Acuerdo 60-A — Hydrogeological Methodologies for Water Resource AssessmentMetodologías Hidrogeológicas para la Evaluación del Recurso Hídrico

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                        Texto Completo Norma 60

                        Metodologías Hidrogeológicas para la Evaluación del Recurso Hídrico

Texto Completo acta: E65BD

MINISTERIO DE AMBIENTE, ENERGÍA Y
TELECOMUNICACIONES

ACUERDO 60-2012

MINISTERIO DE AMBIENTE, ENERGIAY TELECOMUNICACIONES. San José, a las ocho horas del doce de
junio del dos mil doce.

CONSIDERNADO:

PRIMERO: Que
de conformidad con los Principios de Rio de Janeiro y Dublín, la gestión
integral de los recursos hídricos (GIRH) es el medio mediante el cual se puede
garantizar la sostenibilidad del agua, principio al cual Costa Rica se ha
acogido, entendiendo este como el proceso que promueve el manejo y desarrollo
coordinado del agua, la tierra y los recursos relacionados, con el fin de
maximizar el bienestar social y económico resultante de manera equitativa sin
comprometer la sustentabilidad de los ecosistemas vitales (Definición de
Asociación Mundial para el Agua, por sus siglas en ingles GWP).

SEGUNDO: Que
la ley constitutiva del Instituto Costarricense de Acueductos y Alcantarillados
(AYA), Nº 2726 del 14 de abril de 1961 y sus reformas, establece en el artículo
2, inciso f), que corresponde al AYA el aprovechar, utilizar, gobernar o
vigilar, todas las aguas de dominio público indispensables para el debido
cumplimiento de las disposiciones de esa ley.

TERCERO: Que
el Servicio Nacional de Aguas Subterráneas, Riego y Avenamiento (SENARA), de
conformidad con la Ley de creación Nº 6877 del 18 de julio de 1983, de acuerdo
con el artículo 3º, incisos ch) y h), tiene las siguientes funciones
primordiales:

"(.)

ch) Investigar, proteger y fomentar el uso de los recursos
hídricos del país, tanto superficiales como subterráneos. (.)

h) Vigilar el cumplimiento de las disposiciones legales en las
materias de su incumbencia. Las decisiones que por este motivo tome el
Servicio, referentes a la perforación de pozos y a la explotación,
mantenimiento y protección de las aguas que realicen las instituciones públicas
y los particulares serán definitivas y de acatamiento obligatorio. No obstante,
tales decisiones podrán apelarse dentro del décimo día por razones de legalidad
para ante el Tribunal Superior Contencioso Administrativo. El Tribunal
resolverá en un plazo no mayor de noventa días. (.)"

CUARTO: Que
conforme a la Ley de Aguas Nº 276 de 27 de agosto de 1942 y su reforma mediante
la Ley Nº 5516 del 2 de mayo de 1974, se establece en su artículo 17 y 2
respectivamente, que corresponde al Ministerio de Ambiente, Energía y
Telecomunicaciones (MINAET) el disponer y resolver sobre el dominio,
aprovechamiento, utilización, gobierno o vigilancia sobre las aguas del dominio
público. Asimismo, para facilitar las atribuciones de dominio, gobierno y
vigilancia de las aguas de dominio público el MINAET llevará un registro para
la inscripción de las personas o empresas que tengan como actividad la
perforación de pozos, sin que pueda otorgarse una licencia para perforar a
quienes no estén inscritos.

QUINTO: Que la reforma al Reglamento Orgánico del Ministerio
de Ambiente, Energía y Telecomunicaciones, Decreto Ejecutivo Nº 36437-MINAET,
establece en su artículo 41, las funciones que le corresponden a la Dirección
de Agua. Entre estas, las siguientes:

"Artículo
41. De las funciones de la Dirección de Agua.

(.)

j).
Admitir, tramitar y resolver sobre solicitudes de permisos de perforación del
subsuelo para la exploración y explotación de aguas subterráneas y asignar el
número de pozo respectivo.

(.)

n)
Control y seguimiento de las empresas perforadoras y permisos de perforación".

(.)

r)
Ccoordinar con otras instituciones según corresponda, la elaboración de los
estudios técnicos para la determinación y establecimiento de reservas hidráulicas,
zonas de regulación del aprovechamiento y protección de agua subterránea y
superficial, zonas de reserva de agua, zonas de recarga y descarga acuífera así
como formular y proponer al Ministro el decreto ejecutivo para la declaración y
políticas de gestión del recurso hídrico en estas zonas".

SEXTO: Que en materia de permisos de perforación-concesión,
le corresponde al AYA la función de pronunciarse sobre la protección de las
fuentes destinadas e identificadas para el abastecimiento de las poblaciones;
además de promover, con criterio vinculante, la protección de la inversión de
la infraestructura hidráulica del servicio público que garantice el
abastecimiento del agua. De estos criterios, le corresponde al AYA comunicarlos
oficialmente a la Dirección de Agua del MINAET.

SETIMO:
Que conforme a su ley constitutiva
los criterios emitidos por el SENARA son de acatamiento obligatorio, en
especial los referidos a la viabilidad técnica de una perforación o su
denegatoria, al diseño constructivo de un pozo y sus condiciones de
perforación.

OCTAVO:
Que la División de Fiscalización
Operativa y Evaluativa, Área de Servicios Públicos Generales y Ambientales de
la Contraloría General de la República, mediante el Informe Nº
DFOE-PGA-42/2007, de 22 de noviembre de 2007, "Informe sobre la evaluación de
la aplicación de políticas y normativa en materia de recursos hídricos por el
Ministerio del Ambiente y Energía (MINAE)", y cuyo objetivo central fue evaluar
la función rectora que realiza el Ministerio de Ambiente, Energía y
Telecomunicaciones (MINAET) en la aplicación de las políticas y normativa sobre
el recurso hídrico, indicó lo siguiente:

"La
Procuraduría General de la República, haciendo referencia a votos de la Sala
Constitucional explica que de acuerdo con lo que establece el artículo 188 de
la Constitución Política, la autonomía administrativa de las instituciones
descentralizadas no es una garantía de autonomía constitucional irrestricta,
toda vez que la ley, aparte de definir su competencia, puede someterlas a
directrices derivadas de políticas de desarrollo que ésta misma encomiende al
Poder Ejecutivo Central, haciendo entonces constitucionalmente posible, someter
a las entidades autónomas en general a criterios de planificación nacional y en
particular, a las directrices de carácter general dictadas desde el Poder
Ejecutivo central o de órganos de la Administración Central, llamados a
completar o a fiscalizar esa política general."

NOVENO:
Que la División de Fiscalización
Operativa y Evaluativa de la Contraloría General de la República, emitió el
Informe DFOE-PGAA-11-2009, con base en el estudio de auditoría que se realizó
entre el 1º de enero de 2004 y el 31 de diciembre de 2008 que evaluó la gestión
del MINAET, el SENARA y el AYA en el otorgamiento, control y seguimiento de los
permisos para la perforación de pozos, las concesiones de aprovechamiento de
aguas y el cobro del canon en las zonas costeras. Producto de esta auditoría se
contemplaron diferentes disposiciones al MINAET, al AYA y al SENARA, entre
ellas, la siguiente: "a) Diseñar en forma conjunta, una metodología de
investigación para llevar a cabo los estudios hidrogeológicos a utilizar como
fundamento para emitir regulaciones en la perforación de pozos y como requisito
fundamental de las solicitudes de permisos para la perforación de pozos (...)"

DECIMO:
Que en acatamiento de las
disposiciones citadas y en procura de una mejor gestión integrada de los
recursos hídricos se conformó el "Comité Técnico Interinstitucional", integrado
por las instituciones que comparten competencias en materia de aguas
subterráneas, el MINAET, el AYA y el SENARA.

DECIMO
PRIMERO: Que el MINAET, a través de
la Dirección de Aguas, coordinó el equipo de especialistas de AYA y el SENARA
para la elaboración de la metodología dispuesta por el ente Contralor;
realizando un trabajo sistemático y transparente con profesionales en gestión
de agua provenientes del sector privado y público conforme se desprende del
informe SUB-G-AID-UEN-GA-2010-614, cuya propuesta de documento fue remitido en
consulta al Colegio de Geólogos de Costa Rica mediante oficio DA-3058-2010 de
fecha 2 de septiembre de 2010.

DECIMO
SEGUNDO: Que el Comité Técnico
Interinstitucional ha consensuado y definido las metodologías científicas que
se deben aplicar para la evaluación de las aguas y que se deben observar en los
estudios de permisos de perforación y de concesión de aprovechamiento de aguas
y para las investigaciones sobre los recursos hídricos.

