CAPÍTULO 4 Intrusión Salina

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1 APÉNDICE 7 METODOLOGÍAS PARA LA DETERMINACIÓN DEL RIESGO DE INTRUSIÓN SALINA (Ghyben-Herzberg, Hubbert y Glover) Según el ACUERDO publicado en La Gaceta N. 147, Alcance Digital N. 105, martes 31 de julio de 2012: Metodologías Hidrogeológicas para la Evaluación del Recurso Hídrico, se debe cumplir el capítulo 4: CAPÍTULO 4 Intrusión Salina Artículo 5. Para los pozos localizados a menos de un kilómetro de la pleamar conforme el Decreto MAG-S, se puede usar el valor de conductividad eléctrica del agua como indicador de la posibilidad de intrusión salina, para ello se utilizará el valor de referencia de 400 µs/cm (según Decreto S del 03 de mayo de 2005) y para valores superiores deberá analizarse el tipo de roca y el proceso de intrusión salina. Para tener mayor certeza a la hora de caracterizar zonas con intrusión salina, se recomienda utilizar relaciones físico-químicos como también utilizar el bromuro como elemento conservativo del agua de mar. En caso de existir otros agentes de contaminación deben ser considerados en los análisis, por ejemplo: excretas animales, aplicación de agroquímicos, rellenos sanitarios y basureros. Para los estudios de intrusión salina se recomienda utilizar el método de Glover (6). En los casos, en donde el fondo de la perforación este por encima del nivel del mar, no es necesario aplicar las metodologías para el cálculo de intrusión salina, para ello se debe justificar mediante el modelo hidrogeológico conceptual y adjuntar perfil topográfico hidrogeológico, que permita concluir que conforme el nivel del agua subterránea no existe posibilidad de contaminación por intrusión salina. En caso de no contar con información básica para la elaboración de los estudios de intrusión salina se podrán utilizar métodos indirectos como la geofísica o se deberán realizar pozos exploratorios. A continuación se describen los pasos para la evaluación del riesgo de intrusión salina, que analiza el caso en una situación dinámica o bajo régimen de bombeo. Existen los métodos que describimos a continuación: 1. Ghyben-Herzberg 2. Corrección de Hubbert 3. Glover (6) Fetter, C.W.; (1988): Applied Hydrogeology. Fourth Edition. Prentice Hill. Upper Saddle River, new Jersey y pág.

2 1. Método de Ghyben Herzberg Condiciones para la aplicación de la ecuación de Ghyben-Herzberg: Acuífero no confinado. Poroso. Interfase plana (no zona de mezcla). No existe flujo de agua salada. Flujo de agua dulce es perfectamente horizontal. Bajo bombeo considera en régimen permanente. Busca el equilibro hidrostático. Formulación: Z = ( ) Considerando: ad= 1000 kg/m 3 as= 1025 kg/m 3 Z = 40 h Ejemplo de evaluación de intrusión marina por Ghyben - Herzberg: Pozo a 10 m.s.n.m. Profundidad del agua: 8 metros bajo el nivel de la superficie H = NE = 2 m.s.n.m. Z = 40 (2 m.) Z = 80 metros. Así, la profundidad de la interfase bajo el sitio a perforar será de 80 metros, siempre y cuando mantenga un h mínimo de 2 metros sobre el nivel del mar (Profundidad del agua = 8 m.) Con abatimientos mayores el h tiende a 0 y con esto la profundidad de la interfase disminuye. 2. Corrección de Hubbert Busca adaptar el modelo de Ghyben-Herzberg a condiciones más reales (cerca de la costa difícilmente el movimiento de agua dulce será prácticamente horizontal y no existe flujo de agua salada). Incorpora en el análisis la posible existencia de componentes verticales del movimiento de los flujos de agua dulce en la zona de existencia de la cuña de agua salada. El segundo efecto considerado es la existencia de flujo de agua salada. Análisis en condición de bombeo bajo régimen permanente. El modelo teórico considera la existencia de un pozo de observación captando la interfase salada. Página 2 de 8

3 Formulación: Z = {( ) H } {( ) H } H 0 D El factor {( ) H } H S corresponde a la corrección a causa del flujo de agua salada Ejemplo de evaluación de intrusión marina con la corrección de Hubbert: Considerando dos pozos: Hs = Interfase salada con nivel a 1.81 m.b.n.m. Hd = Interfase dulce con nivel a 0.81 m.s.n.m. Densidad del agua salada: 1018 kg/m Z = {( ) 0 81} {( 1018 ) 1 81} Z = m Nótese que si Hs es negativo entonces el término corrector es positivo, significando que la profundidad Z calculada será mayor que la que calculada mediante G-H. Página 3 de 8

