aplicación de la recarga artificial al acuífero terciario...
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José Antonio Iglesias MartínDirección de G. Hídrica y Abastecimiento
Fecha: 14 de abril de 2011
Aplicación de la recarga artificialal acuífero terciario detrítico deMadrid por medio de pozosprofundos: experiencias de Canalde Isabel IIJornada “Recarga Artificial de Acuíferos enEspaña”
2
INFRAESTRUCTURAS DE CAPTACIÓN DE AGUA SUBTERRÁNEA
MASA DE AGUA SUBTERRÁNEA
Nº DE UNIDADES
CAPACIDAD DE
EXTRACCIÓN (Hm3/año)
MANZANARES-JARAMA 28 33-36GUADARRAMA-MANZANARES 32 27-31
ALDEA DEL FRESNO-GUADARRAMA 17 9-11
TOTAL 77 69-78TORRELAGUNA 4 7-9
OTRAS 3 0,5
TOTAL 84 76-87
CAPACIDAD DE APROVECHAMIENTO DE AGUAS SUBTERRÁNEAS DE CANAL DE ISABEL II
3
CARACTERÍSTICAS DEL ACUÍFERO TERCIARIO DETRÍTICO DE MADRID
NO SESondeo. Tres Cantos
Ayo. de Valdelamasa
S. San Sebastián
Sondeo El Pradillo
Ayo. del Monte
Río Torote
Ayo. de Camarmilla
800
600400
200
0
-200-400
-600-800
-1000-1200
-1400
-1600-1800
-2000
-2200
-2400-2600
-2800-3000
-3200-3400-3600
-3800-4000
2414 m
2130 m
3535 m
Fte.: Modificado de CM, 1998
Corte I-I’
- BANDA DE ATDM APROVECHADA POR CYII- CONDUCTIVIDAD < 1.000 μS/cm- GRADIENTE CONDUCTIVIDAD 50 μS/cm/100 m
4
EVOLUCIÓN PROFUNDIDAD NIVEL DEL AGUA EN RED POZOS DE CANAL DE ISABEL II EN EL ACUÍFERO TERCIARIO DETRÍTICO DE MADRID
0,000
2,000
4,000
6,000
8,000
10,000
12,000
14,000
ene-
94
jul-9
4
ene-
95
jul-9
5
ene-
96
jul-9
6
ene-
97
jul-9
7
ene-
98
jul-9
8
ene-
99
jul-9
9
ene-
00
jul-0
0
ene-
01
jul-0
1
ene-
02
jul-0
2
ene-
03
jul-0
3
ene-
04
jul-0
4
ene-
05
jul-0
5
ene-
06
jul-0
6
ene-
07
jul-0
7
ene-
08
jul-0
8
ene-
09
jul-0
9
ene-
10
jul-1
0
Prod
ucci
ón m
ensu
al (h
m³)
-500,00
-450,00
-400,00
-350,00
-300,00
-250,00
-200,00
-150,00
-100,00
Profundidad del agua (m)
Producción mensual (hm³) Profundidad nivel (m) Nivel máximo (m) Nivel mínimo (m)
LAS AGUAS DEL ATDM CONSTITUYEN UN RECURSO ESTRATÉGICO PARASITUACIONES DE SEQUÍA EN EL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO A LA COMUNIDAD DEMADRID EXPLOTADO POR CANAL DE ISABEL II, ALTERNANDO CICLOS DE BOMBEO CONCICLOS DE RECUPERACIÓN
5
EVOLUCIÓN PROFUNDIDAD NIVEL PIEZOMÉTRICO DEL ACUÍFERO TERCIARIO DETRÍTICO DE MADRID A DISTINTAS PROFUNDIDADES (red pozos CYII)
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
5-2-
96
2-10
-96
30-5
-97
25-1
-98
22-9
-98
20-5
-99
15-1
-00
11-9
-00
9-5-
01
4-1-
02
1-9-
02
29-4
-03
25-1
2-03
21-8
-04
18-4
-05
14-1
2-05
11-8
-06
8-4-
07
4-12
-07
31-7
-08
28-3
-09
23-1
1-09
21-7
-10
Prof
undi
dad
nive
l (m
)
MJ-1 PPM-1 PPM-2 PPM-3 CARACTERÍSTICAS CONSTRUCTIVASPOZO PROFUNDIDAD (m)
POZO 1er FILTRO
MJ-1
PIEZÓMETRO PROFUNIDAD (m)
ZONA FILTRANTE
(m)
DISTANCIA AL POZO (m)