DECIMO
TERCERO: Que el Ministro de Ambiente,
Energía y Telecomunicaciones, en su doble carácter de Jerarca de Ambiente y
como rector del Sector Ambiente/Recursos Hídricos, le corresponde coordinar la
temática hídrica, por ello, y debido a la importancia y vulnerabilidad de las
aguas subterráneas, debe establecer las regulaciones técnico-científicas que
sirvan como guía de regulación de las metodologías hidrogeológicas que evalúan
los recursos hídricos subterráneos para la perforación de pozos de exploración
y aprovechamiento de aguas subterráneas, con base en metodologías acordadas por
el Comité Técnico Interinstitucional, y en
acatamiento de las disposiciones emitidas por la Contraloría General de la
República.

POR TANTO

EL MINISTRO DE AMBIENTE, ENERGIA Y
TELECOMUNICACIONES

ACUERDA:

Artículo 1º. Se
oficializa el documento técnico "Metodologías Hidrogeológicas para la
Evaluación del Recurso Hídrico", que se describe a continuación:

"Metodologías Hidrogeológicas para la
Evaluación del Recurso Hídrico"

CAPÍTULO 1

Generalidades

Artículo 1. Objetivo. Las "Metodologías Hidrogeológicas
para la Evaluación del Recurso Hídrico", en adelante "Metodologías
Hidrogeológicas", son una guía de metodologías para la evaluación de los
recursos hídricos subterráneos.

Artículo 2. Ámbito de aplicación. Las Metodologías Hidrogeológicas
serán aplicadas por las personas físicas o jurídicas, públicas o privadas, que
deban utilizar metodologías hidrogeológicas para la evaluación de los recursos
hídricos.

CAPÍTULO 2

Definiciones

Artículo 3. Definiciones. Para efectos de la aplicación de las
Metodologías Hidrogeológicas, se definen los términos de la siguiente forma:

Acuífero: Formación o formaciones
geológicas que son capaces de almacenar y transmitir agua en cantidades
aprovechables bajo la acción de gradientes hidráulicos.

Acuífero artesiano o surgente: Acuífero
confinado cuyo nivel piezométrico se encuentra sobre la superficie del terreno
de forma que cuando se perfora el agua fluye en la superficie.

Acuífero colgado: Acuífero que
contiene un volumen de agua subterránea de dimensiones pequeñas, soportada por
un estrato de una conductibilidad hidráulica menor.

Acuífero confinado: Acuífero
limitado por formaciones de bajas conductibilidades hidráulicas y tiene una
presión mayor que la atmosférica. De acuerdo con el coeficiente de almacenamiento
estos acuíferos tienen valores de 1 x 10 -4 o menores.

Acuífero libre o no
confinado: Aquel en el que su límite superior se encuentra a presión
atmosférica. Los coeficientes de almacenamiento tienen valores de 1x10-2.

Acuífero
semiconfinado: Acuífero cubierto por un estrato de una conductibilidad
hidráulica menor, por la cual se puede drenar agua dependiendo de los niveles
piezométricos. Los coeficientes de almacenamiento tienen valores de 1x10-2 y
1x10-4.

Aforos
diferenciales: Metodología que establece la medición de caudales de un cauce en
secciones contiguas, utilizada para estimar la relación de intercambio de agua
entre un cauce y un acuífero.

Área de recarga:
Corresponde con el área de un acuífero, donde el agua infiltra y lo recarga.

Área de descarga:
Pueden ser de dos tipos: natural y artificial. La descarga natural es cuando el
nivel de agua subterránea intercepta la superficie en forma de humedales,
manantiales, flujo base y otros ecosistemas que dependen de agua subterráneas.
La descarga artificial se da por medio de pozos o cualquier otro método
mecánico.

Balance hídrico:
Sistema hidrológico donde se determina las entradas (precipitación, flujos
laterales y retornos) y salidas (flujo subterráneo, flujo base y extracciones).

Balance hídrico de
suelos: Cantidad de agua que cede el suelo saturado, como recarga a un
acuífero.

Capacidad de campo:
Grado de humedad de una muestra que ha perdido toda su agua gravitativa.
Corresponde aproximadamente al contenido de agua que retiene una muestra de
suelo saturada y luego sometida a una tensión de -0,33 bares.

Coeficiente de
almacenamiento (S): Agua que puede ser liberada por un prisma vertical
del acuífero de sección igual a la unidad y altura equivalente al espesor
saturado del mismo cuando se produce un descenso unidad del nivel piezométrico.
Es un valor adimensional. En acuíferos libres su valor coincide con la
porosidad drenable (0,1-0,001). En acuíferos cautivos está ligado a la
compresibilidad del agua y del medio acuífero, y su valor suele oscilar entre
10-5 y 10-3.

Conductividad
hidráulica (k): Volumen de agua que deja pasar una formación geológica a
través de una sección en un tiempo determinado, es decir tiene unidades de
velocidad. La conductividad hidráulica depende de la geometría del medio
(tamaño de los granos, coeficiente de uniformidad y porosidad) y de las
propiedades del fluido (peso específico y viscosidad dinámica).

Cuenca
hidrográfica: Área de superficie delimitada por una divisoria topográfica de
aguas, donde todas las aguas drenan a un mismo punto (río, lago, mar). La
cuenca como sistema integra diferentes subsistemas (político, económico,
biológico, cultural, entre otros) y el agua es el agente integrador de todos
los procesos en la misma.

Cuenca
hidrogeológica: Se refiere a la cuenca de aguas subterráneas, que puede o no
coincidir con la cuenca hidrográfica. Queda definida por la divisoria de los
sistemas de flujo subterráneo.

Densidad aparente:
Masa por unidad de volumen (kg/m3), incluyendo los vacíos de una muestra de
suelo seco.

Efluencia: Acuífero
alimenta un drenaje o cuerpo de agua.

Escorrentía
superficial directa: Parte del agua de lluvia que circula por la superficie del
terreno y confluye a los ríos, arroyos y otras masas de agua.

Evapotranspiración
Potencial (ETP): Resultado del proceso por el cual el agua cambia de estado
líquido a gaseoso y directamente o a través de las plantas vuelve a la
atmósfera en estado de vapor. Es la suma de la evaporación y transpiración.

Flujo base: Flujo
de agua que vuelve al sistema superficial. En algunos casos si la cuenca es
cerrada es el drenaje del agua subterránea.

Flujo de retorno:
Flujo de agua que vuelve al sistema (cauce fluvial o al agua subterránea)
después de ser utilizada en los diferentes usos.

Flujo subterráneo:
Caudal que pasa por una sección de acuífero delimitada por dos líneas de flujo.

Flujo
subsuperficial: Porcentaje de precipitación-infiltración que no se incorpora a
la recarga del acuífero y más bien fluye horizontalmente hacia sitios o zonas
preferenciales (ríos o quebradas). No se considera acuífero.

Gradiente
hidráulico: En un medio poroso. Es la disminución de la altura piezométrica por
unidad de distancia en la dirección del flujo del agua subterránea. Representa
la pérdida de energía por unidad de longitud recorrida.

Infiltración:
Movimiento lento (gravedad) del agua a través del suelo-roca (zona no saturada)
hasta el nivel de aguas subterráneas.

Influencia: Drenaje
o cuerpo de agua que recarga el acuífero.

Línea isofreática,
piezométrica o equipotencial: Líneas que unen puntos que tienen el mismo
potencial hidráulico.

Manantial: Flujo de
agua subterránea que aflora en la superficie debido a cambios topográficos,
zonas preferenciales, rasgos geológicos-estructurales como fallas, o cambios en
la conductividad hidráulica, fracturas o discontinuidades. Algunos manantiales
tienen una relación muy importante con los procesos de
precipitación-infiltración y por lo tanto, disminuyen su caudal en épocas de
poca precipitación.

Microcuenca: Área
que desarrolla su drenaje directamente a la corriente principal de una
subcuenca. Varias microcuencas pueden conformar una subcuenca.

Modelo
hidrogeológico conceptual: Esquema lógico, tanto a nivel cualitativo como
cuantitativo, que describe las propiedades, condiciones, procesos y
potencialidades de los acuíferos, permite entender el funcionamiento de los
acuíferos, para predecir su comportamiento y determinar sus recursos
explotables.

Nivel dinámico:
También llamado nivel de bombeo. Es producido cuando comienza la descarga del
acuífero por un pozo. Este nivel depende del caudal de bombeo, del tiempo de
bombeo y de las características hidrogeológicas del acuífero.

Nivel estático: Es
la profundidad del nivel de agua subterránea en la formación acuífera.

Permeabilidad intrínseca: Característica
propia de los materiales dependiente de la sección por donde circule el fluido.
Esta característica depende de las propiedades del medio y es independiente del
fluido.

