Implementación de Trazados
FUENTE: CETRAHE, BRGM, 2019.
Trazados Artificiales en Hidrogeología: Buenas Prácticas. Sistema de Información para la Gestión de Aguas Subterráneas en Centro-Val de Loira, publicado en línea en enero de 2019
https://sigescen.brgm.fr/Tracages-artificiels-en-hydrogeologie-les-bonnes-pratiques.html
Antes de realizar un trazado, se deben considerar varios pasos preliminares :
El primer paso es definir claramente los objetivos del trazado: reconocimiento de flujos subterráneos, simulación de transferencia de contaminación, prueba de caracterización del acuífero con la determinación de parámetros hidro dispersivos (velocidad de flujo, porosidad cinemática, dispersividad), etc. Este paso es crucial ya que las elecciones estratégicas posteriores serán un compromiso entre los objetivos y el costo.
El segundo paso implica recopilar la máxima información existente, así como la documentación sobre trazados anteriores (ver el artículo dedicado al inventario regional). La información recopilada debe incluir todos los datos geográficos, topográficos, geológicos, hidrogeológicos y antropogénicos (usos del agua, captaciones, etc.). En cuanto a los trazados anteriores, incluso si no cumplen con los criterios de evaluación actuales, serán ricos en información y muy útiles para evitar ciertos escollos.
El tercer paso es el reconocimiento del sitio donde se realizará el trazado. Esto implica identificar puntos potenciales de inyección (acceso directo o a través de una zona no saturada, capacidad de absorción, posibilidades de carga y desbordamiento, necesidad de lavado, accesibilidad especialmente para vehículos que transportan agua para el lavado, etc.) y puntos potenciales de restitución (captaciones, manantiales no capturados, salidas de agua superficial, funcionamiento, accesibilidad, posible medición de flujo, etc.). Al final de esta visita, es importante evaluar la viabilidad de implementar varios dispositivos de monitoreo (muestreo manual, instalación de muestreadores automáticos, instalación de fluorímetros, fijación de detectores de carbón activado, influencia de los regímenes de bombeo, influencia de la cloración, etc.) y anticipar las condiciones hidrológicas que pueden diferir (y variar) en el momento de la prueba.
Después de abordar estos pasos, se puede proceder al dimensionamiento del trazado.
Trazado Simple o Multi-Trazado? El multi-trazado implica la inyección simultánea de diferentes trazadores en múltiples puntos de inyección. Permite responder varias preguntas a la vez, reducir costos y ahorrar un tiempo considerable. Sin embargo, requiere una elección juiciosa de los trazadores utilizados, lo suficientemente conservadores en el contexto y sin presentar interferencias analíticas entre ellos.
En la práctica, la cantidad se estima por expertos, considerando el contexto hidrogeológico. Entre el empirismo, la intuición y la experiencia, para decidir, se deben considerar dos elementos determinantes: la dilución que debe sufrir el trazador, a menudo aproximada por la distancia, y el rendimiento analítico del trazador y los métodos de monitoreo.
NOTA
El trazado no puede proporcionar información sobre todo el sistema hidrológico o hidrogeológico. Los resultados se refieren solo a la parte probada. Para extrapolar a otra parte del acuífero, se debe estar seguro de la homogeneidad del medio ambiente.
Las buenas prácticas implican proporcionar información previa sobre la operación de trazado a las autoridades (DDT, gendarmería, etc.) y a los residentes locales (ayuntamiento). Esto ayuda a evitar preocupaciones y alertas relacionadas con la coloración del agua en el caso de trazadores fluorescentes o colorantes. Antes de cualquier inyección, es necesario tomar muestras de agua como muestras de control, y si el protocolo incluye el uso de detectores de carbón activado, también es necesario planificar la inmersión de fluocaptores "de control" con una frecuencia adecuada. Para los trazados de reconocimiento, realizarlos durante períodos de aguas altas generalmente proporciona condiciones más favorables debido a flujos más rápidos, prefiriendo un período de recesión. Se recomienda realizar trazados de simulación en condiciones hidrológicas contrastantes (aguas bajas y altas), ya que los resultados obtenidos pueden fluctuar ampliamente.
El método de monitoreo y análisis depende de varios factores :
• Tipo de punto(s) de agua monitoreado(s): manantial, captación, pozo, río...
• Posibilidades de instalación de equipos: espacio disponible, seguridad, suministro eléctrico, acceso, etc.;
• Presupuesto disponible.