PPM-1 50 25 - 35 200
PPM-2 150 120 – 140 200
PPM-3 300 270 – 294 200
LOS EFECTOS DE LA EXPLOTACIÓN DEL ACUÍFEROTERCIARIO DETRÍTICO DE MADRID REALIZADA PORCANAL DE ISABEL II SE CENTRAN EN PROFUNDIDADESSUPERIORES A 150 m
6
ISOPIEZAS DEL ATDM EN 2006 (CHT, 2008)
LOS PRINCIPALES USUARIOS DEL ATDM SE SITUAN EN LOS INTERFLUVIOS GUADARRAMA-MANZANARES Y MANZANARES-JARAMA
7
MEDIDA PARA HACER UNA GESTIÓN MÁSSOSTENIBLE DEL ACUÍFERO TERCIARIODETRÍTICO DE MADRID:
RECARGA ARTIFICIAL
8
LA RECARGA ARTIFICIAL COMO MEDIDA PARA CONSEGUIR EL BUEN ESTADO CUANTITATIVO DEL ATDM
1.- PROPUESTAS DEL PROGRAMA DE RECARGA ARTIFICIAL DE ACUÍFEROS EN CUENCAS INTERCOMUNITARIAS (MIMAM – ITGE, 2000)
UNIDAD HIDROGEOLÓGICA
PROBLEMÁTICA PROCEDENCIA DEL AGUA
VOLUMEN POTENCIALMENTE
RECARGABLE
OBJETIVO
03.05.1 REDUCIRDESCENSOSTEMPORALES ENLOS NIVELESPIEZOMÉTRICOS
EXCEDENTES RÍOSJARAMA,GUADARRAMA YALBERCHE
10 – 15 Hm3/año
(CAUDAL TOTAL1m3/s, EN 10 POZOS,100 l/s POR POZO)
INCREMENTO GARANTÍASUMINISTROABASTECIMIENTO CANALDE ISABEL II
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FICHA 2.03. PROTECCIÓN ACUÍFERO TERCIARIO DETRÍTICO DE MADRID COMO RESERVAESTRATÉGICA DE RECURSOS HÍDRICOS
“Para mejorar y proteger el estado cuantitativo de las masas de agua subterránea del ATDM, evitandocon ello que los efectos de una mayor explotación puedan afectar a los objetivos medioambientales de lamisma, estarían entre otras:
Recarga artificial de los acuíferos mediante inyección profunda. Teniendo en cuenta,que esto podría suponer una regulación adicional de los recursos superficiales, yaque la inyección profunda requeriría de la construcción de balsas que permitierandisponer de agua en cantidad y calidad para inyectar.”
2.- ESQUEMA PROVISIONAL DE TEMAS IMPORTANTES DE LA DEMARCACIÓN HIDROGRÁFICA DEL TAJO (2008)
LA RECARGA ARTIFICIAL COMO MEDIDA PARA CONSEGUIR EL BUEN ESTADO CUANTITATIVO DEL ATDM
10
FICHA 4.05. MEJORA DE LA PROTECCIÓN DE LAS MASAS DE AGUA SUBTERRÁNEA
“Para mejorar y proteger el estado cuantitativo de las masas de agua subterránea, evitando con ello quelos efectos de una mayor explotación puedan afectar a los objetivos medioambientales de la misma, serían,entre otras:
Aumentar la recarga natural que se produce en los acuíferos, a partir de la recargaartificial de los acuíferos. Esta recarga puede incrementarse, simplemente, con elhecho de circular durante un mayor tiempo el agua superficial por el cauce de los ríos,y aumentando, a su vez, su retención en el cauce, o bien, mediante la inyección deagua a través de sondeos que alcancen la profundidad del acuífero. Este últimosistema se está poniendo en marcha por parte del Canal YII en los campos deexplotación que tiene establecidos en la Comunidad de Madrid.”