Piezómetro:
Corresponde con un pozo cuyo uso exclusivo es para monitoreo de niveles y toma
de muestras de calidad del agua.

Porosidad eficaz:
Porcentaje de poros interconectados que permiten la circulación de fluidos.

Punto de marchitez:
Grado de humedad de un suelo que rodea la zona radicular de la vegetación, tal
que la fuerza de succión de las raíces es menor que la de retención del agua
por el terreno y en consecuencia, las plantas no pueden extraerla.

Quebrada: Área que
desarrolla su drenaje directamente a la corriente principal de una microcuenca.
Varias quebradas pueden formar una microcuenca.

Rendimiento
sostenible de un acuífero: Balance hídrico donde se contempla el agua
recargada, el flujo subterráneo, el agua extraída, retornos y la descarga que
alimenta a los ecosistemas naturales.

Subcuenca: Área que
desarrolla su drenaje directamente al curso principal de la cuenca. Varias
subcuencas pueden conformar una cuenca.

Transmisividad (T)
de un sistema acuífero: Aquella que mide la cantidad de agua, por unidad de
ancho, que puede ser transmitida horizontalmente a través del espesor saturado
de un acuífero con un gradiente hidráulico igual a 1 (unitario). Comúnmente es
definida como el producto de la conductividad hidráulica y el espesor saturado
del acuífero, sin embargo los valores de transmisividad varían mucho en el
espacio.

Vulnerabilidad de
acuíferos: Nivel de penetración con que un contaminante alcanza una posición
específica en un sistema acuífero, después de su introducción en alguna
posición sobre la zona no saturada. También se define como la susceptibilidad
natural que presenta  un acuífero a la
contaminación y está determinada por las características intrínsecas del mismo.

Zona No Saturada:
Aquella parte del subsuelo donde los poros no se encuentran ocupados
completamente con agua.

Zona saturada:
Aquella parte del subsuelo que se encuentra con sus poros ocupados
completamente por agua. Esta parte del subsuelo se denomina acuífero.

Zona de captura:
Corresponde con el área que contribuya o cede agua de forma directa a un pozo o
manantial.

CAPÍTULO 3

Balance Hídrico de
Aguas Subterráneas y Rendimiento Seguro

 

Artículo 4. Para la elaboración
del balance hídrico de aguas subterráneas se debe utilizar la metodología de
balance de humedad de suelos desarrollado por Schosinsky (2006)(12), que es una
combinación del método de precipitación que infiltra y balance de humedad de
suelos.

Para realizar el
balance hídrico se debe contemplar los siguientes componentes:

 

1. Delimitación de
la cuenca hidrogeológica o en casos demostrados de coincidencia de la cuenca
hidrográfica con la hidrogeológica, se podrá utilizar la hidrológica (cuenca,
subcuenca o microcuenca).

                       
2. Climatología, con la precipitación promedio mensual.

                       
3. Evapotranspiración, se recomienda la metodología de
Hargreaves (10).

4. Tipos de suelo,
pendiente, capacidad de campo, punto de marchitez a partir de la clasificación
de suelos (laboratorio: capacidad de campo, punto de marchitez, granulometrías,
densidades, contenidos de humedad, límites, densidad aparente y profundidad de
raíces).

                       
5. El balance hídrico (recarga potencial), debe contener al
menos:

                       
 

                       
a) Flujo base (medición por aforos o estación fluviográfica).

                       
b) Flujo subterráneo.

c) Extracción de
agua de pozos y/o manantiales, se utilizarán los datos de caudal de los expedientes
de concesiones de aprovechamiento den ente encargado y en el caso de que no
esté concesionado se utilizará el caudal indicado en el permiso de perforación.

                       
d) Agua de retorno.

                       
e) Rendimiento sostenible de un acuífero.

 

Para casos
particulares en donde se cuente con redes de monitoreo, se podrá definir la
recarga a partir de los cambios de los niveles de aguas subterráneas.

Se debe acompañar
de un modelo hidrogeológico que debe contemplar: mapas, perfiles
geológicos-hidrogeológicos, red de flujo (elaborada con manantiales y pozos),
tipos de

acuíferos, parámetros (coeficiente de
almacenamiento, transmisividad, conductividad hidráulica) y se recomienda el
uso de trazadores e isótopos.

Se recomienda
incluir dentro del cálculo de balance hídrico el caudal de retorno. En caso de
que no haya estaciones fluviográficas en la salida de la cuenca, que permitan
calcular el flujo base, se podrán utilizar aforos puntuales medidos o
históricos cada mes para establecer la curva de recesión y determinar un flujo
base aproximado.

Para la
determinación de efluencia e influencia de los cuerpos de agua respecto al
acuífero evaluado, se deberán realizar aforos diferenciales en rangos conforme
al siguiente detalle: microcuencas se deberán realizar entre de 50 y 100 metros espaciados
longitudinalmente, en subcuencas entre 100 y 500 metros y en cuencas
entre 500 a
1000 metros.

El rendimiento
sostenible puede considerar como un balance hídrico donde se contempla el agua
recargada, el flujo subterráneo, el agua extraída, retornos y la descarga que
alimenta a los ecosistemas naturales. Se ha considerado que se puede dejar el
flujo base y la descarga subterráneas como rendimiento sostenible, o también
podría ser una fracción de la recarga. Sin embargo a partir del monitoreo se
puede obtener un caudal de explotación mayor que provenga del flujo base o
descarga del acuífero. Estos análisis serán definidos por parte de las
instituciones que intervienen en la gestión de los recursos hídricos.

CAPÍTULO 4

Intrusión Salina

 

Artículo 5. Para los pozos
localizados a menos de un kilómetro de la pleamar conforme el Decreto
17390-MAG-S, se puede usar el valor de conductividad eléctrica del agua como
indicador de la posibilidad de intrusión salina, para ello se utilizará el
valor de referencia de 400 uS/cm (según Decreto 32327-S del 03 de mayo de 2005)
y para valores superiores deberá analizarse el tipo de roca y el proceso de
intrusión salina. Para tener mayor certeza a la hora de caracterizar zonas con
intrusión salina, se recomienda utilizar relaciones físico-químicos como
también utilizar el bromuro como elemento conservativo del agua de mar. En caso
de existir otros agentes de contaminación debe ser considerados en los
análisis, por ejemplo: excretas animales, aplicación de agroquímicos, rellenos
sanitarios y basureros.

Para los estudios
de intrusión salina se recomienda utilizar el método de Glover (6). En los
casos, en donde el fondo de la perforación este por encima del nivel del mar,
no es necesario aplicar las metodologías para el cálculo de intrusión salina,
para ello se debe justificar mediante el modelo hidrogeológico conceptual y
adjuntar perfil topográfico hidrogeológico, que permita concluir que conforme
el nivel del agua subterránea no existe posibilidad de contaminación por intrusión
salina.

En caso de no
contar con información básica para la elaboración de los estudios de intrusión
salina se podrán utilizar métodos indirectos como la geofísica o se deberán
realizar pozos exploratorios.

CAPÍTULO 5

Pruebas de Bombeo

 

Artículo 6. Conforme al
Reglamento de Perforación del Subsuelo para la Exploración y Aprovechamiento de
Aguas Subterráneas, Decreto Ejecutivo 35884-MINAET, todos los aprovechamientos
de agua subterránea deberán realizar pruebas de bombeo, de acuerdo a los siguientes
lineamientos:

 

a) Todos los
informes finales de los pozos, deberán adjuntar la interpretación de las
pruebas de bombeo. Dichas pruebas deberán tener una duración mínima de 24
horas; sin embargo, para uso urbanístico (poblacional) la prueba deberá ser de
72 horas.

b) En casos
particulares, en los que se demuestre claramente con criterios técnicos
hidrogeológicos, la duración de las pruebas podría ser de menor duración. Esto
podría aplicar en áreas en donde no resulta conveniente extender el radio de influencia
a una determinada distancia, como ejemplo en zonas costeras con riesgo de
intrusión salina por largos bombeos, o por afectaciones a otras captaciones
cercanas.

c) Para acuíferos
libres, se utilizará la metodología de Neuman (6), para acuíferos confinados
Thies y Jacob (6) y para los semiconfinados se usará la metodología de Hantush
(6).

d) A partir de los
datos de las pruebas de bombeo se determinaran los parámetros del acuífero,
particularmente la transmisividad, conductividad hidráulica y coeficiente de
almacenamiento (siempre y cuando exista un pozo testigo o de observación). En
caso de que requiera el pozo de observación será definido por las instituciones
públicas competentes.

e) Se deberá
presentar la curva de recuperación con un mínimo de 80%. Las pruebas de bombeo
deberán entregarse a las instituciones públicas competentes en formato digital
de hoja electrónica e impresa. También se adjuntaran: los datos de campo e
interpretación de las pruebas.

