Establecimiento de una red de control de intrusión marina comparando medidas de conductividad y temperatura en los acuíferos costeros de Almuñécar y Castell de Ferro (Granada)

      En este trabajo se expone la experiencia llevada a cabo entre el Instituto Tecnológico Geominero de España (I.T.G.E) y el Departamento de Ingeniería Geológica de la E.T.S. de Ingenieros de Minas de Madrid (Cátedra de Geofísica Aplicada) en el acuífero costero de Río Verde de Almuñécar y en el acuífero de los Gualchos, en la Provincia de Granada, donde se diseñó, optimizó e instaló una red de control.

      En el estudio analítico de los resultados se han buscado una serie de aproximaciones matemáticas que reflejaran de forma más sencilla los posibles procesos de avance o regresión de la interfase marina.

2.- ESTADO DEL CONOCIMIENTO.
2.1.- ANTECEDENTES
2.1.1.- Geología 10 – 11 p.
2.1.2.- Introducción a la hidrogeología del fenómeno. 11 – 12 p.
2.1.3.- Simulación matemática Geotérmica. 12 – 13 p.
2.1.4.- Instrumentación. 13 – 17 p.
2.1.5.- Método de las diferencias finitas (M.D.F) 17 – 21 p.
2.2.- PRINCIPIOS GENERALES.
2.2.1.- Ley de Darcy. 22 p.,.
2.2.2.- Ecuación del Flujo. 22 – 23 p.
2.2.3.- Método de interfase neta.
2.2.3.1.- Representación difásica del flujo. 23 – 24 p.
2.2.3.2.- Aproximación de Dupoit. 24 p.
2.2.3.3.- Aproximación de Ghyben-Herzberg. 24 – 25 p.
2.2.4.- Modelización a partir de interfase neta.
2.2.4.1.- Métodos analíticos. 25 – 26 p.
2.2.4.2.- Métodos numéricos. 26 p.
2.2.5.- Métodos de densidad variable.
2.2.5.1.- Ecuación de flujo. 26 p.
2.2.5.2.- Ecuación del transporte de soluto. 26 p.
2.2.6.- Modelización a partir de densidad variable.
2.2.6.1.- Diferencias finitas. 27 – 29 p.
2.2.6.2.- Elementos finitos. 29 p.

3.- LOS ACUÍFEROS ALUVIALES DE RÍO VERDE Y LOS GUALCHES (GRANADA).-
3.1.- MARCO GEOGRÁFICO.
3.1.1.- Localización. 30 – 32 p.
3.1.2.- Geografía Física.
3.1.2.1.- Geomorfología. 32 – 33 p.
3.1.2.2.- Vegetación. 33 p.
3.1.3. Geografía humana y económica. 33 – 34 p.
3.1.4. Parámetros climatológicos. 34 – 35 p.
3.2.- MARCO GEOLÓGICO.
3.2.1. Localización geológica. 35 – 36 p.
3.2.2. Edafología. 36 – 39 p.
3.2.3. Estratigrafía. 39 – 41 p.
3.2.4. Tectónica y geometría del acuífero. 41 – 45 p.
3.3.- MARCO HIDROLÓGICO.
3.3.1. Hidrología superficial. 45 – 46 p.
3.3.2. Hidrología Subterránea.
3.3.2.1. Puntos de agua. 46 – 49 p.
3.3.2.2. Parámetros hidrodinámicos del acuífero. 49 – 53 p.
3.3.2.3. Balance hidráulico. 53 – 54 p.
3.3.2.4. Características hidroquímicas. 54 – 56 p.
3.3.3. La intrusión marina en el acuífero del río Verde. 56 – 62 p.

4.- SIMULACIÓN MATEMÁTICA GEOTÉRMICA.-
4.1.- HIPÓTESIS SIMPLIFICADORAS. 64 – 65 p.
4.2.- AREA DE ESTUDIO, CONDICIONES DE CONTORNO…. 65 – 66 p.
4.3.- SISTEMA DE CALCULO.
4.3.1.- Método explícito. 66 – 69 p.
4.3.2.- Programa de calculo. 69 – 71 p.
4.4.- APLICACIONES.
4.4.1.- Evolución de un sistema sin influencia estacional ni diaria. 71 – 77 p.
4.4.2.- Estudio de la influencia diaria. 77 – 83 p.
4.4.3.- Sistema con influencia estacional y diaria.
4.4.3.1.- Caso interfase cóncava (Regresión). 83 – 84 p.
4.4.3.2.- Caso interfase convexa (Intrusión). 84 – 94 p.
4.5.- CICLOS INTRUSIÓN REGRESIÓN. 94 – 95 p.
4.6.- UTILIZACIÓN.
4.6.1.-Posibilidades y limitaciones. 95 p.
4.6.3.-Generación de modelos. 95 – 96 p.