4 3. Método de Glover Las condiciones para efectuar el cálculo de Glover son: Interfase plana (no zona de mezcla). No existe flujo de agua salada. Flujo de agua dulce es perfectamente horizontal. Acuífero cautivo y techo coincide con el nivel del mar. Acuífero de gran espesor, de modo que en la zona de estudio la cuña de agua salada no toca a la base del mismo. Superficie del terreno h Xo Z Zo Agua Dulce Agua Salada Interfase G s w w X = Gq 2K Z = Gq K + 2Gqx K h = 2qx GK G = G = Relación agua dulce agua salada ( = densidad en kg/m3) K = Conductividad hidráulica (m/d) X = Distancia desde la línea de costa al punto de control o pozo (m) q = descarga al mar (m 3 /día/m) = caudal unitario = q = 1 h Página 4 de 8

5 i = gradiente hidráulico Ejemplo de evaluación de intrusión marina con el método Glover: - Calcular la profundidad Z a una distancia x de 20 m de la línea de costa, en donde se pretende construir un pozo a la misma distancia de los 20 metros a una altura de 5 m.s.n.m y a un caudal de 0,5 litros por segundo, para lo cual se tiene la siguiente información: Diámetro del pozo a perforar: 8 pulg (0,2032 m) Transmisivilidad: 1300 m 2 /día Gradiente hidráulico: 0,001 Coeficiente de almacenamiento: 0,1 Conductividad hidráulica: 65 m/día Densidad del agua salada: 1025 kg/m3 Densidad del agua dulce: 1000 kg/m3 Distancia (x) de la línea de costa al punto de control (nuevo pozo): 200 metros Altura del sitio de la perforación: 5 metros sobre el nivel del mar Altura del nivel estático: 2 metros sobre el nivel del mar G = 1000 kg/ = 1025 kg = 40 kg 1000 = = = 1 / / X = G 2K = 40 1 / / 2 65 / = 0 40 Z = G K + 2G x K = 40 1 / / 65 / = / / / 2 x 1 / / 200 h = = 2 GK / = 0 45 La interpretación de los resultados anteriores es que a una distancia de 200 metros de la línea de costa con las condiciones de bombeo establecidas para un nuevo pozo, se tiene que para el acuífero la mínima altura del nivel del agua subterránea (nivel dinámico) es de 0,45 metros sobre el nivel del mar, esto para Página 5 de 8

6 que la interfase agua dulce-agua salada se mantenga a una profundidad de 18,69 metros debajo del nivel del mar. 4. Análisis dinámico del nuevo pozo a perforar Del ejemplo anterior tenemos que para el pozo a perforar a una distancia de 200 metros y una altura de 5 m.s.n.m, se pretende extraer un caudal de 0,5 litros por segundo, entonces se procede a calcular el abatimiento a ese caudal de la nueva solicitud, utilizando un coeficiente de almacenamiento de 0,1 con la siguiente formulación: = Dónde: Δs= abatimiento en metros r= radio del pozo a perforar en metros Q= futuro caudal de bombeo en m 3 /d T= transmisibilidad en m 2 /d t=tiempo de bombeo en días S=coeficiente de almacenamiento (adimensional) Sustituyendo los valores tenemos que: = = Con el resultado anterior de un abatimiento de 0,0392 metros se concluye que si el pozo se localiza a una altura de 5 m.s.n.m. y el nivel estático a una altura de 2 m.s.n.m.; entonces se podría bombear el nuevo pozo obteniendo un nivel de 1,96 Página 6 de 8

7 m.s.n.m.; con lo que se mantiene la interface marina a una profundidad de 18,69 metros por debajo del nivel del mar. Bajo estas condiciones analizadas, para el nuevo pozo propuesto que solicita extraer un caudal de 0,5 litros por segundo el abatimiento calculado es apenas de 0,0392 metros y por lo tanto, no habría problema en permitir la perforación y operación del nuevo pozo regulado por un apagador automático de nivel para regular los descensos a 0,45 msnm. La profundidad máxima a perforar el pozo por debajo del nivel del mar será de un 70% de la profundidad a la que se encuentra la interface (Z), por lo que el pozo a perforar tendría una profundidad total de 70% de Z más la altura en el sitio de perforación. Es así que siguiendo con el ejemplo se tendría una profundidad máxima de perforación de 18 metros, guardándose una distancia de 5,67m entre el fondo del pozo y la interfase agua dulce agua salada: Z= 18,69 m bns Altura del sitio de perforación: 5 m snm Profundidad máxima de la perforación = 0,7 (18,69m) + 5 m = 18 metros Se debe tener en cuenta que está formulación debe ser acompañada de un modelo hidrogeológico conceptual detallado para la zona de estudio, y en caso que se requieran, también balances de las cuencas costeras para determinar la descarga al mar del sistema. En caso de varios pozos (batería de pozos) deberán realizarse estudios más exhaustivos del acuífero, inclusive utilizando modelación matemática. 5. Relaciones hidrogeoquímicas En caso de evidencias de intrusión salina, SENARA podrá solicitar al interesado como parte del proceso de evaluación y durante la etapa de perforación, el análisis de relaciones hidrogeoquímicas, que se pueden considerar para observar procesos de intrusión marina: Página 7 de 8

8 Fuente: Hidrogeología, FCIHS (2009) Página 8 de 8