CAPÍTULO 6

Radios de
influencia entre pozos y cuerpos de agua

 

Artículo 7. Para la
determinación del radio de influencia entre pozos y cuerpo de agua se deberán
utilizar la siguiente metodología:

 

                       
a) Acuíferos libres: utilizar la ecuación de flujo de Jacob
(6).

b) Acuíferos
confinados: para estos casos aplicar los siguientes pasos: i) definir la red de
flujo (modelo conceptual), ii) calcular la zona de captura del pozo (Q=T*i*L) y
iii) calcular el descenso del pozo de bombeo a partir de la siguiente fórmula:

 

 

donde:

Δs=abatimiento
(m)

r= radio del pozo a
perforar

Q= futuro caudal de
bombeo m3/d

T= Transmisivilidad
m2/d

t=tiempo de bombeo
(días)

s=coeficiente de
almacenamiento

 

Para el caso de
acuíferos confinados se aceptará la interferencia con otro pozo siempre que no
supere un 25% del abatimiento del pozo de bombeo.

 

c) Acuíferos
semiconfinados: se deberá calcular la interferencia con los acuíferos
superiores Hantush (6).

CAPÍTULO 7

Zonas de recarga

 

Artículo 8. Para definir las
zonas de recarga se debe elaborar el modelo hidrogeológico, el cual debe
incluir: mapas y perfiles geológicos-hidrogeológicos, red de flujo (elaborada
con manantiales y pozos), tipos de acuíferos, parámetros (coeficiente de
almacenamiento, transmisividad, conductividad hidráulica) y se recomienda el
uso de trazadores e isótopos.

Los métodos que
serán aceptados para determinación de la infiltración de los suelos serán los
siguientes:

 

a) Método de
anillos (Método de Kostiakov (13)): está diseñado para medir velocidad de
infiltración, sin embargo cuando la velocidad está estabilizada se asume como
la conductividad hidráulica del medio. Este método se utilizará básicamente
estudios de balance hídrico (recarga acuífera) y además para el cálculo de
tiempos de tránsito se deben realizar a una profundidad representativa del
estrato geológico.

b) Método de
Porchet, Lefranc y Guelph (5-8-9): están diseñados para medir conductividad
hidráulica y se emplea básicamente para estudios de cálculo de tiempos de
tránsito. El método de Lefranc debe aplicarse dependiendo de la configuración
del agujero y del factor de forma (ver tabla número 1).

 

Tabla 1

Pruebas de
Conductividad Hidráulica

 

 

Para todos los métodos anteriores
(doble anillo, de Porchet y Lefranc) deberá considerarse el estado de
saturación del suelo.

El método de pruebas de infiltración
establecido en las normas de diseño de tanques sépticos para urbanizaciones y
fraccionamientos del A y A: serán empleadas únicamente para esos fines (diseño
del campo de drenajes de los tanques séptico).

Se debe presentar la memoria de
cálculo impresa de cada prueba con sus respectivos datos de campo.

Los métodos que se recomiendan para
determinar la conductividad hidráulica (acuífero) y que se utilizaran en la
definición del modelo conceptual son:

 

                       
a.
Método de Lugeon (3)

                       
b.
Slug Test (6)

                       
c.
Pruebas de Bombeo

CAPÍTULO 8

Cálculo de Tiempo
de Tránsito de Contaminantes

Orgánicos,
Inorgánicos y Bacterias

Artículo 9. Para el cálculo de tiempos de
tránsito de contaminantes orgánicos se podrá utilizar la ecuación de
retardación:

 

 

R = retardación

v = velocidad del agua

vc = velocidad del
contaminante

n = porosidad %

k = conductividad hidráulica (m/dia)

pb = densidad del suelo
(Kg/m3)

Kd = parámetro de retardación del
suelo en función de su textura

 

Sin embargo para utilizar la
ecuación anterior, se deberá realizar la determinación en el laboratorio del Kd
(coeficiente de partición), en caso contrario deberá utilizar las ecuaciones de
flujo de Darcy. Las ecuaciones de movimiento de contaminantes además de tomar
en cuenta la heterogeneidad del medio, como las fracturas, macroporos,
diaclasas y discontinuidades, también deberán considerar las propiedades
intrínsecas de los compuestos, sean estas bacterias, compuestos orgánicos,
químicos y pesticidas.

CAPÍTULO 9

Métodos de Vulnerabilidad
Hidrogeológica

Artículo 10. Se recomienda el uso de los
siguientes métodos de vulnerabilidad, según las condiciones hidrogeológicas del
medio y de la información existente en la zona: Drastic, Sintacs, Epik, GOD,
BGR (2).

Para determinar el análisis de
peligro de contaminación por hidrocarburos, se utilizará la metodología
combinada de tiempos de tránsito en la zona no saturada y el cálculo de la
vulnerabilidad intrínseca por el método del GOD. Con el valor de los tiempos de
tránsito calculados anteriormente, buscar en la tabla 2 el factor de seguridad
y multiplicarlo por la vulnerabilidad intrínseca y finalmente obtenemos la
vulnerabilidad específica final o peligro de contaminación.

 

Tabla 2

Valores del Factor de Seguridad para
el Cálculo

de la Vulnerabilidad Intrínseca del

Acuífero para Hidrocarburos

 

| >7500 | 7500- 5250 | 5250- 2000 | 2000- 750 | 750- 365 | 750-182 | 182-0 | Th (días) Tiempo de
transito | | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | | 1,025 | 1,05 | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 1,5
| 1,7 | Factor Seguridad |

 

SENARA (2005) (11).

 

En este tipo de estudios también
deberá calcularse el desplazamiento y extensión de la posible pluma de
contaminación:

 

D = 100*V / A * R * K

D = profundidad m

V = volumen del hidrocarburo (m3)

A = área de infiltración (m2)

R = capacidad de retención (l/m3)

K = factor de protección de la
viscosidad

 

El factor k corresponde a 0,5 para
gasolinas (hidrocarburos viscosas), 1,0 para gasóleos y 2,0 para hidrocarburos
muy viscosos. R tiene valores, bloques y grava gruesa 5, grava y arena gruesa
8, arena gruesa-media 15, arena media a fina 25 y arena fina y limo 40.

También se propone la ecuación
(Auge, 2004 (1)):

 

S = (1000*V -A*R*b*k)/ F

 

S = máxima extensión del
hidrocarburo sobre la superficie freática

V = volumen de hidrocarburo
infiltrado (m3)

A = área de infiltración en la superficie
(m2)

R = capacidad de retención (l/m3)

b = espesor saturado del acuífero
(m)

F = cantidad de hidrocarburo
retenido por encima de franja capilar (l/m2 o mm)

F para gravas 5, arenas medias 12,
arenas finas 20 y limos 40.

 

Para los diseños constructivos de
las estaciones de servicio, se deberá acatar la legislación vigente.

Para determinar el espesor de la
zona no saturada "b", utilizada en los cálculos de los tiempos de tránsito, se
deberá emplear el nivel de piso de la excavación donde se instalarán los
tanques de almacenamiento de hidrocarburos hasta el nivel de agua subterránea.

Se deberán de construir piezómetros
exploratorios para los casos de instalación de estaciones de servicios de
hidrocarburos u otros compuestos orgánicos, rellenos sanitarios, cementerios,
bodegas de almacenaje de sustancias contaminantes y otros. Los diámetros de
armado será de 75
 milímetros (tubería plástica) como máximo y la
profundidad de la  perforación deberá
estar 5 metros
por debajo del nivel de agua subterránea (acuíferos más importante de la zona),
utilizando el nivel de agua subterránea mínimo del período más seco. En cada
caso se evaluará el método de perforación (sacanúcleos, rotación, percusión y
otros), donde la ubicación estará en función de las características
hidrogeológicas del medio. Se deberá colocar como mínimo 1 piezómetro aguas
abajo y otros aguas arriba de la estación de servicio u otras actividades
mencionadas anteriormente.

CAPÍTULO 10

Zonas de protección
de pozos

Artículo 11. Las zonas de protección
de pozos debe ser una herramienta básica de protección de los acuíferos. Se
debe definir la zona de captura del pozo utilizando la ecuación analítica de
Darcy (ancho y punto de no retorno) y una zona de protección bacteriológica (70
días en medios porosos y 100 días en medios fracturados) definida con la
metodología de radio fijo:

 

r = (Q t / 3,1415 * n * b)0,5 (4)

 

r = radio m

Q = caudal m3/día

n = porosidad del
acuífero

b = espesor del
acuífero (m)

t= tiempo (días de
bombeo, 70 o 100 días)

 

En la zona de
captura delimitada se pueden permitir las actividades que dependiendo de la
vulnerabilidad, amenaza y peligro no causen contaminación de los acuíferos.

