Texto: Antonio Vela Guzmán | Consejero técnico del Área de Ciencia de la Tierra

El agua que se infiltra en el terreno se almacena en las rocas, rellenando los poros y fisuras totalmente (zona saturada) o parcialmente (zona no saturada) (Dibujo A). El límite superior de la zona saturada, en equilibrio con la presión atmosférica, se denomina nivel freático.

El agua almacenada tiende a moverse por gravedad desde las zonas de mayor cota de nivel freático a las de menor cota (gradiente hidráulico), dando lugar al flujo de agua subterránea, cuya velocidad también depende de la capacidad de las rocas para transmitir el agua (permeabilidad), que es función del porcentaje de poros/fisuras interconectadas de la roca. Las rocas más permeables forman acuíferos.

Al perforar el terreno (pozos o sondeos), el agua almacenada llena la perforación hasta la cota del nivel freático. Por debajo del nivel freático, la presión del agua en el acuífero aumenta. El nivel correspondiente a la presión en un sondeo abierto en un punto del acuífero, a una profundidad determinada, se denomina nivel piezométrico. El agua subterránea también puede estar confinada a elevada presión bajo materiales poco permeables. El nivel que alcanza el agua al perforarla capa confinante hasta equilibrarse con la presión atmosférica también es el nivel piezométrico.

Los piezómetros son sondeos de pequeño diámetro (50-150 mm) empleados para medir el nivel del agua subterránea (freático o piezométrico) (Dibujo B). Estos sondeos van entubados para darles estabilidad. La tubería se ranura en toda su longitud o bien se aíslan tramos filtrantes para realizar medidas a la profundidad deseada. Interpolando los niveles medidos en cada piezómetro se pueden definir superficies piezométricas, que permiten establecer gradientes hidráulicos horizontales y verticales, determinar direcciones de flujo del agua subterránea y su velocidad, la cual dependerá también de la permeabilidad de los materiales (ley de Darcy). Los piezómetros también se utilizan para extraer muestras de agua, cuyo análisis determina su calidad radio-química, y para realizar ensayos de determinación de parámetros hidráulicos como la permeabilidad. La medida del nivel se realiza con dispositivos de registro puntual o continuo, en el tiempo. La extracción del agua se realiza con tubos toma muestras o con pequeñas bombas. La información así obtenida, junto con las características de las formaciones geológicas y la climatología, permite resolver las ecuaciones que rigen el flujo del agua subterránea y el transporte de elementos disueltos en ellas. Para ello, se suelen utilizar modelos matemáticos que integran toda la información y permiten, además, realizar predicciones sobre el comportamiento del agua subterránea en las formaciones geológicas.

La hidrogeología es la ciencia que estudia el movimiento del agua subterránea, su composición química, el origen (en el ciclo hidrológico) y su evolución, así como los posibles usos potenciales. Es uno de los parámetros que se estudian en los emplazamientos de las Instalaciones del Ciclo del Combustible Nuclear para conseguir que su diseño cumpla los objetivos de la seguridad nuclear y la protección radiológica de personas y del medio ambiente, que se concretan en garantizar: a) La seguridad de la instalación en relación con la respuesta del terreno y estructuras al agua subterránea. La situación del nivel freático y sus fluctuaciones pueden afectar a la estabilidad del terreno (hinchamientos o colapsos, estabilidad de taludes, disolución, licuefacción...), originar cargas hidrostáticas sobre estructuras y dar lugar a filtraciones en edificios. También se analiza el efecto de la química del agua sobre los materiales constructivos (disolución, corrosión). b) La protección radiológica de personas y del medio ambiente en relación con las aguas subterráneas, ya que es uno de los principales medios de movilización de elementos contaminantes, afectando a suelos, acuíferos y sistemas conectados (ríos, lagos, cultivos, etc.). Así, se analiza la capacidad del emplazamiento para transportar o atenuar posibles efluentes emitidos desde las instalaciones, en operación normal o en caso de accidente.

Los estudios hidrogeológicos permiten:

− Conocer el comportamiento de las aguas subterráneas y su interacción con la instalación, para determinar y prever posibles emisiones, y poder realizar un diseño seguro que las evite.

− Diseñar una red de vigilancia con piezómetros para detectar emisiones imprevistas en aguas subterráneas, que alertarían de algún fallo en la instalación.

− Prever la evolución del transporte de contaminantes, identificando vías preferentes y áreas receptoras.

− Establecer medidas correctoras y mitigadoras de los efectos de dichas emisiones.