LA RECARGA ARTIFICIAL COMO MEDIDA PARA CONSEGUIR EL BUEN ESTADO CUANTITATIVO DEL ATDM
2.- ESQUEMA PROVISIONAL DE TEMAS IMPORTANTES DE LA DEMARCACIÓN HIDROGRÁFICA DEL TAJO (2008)
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EVOLUCIÓN DEL VOLUMEN EMBALSADO, APORTACIÓN Y VERTIDO EN EL SISTEMA DE EMBALSES DEL CYII
DESDE EL AÑO HIDROLÓGICO 1990/91 AL 2001/02
0.0
100.0
200.0
300.0
400.0
500.0
600.0
700.0
800.0
900.0
1000.0
90/91
91/92
92/93
93/94
94/95
95/96
96/97
97/98
98/99
99/00
00/01
01/02
AÑO HIDROLÓGICO
VOLU
MEN
(hm
3)
Volumen Aportación
Vertido
¿EXISTE AGUA, EN VOLUMEN Y CALIDAD REQUERIDOS, PARA HACER LA RECARGA ARTIFICIAL?
CUANDO SE PREVEAN DESEMBALSES POR SEGURIDAD HIDROLÓGICA, SEDISPONDRÍA DE RECURSOS PARA APLICAR EN LA RECARGA ARTIFICIAL
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RECARGA ARTIFICIAL PROFUNDA EN EL ACUÍFERO TERCIARIO DETRÍTICODE MADRID: PROGRAMA DE TRABAJO
FASE 1. ESTUDIO DE VIABILIDAD Y DISEÑO DE INFRAESTRUCTURAS
FASE 2. PRUEBAS EXPERIMENTALES
FASE 3. IMPLEMENTACIÓN POZOS ASR EN RED DE POZOS DEL CYII
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FASE 1.- ESTUDIO DE VIABILIDAD Y DISEÑO DE INFRAESTRUCTURAS
1.- MODELO DE FLUJO
2.- COMPATIBILIDAD GEOQUÍMICA AGUA RECARGA – AGUA FORMACIÓN
3.- DISEÑO DE INFRAESTRUCTURAS
14
PARÁMETROS HIDRÁULICOS DEL ACUÍFERO, A PARTIR DE LA RECALIBRACIÓN DEL FLUJO EN LA ZONA DE APROVECHAMIENTO DE CANAL DE ISABEL II
1.- MODELO DE FLUJO
ZONIFICACIÓN
PARÁMETRO
S (%) capa
superior
Kv (m/d)
Kh(m/d)
ZONA 1 0,60 0,03 0,06
ZONA 1 0,90 0,05 0,09
ZONA 3 1,50 0,08 0,15
ZONA 4 2,00 0,10 0,20
ZONA 5 3,00 0,15 0,30
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1.- MODELO DE FLUJO
1 AÑO DE BOMBEO AL 100 % , 1 AÑO AL 60 %, 1 AÑO RECARGA, 3 AÑOS RECUPERERACIÓN
1 AÑO DE BOMBEO AL 100 %, 1 AÑO AL 60 % Y 2 AÑOS RECUPER.
RESULTADOS HIPÓTESIS CON RECARGA ARTIFICIAL
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LA RECARGA ARTIFICIAL ACTÚA COMO UNA MODIFICACIÓN DE LA EXTRACCIÓN NETA,VARIANDO EL TIEMPO NECESARIO PARA LA RECUPERACIÓN.
