Especialidad de Geología en Hidrogeología

Especialidad de Geología en Hidrogeología

Hidrogeología

La hidrogeología es la rama de la geología aplicada, en la geodinámica externa, que estudia las aguas subterráneas en lo referente con su origen, su circulación, sus condicionamientos geológicos, su relación con los suelos, piedras y humedales (freatogénicos); su estado (líquido, sólido y gaseoso) y características (físicas, químicas, bacteriológicas y radiactivas) y su captación.​

Los estudios hidrogeológicos son de particular interés no solo para la provisión de agua a la población, sino además para comprender el periodo esencial de ciertos recursos químicos, como de esta forma además para evaluar el periodo de las sustancias contaminantes, su movilidad, dispersión y la forma en que están afectando al medio ambiente, por lo cual esta especialidad se convirtió en una ciencia elemental para la evaluación de sistemas del medio ambiente complicados.

El abordaje de las preguntas hidrogeológicas encierra: la evaluación de las condiciones climáticas de una zona, su sistema pluviométrico, la estructura química del agua, las propiedades de las piedras como permeabilidad, porosidad, fisuración, su estructura química, los aspectos geológicos y geotectónicos, es de esta forma que la averiguación hidrogeológica involucra, entre otras, 3 temáticas primordiales:

• Análisis de las colaboraciones entre la geología, las cavernas y las aguas subterráneas.
• Análisis de los procesos que rigen los movimientos de las aguas subterráneas en el centro de las piedras y de los sedimentos.
• Análisis de la química de las aguas subterráneas (hidroquímica e hidrogeoquímica).

La hidrogeología es una de las primordiales disciplinas estudiadas en las ciencias del karst, objeto de la espeleología.​

La hidrosfera

El hombre, en su intento de sistematizar el análisis del mundo Tierra y comprender cómo se arma la arquitectura del globo terráqueo, ya definidos algunas regiones o dominios, entre ellos el nombrado geosfera que implica el manto terrestre con sus continentes, la atmósfera que comprende el espacio de contención de los gases y sus divisiones, la biosfera que comprende el espacio ocupado por la masa viva y, al final, la hidrosfera que es la que implica a cada una de las maneras de yacencia del agua en el globo. La hidrosfera y la atmósfera conforman los ambientes primordiales sobre los que se sustenta la vida. La geosfera hace de soporte sólido, de substrato, sobre el que se realiza una secuencia de fenómenos que condicionan la vida de la vida en el mundo Tierra.

La hidrosfera incluye los mares, océanos, ríos, agua subterránea, el hielo y la nieve, es de esta forma que la hidrogeología comprende el análisis de una cantidad de este extendido mundo acuático, sobre la que centraremos nuestra atención, y que después ampliaremos buceando en la hidrología.

Historia

Históricamente, la implementación del agua subterránea está ligada a la evolución de las comunidades en los albores de la raza humana, debido a que se necesitaban dotes de observación e interpretación de la naturaleza para hallar agua con la que sobrevivir. La conjunción de necesidad de contar con simple ingreso al agua subterránea y el ingenio humano le llevó a captar manantiales y desarrollar procedimientos de creación de pozos y galerías. En Persia aparecieron los qanats (un tipo de galerías o minas de agua) en el 1000 a. C.; con la ruta de la Seda esta técnica arribó hasta China. Por otro lado, los celtas y los griegos usaban determinados manantiales como sitios sagrados, empero fueron los romanos quienes desarrollaron las técnicas de captación de aguas y construcción de infraestructuras (acueductos, embalses) que, paralelamente, mejoraron los árabes. No obstante, no es hasta 1836 una vez que está establecido la hidrogeología actualizada como ciencia, con la publicación por parte del francés Henry Darcy del libro Les fontaines publiques de la ville de Dijon, donde establecía la ley matemática —Ley de Darcy— que rige el flujo subterráneo e implica la roca angular de esta ciencia.

