Geological and human influences on groundwater flow systems in range-and-basin areas: the case of the Selva Basin (Catalonia, NE Spain)
- Autores: Albert Folch Sancho
- Directores de la Tesis: Josep Mas Pla (dir. tes.), Joan Bach i Plaza (dir. tes.), Albert Soler i Gil (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2010
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Mike Edmunds (presid.), Joan Estalrich López (secret.), Giovanni Maria Zuppi (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TDX
- Resumen
El comportament hidrodinàmic de les aigües subterrànies en conques intramuntanyoses ve condicionat principalment per la geologia, i especialment pel context estructural i els materials sedimentaris que reomplen la conca. L'estudi d'aquestes àrees requereix un enfocament a gran escala per poder determinar les zones de recàrrega i descàrrega dels diferents sistemes de flux que conformen els recursos hídrics de la zona. Aquestes zones solen estar afectades per un fort desenvolupament humà que pot donar lloc a una modificació de la quantitat i la qualitat de l'aigua subterrània de diferents formes. En aquest sentit, en conques intramuntanyoses és un aspecte clau entendre la importància de la geologia i de les pressions humanes en el flux d'aigua subterrània per arribar a assolir una gestió correcta dels recursos hídrics, així com per assegurar llur disponibilitat a llarg termini. En aquesta tesi s'ha estudiat la depressió de la Selva com a un cas paradigmàtic on té lloc una important pressió sobre els recursos hídrics subterranis. Per tal d'estudiar el paper hidrogeològic que juguen les falles regionals en conques intramuntanyoses, en primer lloc, s'ha realitzat un model hidrogeològic conceptual a partir de la modelització del flux subterrani. Per fer‐ho, s'ha dut a terme una simulació d'una zona de falla subjacent a una formació al∙luvial, on la falla pot recarregar o drenar l'aqüífer al∙luvial. S'han considerat diferents valors de permeabilitat per la zona muntanyosa, la zona de falla i els materials sedimentaris, així com diferents gruixos de falla i condicions de contorn. Els resultats mostren que es poden produir fluxos verticals ascendents i descendents a la part superior de la zona de falla degut a l'acció de la formació al∙luvial, i fins i tot a través del sòcol, influenciant per tant la recàrrega dels materials sedimentaris de la depressió. En segon lloc, s'ha caracteritzat el sistema hidrogeològic de la depressió de la Selva mitjançant mesures del nivell piezomètric i dades hidroquímiques e isotòpiques (δ18O, δD) al llarg de diverses campanyes de camp amb un doble objectiu: (i) caracteritzar un sistema hidrodinàmic on els elements tectònics juguen un paper important en la hidrodinàmica subterrània, i (ii) descriure la influència de l'explotació d'aigües subterrànies en la hidrodinàmica del sistema. Els resultats piezomètrics han posat de manifest la relació existent entre les formacions situades a les zones de muntanya que envolten la depressió i els materials sedimentaris que rebleixen aquesta. Les zones de falla tenen un efecte directe en la recarrega, permetent l'existència de fluxos verticals ascendents des del sòcol cap a diferents aqüífers sedimentaris. Les dades hidroquímiques i isotòpiques han validat aquestes observacions. En aquest sentit l'ió fluor (< 15 mg/l) i nitrat (< 217 mg/l) han estat usats com a traçadors dels fluxos profunds i superficials respectivament i han permès posar de manifest l'efecte dels bombejos en la distribució de les línies de flux. La composició isotòpica de la molècula de l'aigua (18OH2O, D) ha evidenciat canvis estacionals en les aigües captades pels pous posant de manifest l'existència de dos sistemes de flux: un sistema de flux regional amb llargs temps de trànsit i originat a les zones circumdants més elevades, i un sistema de flux local recarregat a la zona de la depressió. Els dos sistemes contribueixen de manera diferent als recursos hídrics que s'estan explotant, i la seva aportació específica defineix el potencial de la depressió per una explotació sostenible a llarg termini. S'han caracteritzat les aigües des d'un punt de vista hidroquímic a partir de la composició en elements majoritaris, minoritats i traça (fluor, brom, liti, TOC) i de dades isotòpiques (18OH2O, D, triti, 34SSO4, 18OSO4). Aquesta caracterització ha permès una descripció acurada dels processos geoquímics que defineixen les fàcies hidroquímiques de l'aigua subterrània al llarg de la depressió de la Selva. Així, s'han definit dos sistemes de flux regional i diferents qualitats de l'aigua associada a la recarrega local, i alhora s'ha corroborat el model hidrogeològic conceptual de la depressió de la Selva. Des d'un punt de vista regional, a la depressió de la Selva el control estructural defineix sistemes de flux locals, intermitjos i regionals, els quals son responsables de la hidrodinàmica a gran escala, fins al punt que aquests son responsables de la recuperació dels descensos del nivell piezomètric després del període de màxima extracció (estiu). A la zona d'estudi, l'origen de la recarrega, a escala regional, és atribuïda a la serralada Transversal, a la zona més septentrional de la conca, i a les Guilleries, especialment a la zona oest. Aquests sistemes hidrogeològics impliquen un flux vertical ascendent des del sòcol que recarrega els nivells aqüífers neògens de la depressió. Els sistemes de flux locals i intermitjos s'originen a la pròpia depressió o a les zones circumdants més properes, els quals estan menys afectats per les zones de falla. La pressió antròpica crea una barreja entre els diferents sistemes de flux modificant la qualitat de l'aigua al llarg de l'any. Els resultats d'aquest estudi mostren que en conques intramuntanyoses per obtenir una caracterització integrada del sistema hidrogeològic i el coneixement necessari per formular estratègies específiques cap a una gestió sostenible dels recursos hídrics, i en concret a la depressió de la Selva, és necessari: i) la utilització de diferents metodologies per abordar l'estudi d'aquests tipus de sistemes hidrogeològics. Així, en el present treball primerament s'aborda des de la caracterització de camp fins a la modelització numèrica passant per l'estudi de nivell piezomètrics i dades hidroquímiques e isotòpiques; ii) caracteritzar l'evolució piezomètrica de les diferents formacions geològiques juntament amb les característiques hidroquímiques/isotòpiques i els processos geoquímics relacionats que defineixen les mostres d'aigua, i per tant, cada un dels extrems de barreja de la recarrega (local, intermitja i regional) que participen en el conjunt del sistema de flux; iii) finalment, identificar les pressions humanes, fins i tot en els sistemes a més gran escala, com una verdadera alteració al comportament natural. Aquesta tesi defineix els sistema hidrogeològic de la depressió de la Selva com a exemple de funcionament hidrodinàmic sota pressions antròpiques aplicable a altres conques intramuntanyoses. Aquest coneixement és necessari per formular estratègies de gestió dels recursos hídrics des d'un punt de vista quantitatiu i qualitatiu, com a eina indispensable per satisfer la demanda lligada a una millora socioeconòmica sense produir un empitjorament de la qualitat ambiental a llarg termini.