CONCLUSIONES DE LA MODELIZACIÓN:(en relacíón con la recarga artificial)
1.- MODELO DE FLUJO
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CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DE LAS AGUAS EN LA RECARGA ARTIFICIAL
2.- COMPATIBILIDAD GEOQUÍMICA AGUA RECARGA – AGUA FORMACIÓN
PARÁMETRO AGUA DE RECARGA
C. VALVERDE FE-1R LA CABAÑA
CONDUCTIVIDAD (μs/cm) 90.10 291.00 260.00 268.00pH 7.49 7.79 8.20Nitratos (mg/l) 1.82 2.82 4.81 9.26Cloruros (mg/l) 13.90 12.70 11.60 12.90Sílice (mg/l) <3,0 37.10 40.00 24.40Sulfatos (mg/l) <7,5 < 7,5 <7,5 9.20Calcio (mg/l) 8.17 42.30 41.35 8.80Magnesio (mg/l) 1.61 4.58 3.06 1.39Sodio (mg/l) 4.91 35.52 24.42 49.30Potasio (mg/l) <1 1.31 1.19 < 1Alcalinidad (mg/l) 148.30 114.50Dureza (ºF) 2.70 10.00 11.60 2.70Arsénico (μg/) <2,5 7.54 7.20 12.40Fosfatos (mg/l) - <0,027Hierro (μg/l) <50 60.30Manganeso (μg/l) <25 <25THM's (μg/l) 21.20 0.00 0.00 0.00Plaguicidas 0.00Nitritos (mg/l) <0,06 < 0,06 <0,06 < 0,06Amonio (mg/l) 0.39 < 0,2 <0,20 < 0,2Aluminio (mg/l) <50 <50COT (mg/l) 1.30 < 0,4 <1 < 0,4Tritio (μg/l) 2.60 <2,7Total HAP (μg) 0.00 0.00
18
2.- COMPATIBILIDAD GEOQUÍMICA AGUA RECARGA – AGUA FORMACIÓN
ESTUDIO DE LA GENERACIÓN DE PRECIPITADOS POR LA MEZCLA DEAGUA DE RECARGA – AGUA ACUÍFERO – MATRIZ ACUÍFERO. REDUCCIÓNDE LA POROSIDAD Y PERMEABILIDAD DEL ACUÍFERO
SIMULACIÓN MEDIANTE CÓDIGO PHREEQC DE LOS EFECTOS DE LAMEZCLA DE AGUAS E INTERACCIÓN CON MATRIZ ACUÍFERO. CÁLCULO DEÍNDICES DE SATURACIÓN
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2.- COMPATIBILIDAD GEOQUÍMICA AGUA RECARGA – AGUA FORMACIÓN
FASE MINERAL
INDICE DE SATURACÍÓN
AGUA DE RECARGA
AGUA ACUÍFERO
ANHIDRITA -3,42 -4,20
ARAGONITO -1,59 -0,59
CALCITA -1,43 -0,44
DOLOMITA -3,50 -1,25
Fe(OH) (a) 1,73 1,58
GOETHITA 7,02 7,29
YESO -3,16 -3,96
HALITA -8,75 -812
FASE MINERAL
INDICE SATURACIÓN MEZCLA A. REGARGA -A.
ACUÍFERO (50 %)
ANHIDRITA -3,96
ARAGONITO -0,99
CALCITA -0,84
DOLOMITA -2,12
Fe(OH) (a) 0,00
GOETHITA 5,50
YESO -3,71
HALITA -8,21
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3.- DISEÑO DE INFRAESTRUCTURAS
PRINCIPALES ELEMENTOS A CONSIDERAR EN EL DISEÑO:
PROFUNDIDAD NIVEL ESTÁTICO: 160 – 180 m
CONTROL CAÍDA AGUA DE RECARGA EN EL INTERIOR DEL POZO
SISTEMA DE DESARROLLO DEL POZO DESPUÉS DE LA RECARGA ARTIFICIAL
21
3.- DISEÑO DE INFRAESTRUCTURAS
TUBERÍAS AUXILIARES DE RECARGA ARTIFICIAL
CAUDALÍMETRO DE RECARGA
GRUPO DE PRESIÓN PARA EL AGUA DE
RECARGANITRÓGENO PARA HINCHAR
LOS OBTURADORES
25
PARAMETRO FRECUENCIA (*)
COLOR (*)TURBIDEZ (*)Ph (*)pHs 1 A LA SEMANACONDUCTIVIDAD (*)OXIDA. AL PERMANG. 1 A LA SEMANA(D.Q.O. o TOC)NITRITOS (*)AMONIACO (*)ALUMINIO (*)MANGANESO 1 A LA SEMANAHIERRO 1 A LA SEMANASABOR (*)COLOR (*)CLORO LIBRE RESIDUAL (*)CLORO COMBINADO (*)RESIDUALCOLIFORMES TOTALES (*)E.COLI (*)DIOXIDO DE CLORO (*)CLORITO (*)CLOSTRIDIUM SULFITOREDUCTOR/CLOSTRIDIUM (*)PERFRINGENS (incluidosesporas)RECUENTO COLONIAS A (*)22 º C
(*) La frecuencia en el análisis de estos parámetros será la regulada, como mínimo para el Autocontrol en el R.D. 140/2003, en función del volumen
• CONTROL DE LA CALIDAD DEL AGUA DE RECARGA.