Titulación

No hay una titulación universitaria como tal. Se estudia hidrogeología en varias carreras universitarias como, entre otras, Ciencias Geológicas, Ingeniería de Minas o Ingeniería Forestal. Empero además hay varios expertos que, por vivencia en su trabajo, se autodenominan hidrogeólogos. De esta forma tenemos la posibilidad de descubrir hidrogeólogos con las más distintas titulaciones medias y mejores: geólogos, ingenieros de minas, ingenieros forestales, ingenieros industriales, ingenieros geólogos, químicos, farmacéuticos, licenciados en Ciencias Del medio ambiente, geógrafos, físicos, ingenieros técnicos de minas, de obras públicas o biólogos, entre otros. No es complicado entender la razón: todas las titulaciones estudia alguno de los puntos científicos que componen un todo que es la hidrogeología; de esta forma, los biólogos permanecen más involucrados con el análisis del suelo y de la contaminación   por microorganismos, los farmacéuticos con los estudios de agua y sus metodologías   de decisión o los físicos con la aplicación de la geofísica a la hidrogeología. De esta forma, un hidrogeólogo debería manejar conocimientos de geología estructural, estratigrafía, fotogeología, cartografía geológica, empero además de climatología, hidrografía, química analítica e isotópica, hidráulica, matemáticas avanzadas, procedimientos de perforación y de creación, economía, legislación, etcétera. El hidrogeólogo es un auténtico hombre-orquesta de la geología.

Además, influye el razonamiento específico del medio litológico. La hidrogeología en piedras inconsolidadas, karstificadas o fracturadas se puede aprender con metodologías concretas y herramientas hechas para todas ellas.

Sin embargo, obtener una titulación propia como experto en hidrogeología se consigue actualmente en el curso de especialización que imparte en Barcelona la Fundación Centro Mundial de Hidrología Subterránea, Curso Universal de Hidrología subterránea, conocido convencionalmente como “el Custodio” en alusión a uno de sus primordiales docentes, y director a lo largo de décadas el eminente científico, médico Emilio Custodio Gimena. Comentado curso, asociado con la Universitat Politécnica de Catalunya, lleva 43 ediciones y ya hace 8 años, además se puede hacer on-line, en participación con varios centros geográficos de apoyo, como, ejemplificando, la Universidad Complutense de Madrid.

Antiguamente, existían otros cursos de especialización de gran tradición, como el Máster en Hidrología Subterránea impartido por el ITGE-ETSIIM o el Curso de especialización en Hidrogeología “Noel Llopis”, impartido en la Universidad Complutense a partir de 1967 a 2001, y que alcanzó 35 ediciones y conformó a 752 hidrogeólogos de distintas nacionalidades, quedando bruscamente interrumpido con el deceso de su director, su alma mater y motor del mismo, el médico José Ramón Peláez.

El hidrogeólogo, el medio ambiente y la protección del recurso

El hidrogeólogo ambiental estudia las probables afecciones a las aguas subterráneas por la actividad antrópica. Evalúa los contaminantes de carácter puntual o difuso que tienen la posibilidad de verterse directa o de forma indirecta sobre el acuífero, de forma controlada o incontrolada. Sin embargo, además contempla el efecto que tienen la posibilidad de tener las múltiples ocupaciones antrópicas, como obras civiles, explotaciones mineras, etcétera.

Por esto la tarea del hidrogeólogo pasa por hacer los estudios hidrogeológicos orientados a entablar si existe o no afección y la forma de arreglar o mitigar sus efectos. Principalmente, son trabajos solicitados por la Gestión, por lo cual los consumidores son organizaciones y particulares que los precisan para comenzar o seguir su actividad.

Otra actividad relacionada con el medio ambiente es la estimación de la vulnerabilidad de los acuíferos por medio de la implementación de procedimientos hidrogeológicos, estadísticos, matemáticos o paramétricos, siendo estos los más usados por su relativa sencillez. Con los procedimientos paramétricos se obtienen índices numéricos y se estiman tanto la vulnerabilidad vinculada al acuífero, vulnerabilidad intrínseca como la condicionada por el tipo de contaminante vulnerabilidad específica. Con dichos índices se hacen mapas, recolectando los intervalos en que la vulnerabilidad es bastante baja, baja, moderada, alta o bastante alta, con el objetivo de orientar al gestor de la ordenación de la región.

Además, dichos procedimientos paramétricos se han usado especialmente para evaluar el peligro a la contaminación y la vulnerabilidad de los acuíferos de vertederos y gigantes obras lineales, como oleoductos (Martínez et al., 1999). Asimismo, esta metodología se usa para evaluar la contaminación difusa, primordialmente la intrusión marina y el contenido en nitratos. Hace falta conocer su expansión e incidencia para hacer una idónea organización.

Hay nuevos campos en los cuales el hidrogeólogo puede hallar acomodo gremial: técnicas de descontaminación de acuíferos, de aumento de recursos hídricos, apoyo a las administraciones privadas (comunidades de usuarios) o la orientación en el asunto de las aguas minerales.