5.- ESTABLECIMIENTO DE LA RED DE CONTROL.
5.1.- DISEÑO Y ADOPCIÓN DEL TIPO DE RED.
5.1.1.- Medidas en sondeo. 98 p.
5.1.2.- Instalación permanente. 98 – 99 p.
5.1.3.- Distribución de los puntos de control. 99 -100 p.
5.1.4.- Medida simultánea de conductividad. 100-101 p.
5.2.- DISEÑO DE LAS SONDAS.
5.2.1.- Cuerpo central. 101-104 p.
5.2.2.- Componentes. 104-105 p.
5.2.3.- Parámetro temperatura (T). 105-106 p.
5.2.4.- Parámetro conductividad. 106-107 p.
5.2.5.- Aislamiento de las sondas.
5.2.5.1.- Pruebas realizadas. 107-108 p.
5.2.5.2.- Montaje con Adhesivo termofundible. 108-109 p.
5.2.5.3 – Montaje con parafina. 109-110 p.
5.2.5.4 – Pruebas de estanqueidad. 110 p.
5.2.6.- Comprobaciones de diseño. 110-111 p.
5.3.- EQUIPO DE MEDIDA.
5.3.1.- Características generales. 111-112 p.
5.3.2.- Circuito de Temperatura. 112-114 p.
5.3.3.- Circuito de Conductividad. 114-117 p.
5.3.4.- Rutina de medida 117-118 p.
5.4.- CALIBRACIONES.
5.4.1.- Calibración de Temperatura 118-119 p.
5.4.2.- Calibración de Conductividad. 119-122 p.
5.5.- INSTALACIÓN DE LAS SONDAS.
5.5.1.- Toma de profundidades. 122 p.
5.5.2.- Permisos. 112-123 p.
5.5.3.- Dispositivo de instalación. 123 p.
5.5.4.- Revisión de la instalación 123-126 p.

6.- RESULTADOS DE LA RED DE CONTROL
6.1.- DESCRIPCIÓN DE LOS TRABAJOS REALIZADOS. 128-136 p.
6.2 – RESULTADOS OBTENIDOS.
6.2.1.- Curvas individuales.
6.2.1.1 Conductividad en Almuñécar. 136-137 p.
6.2.1.2 Temperatura en Almuñécar. 137 p.
6.2.1.3 Conductividad en Castell de Ferro. 137-138 p.
6.2.1.4 Temperatura en Castell de Ferro. 138 p.
6.3.- REPRESENTACIÓN TRIDIMENSIONAL DE RESULTADOS
6.3.1 Zona de Almuñécar.
6.3.1.2 Conductividad. 139-142 p.
6.3.1.3 Temperatura. 142-143 p.
6.3.2 Zona de Castell de Ferro.
6.3.2.1 Conductividad. 143-146 p.
6.3.2.2 Temperatura. 146-147 p.

7.- ANÁLISIS DE RESULTADOS
7.1 METODOLOGÍA DE TRABAJO. 147-151 p.
7.2 ANÁLISIS DE LA EVOLUCIÓN DE LA Tª EN EL TIEMPO. 151-155 p.
7.3 ANÁLISIS DE LA Ta SEGÚN SU POSICIÓN EN LOS ACUÍFERO. 155-158 p.
7.4 DETERMINACIÓN Y SEGUIMIENTO DE INTERFASE 158-163 p.

8.- CONCLUSIONES
8.1 CONCLUSIONES GENERALES
8.1.1 Acuífero de Almuñécar 163-167 p.
8.1.2 Acuífero de Castell de Ferro 167 p.
8.1.3 Recomendaciones 167-168 p.
8.2 OPTIMIZACIÓN DE LA RED 167-169 p.
8.3 LÍNEAS DE FUTURO 169-170 p.

9.- BIBLIOGRAFÍA. 170 p.

INDICE DE ANEXOS

ANEXO 1 LISTADO DEL PROGRAMA

ANEXO 2 SIMULACIÓN MATEMÁTICA
SIN INFLUENCIA ESTACIONAL NI DIARIA INFLUENCIA SOLAR DIARIA
INFLUENCIA ESTACIONAL-DIARIA: REGRESIÓN
INFLUENCIA ESTACIONAL-DIARIA: INTRUSIÓN
CICLOS INTRUSION REGRESIÓN

ANEXO 3 CURVAS DE CALIBRACIÓN DE LORETINES

ANEXO 4 DATOS CONDUCTIVIDAD-TEMPERATURA

ANEXO 5 CURVAS CONDUCTIVIDAD-TEMPERATURA
ALMUÑÉCAR
CASTELL DE FERRO

ANEXO 6 SUPERFICIES DE APROXIMACIÓN EN 3D
CONDUCTIVIDAD ALMUÑÉCAR
TEMPERATURA ALMUÑÉCAR
CONDUCTIVIDAD CASTELL DE FERRO TEMPERATURA CASTELL DE FERRO 

ANEXO 7 FOTOGRAFÍAS

      8.1.1 Acuífero de Almuñécar

      El intervalo de valores máximos marcados en la curva de temperatura muestra una antelación media de NUEVE días sobre la etapa marcada en la curva de conductividad.

