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HIDROGEOLOGÍA APLICADA

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  1. HIDROGEOLOGÍA APLICADA Roberto Spandre

  2. RESUMEN:1) INTRODUCIÓN2) EXPLICACÓN DEL FENÓMENO3) PROSPECCIONES GEOFÍSICAS PARA DEFINIR LA EXTENSIÓN DEL CUNEO SALINO 4) POSIBILES SOLUCIONES AL PROBLEMABIBLIOGRAFÍA

  3. Muchos países, como Chile, disponen de gran longitud de costas, y una buena parte de la población; actividad agrícola e industrias se sitúan a lo largo de las mismas. Ello ha originado una importante extracción de recursos subterráneos, como acuíferos que colindan o que de alguna forma presentan continuidad con el océano. Esto ha significado una sustancial modificación del comportamiento físico natural en cuanto a las relaciones existentes entre el agua dulce del acuífero involucrado y el agua salada del mar. Es decir, las muchas veces incorrecta explotación de los acuíferos costeros lleva a que sus aguas subterráneas se contaminen como consecuencia del avance, tierra adentro, del agua del mar. A este proceso de contaminación se le conoce como "Intrusión Salina".

  4. En las investigaciones se han aplicado técnicas muy variadas que incluyen estudios cartográficos; hidroquímicos; geofísicos; modelizaciones; etc. A veces han sido puestas a punto tecnologías muy avanzadas como por ejemplo: la utilización en el campo de la geofísica, de Sondeos Electromagnéticos en el Dominio de Tiempos (S.E.D.T.) o los Sondeos de Polarización Inducida (S.P.I.), para poder resolver problemas puntuales en los que, las técnicas de uso más común, no daban los resultados esperados.

  5. En un acuífero costero en condiciones naturales, se produce un movimiento tridimensional del agua dulce hacia el mar y puesto que el agua dulce y salada son miscibles, existe una zona de transición donde, por procesos de difusión, estas aguas se mezclan progresivamente. En la parte de la zona de transición situada al costado del agua dulce, el agua salada es pues igualmente arrastrada hacia el mar y, por simple efecto de balance de sales, hace que se esté renovando constantemente. Existe por consiguiente un movimiento del agua salada hacia tierra, llamándose a este fenómeno "efecto Nomitsu”. • La zona de mezcla se desplaza por efecto de: • Disminución del flujo de agua dulce hacia el mar. • Aumento de la permeabilidad y heterogeneidad- diferencia de densidad. • Oscilaciones de las mareas.

  6. ANALISIS DEL PROCESO DE INTRUSION Y METODOLOGIA • Las las metodologías utilizadas para detectar, definir y conocer la evolución de la intrusión salina en los acuíferos costeros, son similares a las utilizadas en las investigaciones hidrogeológicas. Las fases en que puede dividirse el estudio de la intrusión son las siguientes: • Detección de fenómenos de invasión de agua marina en los acuíferos costeros. • Definición de la situación de la interfase salina en sus tres dimensiones: profundidad, longitud y anchura. geoquímicos geofísicos DETECCIÓN DE LA INTRUSION MARINA isotópicos modelos matemáticos

  7. SEGUIMIENTO DEL PROCESO DINÁMICO Y SU CONTROL Una vez conocida la existencia de la intrusión salina en un acuífero costero es necesario realizar un seguimiento de los avances, positivos o negativos, del fenómeno. Para ello se utilizan las mismas técnicas que en la definición de la morfología de la interfase: hidroquímicas; isotópicas; geofísicas ymodelos matemáticos. El seguimiento del proceso dinámico de la interfase permite, tomar en cada momento, lasmedidas necesarias para una mejor gestión de estos acuíferos contaminados y así paliar, en la medida de lo posible, el agravamiento del problema.

  8. Aefectos prácticos, las redes de control que por sucosto-eficacia son más interesantes, son: piezométricas e hidroquímicas. Las redes piezométricas sirven para conocer las evoluciones temporales de lospotenciales del agua. Estas redes de observación deben tener lassiguientes características: Tupidas Niveladas Profundas

  9. LUCHA CONTRA LA INTRUSIÓN SALINA Cuando un acuífero es explotado, el volumen de agua dulce que fluye hacia el mar, se reduce y la interfase tiende a alcanzar un nuevo equilibrio, penetrando tierra adentro. Si el volumen de extracción es mayor que la recarga del acuífero, en un cierto tiempo, los pozos o sondeos de explotación se contaminaran con agua salina. Por lo tanto, para mantener la interfase en un cierto equilibrio, hay que dejar que una porción de volumen de agua dulce vierta hacia el mar. Para evitar los avances no deseables de la intrusión existen una serie de métodos como: Modificación del bombeo o su redistribución Recarga artificial Barreras de inyección Barreras físicas

  10. Modificación del bombeo o su redistribución Esta técnica plantea una serie de desventajas como: Pérdidas de agua dulce al mar que son difíciles de recuperar Encontrar abastecimientos alternativos en otras zonas para cubrir las disminuciones en los bombeos Lentitud del retroceso de la interfase cuando ésta ha sobrepasado los límites de penetración admisibles

  11. Recarga artificial El fundamento de este sistema de lucha, consiste en la formación y mantenimiento de una cresta de presión de agua dulce, adyacente y paralela a la costa, a suficiente altura sobre el nivel del mar, como para rechazar al agua salobre. Para realizar la recarga artificial se requiere disponer de agua barata. Para ello hoy en día se utilizan aguas residuales depuradas o bien aguas pluviales. Los dispositivos de recarga pueden ser: extensivos, (canales de infiltración, excavaciones, etc.) en los que la infiltración es rápida, o puntuales.