El hidrogeólogo y los estudios regionales

Los trabajos de hidrogeología más tradicionales corresponden a estudios hidrogeológicos de carácter regional, con el objetivo de explicar acuíferos o sistemas de acuíferos y conocer cada una de sus características: magnitudes, límites hidráulicos, desempeño hidrodinámico, calidad de las aguas, usos, balance hídrico o disponibilidad del recurso, entre otros. Es fundamental, para la toma de elecciones, conocer el acuífero. Fueron fuente de trabajo para el hidrogeólogo consultor y de la Gestión. Esta clase de estudios regionales han tenido, a lo largo de las décadas de los setenta y ochenta del siglo pasado, un gran auge por parte del IGME, que con el Programa PIAS (Plan Averiguación de las Aguas Subterráneas) estableció el razonamiento fundamental de los acuíferos, que en varios casos no se ha mejorado. Luego, se determinaron por la DGOH- IGME las Unidades Hidrogeológicas (UU HH) con el objetivo de simplificar y beneficiar al gestor en la gestión de los acuíferos. Este nivel de entendimiento de las UU HH fue evaluado por técnicos del IGME, conocedores de las mismas, estableciéndose una valoración de prioridades de 0-3 (ITGE-DGOH, 1999). Generalmente, el desconocimiento parcial de ellas está entre un 57-100 por ciento del total de UU HH y precisan de estudios hidrogeológicos detallados. No obstante, y aun cuando se contemplaba en el Proyecto Hidrológico Nacional, no se ha impulsado suficientemente el análisis y actualización de los conocimientos hidrogeológicos.

El hidrogeólogo en la Administración

Como se ha descrito antes, hace falta que cada una de las administraciones públicas, con competencia o no en temas de aguas, dispongan de técnicos cualificados en temas de aguas subterráneas que permitan implantar asesoramientos adecuados, valoraciones de los inconvenientes, así como una eficaz administración hídrica. Actualmente, en las confederaciones hidrográficas se unen hidrogeólogos a las plantillas, no obstante, todavía parecen estar por abajo de sus necesidades.

El número aproximado de burócratas, para el año 2005, que realizaban tareas de hidrogeología en la gestión hidráulica peninsular y de las Illes Balears, era del orden de 30, aun cuando en las confederaciones tan solamente es de 15. Alarma que en varias cuencas hidrográficas no hay hidrogeólogos o es ínfima su presencia en plantilla (Guadalquivir, Norte, Guadiana). Esta falta de técnicos especialistas en la plantilla fija se ha suplido usualmente por medio de contratos, usando consultoras o a los técnicos del Instituto Geológico y Minero españoles, que suma 51 expertos, un 70 por ciento más del total de cada una de las administraciones juntas. Ello lleva a comprender el papel que ha tenido el IGME en el desarrollo hidráulico en España, con planes infraestructurales como el Proyecto Nacional de Suministro de Núcleos Urbanos (PANU), desarrollado a partir de 1975, que permitió aprovisionar a 1.766.769 pobladores o el Proyecto Nacional de Indagación de Aguas Subterráneas (PIAS), necesaria para la obtención de información hidrogeológica en España (López Geta, 2000). No obstante, el IGME ha pertenecido en los últimos 25 años a 5 ministerios diversos: de Industria y Energía, de Medio Ambiente, de Ciencia y Tecnología, de Enseñanza y Ciencia y actualmente al de Ciencia y novedad. Este suceso, al lado de la redefinición de sus funcionalidades, con una reforma estatutaria en el año 2007 en la que se potencia su vocación investigadora y la disgregación de la Dirección de Hidrogeología y Aguas Subterráneas, produce expectativas respecto a cómo el IGME abordará su interacción y orientación a las múltiples administraciones, y en particular a las hidráulicas.

Otras administraciones, como las autonómicas, provinciales y locales, tienen la posibilidad de contar con hidrogeólogos según su política propia. Por esto se debería resaltar a la Diputación de Alicante como pionera en la formación de grupos de hidrogeólogos, al contar con un experimentado equipo en hidrogeología, ejemplo que, desafortunadamente, no ha tenido continuación en otras diputaciones provinciales.

