La hidrogeología o hidrología subterránea y Gestión de las aguas subterráneas

Sara Arteta Centeno, Norman Chamorro Ampie, Cindy Perez Matus y Johnny Calero Cuadra

CONTENIDO

1. La hidrogeología o hidrología subterránea.

1.1. Estudios hidrogeológicos

1.2. Importancia de la hidrogeología

2. Gestión de las aguas subterráneas

2.1. Modelo de conceptual de acuífero

2.2. Importancia de las pruebas de bombeo

2.3. Desarrollo de las pruebas de bombeo

2.4. Tipos de pruebas de bombeo

2.5. Consideraciones en la gestión de aguas subterráneas

3. Normativas vigentes en Nicaragua para la gestión de aguas subterráneas

1.    La hidrogeología o hidrología subterránea

La hidrogeología es la ciencia que estudia el comportamiento del agua subterránea en su entorno geológico, es decir, cómo se mueve, almacena y distribuye el agua en el subsuelo, y su relación con las rocas y los sedimentos. Se enfoca en aspectos como la recarga de acuíferos, el flujo del agua a través de los diferentes tipos de rocas (acuíferos y acuitardos), y los procesos de interacción entre las aguas subterráneas y el medio ambiente.

Esta disciplina es fundamental para la gestión de recursos hídricos, la ingeniería civil y la protección ambiental, ya que el agua subterránea es una fuente esencial para el abastecimiento humano, la agricultura y la industria.

1.1. Estudios hidrogeológicos

En una investigación o estudio hidrogeológico se abarcan multitud de temáticas como la evaluación de las condiciones climáticas de una región, el régimen pluviométrico, la composición química del agua, las características físicas de las masas de roca, como permeabilidad, porosidad, fracturamiento, composición química, rasgos geológicos y geotectónicos. 

 

Sin embargo, para una investigación hidrogeológica es fundamental, aparte de la hidrología subterránea y geológica, tener conocimiento en:

·       Prospección geofísica: se trabaja con técnicas para conocer la naturaleza de los materiales existentes en las profundidades o sus alrededores.

·       Hidro química: es el estudio de la química de las aguas subterráneas y la calidad de las mismas, para comprobar si se ajusta a la normativa de uso.

·       Tecnología de las perforaciones: en muchos estudios la diferencia entre el éxito o el fracaso esta en el tipo de perforación y captación realizar del material de estudio. Por ejemplo, mediante un sondeo.

1.2. Importancia de la hidrogeología

La importancia de la hidrogeología radica en:

·       - Identificación de puntos óptimos para pozos de agua: Utilizamos el conocimiento hidrogeológico para determinar las ubicaciones ideales para la construcción de pozos de agua. 

·     - Monitoreo de la calidad del agua: La evaluación continua de la calidad del agua subterránea es esencial para garantizar que el agua sea segura para el consumo humano y otros usos. 

·       - Gestión sostenible de recursos hídricos: La hidrogeología nos permite gestionar los recursos hídricos de manera sostenible, asegurando que las fuentes de agua subterránea no se agoten y que el entorno ambiental se proteja.

·       - Diseño de pozos eficientes: La construcción de pozos de agua eficientes y bien diseñados es crucial para un suministro de agua seguro. 

2.    Gestión de las aguas subterráneas

La gestión de las aguas subterráneas es una disciplina crítica dentro de la hidrogeología, encargada de planificar, desarrollar y regular el uso sostenible de este recurso vital. Las aguas subterráneas constituyen una fuente principal de agua dulce para abastecimiento urbano, agrícola e industrial, especialmente en regiones donde los recursos hídricos superficiales son limitados. Dado su carácter subterráneo y la complejidad de los sistemas acuíferos, la gestión efectiva requiere un conocimiento profundo de las características geológicas, hidráulicas y medioambientales que influyen en la disponibilidad y calidad del agua subterránea.

 

2.1. Modelo conceptual de acuífero

El modelo conceptual de un acuífero se construye a partir de una combinación de datos geológicos, hidrogeológicos y geoquímicos. Este modelo no solo describe la estructura física del acuífero, sino que también incluye los flujos de entrada y salida de agua, como la recarga natural a través de la infiltración de precipitaciones, la recarga inducida por cuerpos de agua superficiales, y la descarga a través de manantiales, ríos, y extracción por bombeo.