El diseño de pozos
debe contemplar todas las características definidas en el Reglamento de
Perforación de Pozos para la Exploración y Aprovechamiento de Aguas
Subterráneas vigente.

Los piezómetros de
investigación para monitoreo de aguas subterráneas deben solicitar permiso
según el Reglamento de Perforación vigente. En las zonas especiales de
protección las instituciones solicitantes de los piezómetros deberán supervisar
el diseño de los mismos.

En toda perforación
para la extracción de agua subterráneas debe colocar una tubería de un diámetro
de 3,81
 centímetros con el objeto de medir los niveles de agua
subterránea, éste debe ser instalado desde la superficie del terreno hasta dos
metros debajo del nivel dinámico, así mismo debe dejar previsto un sistema de
tubería que permita la medición de caudal, desde la superficie del terreno.

 

Bibliografía

 

(1) Auge, M.; (2004): Hidrogeología
Ambiental. Universidad de Buenos Aires, Argentina. 13-15 pág.

(2) Auge, M.; (2004): Vulnerabilidad de
Acuíferos. Revista Latinoamericana de Hidrogeología, Buenos Aires Argentina.
n.4 85-103 pág.

(3) Centro Peruano Japonés de
Investigaciones Sísmicas Y Mitigación de Desastres, (1992): Seminario Taller de
Mecánica de Suelos y Exploración Geotécnica. Lima Perú. 27-37 pág.

(4) Chin, D.A.; (2000): Water-Resources
Engineering. Prentice Hall. Upper Saddle River , New Jersey. 562-563 pág.

(5) Custodio, E. & Llamas, M.R.;
(2001): Hidrología Subterránea, Segunda Edición. Editorial Omega. España.
345-346 pág.

(6) Fetter, C.W.; (1988): Applied
Hydrogeology. Fourth Edition. Prentice Hill. Upper Saddle River, new Jersey. 150-218
y 327-337 pág.

(7) Gary, P. Curtis, Paul V. Roberts &
Martin Reinhard; (1986): A natural gradient experiment on solute transport in a
Sand aquifer 4. Sorption of organic solutes and its influence on mobility.
Water Resources Research Vol. 22 Nº 13, 2059-2067 pág.

(8) J. Dafonte Dafonte, M. Valcárcel
Armesto, X.X. Neira Seijo & A. Paz Gonzales; (1999): Análisis de los
métodos de cálculo de la conductividad hidraílica saturada de campo medida con
permeatro de Guelph. Estudios de la zona no saturada del suelo. Tenerife
España. ISBN 84.

(9) Lambe, W.T., Whitman, R.V.; (1972):
Mecánica de Suelos. Editorial Noriega Limusa. México D.F. 303-304 pág.

(10) Monsalve, G.; (1999): Hidrología en la
Ingeniería. 2ª. Edición, Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería. ALFAOMEGA.
182 pág

(11) SENARA (2009): Procedimiento técnico
para el análisis de los trámites de hidrocarburos (tanques de autoconsumo y
estaciones de servicio). Documento Interno de la Dirección de Investigación y
Gestión Hídrica DIGH.

(12) Shosinsky, G.; (2006): Cálculo de la
Recarga Potencial de los Acuíferos mediante un balance hídrico de suelos.
Revista Geológica de América Central 34-35:13-30 pág.

(13) Warren F. (1980): Manual de
Laboratorio Física de Suelos. Instituto Interamericano de Ciencias Agrícolas.
158-169 pág.

in the entirety of the text

                    -

                        Complete Text of Regulation 60

                        Hydrogeological Methodologies for the Assessment of Water Resources

Complete Text of Record: E65BD

MINISTRY OF ENVIRONMENT, ENERGY AND
TELECOMMUNICATIONS

AGREEMENT 60-2012

MINISTRY OF ENVIRONMENT, ENERGY AND TELECOMMUNICATIONS. San José, at eight o'clock on the twelfth of
June, two thousand twelve.

CONSIDERING:

FIRST: That
in accordance with the Principles of Rio de Janeiro and Dublin, integrated water resources management (IWRM) is the means by which the sustainability of water can be guaranteed, a principle to which Costa Rica has adhered, understanding this as the process that promotes the coordinated management and development of water, land, and related resources, in order to maximize the resulting social and economic well-being in an equitable manner without compromising the sustainability of vital ecosystems (Definition of the Global Water Partnership, GWP for its acronym in English).

SECOND: That
the constitutive law of the Costa Rican Institute of Aqueducts and Sewers (AYA), No. 2726 of April 14, 1961, and its amendments, establishes in article 2, subsection f), that it is the responsibility of AYA to exploit, use, govern, or monitor all public-domain waters indispensable for the due fulfillment of the provisions of that law.

THIRD: That
the National Service of Groundwater, Irrigation, and Drainage (SENARA), in
accordance with its Creation Law No. 6877 of July 18, 1983, according to
article 3, subsections ch) and h), has the following primary functions:

"(.)

ch) To investigate, protect, and promote the use of the country's water
resources, both surface and groundwater. (.)

h) To monitor compliance with legal provisions in matters within its purview. The decisions made by the Service for this reason, concerning well drilling and the exploitation, maintenance, and protection of waters carried out by public institutions and private parties, shall be final and of mandatory compliance. Notwithstanding, such decisions may be appealed within ten days on grounds of legality before the Superior Contentious-Administrative Tribunal. The Tribunal shall resolve within a period of no more than ninety days. (.)"

FOURTH: That
pursuant to the Water Law No. 276 of August 27, 1942, and its amendment through
Law No. 5516 of May 2, 1974, it is established in its articles 17 and 2
respectively, that it is the responsibility of the Ministry of Environment, Energy, and
Telecommunications (MINAET) to dispose and resolve on the domain,
exploitation, utilization, governance, or surveillance of public-domain waters. Likewise, to facilitate the powers of domain, governance, and
surveillance of public-domain waters, MINAET shall maintain a registry for the
registration of individuals or companies whose activity is
well drilling, without being able to grant a license to drill to
those who are not registered.

FIFTH: That the amendment to the Organic Regulation of the Ministry
of Environment, Energy, and Telecommunications, Executive Decree No. 36437-MINAET,
establishes in its article 41, the functions corresponding to the Water
Directorate. Among these, the following:

"Article
41. Functions of the Water Directorate.

(.)

j).
To admit, process, and resolve on applications for subsoil drilling permits for the exploration and exploitation of groundwater and to assign the respective well number.

(.)

n)
Control and follow-up of drilling companies and drilling permits."

(.)

r)
To coordinate with other institutions as appropriate, the preparation of
technical studies for the determination and establishment of hydraulic reserves,
zones of use regulation and protection of groundwater and
surface water, water reserve zones, aquifer recharge and discharge zones,
as well as to formulate and propose to the Minister the executive decree for the declaration and
management policies of water resources in these zones".

SIXTH: That in matters of drilling-concession permits,
it is the function of AYA to pronounce on the protection of
sources destined and identified for the supply of populations;
in addition to promoting, with binding opinion, the protection of the investment in
hydraulic infrastructure for the public service that guarantees the
supply of water. Regarding these opinions, it is the responsibility of AYA to communicate them
officially to the Water Directorate of MINAET.

SEVENTH:
That according to its constitutive law,
the opinions issued by SENARA are of mandatory compliance, in
particular those referring to the technical viability of a drilling or its
denial, to the constructive design of a well, and its
drilling conditions.

EIGHTH:
That the Division of Operative and Evaluative Oversight, Area of General Public and Environmental Services of
the Comptroller General of the Republic, through Report No.
DFOE-PGA-42/2007, of November 22, 2007, "Report on the evaluation of
the application of policies and regulations regarding water resources by the
Ministry of Environment and Energy (MINAE)", and whose central objective was to evaluate
the governing function carried out by the Ministry of Environment, Energy, and
Telecommunications (MINAET) in the application of policies and regulations on
water resources, indicated the following:

"The
Attorney General's Office of the Republic, making reference to votes of the Constitutional Chamber
explains that in accordance with what is established in article 188 of
the Political Constitution, the administrative autonomy of decentralized
institutions is not a guarantee of unrestricted constitutional autonomy,
since the law, apart from defining their competence, can subject them to
directives derived from development policies that the same law entrusts to the
Central Executive Power, thus making it constitutionally possible to subject
autonomous entities in general to national planning criteria and in
particular, to directives of a general nature issued by the Central Executive
Power or by Central Administration bodies, called upon
to complete or supervise that general policy."

