Spatial distribution of δ18O in rainwater and groundwater to identify areas of recharge in the Colombian Northwest

• Juliana Ossa-Valencia ^[1] ; Teresita Betancur-Vargas ^[1] ; Ana Karina Campillo-Pérez ^[1]
  1. [1] Universidad de Antioquia

     Universidad de Antioquia

     Colombia

     
• Localización: Revista Facultad de Ingeniería: Universidad de Antioquia, ISSN-e 2422-2844, ISSN 0120-6230, Nº. 113, 2024, págs. 37-49
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Distribución espacial del δ18O en agua lluvia y subterránea, y recarga en el Noroeste de Colombia
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• Resumen
  • español

    La comprensión de la variación espacial y temporal de los isótopos estables d18O y d2H en la lluvia y el agua subterránea ha sido usada en la hidrogeología para validar zonas de recarga. En este estudio, se realiza un análisis de la recarga para cuatro sistemas acuíferos localizados en el noroeste de Colombia. Esta región se caracteriza por una alta complejidad topográfica, debido a que es cruzada por dos de las tres bifurcaciones de los Andes Colombianos. Se usaron isoscapes para caracterizar mayor la variabilidad especial de la composición isotópica de las aguas lluvias y subterráneas. La variación del δ18O‰ de las aguas subterráneas (GW) fue analizada respecto a la variación de la precipitación a través de la relación P/GW, cuando el resultado de esta relación es 1 indica recarga directa y valores menores a 1 indican recarga de flujos regionales, para los propósitos de esta investigación, de acuerdo con criterios estadísticos, los valores entre 0.98 y 1.02 son considerados como 1. Se encontró que la mayoría de los acuíferos libres se recargan directamente con agua de lluvia o luego de leves procesos de evaporación mientras que en acuíferos profundos y áreas urbanas ocurre a través de flujos regionales. La relación P/GW parece ser útil para identificar procesos de recarga en las regiones con mayores gradientes de elevación. En áreas bajas, la aplicabilidad de este método estaría restringida.

  • English

    The understanding of the spatiotemporal variability of the water molecule stable isotopes (δ18O and δ2H) in rain and groundwater has been used in hydrogeology to validate recharge zones. In this study, we analyzed the recharge of four aquifer systems located in northwestern Colombia. This region is characterized by highly complex topography, as the Andes Mountain range splits into three branches, two of them included in the study area. The relation in the variation of values of the δ18O‰ between Precipitation (P) and groundwater (GW) was analyzed through the arithmetic expression P/GW; when P/GW is equal or larger than 1, the recharge is direct, and values less than 1 indicate recharge from regional flows. For the purposes of this research, according to statistics criteria, values between 0.98 and 1.02 are considered as 1. It was found that on Bajo Cauca, Occidente and Urabá, the phreatic aquifers are recharged directly with rainwater or after slight evaporation processes, while the recharge of deep aquifers occur through regional flows. The Valle de Aburrá´s phreatic aquifer is also recharged from distant areas; this occurs because the surface has been impermeabilized by urban processes. The P/GW ratio seems to be useful in identifying recharge processes in regions with higher elevation gradients. In low-lying areas, the applicability of this method should be restricted.