(PREVIO A LA ENTRADA EN LA ESTACIÓN DE RECARGA: A LA SALIDA AGUA DE E.T.A.P.)
26
GRUPO I GRUPO II GRUPO III OTROSpH HIERRO DISUELTO FLUORUROS ACRILAMIDA
COLOR MANGANESO BORO ALUMINIO
SÓLIDOS ENSUSPENSIÓN
COBRE ARSÉNICO ANTIMONIO
CONDUCTIVIDAD ZINC CADMIO BENCENO
TEMPERATURA SULFATOS CROMO TOTAL BROMATO
NITRATOS AGENTESTENSOACTIVOS
PLOMO CIANOTOXINAS(Microcistina enparticular)
CLORUROS FENOLES SELENIO CLOROCOMBINADORESIDUAL
FOSFATOS N. KJELDAHL MERCURIO CLORURO DEVINILO
DQO COLIFORMESTOTALES
BARIO COBRE
DBO5 COLIFORMESFECALES
CIANUROS 1,2 –DICLOROETANO
AMONIO HIDROCARBUROSDISUELTOS O ENEMULSION
EPICLORHIDRINA
PAH’s MANGANESO
GRUPO III OTROSPLAGUICIDAS NIQUEL
SUSTANCIASEXTRAIBLES ALCLOROFORMO
NITRITOS
ESTREPTOCOCOSFECALES
THM’s
SALMONELLAS TOC
TRICLOROETANO+TETRACLOROETENO
TURBIDEZ
E. COLI
ENTEROCOCO
CLOSTRIDIUMPERFRINGENS
BACTERIASCOLIFORMES
RECUENTO DECOLONIAS A 22º C
CONTROL ANALÍTICO DE LA CALIDAD DEL AGUA EN EL ACUÍFERO CON LAS OPERACIONES DE RECARGA ARTIFICIAL ESTABLECIDO EN EL CONDICIONADO DE LA AUTORIZACIÓN
EMITIDO POR LA CONFEDERACIÓN HIDROGRÁFICA DEL TAJO
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BOMBEO DE LIMPIEZA POZORECARGA. CONTROL DE CALIDAD DELAGUAESTABILIZACIÓN DE NIVELESPIEZOMÉTRICOS EN POZO DERECARGACICLO DE RECARGA ARTIFICIAL
DIC ENE JUN JULACTIVIDAD 2010 2011SEPT OCTU NOV FEB MAR ABR MAY OCTU NOV DICAGO SEPT
BOMBEO DE LIMPIEZA POZORECARGA. CONTROL DE CALIDAD DELAGUAESTABILIZACIÓN DE NIVELESPIEZOMÉTRICOS EN POZO DERECARGACICLO DE RECARGA ARTIFICIAL
ACTIVIDAD 2012ENE AGOFEB MAR ABR MAY JUN JUL
PROGRAMA DE TRABAJO DE LAS PRUEBAS EXPERIMENTALES DE RECARGA ARTIFICIAL
FASE 2. PRUEBAS EXPERIMENTALES
28
EVOLUCIÓN PRUEBAS RECARGA ARTIFICIAL EN C. VALVERDE(Octubre 2010 - Febrero 2011)
550,00
570,00
590,00
610,00
630,00
650,00
670,00
690,00
710,00
730,00N
ivel
pie
zom
étri
co (
m.s
.n.m
.)
