FUENTE: CETRAHE, BRGM, 2019.
Rastreo Artificial en Hidrogeología: Buenas Prácticas.
Sistema de Información para la Gestión de Aguas Subterráneas en el Centre-Val de Loire,
publicado en línea en enero de 2019.
https://sigescen.brgm.fr/Tracages-artificiels-en-hydrogeologie-les-bonnes-pratiques.html
ANTES DE REALIZAR UN TRAZADO, ES NECESARIO REALIZAR PASOS PRELIMINARES:
El primer paso es definir claramente los objetivos del trazado: trazado para el reconocimiento de flujos subterráneos, simulación de la transferencia de contaminantes, pruebas de caracterización de acuíferos con la determinación de parámetros hidrodispersivos (velocidad de flujo, porosidad cinemática, dispersividad), etc. Este paso es muy importante ya que las elecciones estratégicas que se adoptarán posteriormente serán un compromiso entre los objetivos y el costo.
El segundo paso implica recopilar la mayor cantidad de información existente posible, así como documentación sobre trazados anteriores (ver artículo dedicado al inventario regional). La información recopilada debe incluir todos los datos geográficos, topográficos, geológicos, hidrogeológicos y antrópicos (usos del agua, captaciones, etc.). En cuanto a los trazados anteriores, incluso si no cumplen con los criterios de evaluación de hoy en día con una fiabilidad satisfactoria, serán ricos en información y muy útiles para evitar ciertos problemas.
El tercer paso es el reconocimiento del sitio donde se llevará a cabo el trazado. Implica ubicar puntos potenciales de inyección (acceso directo o a través de una zona no saturada, capacidad de absorción, posibilidades de carga y desbordamiento, necesidad de enjuague, accesibilidad especialmente para vehículos que transportan agua para el enjuague, etc.) y puntos potenciales de descarga (captaciones, fuentes no captadas, salidas de aguas superficiales, operación, accesibilidad, posible medición del flujo, etc.). Al final de esta visita, es importante evaluar la viabilidad de implementar diversos dispositivos de monitoreo (muestreo manual, instalación de muestreador automático, instalación de fluorímetro, sujeción de detector de carbón activado, influencia de regímenes de bombeo, influencia de la cloración, etc.) y anticipar condiciones hidrológicas que pueden ser diferentes (y variables) durante la prueba.
DESPUÉS DE ABORDAR ESTOS PASOS, SE PUEDE PROCEDER AL DIMENSIONAMIENTO DEL TRAZADO.
¿Trazado simple o multi-trazado? Un multi-trazado implica inyectar simultáneamente diferentes trazadores en múltiples puntos de inyección. Esto permite responder a varias preguntas al mismo tiempo, reducir costos y ahorrar un tiempo considerable. Sin embargo, requiere una elección juiciosa de los trazadores utilizados, que deben ser suficientemente conservadores en el contexto y no presentar interferencias analíticas entre ellos.
NOTA
SE RECOMIENDA EVITAR LOS MULTI-TRAZADOS QUE IMPLIQUEN MÁS DE 3 A 4 TRAZADORES, YA QUE ESTO PUEDE RESULTAR EN EL USO DE TRAZADORES MENOS EFECTIVOS Y GENERAR CONFUSIÓN EN EL SEGUIMIENTO E INTERPRETACIÓN DE LA(S) CURVA(S) DE RECUPERACIÓN.
La elección del o los trazadores es particularmente importante para el dimensionamiento de los multi-trazados, ya que determina el resultado final según su rendimiento e influye también en otras elecciones estratégicas (cantidad de inyección y tipos de monitoreo). Un buen entendimiento de las propiedades fisicoquímicas de los trazadores, así como su comportamiento en el(los) entorno(s) relevante(s), ayuda a adaptar mejor el trazador al contexto geológico, físico e hidrológico.
La cantidad de trazador a inyectar siempre es una cuestión delicada. délicate.Existen varias fórmulas, pero todas suponen un conocimiento previo del medio y los parámetros que lo representan. Idealmente, haber realizado un trazado previo en un contexto similar proporcionaría la mejor orientación. El software TRAC (gratuito), en su sección de "Simulación", permite hacer estimaciones al seleccionar la solución analítica adaptada al contexto hidrogeológico, que mejor se corresponda con el tránsito del trazador en el sistema de trazado elegido.