NINTH:
That the Division of Operative and Evaluative Oversight of the Comptroller General of the Republic issued
Report DFOE-PGAA-11-2009, based on the audit study conducted
between January 1, 2004, and December 31, 2008, that evaluated the management
of MINAET, SENARA, and AYA in the granting, control, and follow-up of
permits for well drilling, water exploitation concessions,
and the collection of the canon in coastal zones. As a result of this audit,
different provisions were contemplated for MINAET, AYA, and SENARA, among
them, the following: "a) Jointly design a
research methodology to carry out hydrogeological studies to be used as
a basis for issuing regulations on well drilling and as a fundamental
requirement for well drilling permit applications (...)"

TENTH:
That in compliance with the
cited provisions and in pursuit of a better integrated management of
water resources, the "Inter-institutional Technical Committee" was formed, comprised
of the institutions that share competencies in groundwater
matters: MINAET, AYA, and SENARA.

ELEVENTH:
That MINAET, through
the Water Directorate, coordinated the team of specialists from AYA and SENARA
for the preparation of the methodology ordered by the Comptroller entity;
carrying out a systematic and transparent work with professionals in water
management from the private and public sectors as shown in
report SUB-G-AID-UEN-GA-2010-614, whose document proposal was sent
for consultation to the Colegio de Geólogos de Costa Rica through official communication DA-3058-2010 dated
September 2, 2010.

TWELFTH:
That the Inter-institutional Technical
Committee has reached a consensus and defined the scientific methodologies that
must be applied for the assessment of waters and that must be observed in
studies for drilling permits and water exploitation concessions
and for investigations on water resources.

THIRTEENTH:
That the Minister of Environment,
Energy, and Telecommunications, in his dual capacity as Environmental Head and
as governing authority of the Environment/Water Resources Sector, is responsible for coordinating
water-related matters, therefore, and due to the importance and vulnerability of
groundwater, he must establish the technical-scientific regulations that
serve as a regulatory guide for the hydrogeological methodologies that assess
groundwater resources for the drilling of exploration
and groundwater exploitation wells, based on methodologies agreed upon by
the Inter-institutional Technical Committee, and in
compliance with the provisions issued by the Comptroller General of the
Republic.

THEREFORE

THE MINISTER OF ENVIRONMENT, ENERGY AND
TELECOMMUNICATIONS

AGREES:

Article 1. The
technical document "Hydrogeological Methodologies for the
Assessment of Water Resources" is made official, as described below:

"Hydrogeological Methodologies for the
Assessment of Water Resources"

CHAPTER 1

General Provisions

Article 1. Objective. The "Hydrogeological Methodologies
for the Assessment of Water Resources", hereinafter "Hydrogeological
Methodologies", are a guide of methodologies for the assessment of
groundwater resources.

Article 2. Scope of application. The Hydrogeological Methodologies
shall be applied by individuals or legal entities, public or private, who
must utilize hydrogeological methodologies for the assessment of water
resources.

CHAPTER 2

Definitions

Article 3. Definitions. For the purposes of applying the
Hydrogeological Methodologies, the terms are defined as follows:

Aquifer: Geological formation or formations
that are capable of storing and transmitting water in utilizable
quantities under the action of hydraulic gradients.

Artesian or flowing aquifer: Confined
aquifer whose piezometric level is above the ground surface,
so that when drilled, the water flows at the surface.

Perched aquifer: Aquifer that
contains a volume of groundwater of small dimensions, supported by
a stratum of lower hydraulic conductivity (conductibilidad hidráulica).

Confined aquifer: Aquifer
bounded by formations of low hydraulic conductivities (conductibilidades hidráulicas) and has a
pressure greater than atmospheric pressure. According to the storage coefficient,
these aquifers have values of 1 x 10 -4 or less.

Unconfined or free
aquifer: One in which its upper limit is at atmospheric
pressure. Storage coefficients have values of 1x10-2.

Semiconfined
aquifer: Aquifer covered by a stratum of a lower hydraulic conductivity (conductibilidad
hidráulica), through which water can be drained depending on the piezometric
levels. Storage coefficients have values between 1x10-2 and
1x10-4.

Differential gauging
(aforos diferenciales): Methodology that establishes the measurement of flow rates of a watercourse in
contiguous sections, used to estimate the water exchange relationship
between a watercourse and an aquifer.

Recharge area:
Corresponds to the area of an aquifer, where water infiltrates and recharges it.

Discharge area:
Can be of two types: natural and artificial. Natural discharge is when the
groundwater level intercepts the surface in the form of wetlands,
springs (manantiales), base flow, and other ecosystems dependent on groundwater.
Artificial discharge occurs through wells or any other mechanical
method.

Water balance (balance hídrico):
Hydrological system where the inputs (precipitation, lateral
flows, and returns) and outputs (groundwater flow (flujo subterráneo), base flow, and extractions) are determined.

Soil water balance (balance hídrico de
suelos): Amount of water that the saturated soil yields, as recharge to an
aquifer.

Field capacity:
Moisture level of a sample that has lost all its gravitational water.
It roughly corresponds to the water content retained by a saturated soil
sample and then subjected to a tension of -0.33 bars.

Storage
coefficient (S): Water that can be released by a vertical prism
of the aquifer with a cross-section equal to one unit and height equivalent to its saturated
thickness when a unit drop in the piezometric level occurs.
It is a dimensionless value. In unconfined aquifers, its value coincides with the
drainable porosity (0.1-0.001). In confined aquifers, it is linked to the
compressibility of water and the aquifer medium, and its value usually ranges between
10-5 and 10-3.

Hydraulic
conductivity (k) (conductividad hidráulica): Volume of water that a geological formation lets pass through
a section in a given time, meaning it has units of
velocity. Hydraulic conductivity depends on the geometry of the medium
(grain size, uniformity coefficient, and porosity) and on the
properties of the fluid (specific weight and dynamic viscosity).

Watershed
(cuenca hidrográfica): Surface area bounded by a topographic water
divide, where all waters drain to a single point (river, lake, sea). The
watershed as a system integrates different subsystems (political, economic,
biological, cultural, among others), and water is the integrating agent of all
processes within it.

Hydrogeological basin
(cuenca hidrogeológica): Refers to the groundwater basin, which may or may not
coincide with the watershed. It is defined by the divide of
groundwater flow systems.

Bulk density:
Mass per unit volume (kg/m3), including the voids of a dry
soil sample.

Effluence: Aquifer
feeds a drainage or water body.

Direct surface
runoff: Part of the rainwater that circulates over the ground
surface and converges into rivers, streams, and other water bodies.

Potential
Evapotranspiration (ETP): Result of the process by which water changes state from
liquid to gas and directly, or through plants, returns to the
atmosphere as vapor. It is the sum of evaporation and transpiration.

Base flow: Water
flow that returns to the surface system. In some cases, if the watershed is
closed, it is the drainage of groundwater.

Return flow:
Water flow that returns to the system (river channel or groundwater)
after being used for different purposes.

Groundwater flow (flujo subterráneo):
Flow that passes through a section of aquifer delimited by two flow lines.

Subsurface
flow: Percentage of precipitation-infiltration that is not incorporated into
the aquifer recharge and instead flows horizontally towards preferential
sites or zones (rivers or streams). It is not considered an aquifer.

Hydraulic
gradient: In a porous medium, it is the decrease in piezometric head per
unit distance in the direction of groundwater flow. It represents
the energy loss per unit length traveled.

Infiltration:
Slow movement (gravity) of water through the soil-rock (unsaturated zone)
to the groundwater level.

Influence: Drainage
or water body that recharges the aquifer.

Isophreatic, piezometric, or equipotential line (línea isofreática,
piezométrica o equipotencial): Lines that join points having the same
hydraulic potential.

Spring (manantial): Flow of
groundwater that emerges at the surface due to topographic changes,
preferential zones, geological-structural features such as faults, or changes in
hydraulic conductivity, fractures, or discontinuities. Some springs
have a very important relationship with
precipitation-infiltration processes and therefore decrease their flow rate in seasons of
low precipitation.

Micro-watershed: Area
that develops its drainage directly to the main current of a
sub-watershed. Several micro-watersheds can form a sub-watershed.

Conceptual
hydrogeological model: Logical scheme, at both a qualitative and
quantitative level, that describes the properties, conditions, processes, and
potentialities of aquifers, allowing understanding of aquifer
functioning, to predict their behavior and determine their exploitable
resources.

Dynamic level:
Also called pumping level. It is produced when the discharge of the
aquifer by a well begins. This level depends on the pumping rate, the pumping
time, and the hydrogeological characteristics of the aquifer.

Static level: Is
the depth of the groundwater level in the aquifer formation.

