Simulación de flujo y transporte de escenarios MAR para el control de la intrusión marina. Caso de estudio: Acuífero de la Plana de Castellón (España)

Abstract

En los acuíferos costeros existe una relación de equilibrio natural entre el agua subterránea dulce que descarga al mar y el agua de origen marino que penetra tierra adentro. Este equilibrio agua dulce-agua salada puede verse alterado por la acción humana al disminuir la descarga de agua dulce al mar debido, fundamentalmente, a las extracciones por bombeos que provocan un descenso de la superficie piezométrica y, en consecuencia, el avance de la cuña de agua marina tierra adentro. Esta invasión de agua marina puede producirse de diferentes formas, siendo las más frecuentes: i) por el avance horizontal hacia el interior, y ii) por el ascenso vertical en forma de cono salino (“upconing”) de la interfase a favor de pozos en los que tiene lugar un bombeo intensivo. Con base en esta problemática este trabajo de investigación tuvo como objetivo evaluar diferentes escenarios de Manejo de la Recarga de Acuíferos (MAR), utilizando la modelación de flujo y transporte, para identificar un escenario óptimo para el control de la intrusión marina, tomado como caso de estudio el acuífero costero de la Plana de Castellón (España). Para cumplir con este objetivo se recopiló la información necesaria para la actualización del modelo hidrogeológico conceptual de la zona de estudio y partiendo de dicho modelo se llevó a cabo el procesamiento de los datos para su utilización en la modelización con Visual MODFLOW Flex 6.1 y SEAWAT para la simulación de flujo y transporte de agua subterránea en el acuífero. Adicionalmente, se consideraron los resultados de un ensayo MAR que se llevó a cabo en el acuífero mediante pozos de recarga y agua excedente de escorrentía. Asimismo, se definieron varios escenarios de MAR teniendo en cuenta diferentes tipos de agua de recarga (escorrentía y agua residual tratada), diferentes caudales de recarga y número de pozos, así como escenarios de cambio climático. El modelo numérico de flujo y transporte implementado para el ensayo MAR consiguió representar la dinámica del sistema y dio lugar al establecimiento de las condiciones para los escenarios futuros. Con esta modelación se observó que la recarga aplicada tuvo un efecto positivo y notorio sobre la calidad del agua en el acuífero y los resultados estimados fueron xiv coincidentes con los datos observados en campo en cuanto a concentraciones de sólidos disueltos totales y extensión de la pluma de recarga. Con base en los escenarios futuros, se buscó identificar cuál de todos estos escenarios futuros definidos permitía alcanzar el objetivo meta (obtener concentraciones de Sólidos disueltos Totales en el acuífero menores a 2000 mg/L) en el menor tiempo posible. Se estimó que el tiempo necesario para obtener la concentración de TDS meta en el sistema sin llevar a cabo ninguna acción MAR y bajo el escenario de cambio climático SSP1-2.6 sería de 30 años a partir del año 2015 (2045). Sobre ese escenario, que supone las condiciones base del sistema, se llevó a cabo una recarga con pozos con agua de escorrentía y agua procedente de una planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR), y con ello se consiguió reducir el tiempo a 20 años (2035). En el caso del escenario de cambio climático SSP5-8.5, el tiempo requerido para alcanzar la concentración de TDS meta en el sistema, de acuerdo con la simulación, sería de 31 años, (2046). Sobre este escenario se llevó a cabo la recarga con agua de escorrentía y agua de la PTAR, obteniéndose la concentración meta en 20 años (2035). El contar con un modelo hidrogeológico conceptual con mayor detalle y comprobar mediante el modelo numérico el comportamiento del flujo subterráneo y el transporte de solutos en la zona de estudio, así como el disponer de datos piezométricos e hidroquímicos, permitieron obtener el detalle y representatividad necesarios para simular el avance de la intrusión de la cuña marina, así como el proceso de upconing, y comprobar los efectos que sobre la intrusión marina provocan los diferentes escenarios MAR a futuro, para de esta forma poder identificar cuál sería el más idóneo.