Hidrogeología e Hidrogeoquímica de los acuiferos del Bajo Almanzora
- Autores: Guillermo Barragán Alarcón
- Directores de la Tesis: Antonio Pulido Bosch (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Almería ( España ) en 2009
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Ignacio Morell Evangelista (presid.), Francisco Sánchez Martos (secret.), Rosario Jiménez Espinosa (voc.), José Miguel Andreu Rodes (voc.), Maria Dolores Gil Garcia (voc.)
- Materias:
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- Resumen
- español
Para estudiar las relaciones entre acuíferos en materiales preorogénicos y relleno sedimentario, así como la calidad de sus aguas y los procesos que las afectan he escogido un área de estudio situada dentro de la comarca del Bajo Almanzora. En esta comarca la disponibilidad de agua, desde el punto de vista cuantitativo y cualitativo, es uno de los principales factores que condicionan el desarrollo económico y agrícola. Los procesos hidrogeoquímicos determinan la calidad química de las masas de agua. Dichos procesos están asociados a equilibrios químicos y se encuentran condicionados por factores climatológicos, hidrológicos y geológicos.
En el estudio de la precipitación, he tomado como periodo de referencia 1961- 2000 para calcular los parámetros característicos de las series pluviométricas. El estudio de la distribución espacial y temporal de las precipitaciones permite reconocer patrones direccionales y ciclicidades. Para el cálculo de la lluvia útil se ha recurrido a un balance de Thornthwaite, usando datos diarios de precipitación.
En el estudio de la hidrología, se ha trabajado con MDTs y se ha estudiado la distribución de los datos de aforos, reconociendo estimadores para año seco, medio y húmedo. Además de la escorrentía otras aguas externas a cuenca proceden de los transvases del Negratín y del trasvase Tajo-Segura-Sur. La desalobradora de Palomares y la desaladora de Carboneras también suministran agua a la zona.
Las rocas béticas de edad Paleozoico-Triásico constituyen el zócalo preorogénico, sobre el que se asienta el recubrimiento sedimentario que rellena las depresiones y cuencas. La litología de los sedimentos que rellenan las cuencas durante el Mioceno superior y el Plioceno viene dada generalmente por facies conglomeráticas o calcareníticas en los bordes de la cuenca, que evolucionan a facies margosas hacia el interior de la misma.
En el relleno sedimentario existen cinco unidades hidrogeológicas: El Saltador, Pulpí, Overa, Bajo Almanzora y La Ballabona. Otros acuíferos menores de porosidad intergranular poco cementados, son los existentes en los llanos del Chaupí y en el corredor de Guazamara. La explotación intensiva de los acuíferos detríticos generó importantes conoides en los mantos freáticos. A finales de los 80 se inició un periodo de lenta recuperación en algunas masas de agua. Los acuíferos en materiales preorogénicos destacan por su posición topográfica elevada, localizándose en áreas favorables de recarga.
El estudio de la variabilidad espacial y temporal de la conductividad eléctrica permite reconocer la importancia de los procesos de disolución desde los sedimentos aluviales de ramblas y barrancos. Los cambios notables de la temperatura de salida suelen estar asociados a cambios en las entradas y a flujos intermitentes o esporádicos. Se observan numerosos puntos de naturaleza termal, con temperatura de salida superior a los 19ºC.
En el estudio de las concentraciones de componentes mayoritarios en las aguas de los diferentes acuíferos la utilización de diagramas box-plot facilita la identificación de valores extremos. Los cambios estacionales se observan fácilmente mediante la representación conjunta la alcalinidad y de la C.E para los diferentes muestreos. Algunos puntos han cambiado de tipología según el muestreo encontrándose también aguas bicarbonatadas cálcicas en sondeos profundos.
La distribución espacial de las diferentes tipologías de aguas se estudia mediante la representación de diagramas de Stiff dispuestos en un mapa. Las relaciones entre variables fisicoquímicas y componentes mayoritarios se pueden estudiar fácilmente desde la matriz de correlaciones. La construcción de variables sintéticas independientes unas de otras, mediante análisis factorial de variables fisicoquímicas y componentes mayoritarios, apunta la diferenciación de los procesos hidrogeoquímicos. La diferenciación de grupos de muestras con un criterio objetivo se ha hecho aplicando análisis cluster de modo Q.