Intrinsic permeability: Inherent characteristic
of materials depending on the section through which the fluid circulates.
This characteristic depends on the properties of the medium and is independent of the
fluid.

Piezometer:
Corresponds to a well whose exclusive use is for monitoring levels and taking
water quality samples.

Effective porosity:
Percentage of interconnected pores that allow fluid circulation.

Wilting point:
Moisture level of a soil surrounding the root zone of vegetation, such
that the suction force of the roots is less than the water retention force
by the ground and consequently, plants cannot extract it.

Stream: Area that
develops its drainage directly to the main current of a micro-watershed.
Several streams can form a micro-watershed.

Sustainable yield
of an aquifer: Water balance (balance hídrico) where the recharged
water, groundwater flow (flujo subterráneo), extracted water, returns, and discharge that
feeds natural ecosystems are considered.

Sub-watershed: Area that
develops its drainage directly to the main course of the watershed. Several
sub-watersheds can form a watershed.

Transmissivity (T)
of an aquifer system: That which measures the amount of water, per unit
width, that can be transmitted horizontally through the saturated thickness
of an aquifer with a hydraulic gradient equal to 1 (unit). Commonly
defined as the product of hydraulic conductivity (conductividad hidráulica) and the saturated thickness of the aquifer; however, transmissivity values vary greatly in
space.

Aquifer
vulnerability: Level of penetration with which a contaminant reaches a specific
position in an aquifer system, after its introduction at some
position above the unsaturated zone. It is also defined as the natural
susceptibility that an aquifer presents to
contamination and is determined by its intrinsic characteristics.

Unsaturated Zone:
That part of the subsurface where the pores are not completely occupied
by water.

Saturated zone:
That part of the subsurface where its pores are completely occupied
by water. This part of the subsurface is called an aquifer.

Capture zone:
Corresponds to the area that directly contributes or yields water to a well or
spring (manantial).

CHAPTER 3

Groundwater Water Balance and Safe Yield

 

Article 4. For the preparation
of the groundwater water balance (balance hídrico de aguas subterráneas), the soil moisture balance
methodology developed by Schosinsky (2006)(12) must be used, which is a
combination of the precipitation-that-infiltrates method and the soil moisture
balance.

To carry out the
water balance (balance hídrico), the following components must be considered:

 

1. Delimitation of
the hydrogeological basin (cuenca hidrogeológica) or, in demonstrated cases where the watershed
(cuenca hidrográfica) coincides with the hydrogeological one, the hydrological one (watershed,
sub-watershed, or micro-watershed) may be used.

                        2. Climatology, with the average monthly precipitation.

                        3. Evapotranspiration, Hargreaves (10) methodology is recommended.

4. Soil types,
slope, field capacity, wilting point based on soil
classification (laboratory: field capacity, wilting point, granulometries,
densities, moisture contents, limits, bulk density, and root
depth).

                        5. The water balance (recharge potential), must contain at
least:

                         

                        a) Base flow (measurement by gauging or fluviographic station).

                        b) Groundwater flow (flujo subterráneo).

c) Water extraction
from wells and/or springs (manantiales), the flow data from the concession files of exploitation permits from the responsible entity will be used, and in the case that it is not
concessioned, the flow indicated in the drilling permit will be used.

                        d) Return water.

                        e) Sustainable yield of an aquifer.

 

For particular
cases where monitoring networks are available, the
recharge may be defined based on changes in groundwater levels.

It must be accompanied
by a hydrogeological model that must include: maps,
geological-hydrogeological profiles, flow net (prepared with springs (manantiales) and wells),
types of

aquifers, parameters (storage
coefficient, transmissivity, hydraulic conductivity (conductividad hidráulica)), and the
use of tracers and isotopes is recommended.

It is recommended
to include the return flow rate in the water balance calculation. In case
there are no fluviographic stations at the watershed outlet to
calculate the base flow, punctual or historical gaugings measured
monthly may be used to establish the recession curve and determine an approximate
base flow.

For the
determination of effluence and influence of water bodies with respect to the
aquifer evaluated, differential gaugings (aforos diferenciales) must be conducted in ranges according
to the following detail: in micro-watersheds, they must be
longitudinally spaced between 50 and 100 meters apart, in sub-watersheds between 100 and 500 meters, and in watersheds
between 500 and
1000 meters.

Sustainable yield
can be considered as a water balance (balance hídrico) where the recharged
water, groundwater flow (flujo subterráneo), extracted water, returns, and discharge that
feeds natural ecosystems are considered. It has been considered that the
base flow and groundwater discharge may be left as sustainable yield, or it
could also be a fraction of the recharge. However, based on monitoring, a
higher exploitation flow rate from the base flow or
aquifer discharge may be obtained. These analyses shall be defined by the
institutions involved in water resource management.

CHAPTER 4

Saline Intrusion

 

Article 5. For wells
located less than one kilometer from high tide, according to Decree
17390-MAG-S, the electrical conductivity value of the water may be used as an
indicator of the possibility of saline intrusion; for this, the
reference value of 400 uS/cm will be used (according to Decree 32327-S of May 3, 2005),
and for higher values, the type of rock and the process of
saline intrusion must be analyzed. For greater certainty when characterizing zones with
saline intrusion, it is recommended to use physico-chemical ratios and
also to use bromide as a conservative element of seawater. In case
other contamination agents exist, they must be considered in the
analyses, for example: animal excreta, application of agrochemicals, sanitary landfills, and garbage dumps.

For saline
intrusion studies, the use of the Glover (6) method is recommended. In
cases where the bottom of the drilling is above sea level,
it is not necessary to apply the methodologies for calculating saline intrusion;
for this, it must be justified through the conceptual hydrogeological model and
attach a topographic-hydrogeological profile that allows concluding that, given
the groundwater level, there is no possibility of contamination by saline
intrusion.

In the event of not
having basic information for the preparation of saline intrusion studies,
indirect methods such as geophysics may be used, or
exploratory wells must be drilled.

CHAPTER 5

Pumping Tests

 

Article 6. According to the
Regulation for Subsoil Drilling for the Exploration and Exploitation of
Groundwater, Executive Decree 35884-MINAET, all groundwater
exploitations must carry out pumping tests, in accordance with the following
guidelines:

 

a) All final
reports for the wells must attach the interpretation of the
pumping tests. Said tests must have a minimum duration of 24
hours; however, for urban (population) use, the test must be
72 hours.

b) In specific
cases, where clearly demonstrated with hydrogeological technical
criteria, the duration of the tests could be shorter. This
could apply in areas where it is not advisable to extend the radius of influence
to a certain distance, for example in coastal zones at risk of
saline intrusion due to long pumping periods, or due to impacts on other nearby
intakes.

c) For unconfined
aquifers, the Neuman (6) methodology shall be used; for confined aquifers,
Thies and Jacob (6); and for semiconfined ones, the Hantush
(6) methodology shall be used.

d) From the
pumping test data, the aquifer parameters shall be determined,
particularly transmissivity, hydraulic conductivity (conductividad hidráulica), and storage
coefficient (provided there is an observation or witness well). In
case an observation well is required, this shall be defined by the competent
public institutions.

e) The
recovery curve with a minimum of 80% must be presented. The pumping tests
must be delivered to the competent public institutions in digital
spreadsheet format and in print. Also attached shall be: the field data and
interpretation of the tests.

CHAPTER 6

Radii of
Influence between Wells and Water Bodies

 

Article 7. For the
determination of the radius of influence between wells and water bodies, the
following methodology must be used:

 

                        a) Unconfined aquifers: use the Jacob flow equation (6).

b) Confined
aquifers: for these cases, apply the following steps: i) define the flow
net (conceptual model), ii) calculate the capture zone of the well (Q=T*i*L), and
iii) calculate the drawdown of the pumping well based on the following formula:

 

 

where:

Δs=drawdown
(m)

r= radius of the well to
be drilled

Q= future pumping
flow rate m3/d

T= Transmissivity
m2/d

t=pumping time
(days)

s=storage
coefficient

 

In the case of
confined aquifers, interference with another well will be accepted provided it does not
exceed 25% of the drawdown of the pumping well.

 

c) Semiconfined
aquifers: interference with upper aquifers must be calculated using Hantush (6).

CHAPTER 7

Recharge Zones

 

Article 8. To define
recharge zones, the hydrogeological model must be prepared, which must
include: geological-hydrogeological maps and profiles, flow net (prepared
with springs (manantiales) and wells), types of aquifers, parameters (storage
coefficient, transmissivity, hydraulic conductivity (conductividad hidráulica)), and the
use of tracers and isotopes is recommended.