  12. Barreras de inyección Consiste, este método, en establecer y mantener una recarga a lo largo de la costa, de tal forma que se tenga una elevación del nivel piezométrico superior al potencial de agua dulce necesario, para evitar que el agua marina fluya hacia el interior del acuífero. Cuando el acuífero es libre, esta barrera de inyección puede hacerse mediante canales o zanjas paralelas a la costa o pozos cercanos. La separación entre los puntos de inyección es una optimización entre los costos de ejecución y mantenimiento y el mayor consumo de agua necesario para mantener un nivel mínimo entre ellos, que es mayor cuanto mayor es la separación. Las desventajas son: el costo de los pozos de inyección y del agua utilizada, por lo que es muy interesante usar aguas residuales tratadas. Frente a esto tiene ventajas, en comparación con otras técnicas, como la posibilidad de bombear sin grandes limitaciones ni tener pérdidas de agua dulce al mar.

  13. Barreras físicas La construcción de una barrera física, que consiga impermeabilizar el acuífero a lo largo de la costa, es otro método para impedir la entrada de agua de mar al acuífero. Cuando el acuífero es relativamente superficial, la barrera puede realizarse mediante el relleno de zanjas con materiales impermeables (arcillas, cementos, asfaltos, etc.). En acuíferos más profundos es necesaria la inyección de productos impermeabilizantes o a través de sondeos, los cuales deben estar muy cercanos para que la barrera sea efectiva. Este método tiene cono inconveniente su elevado costo y la dificultad de alcanzar un alto nivel de impermeabilización. La aplicación de las barreras físicas solamente es factible en acuíferos poco potentes.

  14. Introdución: • La problemática de la intrusión marina está estrechamente vinculada al desarrollo económico del las áreas costeras. • Un estudio realizado por la ONU revela que amplísimas áreas de nuestro planeta estan afectadas por este fenomeno. • La situación hoy en día está empeorando, dado que la demanda de agua, en las zonas litorales, está aumentando cada día más a causa del desarrollo turístico en general.

  15. Explicación del fenómeno: • En condiciones naturales, el flujo de descarga hacia el mar, del agua dulce, detiene la entrada del agua salada, y la interfaz: agua dulce - agua salada, se mantiene en proximidad a la costa, muy por debajo de la superficie topográfica. El bombeo del agua dulce reduce el flujo subterráneo hacia el mar, del acuífero, también la carga piezométrica y provoca, de este modo, el desplazamiento hacia arriba y hacia la costa del, agua salada, que a su vez puede llegar a desplazar del todo el acuífero de agua dulce.

  16. Equilibrio entre agua dulce y salada en un acuifero libre (a) y uno confinado (b) • La ley Ghyben- Herzbergregula el equilibrio: agua dulce- agua salada, en ausencia de deflujo del acuífero: Hi = [rf / (rm – rf)] Hp da cui, Hi = 40 Hp Esquema semplificado de contaminación marina debido a captaciones mediante pozos

  17. Prospecciones geofísicas para definir la extensión del cúneo salino: • Entre los métodos geofísicos, los más idóneos están: los eléctricos y los electromagnéticos.

  18. RELACIÓN ENTRE LA RESISTIVIDAD DE UNA SOLUCIÓN ACUOSA Y SU SALINIDAD: Muy importante para nuestros estudios, es la relación que hay entre la resistividad de una solución acuosa y su salinidad, considerada como “salinidad equivalente” (o sea como la salinidad de una solución de NaCl que posee la misma resistividad de la solución en ex¡ámen). Dado que, a igual temperatura, la mobilidad de los iones depende solo de su concentración, respecto a la salinidad equivalente, determinando la resistividad de la solución, se consigue por lo tanto, un valor bastante confiable de su salinidad. La relación entre la resistividad de una solución acuosa y la salinidad, expresada en NaCl equivalente, en temperaturas entre 20 y 60°C, es la siguiente:

  19. PROSPECCIÓN ELECTTROMAGNÉTICA Mediante esta técnica se provoca un campo electromagnético que genera en el terreno una corriente alternada y que induce un campo electromagnético secundario. El secundario viene comparado con el primero; y es indicativo del tipo de material presente en el subsuelo. Este método permite de evidenciar muy bien la presencia de la ingresión marina, gracias a la capacidad de medir la conductividad eléctrica del suelo en un amplio radio de valores, adaptándose de este modo, también a salidades muy elevadas.