En la práctica, la cantidad se estima según el juicio de expertos, considerando el contexto hidrogeológico. Entre el empirismo, la intuición y la experiencia, para resolver la pregunta, se deben considerar dos elementos determinantes: la dilución que se espera que sufra el trazador, a menudo aproximada utilizando la distancia, el rendimiento analítico del trazador y los métodos de monitoreo.
NOTA
EL TRAZADO NO PUEDE PROPORCIONAR INFORMACIÓN SOBRE TODO EL SISTEMA HIDROLÓGICO O HIDROGEOLOGÍCO. LOS RESULTADOS SE APLICAN ÚNICAMENTE A LA PARTE PROBADA. PARA EXTRAPOLAR A OTRA PARTE DEL ACUÍFERO, LA HOMOGENEIDAD DEL MEDIO DEBE SER SEGURA.
Las mejores prácticas implican proporcionar información previa a las autoridades (departamentos regionales, fuerzas del orden, etc.) y a los residentes (gobierno local) antes de llevar a cabo la operación de trazado. Esto ayuda a evitar preocupaciones y alertas relacionadas con la decoloración del agua, especialmente en el caso de trazadores fluorescentes o coloreados. Antes de cualquier inyección, es necesario tomar muestras de agua como muestras de control. Si el protocolo incluye el uso de detectores de carbón activado, también es importante planificar la inmersión de fluocaptores "de control" con una frecuencia adecuada. Para los trazados de reconocimiento, realizarlos durante períodos de niveles de agua elevados generalmente proporciona condiciones más favorables debido a flujos más rápidos, dirigiéndose preferentemente a un período de recesión. Se recomienda realizar trazados de simulación en condiciones hidrológicas contrastantes (niveles bajos y altos de agua), ya que los resultados obtenidos pueden variar significativamente.
MODO DE SEGUIMIENTO Y ANÁLISIS
Durante una operación de trazado, la componente analítica es de gran importancia. Una interpretación confiable solo puede formularse a partir de resultados basados en mediciones rigurosamente controladas y una lógica analítica.
EL MODO DE SEGUIMIENTO Y ANÁLISIS DEPENDE DE VARIOS FACTORES :
• Tipo de punto(s) de agua bajo seguimiento: fuente, pozo, perforación, río, etc.;
• Posibilidades de instalación de equipo: espacio disponible, seguridad, suministro eléctrico, acceso, etc.;
• Presupuesto disponible.
El método más confiable de seguimiento y análisis es el muestreo de agua con análisis en laboratorio. Los equipos de laboratorio permiten hoy en día la detección de sustancias en concentraciones muy bajas. Para los trazadores fluorescentes, los espectrofluorímetros de laboratorio (medición directa de fluorescencia) pueden lograr límites de detección muy bajos, del orden de 0.001 µg/L para la uranina. El análisis espectral realizado por un espectrofluorímetro es una herramienta diagnóstica esencial para detectar e interpretar un trazado, especialmente dado que las cantidades inyectadas son cada vez más pequeñas para permanecer por debajo del umbral de visibilidad en los puntos de restitución.
SPECTROFLUORÍMETRO (FUENTE: CETRAHE)
Los instrumentos de campo que permiten mediciones in situ también contribuyen a mejorar el seguimiento de los trazadores.Instrumentos cada vez más sofisticados están disponibles: fluorímetros de campo, electrodos específicos, medidores de conductividad sensibles, etc. Para los trazadores fluorescentes, el uso de un fluorímetro de campo puede ser muy útil.Estos dispositivos son fáciles de usar y brindan resultados casi en tiempo real, incluso en el caso de multi-trazados.Sin embargo, se recomienda evitar usarlos como el único dispositivo de seguimiento, especialmente en el caso de multi-trazados. Las variaciones naturales en la fluorescencia del agua, así como las interferencias entre trazadores, pueden interpretarse erróneamente como recuperaciones. Por lo tanto, se recomienda combinar este seguimiento con muestreos, ya sean automáticos o manuales, para verificar la presencia o ausencia del trazador a través del análisis espectral en el laboratorio.