Además, el modelo conceptual debe considerar las interacciones entre las diferentes unidades geológicas, como acuíferos confinados y no confinados, y las barreras hidráulicas naturales, como fallas o capas de baja permeabilidad (aquitardos[1]), que afectan la circulación del agua subterránea. Estas barreras pueden crear compartimentos dentro del acuífero, influenciando tanto la dirección del flujo como la distribución de la presión del agua.

Un modelo conceptual bien definido es esencial para predecir cómo un acuífero responderá a diferentes escenarios de explotación, incluyendo la sobreexplotación, la contaminación, y los efectos del cambio climático. Por ejemplo, en áreas donde la extracción de agua subterránea

supera la recarga natural, se puede producir un descenso sostenido en el nivel freático, lo que puede llevar a la compactación del acuífero, causando subsidencia del terreno y pérdida irreversible de capacidad de almacenamiento.

2.2. Importancia de las pruebas de bombeo

Las pruebas de bombeo son esenciales para caracterizar las propiedades hidráulicas de un acuífero, las cuales son necesarias para diseñar y gestionar eficientemente proyectos de extracción de agua. Estas pruebas permiten estimar la capacidad de un acuífero para almacenar y transmitir agua, lo que es crucial para evitar la sobreexplotación y para planificar el desarrollo sostenible de los recursos hídricos subterráneos.

Además, las pruebas de bombeo pueden revelar la presencia de heterogeneidades dentro del acuífero, como zonas de alta permeabilidad que pueden permitir un rápido movimiento del agua, o zonas de baja permeabilidad que podrían actuar como barreras al flujo. La comprensión de estas características es vital para diseñar estrategias de manejo que eviten problemas como el agotamiento del recurso, la intrusión salina en acuíferos costeros, y la dispersión de contaminantes.

 2.3. Desarrollo de las pruebas de bombeo

El desarrollo de una prueba de bombeo implica varios pasos clave, desde la preparación del sitio hasta la interpretación de los datos recolectados:

Preparación del sitio: Se selecciona un pozo de prueba adecuado y se equipa con un sistema de bombeo capaz de mantener un caudal constante. También se instalan pozos de observación cercanos para monitorear el descenso del nivel del agua.

Prueba preliminar: Antes de la prueba principal, se realiza una prueba preliminar para asegurarse de que el equipo funcione correctamente y para estimar la tasa de bombeo adecuada.

Prueba principal: Se extrae agua del pozo a una tasa constante durante un período prolongado, mientras se registra continuamente el nivel del agua en el pozo de prueba y en los pozos de observación. El objetivo es crear un cono de depresión estable que permita la caracterización del acuífero.

Prueba de recuperación: Después de detener el bombeo, se mide cómo se recupera el nivel del agua en los pozos. Esta fase es tan importante como la prueba de bombeo misma, ya que proporciona información adicional sobre la capacidad del acuífero para recargarse.

Los datos recolectados durante estas pruebas se analizan utilizando métodos analíticos y numéricos, como el método de Theis o el método de Jacob, para determinar las propiedades hidráulicas del acuífero, como la transmisividad y el coeficiente de almacenamiento.

2.4. Tipos de pruebas de bombeo:

Prueba de bombeo constante: Este tipo de prueba es el más común y se realiza manteniendo una tasa constante de extracción de agua mientras se mide el descenso del nivel del agua en el pozo de prueba y en pozos de observación. Los datos obtenidos permiten calcular la transmisividad del acuífero y otras propiedades hidráulicas clave. Esta prueba es especialmente útil en acuíferos donde la homogeneidad es relativamente alta.

Prueba de recuperación: También conocida como prueba de reposición, esta prueba se realiza después de detener la extracción de agua, permitiendo que el nivel del agua en el pozo se recupere. Los datos de recuperación son analizados para obtener una estimación del coeficiente de almacenamiento y para verificar los resultados obtenidos durante la prueba de bombeo constante.

Prueba escalonada: En esta prueba, el bombeo se realiza a diferentes tasas incrementales, cada una mantenida durante un período suficiente para estabilizar el nivel del agua. Esta prueba es útil para evaluar la capacidad del pozo y para identificar la presencia de heterogeneidades o barreras dentro del acuífero. Es especialmente relevante en proyectos de desarrollo de pozos para identificar la tasa óptima de bombeo sin inducir problemas como la sobreexplotación o la intrusión salina.

