Procesos hidrogeológicos relacionados con bombeos de agua de mar en acuíferos costeros

Resum

En la presente tesis doctoral se analizan distintos procesos hidrogeológicos e hidroquímicos relacionados con la extracción de grandes cantidades de agua de mar en acuíferos costeros. Para ello se han estudiado varios acuíferos de los que se abastecen plantas desaladoras a través de pozos playeros; además, se ha diseñado una parcela experimental en la que se han intentado parametrizar todos estos procesos. Todos los casos de estudio están situados en la franja litoral de la provincia de Almería, en el sureste de España. La parcela experimental, situada en el delta del río Andarax, ha consistido en la construcción de tres sondeos alineados de manera perpendicular a la línea de costa, de modo que el más interior de ellos se ha utilizado como pozo de extracción, y los otros dos como piezómetros de observación en los que se han visto los cambios en las características físico-químicas del agua en el espacio y tiempo como consecuencia del bombeo. Las extracciones han provocado un incremento en el porcentaje de agua de mar presente en las muestras ligado a un proceso de intrusión marina. Como consecuencia de esta intrusión las características químicas de las muestras se han modificado, no pudiéndose explicar su composición iónica como un mero proceso de mezcla entre el agua dulce y el agua de mar, sino que habría que involucrar una serie de procesos modificadores entre los que destaca el intercambio iónico. El principal proceso de intercambio iónico ha ocurrido entre el ión Na con los iones Ca+Mg. A lo largo de toda la franja costera estudiada se ha producido un intercambio en el que se fija Na y se libera Ca. Simultáneamente, se ha producido un intercambio entre los iones Na y Mg. En este caso, el Mg ha tenido un comportamiento fluctuante, produciéndose su fijación o liberación en función del grado de intrusión o recarga del acuífero. Además, se han reconocido procesos de disolución de yesos y precipitación de dolomita en el frente de intrusión. El efecto del bombeo continuado, además de favorecer la intrusión marina, podría haber propiciado la generación de un biofilm, en unas condiciones locales necesarias para que tenga lugar la reducción de sulfatos. Se ha calculado el tiempo de tránsito desde que el agua de mar entra en el acuífero hasta que es captada por el pozo de extracción, obteniéndose valores de aproximadamente una semana. Durante este tiempo, y a lo largo del tramo acuífero recorrido, el agua de mar va mejorando su calidad como materia prima para abastecer a plantas desaladoras, reduciéndose mediante procesos de filtrado los valores de turbidez y SDI en un 90 y 50%, respectivamente. También se observa una reducción de más del 60% en la cantidad de carbono orgánico disuelto (TOC) en las muestras, y descensos de hasta el 70% en la concentración de oxígeno disuelto. Todas estas mejoras se producen en los primeros metros del acuífero. La puesta en funcionamiento de plantas desaladoras que captan el agua de mar a través de sondeos costeros ha permitido tener ejemplos reales de acuíferos de los que se extrae un gran volumen de agua de mar. Este es el caso del entorno de la Planta Desaladora de Rambla Morales. El estudio hidrogeológico realizado en la zona ha permitido reconocer la presencia de dos grupos bien diferenciados de aguas en acuífero. El primero (G1), estaría compuesto por muestras cogidas en los primeros 25 m del acuífero, las cuales presentan las salinidades más bajas pero con un amplio rango de concentraciones iónicas; el segundo (G2), formado por muestras con una salinidad superior a la del agua de mar. El cálculo del porcentaje de agua de mar presente en las muestras de tipo G2, calculado a través de sus valores isotópicos de 18O, indicaría que éstas tienen unos porcentajes similares a los presentes en G1, por lo que su mayor concentración iónica podría estar ligada a otros procesos posteriores, como su evaporación. Se ha realizado una simulación hidroquímica en la que se ha evaporado una muestra de tipo G1 con igual porcentaje de agua de mar que las de tipo G2, hasta que ésta ha adquirido una composición química similar a las de tipo G2. El porcentaje de evaporación necesario ha oscilado entre 25 y 35%. Esta evaporación podría haber ocurrido en un lagoon costero situado al norte del área de estudio que fue activo hace entre 7000 y 3000 años. Tras su evaporación, el agua se habría infiltrado y descendido en el acuífero por densidad para dar lugar al agua tipo G2. En otros casos de estudio, la reducida potencia de tramo acuífero imposibilita la obtención del caudal necesario para abastecer a la planta desaladora, por lo que los sondeos costeros se han tenido que compatibilizar con la toma abierta. Así, datos como permeabilidad, potencia y conexión del acuífero con el mar serán los factores que determinen la posibilidad de ubicación de este tipo de plantas y su tipo de toma. La toma de agua de mar a través de sondeos costeros para abastecimiento a plantas desaladoras supone un nuevo y creciente modelo de extracciones de gran volumen de agua. Ligado a él, se pueden producir efectos secundarios no deseados, como la subsidencia del terreno. Se ha estudiado esta posible subsidencia a través de imágenes de satélite en la Cuenca de Almería, donde se sitúan dos de estas plantas. Los resultados obtenidos indican que en las inmediaciones de las plantas es donde mayor subsidencia se está produciendo, con velocidades de hasta 8 mm/año. Como consecuencia de estas deformaciones, algunas infraestructuras están sufriendo daños, si bien, hasta la fecha, éstos son muy incipientes.