En cuanto a los detectores de carbón activado (fluocapteurs) ocasionalmente utilizados para trazadores fluorescentes, se deben usar como último recurso cuando las condiciones en el campo no permitan ningún otro método de detección.. También se pueden usar como un medio secundario de detección para ampliar el seguimiento espacial en el contexto de trazados de reconocimiento para puntos secundarios. Sin embargo, se debe tener precaución al interpretar los resultados que se obtienen. Entre los trazadores comunes, el seguimiento con un fluocapteur solo se puede considerar para trazadores como la uranina o la eosina, con ciertas precauciones (consultar la nota técnica n°1 de CETRAHE). Los trazadores rojos (como las Rodaminas) no se pueden monitorear utilizando este método, ya que el carbón activado ha demostrado no retenerlos en condiciones de laboratorio a concentraciones en el agua por debajo de 30 µg/L.
El método del fluocapteur también es inadecuado para trazadores fluorescentes que emiten en el rango azul (naftionato de sodio, ácido Amino.G., Tinopal).Por último, los trazadores iónicos (sales) se pueden medir con precisión mediante varios dispositivos (cromatografía iónica, espectrofotometría, espectroscopía de absorción atómica, etc.). Sin embargo, la presencia natural de estos iones en el agua interfiere con su detección a bajas concentraciones, a pesar del rendimiento del equipo utilizado. Por lo tanto, la dosificación de la cantidad inyectada debe estudiarse cuidadosamente, de modo que sea suficientemente alta para detectarse en los puntos de seguimiento y lo suficientemente moderada como para no alterar los usos del agua (suministros de agua, entornos naturales).
EXPLOTACIÓN DE DATOS E INTERPRETACIÓN
Los resultados de un trazado se ilustran mediante la curva de recuperación del trazador, que muestra la evolución de las concentraciones en función del tiempo en el punto de recuperación. El dominio de los caudales en el punto de recuperación permite calcular un balance de recuperación (masa recuperada y porcentaje de recuperación) y la Distribución de Tiempos de Residencia (DTR), que describe el tránsito del trazador a través del sistema de trazado.La DTR corresponde a la función de densidad de probabilidad que indica la probabilidad de que una molécula de trazador resida en el sistema.Es, de hecho, la curva de distribución de la nube del trazador. Cuando la inyección puede aproximarse a un impulso "Dirac" (es decir, una inyección breve), la DTR proporciona la respuesta impulsional del sistema de trazado para las condiciones hidrológicas en las que se encuentra en el momento del trazado (Lepiller M. & Mondain P-H, 1986). A partir de la DTR, se pueden calcular varios parámetros que describen el tránsito del trazador, como el tiempo medio de residencia y la velocidad aparente. La interpretación de los resultados varía según el objetivo. Para los trazados de reconocimiento, el objetivo principal es determinar con precisión la afiliación de un punto de inyección al área de recarga del sistema kárstico. Para los trazados cuantitativos (simulación), es importante describir con precisión las características de tránsito del trazador, así como los parámetros hidrodifusivos para trazados en medios porosos. Existes herramientas analíticas para ayudar en la estimación de parámetros. El software TRAC, en modo de "Interpretación" para trazados, permite la interpretación de un trazado utilizando diversas soluciones analíticas mediante el ajuste de parámetros de solución y la comparación con los datos observados.
NOTA
NO CONFUNDIR LOS UMBRALES DE DETECCIÓN INSTRUMENTAL CON LOS LÍMITES REALES DE DETECCIÓN, QUE DEPENDEN FUERTEMENTE DEL NIVEL DE RUIDO DE FONDO DEL AGUA NATURAL Y VARÍAN SEGÚN EL TRAZADOR.
Finalmente, después de la operación de trazado y la interpretación de los resultados, se solicita al operador que ingrese la información en la aplicación de Base de Datos de Trazados. Esta es una base de datos a nivel nacional dedicada a la gestión de datos. (cf. artículo dedicado a la declaración y la bancarización)