      Se diferencian, dentro del citado intervalo, dos máximos menores correspondientes: el primero, al período comprendido entre el 15 de Octubre a 15 de Noviembre de 1992 y el segundo, al mes de Diciembre del mismo año.

      En términos generales, dentro de este acuífero, podríamos hablar de un período de intrusión de aproximadamente CINCO meses de duración, abarcando prácticamente las estaciones Otoño-Invierno.

      También cabe señalar el gran parecido en el trazado de las dos curvas, mostrando ambas una suavidad similar a lo largo de todo el tiempo de medida.

      8.1.2 Acuífero de Castell de Ferro.

      El intervalo de valores máximos, marcados en la curva de temperatura, muestra una antelación media de DOCE días sobre la etapa marcada en la curva de conductividad.

      En este acuífero, podemos considerar que el período de intrusión se produce en la estación otoñal, con una duración aproximada de TRES meses.

      A diferencia del acuífero de Almuñécar, no se aprecia una similitud considerable entre las curvas de temperatura y conductividad. La curva de conductividad se muestra mucho mas suave que la curva de temperatura.

      Además, en la curva de temperatura, se pueden distinguir una serie de máximos y mínimos de orden menor, durante los meses de Diciembre de 1992 y Enero de 1993 y sin correspondencia con la curva de conductividad.

      También se aprecia la existencia de máximos menores durante los meses de Marzo y Mayo para la curva de conductividad y durante Marzo y Abril en la de temperatura. Estos máximos, situados fuera del intervalo definido, presentan una antelación del mismo orden que la mencionada anteriormente.

      Todo ello implica que existe una clara diferencia en el comportamiento de los dos acuíferos. El fenómeno de la intrusión en Almuñécar parece mucho mas gradual, sin muchas variaciones en el tiempo reflejando un período mucho mayor que en Castell de Ferro.

      8.1.3 Recomendaciones

      Por tanto y en base a lo expuesto, podemos hacer las siguientes recomendaciones:

      1 – Si se desea realizar un estudio de variaciones de temperatura en acuíferos libres detríticos, es necesario establecer una red apropiada que permita realizar una interpretación conjunta global, dado que las variaciones individuales en un sondeo no son representativas para un fenómeno de tan poca influencia térmica como es el proceso de intrusión marina.

      2 – Con una red bien definida por sensores de temperatura se puede obtener la determinación de la intrusión marina con una antelación de poco mas de una semanas tal y como se aprecia en las figuras 8-1 y figura 8-2.

      3 – La variación media de la temperatura con la distancia y la conductividad extrapolada en la línea de costa, para un conjunto de sensores, son parámetros definitorios en el análisis del movimiento de la interfase salina. De esta forma, en cualquier momento puede evaluarse el sentido de avance o regresión de dicho fenómeno analizando los valores que alcanzan dichos parámetros en el conjunto de los sondeos, y por lo tanto, en la cuenca.

      4 – Mediante una red adecuada de sensores de conductividad es posible determinar una interfase pseudo-estacionaría que defina la posición aproximada del frente de intrusión marina respecto a la línea de costa y en profundidad.

      8.2 OPTIMIZACIÓN DE LA RED

      Por todo lo expuesto en los apartados anteriores podemos concluir que el número de sondeos elegido para la red de control es próximo al mínimo necesario para alcanzar un análisis de detalle en una cuenca del tipo de las aquí estudiadas.

      Esto es, aunque el límite encontrado para obtener aproximaciones matemáticas adecuadas ha sido de siete sondeos por cuenca, las pérdidas de puntos de medida que puede producirse y la obligada distribución de los sondeos, hacen prudente considerar siempre un número mayor.

      El intervalo de tiempo óptima entre medidas de muestreo, sería distinto en cada uno de los acuíferos estudiados. Así, mientras en Almuñécar el período de intrusión es mas amplio, por lo tanto, podría quedar definido con menos datos, en Castell de Ferro el intervalo semanal es el apropiado para la definición del período intrusivo dado que dicho período es mas concentrado en el tiempo en este acuífero.

      La pérdida de las medidas de temperatura debido, tal y como hemos comentado, a la posible falta de estanqueidad de los sensores, hace recomendable la sustitución de éstos por otros de la misma precisión pero con un aislamiento de mayor calidad.