El método más confiable de monitoreo y análisis es el muestreo de agua con análisis de laboratorio. El equipo de laboratorio hoy permite la detección de sustancias en concentraciones muy bajas. Para los trazadores fluorescentes, los espectrofluorímetros de laboratorio (medición directa de fluorescencia) pueden alcanzar 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 de diagnóstico esencial para la detección e interpretación del trazado, especialmente ya que las cantidades de inyección se reducen cada vez más para permanecer por debajo del umbral de visibilidad en los puntos de restitución.
Espectrofluorímetro (fuente: CETRAHE)
Los instrumentos de campo que permiten mediciones in situ también contribuyen a mejorar el monitoreo de trazadores. Cada vez están disponibles instrumentos más avanzados: fluorímetros de campo, electrodos específicos, conductímetros sensibles, etc. Para los trazadores fluorescentes, el uso de fluorímetros de campo puede ser muy útil. Fáciles de usar, estos dispositivos proporcionan resultados en tiempo casi real, incluso en el caso de multi-trazados. Sin embargo, se recomienda no usarlos como el único dispositivo de monitoreo, especialmente para multi-trazados. De hecho, las variaciones en la fluorescencia natural de las aguas registradas, así como las interferencias entre trazadores, pueden interpretarse erróneamente como restituciones. Por lo tanto, se recomienda combinar este monitoreo con muestreo automático o manual para verificar, mediante análisis espectral en el laboratorio, la presencia o ausencia del trazador.
En cuanto a los detectores de carbón activado (fluocaptores) a veces utilizados para trazadores fluorescentes, se recomienda utilizarlos como último recurso cuando las condiciones de campo no permiten otros métodos de detección. También pueden usarse como un método de detección secundario para expandir espacialmente el monitoreo en el contexto de trazados de reconocimiento, monitoreando puntos "secundarios". Sin embargo, se debe tener precaución al interpretar los resultados obtenidos. Entre los trazadores comunes, el monitoreo por fluocaptor solo puede considerarse para trazadores como la uranina o la eosina, con una serie de precauciones (ver nota técnica No. 1 de CETRAHE). Los trazadores rojos (como las Rodaminas) no pueden ser monitoreados por este método, ya que el carbón activado ha mostrado incapacidad para fijarlos en condiciones de laboratorio a concentraciones de agua inferiores a 30 µg/L.
El método de fluocaptor también es inadecuado para trazadores fluorescentes que emiten en azul (naftionato de sodio, ácido amino G, Tinopal). Finalmente, los trazadores iónicos (sales) pueden dosificarse con alta precisión analítica mediante varios dispositivos (cromatografía iónica, espectrofotometría, espectroscopia de absorción atómica, etc.). Sin embargo, la presencia natural de estos iones en las aguas interfiere con su detección a bajas concentraciones, a pesar del rendimiento del dispositivo utilizado. La dosificación de la cantidad inyectada debe, por lo tanto, estudiarse particularmente para que sea lo suficientemente alta como para ser detectada en los puntos de monitoreo y lo suficientemente moderada como para no perturbar los usos del agua (captaciones de agua, entornos naturales).
Explotación de Datos e Interpretación
Los resultados de un trazado se ilustran mediante la curva de restitución del trazador, mostrando así la evolución de las concentraciones a lo largo del tiempo en el punto de restitución. El dominio de los flujos en el punto de restitución permite calcular un balance de restitución (masa restituida y porcentaje de restitución) y la Distribución de Tiempos de Residencia (DTR), que describe el tránsito del trazador en el sistema de trazado. La DTR corresponde a la función de densidad de probabilidad que da la probabilidad de que una molécula de trazador resida en el sistema. Es, de hecho, la curva de distribución de la nube de trazador. Cuando la inyección puede asimilarse a un impulso "Dirac" (es decir, una inyección breve), la DTR da la respuesta impulsiva 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 difiere según el objetivo. Para los trazados de reconocimiento, el objetivo principal es confirmar con precisión la pertenencia de un punto de inyección al impluvio del sistema kárstico. Para los trazados cuantitativos (simulación), es importante describir con precisión las modalidades de tránsito del trazador, así como los parámetros hidro dispersivos para trazados en medios porosos. Existen herramientas analíticas para ayudar en la estimación de parámetros. El software TRAC, en modo "Interpretación" de trazados, permite interpretar un trazado utilizando diferentes soluciones analíticas mediante el ajuste de los parámetros de la solución y la comparación con los datos de observación.
NOTA
No se deben confundir los umbrales de detección instrumental con los límites de detección reales, que dependen en gran medida del nivel de ruido de fondo en las aguas naturales y varían según el trazador.
Finalmente, al final de la operación de trazado y la interpretación de los resultados, se invita al operador a ingresar la información en la aplicación de entrada de datos de la Base de Datos de Trazados. Esta es la base de datos nacional dedicada a la banca de datos. (ver el artículo dedicado a la declaración y la banca)