El hidrogeólogo explorador

El estudio es otra de las tareas clásicas de los hidrogeólogos. El objeto es buscar agua en suficiente porción y calidad para saciar correctamente una demanda y para eso se tienen que hallar las superiores localizaciones con la intención de sustraer agua para diferentes usos: suministro, riego o industria. Para eso el hidrogeólogo debería ocupar cada una de sus dotes de observación en un cuidadoso trabajo de campo y el razonamiento de interpretación de las construcciones geológicas existentes.

Es insustituible conocer el área de análisis. Para eso se hace un trabajo de gabinete (recopilación bibliográfica, fotogeología, climatología) y un trabajo de campo (inventario de puntos de vista de agua, especificación geológica, muestreo, medidas de caudal, de grado piezométrico, usos del agua y focos de contaminación). Se puede proponer una campaña de geofísica, no obstante, su coste desanima al especial en su uso. Un análisis de estas propiedades no es un fácil acopio de información, es indispensable que sea descriptivo y bastante detallado del fragmento del acuífero del ámbito estudiado. Se tienen que detectar y explicar los primordiales acuíferos, sus fronteras hidráulicos, el quimismo de sus aguas, su manejo hidrodinámico. La geología no es el exclusivo criterio a tener en cuenta en el momento de llevar a cabo el informe; se debería contemplar la calidad de las aguas para la utilización que pretenda dársele y la proximidad de las instalaciones existentes —energía eléctrica, canalizaciones, depósito— así como la facilidad de ingreso a las mismas.

El hidrogeólogo investigador

La indagación en hidrogeología encierra todo lo cual le pasa a la gota de agua en el periodo hidrológico, a partir de su estancia en la nube hasta su salida por un manantial o hacia   el océano, caracterizándose en todos sus puntos los medios por los que circula (suelo, región no saturada, acuífero). De esta forma tienen la posibilidad de descubrir indagaciones sobre la conducta de las aguas subterráneas en acuíferos carbonaticos y/o karstificados, la existencia de arsénico en las aguas subterráneas, desde el caso de crisis sanitaria construida en Bangladés, el análisis del comportamiento de viable agua subterránea en otros planetas como Marte, o el manejo hidrodinámico de las aguas subterráneas presentes en monumentales masas de hielo como en la Antártida o la implementación del quimismo de las aguas para la predicción de movimientos telúricos. Aun cuando claramente hay muchas líneas de averiguación, según Voss (2005) se contemplan como tendencias primordiales recientes las próximas:

• Desarrollo de herramientas informáticas para inconvenientes exactos. Problema inverso, modelos estocásticos.
• Novedosas técnicas geofísicas. Desarrollo de la teledetección en hidrogeología.
• Tecnología de recuperación y descontaminación de acuíferos.
• Predominación del calentamiento global e impactos a medio y extenso plazo.
• Desarrollo de nuevos procedimientos paramétricos para estimación de recarga y vulnerabilidad específica e intrínseca.
• Nuevos modelos hidrogeológicos de desempeño hidrodinámico en piedras fracturadas y kársticas.
• Hidrogeología profunda.
• Análisis de la ZNS.
• Sistemas de información geográfica aplicados en hidrogeología.

Estudios hidrogeológicos

En una indagación o análisis hidrogeológico se abarcan muchedumbre de temáticas como la evaluación de las condiciones climáticas de una zona, el sistema pluviométrico, la estructura química del agua, las propiedades físicas de las masas de piedra, como permeabilidad, porosidad, fracturamiento, estructura química, aspectos geológicos y geotectónicos.  

No obstante, para una averiguación hidrogeológica es importante, aparte de la hidrología subterránea y geológica, tener entendimiento en:

• Prospección geofísica: se labora con técnicas para conocer la naturaleza de los materiales existentes en las profundidades o sus alrededores.
• Hidroquímica: es el análisis de la química de las aguas subterráneas y la calidad de las mismas, para verificar si se adapta a la normativa de uso.
• Tecnología de las perforaciones: en varios estudios la diferencia entre el triunfo o la derrota está en el tipo de perforación y captación hacer del material de análisis. Ejemplificando, por medio de un sondeo.

Importancia de la hidrogeología

Previamente, la hidrogeología se centró exclusivamente en la averiguación y explotación de las aguas subterráneas. Sin embargo, la percepción de que la pérdida de calidad en las aguas subterráneas provocaba inconvenientes socioeconómicos, ha desarrollado novedosas facetas dentro de la hidrogeología, como el transporte y la transformación de los contaminantes, así como estudios de caracterización, acondicionamiento, optimización y remediación de ámbitos dañados por la polución de las aguas.