que queda por encima. Estas dos variables (diferencia de potenciales hidráulicos "Δh" y transmisividad del acuitardo "T'") son las que van a condicionar la vulnerabilidad del acuífero profundo, siendo éste más vulnerable cuanto mayor sea el flujo de agua que reciba. El acuífero confinado sólo puede ser contaminado por el libre en la zona de recarga, en la que la diferencia de potencial (Δh) favorece al libre, representada por Δh1 en la siguiente figura:

Los potenciales hidráulicos relativos de las unidades hidrogeológicas involucradas resultan fundamentales, pues condicionan el flujo vertical. Si los niveles son parecidos, el flujo vertical a través del acuitardo estará muy limitado, pero la dinámica vertical se acentúa notablemente en condiciones de alteración artificial. Una situación típica de alteración artificial es la sobreexplotación del acuífero confinado o semiconfinado, lo que supone el descenso de su superficie piezométrica, con la consecuente sobrecarga hidráulica del acuífero libre en el techo del acuitardo, lo que facilita la filtración vertical descendente y el acceso de contaminantes al confinado.

Otras situaciones modificadoras de la comunicación hidráulica tienen que ver con la continuidad y la litología del acuitardo, ya que los cambios faciales influyen en su capacidad de transmisión de agua.

Considerando las dos variables mencionadas (Δh y T') se establecen tres grados de vulnerabilidad, determinados en primer lugar por el gradiente vertical de potenciales hidráulicos y secundariamente por la transmisividad del acuitardo:

• Δh: si se denomina h1 al potencial hidráulico del acuífero libre y h2 al del confinado, la vulnerabilidad de este último se clasifica en:

VULNERABILIDAD DEL ACUÍFERO CONFINADO SEGÚN Δh
Grado de vulnerabilidad	Relación h1-h2
Bajo	h2 > h1
Medio	h2 ~ h1
Alto	h2 < h1

• T': la tabla anterior se puede complementar teniendo en cuenta la clasificación de la vulnerabilidad en función de la transmisividad vertical del acuitardo:

VULNERABILIDAD DEL ACUÍFERO CONFINADO SEGÚN T'
Grado de vulnerabilidad	Transmisividad (día-1)
Bajo	< 10-5
Medio	10-5-10-3
Alto	> 10-3

7. AVI

El AVI (Aquifer Vulnerability Index) es un método sencillo que cuantifica la vulnerabilidad en función del espesor de las capas homogéneas por encima del acuífero y de la permeabilidad de cada capa. Estas dos variables se relacionan para dar lugar al parámetro denominado "resistencia hidráulica", que indica el tiempo aproximado de flujo vertical de agua por unidad de gradiente de carga que atraviesa la zona no saturada, y se calcula por la expresión:

C = ∑ bi / Ki

En donde:

• C: resistencia hidráulica (años).
• bi: espesor de la capa homogénea "i" que queda por encima de la zona saturada (cm), siendo i = 1,2,3....n
• Ki: conductividad hidráulica vertical de la capa homogénea "i" que queda por encima de la zona saturada (cm/año), siendo i = 1,2,3....n

A partir de los valores que tome el parámetro C, la vulnerabilidad del acuífero se clasificará según indica la siguiente tabla, con vulnerabilidades crecientes cuanto menor tiempo necesite el contaminante para llegar al acuífero:

VULNERABILIDAD DEL ACUÍFERO SEGÚN EL MÉTODO AVI
Grado de vulnerabilidad	Resistencia hidráulica (años)
Muy bajo	> 10000
Bajo	1000-10000
Medio	100-1000
Alto	10-100
Muy alto	< 10

8. BGR

La metodología BGR fue desarrollada en Alemania en 1993 por The Federal Institute for Geosciences and Natural Resources (BGR) y se basa en la evaluación de una serie de factores que determinan el tiempo de residencia del agua que se está infiltrando a través de la capa no saturadas suprayacente al acuífero. Lo que se está evaluando en realidad mediante este índice es el efector protector de la superficie.

Los tres factores que fundamentales que tiene en cuenta el método son:

• Espesor de la zona no saturada.
• Conductividad hidráulica del suelo agrícola y de la zona no saturada.
• Tasa de percolación, para tener en cuenta la recarga neta.

Estos factores son evaluados individualmente de tal manera que se les asigna una puntuación que depende de su valor y que será función del grado de protección que pueden ofrecer al suelo. En este método se supone que los elementos que influyen en la vulnerabilidad de los acuíferos son el suelo vegetal y la zona no saturada. Asimismo, se consideran adicionalmente aspectos como las condiciones de presión en el acuífero y si existen acuíferos colgados.

La puntuación final se extrae de la siguiente expresión:

PT = W · S + [W · ∑ (R · E)] + Q + HP

En donde:

• PT: puntuación total. Es una medida del tiempo de residencia aproximado del agua percolada en la cubierta de suelo y roca sobre el acuífero.
• W · S: aporta la contribución de la capa vegetal del terreno.
• W · ∑ (R · E): evalúa el efecto de rocas y sedimentos ubicados bajo el terreno vegetal y sobre el sistema acuífero analizado.
• Q: tiene en cuenta la presencia de acuíferos colgados.
• HP: permite incorporar la condición de confinamiento del acuífero.

Una vez evaluados todos los parámetros se obtiene un puntuación final que determina el grado de protección del acuífero, que se muestra en la siguiente tabla:

VULNERABILIDAD DEL ACUÍFERO SEGÚN EL MÉTODO BGR
Grado de protección	Puntuación BGR	Tiempo de residencia del agua percolada (años)
Muy alto	> 4000	> 25
Alto	2000-4000	10-25
Medio	1000-2000	3-10
Bajo	500-1000	Varios meses a 3 años
Muy bajo	< 500	Días