Determinación de la velocidad del flujo subterráneo mediante técnicas hidrogeoquímicas aplicadas a un dispositivo MAR (Managed Aquifer Recharge) en un acuífero salinizado con porosidad intergranular (Plana de Castellón-España)

Abstract

A significant process of marine intrusion affects the detritic aquifer of Plana de Castellón, located on the Spanish Mediterranean coast. In its southern sector, an artificial recharge scheme winth low mineralization water (330 μS/cm) has been implemented. The experience has lasted 175 days, with an average injection flow of 21 L/s and total refilled volume of over 300000 m3. The hydrodynamic effect caused was immediate, with an appreciable rise in piezometry in the first 24 hours around the recharge wells (radius of 80 m). Maximum water-table levels were obtained 79 days after the start of operations, with increase of 3-3.50 m. The decreases are very rapid when the injection ceases and the initial piezometry recovers after 16-17 days. The behaviour of the injected water, as well as its effects on the underground flow, has been studied by applying five hydrochemical parameters: electrical conductivity (EC), chloride concentration (Cl-), nitrate concentration (NO3-), oxygen 18 (δ18O) and deuterium (δ2H). With each of these variables, the rate of expansion of the recharge water has been determined. The velocity of the groundwater flow in each direction, calculated from the five parameters discussed, ranges from 2.4 to 6.3 m/d. The EC parameter is the one that best fits the average speeds, so it is ideal to be applied in this type of studies due to its low cost, immediacy and simplicity in obtaining the data. Consequently, the EC was also selected to characterize the movement of the recharge water through the different permeable formations of the aquifer, from vertical EC profiles made at the control points. Once the lithological columns are known at these points, the velocities of the groundwater flow have been correlated with the lithologies of the differentiated permeable sections. The highest, 6.0 m/d, correspond to gravels and sands with low clay content, while the smallest, 1.0 m/d, are obtained in sands with gravel.

El acuífero detrítico de la Plana de Castellón, localizado en la costa mediterránea española, está afectado por un significativo proceso de intrusión marina. En su sector sur se ha implantado un dispositivo de recarga artificial con aguas de baja mineralización (330 μS/cm) procedentes de un curso superficial de funcionamiento esporádico. La experiencia ha tenido una duración de 175 días, con un caudal medio de inyección de 21 L/s y un volumen total recargado de 300000 m3. El efecto hidrodinámico causado fue inmediato, con un ascenso apreciable de la piezometría en las primeras 24 horas en un radio de 80 m entorno a los pozos de recarga. Los máximos piezométricos se obtienen 79 días después del inicio de las operaciones, con ascensos de 3-3.5 m. Los niveles iniciales se recuperan a los 16-17 días después de cesar la inyección. El comportamiento del agua inyectada, así como sus efectos sobre el flujo subterráneo, se ha estudiado mediante la aplicación de 5 parámetros hidroquímicos: conductividad eléctrica (CE), concentración de cloruros (Cl-), concentración de nitratos (NO3 -), oxígeno 18 (δ18O) y deuterio (δ2H). Con cada una de estas variables, utilizadas como trazadores, se ha determinado la velocidad de expansión del agua de recarga. La velocidad del flujo subterráneo en cada dirección, obtenida a partir de los cinco parámetros comentados, varía entre 2.4 y 6.3 m/d. Contrastados los resultados, se obtiene que la velocidad definida a partir de la CE se ajusta a las velocidades medias obtenidas con los otros parámetros, por lo que resulta idónea para ser aplicada en este tipo de estudios debido a su bajo coste, inmediatez y sencillez en la obtención de los datos. En consecuencia, la CE fue utilizada para caracterizar, a su vez, el movimiento del agua de recarga a través de las diferentes formaciones permeables del acuífero mediante la realización de perfiles verticales de CE. Conocidas las columnas litológicas de los puntos de control, se han correlacionado las velocidades del flujo subterráneo obtenidas con las litologías de los tramos permeables diferenciados. Las más elevadas, 6.0 m/d, corresponden a gravas y arenas con bajo contenido en arcilla, mientras que las menores, 1.0 m/d, se obtienen en sedimentos de arenas con cantos.