Las variaciones en el quimismo se reconocen desde el estudio de relaciones iónicas como rCl-/rCO3H-, rSO42-/rCl-, rMg2+/rCa2+, (rCa2+ + rMg2+)/rCl- y (rNa++ rK+)/rCl- y el índice (rCa2+ × (rCO3H-)2)1/3. Estas variables se encuentran en relación con la litología y con la existencia de flujos de CO2 desde el sustrato profundo. El dpH y la pCO2 equilibrante resultan indicadores del carácter agresivo o incrustante de las aguas.
Bromo, flúor, sílice, hierro, manganeso, litio, estroncio y boro constituyen componentes minoritarios que ocasionalmente superan 1 mg/L de concentración. En el comportamiento de los componentes minoritarios el hierro juega un papel muy importante manteniendo una relación inversa con el Eh. Los hidróxidos de hierro tienen características adsorbentes controlando la liberación/disolución de metales traza. Los procesos de aporte salino han sido reconocidos por el uso de la relación pCl-/pBr-, observándose lixiviación de aguas residuales y de aguas de riego. Para utilizar un criterio químico sobre la caracterización termal o no termal de las aguas he utilizado la relación pB/pLi+. La variación cuantitativa de los componentes minoritarios la he representado en histogramas de frecuencias. El aluminio, ligado a la alteración de feldespatos; el cobalto, en las cercanías de flujos profundos; el níquel, asociado a carbonatos; el zinc también asociado a flujos profundos y carbonatos; el selenio relacionado con sulfatos; los lantánidos formadores de complejos con carbonatos o el plomo formador de complejos salinos son elementos traza que aportan nuevas evidencias en torno al ciclo hidrológico y los procesos hidrogeoquímicos.
Seleccionando 22 variables para el análisis factorial con minoritarios y traza, de entre aquellas que presentaban mayor número de datos he reconocido 6 factores; el primero se relaciona con movilización de cationes a pH ácido y ambiente reductor y el segundo con movilización de cationes bivalentes (Zn, Ca, Mn). El análisis cluster permitió diferenciar 7 grupos en cuanto a su composición de minoritarios y traza.
Los datos de isótopos estables del agua se ajustan a una línea meteórica, con diferentes líneas de evaporación. Los resultados indican predominio de la influencia de origen Atlántico sobre influencia de origen mediterráneo. Para reconocer la edad de las aguas subterráneas y las tasas de renovación en el acuífero se hicieron análisis de tritio. Para establecer hipótesis sobre el origen del C se realizaron análisis de 13C para el CIT. Dos muestras (sondeos profundos) se encuentran cerca del rango del origen mantélico del CO2. También se hicieron análisis de 34SSO4 con el objetivo de estudiar el origen de los sulfatos y la posible existencia de fenómenos de reducción de sulfatos.
El proceso de dedolomitización es prácticamente constante a lo largo de todo el recorrido de las aguas. La utilización de modelización hidrogeoquímica ayuda a determinar la ocurrencia y cuantificar los procesos hidrogeoquímicos que contribuyen a la salinización de las aguas.
El agua del trasvase del Negratín y las aguas de las desalinizadoras de Palomares y de Carboneras, recientemente incorporadas a la gestión podrían alterar la calidad de las aguas subterráneas, al introducirse en los acuíferos.
Se examina el ajuste de las aguas subterráneas aflorantes en la zona a la normativa de potabilidad, así como a los límites y normas de utilización para regadío. Se examina también el grado de cumplimiento de las Buenas Prácticas Agrícolas, en relación con el uso del agua. Por último, se apuntan los principales problemas de contaminación que se consideran un riesgo para los acuíferos.
- English
To study the relationships between aquifers in preorogenic materials and sedimentary filling, the quality of their waters and the processes that affect those, I've selected a study area located in the Bajo Almanzora region. In this region the suitability of water, in a quantitative and qualitative point of view, is one of the principal factors conditioning the economical and agricultural development. Hydrogeochemical processes determine the chemical quality of the water bodies. That processes are associated to chemical equilibria and are conditioned by climatological, hydrological and geological factors.
In the study of the precipitation, I've taken the reference period of 1961-2000 to calculate the characteristic parameters of the pluviometric series. The study of the spatial distribution and temporal distribution of precipitations permit to acknowledge directional patterns and cycles. To calculate Usefull Rain a Thornthwaite Balance was perfomed, using daily precipitation data.
In the study of the hydrology, work has been done with MDTs and the distribution of the river gauges data, deducting estimators for dry, medium, and humid year. In addition to the water runoff another waters from external basins come by the Negratin and Tajo Segura Sur transfers. The desalination plant of Palomares and of Carboneras supply to this area, too.