C . VAL VE R DE bis C A-5 C B-13 P C A-3 P C A-2 P C A-1 C B-12 C B-14 C B-15
1er CICLO DE RECARGA ARTIFICIAL: VOLUMEN RECARGADO: 188.000 m3
CAUDAL: 25 L/s
29
1er CICLO DE RECARGA ARTIFICIAL:
VOLUMEN RECARGADO: 97.507 m3
CAUDAL: 15 L/s
EVOLUCIÓN PRUEBAS RECARGA ARTIFICIAL EN ESTACIÓN LA CABAÑA(Diciembre 2010 - Febrero 2011)
520,00
540,00
560,00
580,00
600,00
620,00
640,00
660,00
680,00
Niv
el p
iezo
mét
rico
(m.s
.n.m
.)
LA CABAÑAbis PCO-3 MONT-6 PCO-2 PCO-1
30
CONTROL ANALÍTICO CALIDAD AGUA ACUÍFERO ANTES DEL INICIO DE LAS PRUEBAS Y DEL AGUA DE RECARGA
PARÁMETRO AGUA DE RECARGA
C. VALVERDE FE-1R LA CABAÑA
PF-6 PCO-3
CONDUCTIVIDAD (μs/cm) 90.10 291.00 260.00 268.00 268.00 236.00pH 7.49 7.79 8.20 8.89Nitratos (mg/l) 1.82 2.82 4.81 9.26 6.87 5.79Cloruros (mg/l) 13.90 12.70 11.60 12.90 17.80 -Sílice (mg/l) <3,0 37.10 40.00 24.40 41.20 12.10Sulfatos (mg/l) <7,5 < 7,5 <7,5 9.20 <7,5 13.50Calcio (mg/l) 8.17 42.30 41.35 8.80 43.10 4.93Magnesio (mg/l) 1.61 4.58 3.06 1.39 4.96 2.93Sodio (mg/l) 4.91 35.52 24.42 49.30 0.60 9.48Potasio (mg/l) <1 1.31 1.19 < 1 1.14Alcalinidad (mg/l) 148.30 114.50Dureza (ºF) 2.70 10.00 11.60 2.70 12.80 1.40Arsénico (μg/) <2,5 7.54 7.20 12.40 <2,5 <25Fosfatos (mg/l) - <0,027 <0,027 <0,027Hierro (μg/l) <50 60.30 <50 <50Manganeso (μg/l) <25 <25 91.20 <25THM's (μg/l) 21.20 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00Plaguicidas 0.00 0.00 -Nitritos (mg/l) <0,06 < 0,06 <0,06 < 0,06 <0,036 0.09Amonio (mg/l) 0.39 < 0,2 <0,20 < 0,2 <0,21 <0,2Aluminio (mg/l) <50 <50 <50COT (mg/l) 1.30 < 0,4 <1 < 0,4 2.20Tritio (μg/l) 2.60 <2,7 <2,6 <2,8Total HAP (μg) 0.00 0.00 0.00 0.00
31
CAMPO DE POZOS
CAMPO DE POZOSCON ESTACIÓN DERECARGAARTIFICIAL
FASE 3. IMPLEMENTACIÓN POZOS ASR EN RED DE POZOS DEL CYII
32
GRAN CANAL DE ADUCCIÓN: 4 m3/s, agua tratada en E.T.A.P.
APLICACIÓN AL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE CANAL DE ISABEL II
33
ESTUDIO DE VIABILIDAD: ANÁLISIS COMPLEMENTARIOS
EVALUACIÓN ECONÓMICA DEL PROYECTO DE INVERSIÓN
PRESERVACIÓN DERECHOS CYII
34
PLAN DE RECARGA ARTIFICIAL DEL ACUÍFERO TERCIARIO DETRÍTICO DE MADRID A TRAVÉS DE POZOS PROFUNDOS
OBJETIVOS:
CONTRIBUIR A LA SOSTENIBILIDAD DEL ACUÍFERO
APROVECHAR CAUDALES NO REGULADOS EN LOS EMBALSES SUPERFICIALES ALMACENÁNDOLOS EN EL ACUÍFERO
CONSEGUIR UN APROVECHAMIENTO ADICIONAL DE 20-30 Hm3 EN AÑOS DE SEQUÍA
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