The methods that
will be accepted for determining soil infiltration are the
following:

 

a) Ring method
(Kostiakov method (13)): this is designed to measure infiltration
velocity; however, when the velocity is stabilized, it is assumed as
the hydraulic conductivity (conductividad hidráulica) of the medium. This method shall be used basically
in water balance (balance hídrico) studies (aquifer recharge) and also for calculating
transit times, it must be conducted at a representative depth of the
geological stratum.

b) Porchet, Lefranc, and Guelph method (5-8-9): these are designed to measure hydraulic conductivity (conductividad
hidráulica) and are used basically for transit time calculation studies. The Lefranc method must be applied depending on the configuration
of the hole and the shape factor (see table number 1).

 

Table 1

Hydraulic Conductivity (Conductividad Hidráulica) Tests

 

 

For all the above methods
(double ring, Porchet, and Lefranc), the
soil saturation state must be considered.

The infiltration test method established in the design standards for septic tanks for urbanizations and
subdivisions (fraccionamientos) by A y A, shall be used solely for those purposes (design
of the drainage field for septic tanks).

The printed calculation report
for each test with its respective field data must be submitted.

The methods recommended for
determining hydraulic conductivity (conductividad hidráulica) (aquifer) and that shall be used in the
definition of the conceptual model are:

 

                        a.
Lugeon method (3)

                        b.
Slug Test (6)

                        c.
Pumping Tests

CHAPTER 8

Calculation of Transit
Time for Organic,
Inorganic, and Bacterial Contaminants

Article 9. For calculating transit
times for organic contaminants, the retardation equation may be used:

 

 

R = retardation

v = water velocity

vc = contaminant velocity

n = porosity %

k = hydraulic conductivity (conductividad hidráulica) (m/day)

pb = soil density
(Kg/m3)

Kd = soil retardation parameter
based on its texture

 

However, to use the
previous equation, the laboratory determination of Kd
(partition coefficient) must be carried out; otherwise, the Darcy
flow equations must be used. The contaminant movement equations, in addition to taking
into account the heterogeneity of the medium, such as fractures, macropores,
joints, and discontinuities, must also consider the intrinsic
properties of the compounds, be they bacteria, organic compounds,
chemicals, and pesticides.

CHAPTER 9

Hydrogeological Vulnerability Methods

Article 10. The use of the
following vulnerability methods is recommended, according to the hydrogeological conditions of the
medium and the existing information in the zone: Drastic, Sintacs, Epik, GOD,
BGR (2).

To determine the analysis of hydrocarbon contamination hazard, the combined methodology of transit times in the unsaturated zone and the calculation of intrinsic vulnerability by the GOD method will be used. With the value of the transit times calculated previously, look up the safety factor in table 2 and multiply it by the intrinsic vulnerability, and finally we obtain the final specific vulnerability or contamination hazard.

Table 2
Values of the Safety Factor for Calculating
the Intrinsic Vulnerability of the
Aquifer to Hydrocarbons

| >7500 | 7500- 5250 | 5250- 2000 | 2000- 750 | 750- 365 | 750-182 | 182-0 | Th (days) Transit time | | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | | 1.025 | 1.05 | 1.1 | 1.2 | 1.3 | 1.5 | 1.7 | Safety Factor |

SENARA (2005) (11).

In this type of study, the displacement and extent of the potential contamination plume must also be calculated:

D = 100*V / A * R * K

D = depth m
V = volume of hydrocarbon (m3)
A = infiltration area (m2)
R = retention capacity (l/m3)
K = viscosity protection factor

The factor k corresponds to 0.5 for gasolines (viscous hydrocarbons), 1.0 for diesel oils, and 2.0 for very viscous hydrocarbons. R has values, boulders and coarse gravel 5, gravel and coarse sand 8, coarse-medium sand 15, medium to fine sand 25, and fine sand and silt 40.

The following equation is also proposed (Auge, 2004 (1)):

S = (1000*V -A*R*b*k)/ F

S = maximum extent of the hydrocarbon on the phreatic surface
V = volume of infiltrated hydrocarbon (m3)
A = surface infiltration area (m2)
R = retention capacity (l/m3)
b = saturated thickness of the aquifer (m)
F = amount of hydrocarbon retained above the capillary fringe (l/m2 or mm)
F for gravels 5, medium sands 12, fine sands 20, and silts 40.

For the construction designs of service stations, current legislation must be complied with.

To determine the thickness of the unsaturated zone "b", used in the transit time calculations, the level of the excavation floor where the hydrocarbon storage tanks will be installed down to the groundwater level must be used.

Exploratory piezometers must be constructed for cases involving the installation of hydrocarbon service stations or other organic compounds, sanitary landfills, cemeteries, storage warehouses for contaminating substances, and others. The assembly diameters shall be a maximum of 75 millimeters (plastic pipe) and the depth of the borehole must be 5 meters below the groundwater level (most important aquifers in the area), using the minimum groundwater level of the driest period. In each case, the drilling method (core drilling, rotary, percussion, and others) will be evaluated, where the location will depend on the hydrogeological characteristics of the environment. A minimum of 1 piezometer must be placed downstream and others upstream of the service station or other activities mentioned previously.

CHAPTER 10

Wellhead protection zones

Article 11. Wellhead protection zones must be a basic tool for the protection of aquifers. The well capture zone must be defined using the analytical Darcy equation (width and point of no return) and a bacteriological protection zone (70 days in porous media and 100 days in fractured media) defined with the fixed radius methodology:

r = (Q t / 3.1415 * n * b)0.5 (4)

r = radius m
Q = flow rate m3/day
n = porosity of the aquifer
b = thickness of the aquifer (m)
t = time (pumping days, 70 or 100 days)

Activities may be permitted within the delineated capture zone if, depending on the vulnerability, threat, and hazard, they do not cause contamination of the aquifers.

Well design must consider all the characteristics defined in the current Reglamento de Perforación de Pozos para la Exploración y Aprovechamiento de Aguas Subterráneas.

Research piezometers for groundwater monitoring must request a permit according to the current Reglamento de Perforación. In special protection zones, the institutions requesting the piezometers must supervise their design.

In every borehole for groundwater extraction, a pipe with a diameter of 3.81 centimeters must be installed for the purpose of measuring groundwater levels; this must be installed from the ground surface to two meters below the dynamic level, and a piping system must also be provided to allow flow rate measurement from the ground surface.

Bibliography

(1) Auge, M.; (2004): Hidrogeología Ambiental. Universidad de Buenos Aires, Argentina. 13-15 pág.
(2) Auge, M.; (2004): Vulnerabilidad de Acuíferos. Revista Latinoamericana de Hidrogeología, Buenos Aires Argentina. n.4 85-103 pág.
(3) Centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas Y Mitigación de Desastres, (1992): Seminario Taller de Mecánica de Suelos y Exploración Geotécnica. Lima Perú. 27-37 pág.
(4) Chin, D.A.; (2000): Water-Resources Engineering. Prentice Hall. Upper Saddle River , New Jersey. 562-563 pág.
(5) Custodio, E. & Llamas, M.R.; (2001): Hidrología Subterránea, Segunda Edición. Editorial Omega. España. 345-346 pág.
(6) Fetter, C.W.; (1988): Applied Hydrogeology. Fourth Edition. Prentice Hill. Upper Saddle River, new Jersey. 150-218 y 327-337 pág.
(7) Gary, P. Curtis, Paul V. Roberts & Martin Reinhard; (1986): A natural gradient experiment on solute transport in a Sand aquifer 4. Sorption of organic solutes and its influence on mobility. Water Resources Research Vol. 22 Nº 13, 2059-2067 pág.
(8) J. Dafonte Dafonte, M. Valcárcel Armesto, X.X. Neira Seijo & A. Paz Gonzales; (1999): Análisis de los métodos de cálculo de la conductividad hidraílica saturada de campo medida con permeatro de Guelph. Estudios de la zona no saturada del suelo. Tenerife España. ISBN 84.
(9) Lambe, W.T., Whitman, R.V.; (1972): Mecánica de Suelos. Editorial Noriega Limusa. México D.F. 303-304 pág.
(10) Monsalve, G.; (1999): Hidrología en la Ingeniería. 2ª. Edición, Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería. ALFAOMEGA. 182 pág.
(11) SENARA (2009): Procedimiento técnico para el análisis de los trámites de hidrocarburos (tanques de autoconsumo y estaciones de servicio). Documento Interno de la Dirección de Investigación y Gestión Hídrica DIGH.
(12) Shosinsky, G.; (2006): Cálculo de la Recarga Potencial de los Acuíferos mediante un balance hídrico de suelos. Revista Geológica de América Central 34-35:13-30 pág.
(13) Warren F. (1980): Manual de Laboratorio Física de Suelos. Instituto Interamericano de Ciencias Agrícolas. 158-169 pág.