The Betic rocks of Paleozoic-Triassic age form the Preorogenic socle, where it's deposited the sedimentary filling that fills in the depressions and the basins. The lithology of the sediments that fill in the basins during the upper Miocene and the Pliocene is composed of conglomeratic and calcarenitic facies in basin borders, that evolve to marly facies in the inner part of the basin.
In the sedimentary filling five hydrogeologic units exist: El Saltador, Pulpí, Overa, Bajo Almanzora and La Ballabona. Another minor aquifers of inter-granular porosity little cemented, are the existing in Llanos del Chaupí and Guazamara corridor. The intensive exploiting of the detrital aquifers generated important conoids in the freatical sheets. To the end of the 80s a period of slow recovering was entered in some water bodies.
The aquifers in Preorogenic materials are enhanced by their high topographical position, locating in areas favored to recharge. The study of the spatial and temporal variability of the electrical conductivity permit acknowledges the importance of dissolution processes from alluvial sediments of ramblas and torrents. The notable change of the exit temperature in waters is usually related to changes in entering and exiting intermitting or occasional fluxes. Points of thermal nature, with a temperature of exit over 19ºC are observed.
In the study of the concentrations of major components in waters of the different aquifers, the use of box-plot diagrams makes easier identifying extreme values. The seasonal changes are observed easily by the joint representation of alkalinity and C.E. for the different samplings. Some points have changed of typology depending of the sampling, finding bicarbonated calcic waters in deep boreholes.
The spatial distribution of the different typologies are studied by the representation of Stiff diagrams included in a map. The relations between physical-chemical variables and major components can be studied easily from the correlation matrix. The formation of synthetic variables independent between them, by factor analysis of physical-chemical variables and major components, point to the differentiation of hydrogeochemical processes. The differentiation of groups of samples by a objective criteria has been done applying cluster analysis of Q-mode.
The variations in chemistry are acknowledged by the study of ionic ratios as rCl-/rCO3H-, rSO42-/rCl-, rMg2+/rCa2+, (rCa2+ + rMg2+)/rCl- y (rNa++ rK+)/rCl- and the index (rCa2+ × (rCO3H-)2)1/3. These variables are found related to lithology and to the existence of fluxes of CO2 from the deep Preorogenic rocks. The dpH and the equilibrating pCO2 result indicators of agressive properties of the waters.
Bromide, fluoride, silica, iron, manganese, lithium, strontium and boro constitute minor components that occasionally overcomes 1 mg/L concentration. In the occurrence of the minor components iron plays an important role maintaining an inverse relation with Eh. The hydroxides of iron show adsorbent properties controlling the release/dissolution of trace metals. The processes of saline supply have been recognized by the use of the pCl-/pBr- ratio, observing the leaking of waste waters and irrigation waters. To use a chemical criterion on the thermal or non-thermal characterization of the waters I've used the pB/pLi+ ratio. I've represented the quantitative variation of the minor components in frequency hystograms. Aluminum, related to feldspars; cobalt, in the surroundings of deep fluxes; niquel, related to carbonates; zinc related to deep fluxes and carbonates, too; selenium related to sulphates; lanthanides forming complexes with carbonates or lead forming saline complexes are some trace elements that support new evidences on hydrological cycle and hydrogeochemical issues.
Selecting 22 variables for the factor analysis with minor and trace elements, from the group that presented higher number of data I've recognised 6 factors; The first is related to movement of cations at acid pH and reducing environment and the second to movement of bivalent cations (Zn, Ca, Mn). The cluster analysis permitted to differentiate 7 groups attending their composition on trace and minor elements.
The stable isotopic data of water are adjusted to a meteoric line, with different lines of evaporation. The results indicate dominance of the influence of Atlantic origin over the influence of Mediterranean origin. To recognise the age of underground waters and recycling indices in the aquifer, Tritium analysis were made. To establish hypothesis on the origin of C analysis of 13C were performed on CIT. Two samples (deep boreholes) are found near the range of CO2 of mantle origin. Analysis of 34SSO4 were performed with the objective of studying the origin of sulphates and the possible existence of sulphate reduction phenomena.
The dedolomitization process is almost constant by all the path of waters. The use of the hydrogeochemical modelling helps to determine the occurrence and quantify hydrogeochemical processes that contribute to water salinization.
The water of the Negratín transfer and the desalination plants of Palomares and Carboneras, recently incorporated to management may change the underground water quality, leaking to the aquifers.
The accomplishment of uploaded waters in the area to the potability laws is examined, the same as limits and utilization rules for irrigation practices. The degree of accomplishment of Good Agriculture Practices, relating to water uses, is examined, too. At last, Principal problems of pollution considered as risky to aquifers are pointed.
- español