 

2.5. Consideraciones en la gestión de aguas subterráneas

La gestión de las aguas subterráneas enfrenta varios desafíos, entre los cuales destacan la sobreexplotación, la contaminación y la variabilidad climática. En muchas regiones, el uso intensivo de aguas subterráneas para la agricultura ha llevado a un descenso significativo de los niveles freáticos, comprometiendo tanto la cantidad como la calidad del agua disponible. La intrusión de agua salina en acuíferos costeros es otro problema grave que puede deteriorar la calidad del agua potable y agrícola.

Para enfrentar estos desafíos, es crucial implementar políticas de gestión integradas que consideren tanto la oferta como la demanda de agua subterránea, promuevan prácticas de uso eficiente, y protejan los acuíferos de la contaminación. Las tecnologías de recarga artificial, como la infiltración controlada o la inyección directa de agua en acuíferos, también juegan un papel importante en la restauración y conservación de los recursos hídricos subterráneos.

 

 3. Normativas vigentes en Nicaragua para la gestión de aguas 

 Se describen algunas normativas vigentes en Nicaragua:

·    LEY GENERAL DE AGUAS NACIONALES LEY NO. 620, APROBADA EL 15 DE MAYO DEL 2007 PUBLICADA EN LA GACETA, DIARIO OFICIAL NO. 169 DE 04 DE SEPTIEMBRE DE 2007.

·       LEY N.° 1046, LEY DE REFORMA A LA LEY N. 620 LEY GENERAL DE AGUAS NACIONALES

·    NORMA TÉCNICA OBLIGATORIA NICARAGÜENSE REQUISITOS AMBIENTALES PARA LA CONSTRUCCIÓN, OPERACIÓN Y CIERRE DE POZOS DE EXTRACCIÓN DE AGUA (NTON 09 006 – 11)

·   NORMA TÉCNICA OBLIGATORIA NICARAGÜENSE CLASIFICACIÓN DE LOS RECURSOS HÍDRICOS (NTON 05 007-98)

·     REGLAMENTO EN EL QUE SE ESTABLECE N LAS DISPOSICIONES PARA EL VERTIDO DE AGUAS RESIDUALES (DECRETO NO 21-2017)

 

La Autoridad Nacional del Agua (ANA), tiene definido los TÉRMINOS DE REFERENCIA (TDR) para:

- Elaboración de informe técnico anual de control y seguimiento, establecido en los títulos de concesión para aprovechamiento de agua subterránea.

- Elaboración de estudio hidrogeológico para solicitar título de concesión para aprovechamiento de aguas subterráneas.

- Elaboración de estudio hidrogeológico para solicitar renovación de título de concesión para aprovechamiento de aguas subterránea.

 

Conclusión:

La gestión de las aguas subterráneas es un campo complejo que requiere una comprensión detallada de los sistemas acuíferos y de las herramientas disponibles para su manejo. Las pruebas de bombeo son una técnica clave para caracterizar los acuíferos y planificar su uso sostenible. Con un enfoque integral y basado en datos científicos, es posible desarrollar estrategias efectivas para preservar este recurso vital para las generaciones futuras.

 

Referencias Bibliográficas:

García Rodríguez, M y Fernández Escalante A. E.(2009). Hidrogeología básica. Las aguas subterráneas y su flujo( 3º edición).

Custodio, E., & Llamas, M. R. (2001). Hidrogeología. Editorial Omega.

Kruseman, G. P., & De Ridder, N. A. (1991). Analysis and Evaluation of Pumping Test Data. International Institute for Land Reclamation and Improvement.

Bear, J. (1979). Hydraulics of Groundwater. McGraw-Hill.

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[1] Un aquitardo es un término usado en hidrogeología para describir una capa de material geológico que tiene una permeabilidad significativamente más baja que las capas adyacentes, pero que aún permite el paso del agua en cantidades muy limitadas. Estas capas actúan como barreras al flujo de agua subterránea, impidiendo o retardando el movimiento del agua hacia o desde un acuífero.

 

Los aquitardos suelen estar compuestos por materiales como arcillas, limos o rocas muy compactas, que no son lo suficientemente permeables para actuar como acuíferos, pero que tampoco son completamente impermeables. Su función principal es proteger los acuíferos subyacentes de la contaminación o controlar la velocidad con la que el agua subterránea se mueve entre diferentes formaciones geológicas.