Resumen de Procesos hidrodinámicos en la zona de descarga de los acuíferos costeros
La presente tesis doctoral se centra en el estudio de los procesos hidrodinámicos que tienen lugar en la zona de descarga de los acuíferos detríticos costeros, en el que ha sido utilizado como zona experimental el borde costero del acuífero Motril-Salobreña, localizado en SE de la Península Ibérica. Su estado actual es óptimo, tanto en la calidad como en la cantidad de sus recursos hídricos disponibles, en contraste con muchos de los sistemas costeros del sur y levante españoles que están afectados en mayor o menor grado por procesos de intrusión marina y/o de sobreexplotación.
Los numerosos trabajos que se han llevado a cabo en el acuífero en los últimos años han permitido disponer de una infraestructura de observación que proporciona series temporales extensas de datos hidrogeológicos, lo que favorece el estudio de procesos hidrodinámicos específicos que en él acontecen y la aplicación de metodologías novedosas focalizadas al estudio de temas no abordados hasta el momento Esta tesis tiene como objetivo principal investigar diferentes procesos y factores que afectan a la hidrodinámica de la zona de descarga de los acuíferos costeros y en la caracterización del modelo conceptual del flujo subterráneo. Con esto se pretende obtener una mayor compresión de los procesos que tienen lugar en este contexto de descarga, para así poder prevenir o remediar fenómenos como la intrusión marina ante escenarios futuros de cambio climático y variaciones en la gestión de los recursos hídricos.
Uno de los principales factores cuyo efecto no se ha abordado hasta la fecha en el acuífero es la afección de la oscilación mareal en el nivel piezométrico costero. Esta afección implica, por un lado, la imposibilidad en muchos casos de interpretar las series temporales de datos piezométricos observados, y por otro, la utilidad en cuanto a la obtención de valores de difusividad hidráulica (D) representativos para la franja costera del acuífero.
Se ha desarrollado una metodología de filtrado de las series temporales del nivel piezométrico afectado por las oscilaciones mareales a diferentes profundidades de medición, basada en dos métodos, Harmonic Analysis (HA) y Continuous Wavelet Transform (CWT). Con estos métodos se consigue un filtrado casi total de las oscilaciones mareales, con mejores resultados en el caso del segundo método.
Por otra parte, se han utilizado los métodos de respuesta de mareas (Tidal Response Methods, TRM), basados en los factores de atenuación o eficiencia mareal (Tidal efficiency, TE) y retardo (Time Lag, TL). Con ello se pretende obtener un rango de valores de D para la franja costera del acuífero, pero también se ha pretendido evaluar de forma crítica los resultados de la aplicación de estos métodos en función del modo en que se obtienen los factores de TE y TL. Los resultados indican, por un lado, diferencias del 56% en los valores de D calculados según se utilice la serie temporal medida de nivel piezométrico o solamente la parte de esta debida a la oscilación mareal previamente extraída con el método CWT. Por otro lado, las diferencias en los valores de D son del 58% según se realice el análisis del retardo entre picos de oscilación máximos o mínimos. Además, la profundidad de medida del nivel piezométrico se confirma como un factor decisivo en el uso de estos métodos. Los valores más fiables para la difusividad D de la franja costera del acuífero Motril-Salobreña oscilan entre 1•105 y 5•105 m2/d.
Por otra parte, se han aplicado los métodos clásicos de Theis y de Cooper-Jacob para interpretar dos ensayos de bombeo realizados en la zona de descarga del acuífero Motril-Salobreña, y se han obtenido valores medios para T de 1.460 m2/d y 0,027 para S. Además, se han evaluado diferentes casos de aplicación en función de diferentes factores que se alejan de las condiciones ideales sobre las que se definen las expresiones clásicas, y han sido comparados mediante modelación numérica respecto a un caso de aplicación ideal con el fin de determinar el error que se obtiene en los valores de T y S calculados con la aplicación de Theis y Cooper-Jacob al alejarse de las condiciones ideales consideradas por estos autores. Las estimaciones de los valores de T y S presentan errores por debajo del 10% cuando existe un flujo regional, cuando el caudal de bombeo es variable y cuando el efecto de la oscilación mareal es del orden del 1% del nivel piezométrico total. La presencia de la cuña salina da lugar a errores del 20% para T y en torno al 100% para S, pero la heterogeneidad vertical induce los mayores errores en los valores de T y S, ya que, con conductividades hidráulicas variables entre 1 y 30 m/d, los errores obtenidos en T y S son superiores al 100%.
La existencia de flujos verticales ascendentes en la zona de descarga de los acuíferos costeros es un fenómeno debido principalmente a la presencia de la cuña salina, la cual obliga a ascender al flujo de descarga del agua dulce hacia el mar. En este contexto es común obtener sondeos de naturaleza surgente durante la perforación de los mismos. En este sentido se han desarrollado varios modelos numéricos para simular los efectos de la apertura de un sondeo profundo que resultó surgente, localizado cerca del borde costero. Los resultados indican que, para simular el bombeo en el sondeo, el mejor sistema para definir el comportamiento del sondeo surgente es el del multidren. La apertura del sondeo provoca cambios significativos en el flujo subterráneo en torno al sondeo, así como un ensanchamiento de la zona de mezcla en el caso del multidren. No obstante, el nivel de drenaje que se asigna al sistema multidren resulta ser un factor clave sobre los resultados obtenidos.
Finalmente, en esta tesis se ha abordado un análisis generalizado del flujo subterráneo del acuífero en su sector occidental, el más importante del acuífero desde el punto de vista del volumen de reservas y de los recursos renovables. Para ello se ha utilizado de forma conjunta la datación del agua subterránea mediante un muestreo en diferentes puntos y a distintas profundidades, y la modelación numérica de la distribución de concentración y de edades aparentes mediante un modelo de transporte de masa y edad. El objetivo de este estudio ha sido la caracterización de las líneas preferenciales del flujo subterráneo, los tiempos de residencia del agua en el sistema y los procesos de mezcla que tienen lugar en el entorno de la cuña salina de intrusión.
La datación del agua subterránea mediante el análisis de trazadores ambientales (δ18O/δ2H, 3H, 3H-3He, 4He, 85Kr, y 39Ar) indica la presencia de porcentajes variables de aguas de edad media baja (aguas jóvenes) en casi todo el acuífero, y un pronunciado gradiente hacia aguas más antiguas en profundidad, obteniéndose una edad media máxima de 167 años para la zona de descarga en su parte más profunda. Así mismo, se ha determinado que existen dos zonas de flujo bien diferenciadas, una mitad superior (0-50 m) de flujo rápido y aguas con edades medias inferiores a 50 años salvo raras excepciones, y otra zona inferior (50-150 m) de flujo lento y donde las aguas más antiguas se encuentran en mayor proporción. Por otra parte, los procesos difusivos y dispersivos resultan tener un gran impacto sobre la distribución de flujo y de edades, principalmente en la parte más profunda de la zona de descarga, donde el flujo se hace más lento por los bajos valores de conductividad hidráulica y la presencia de la cuña salina.
