instituto geológico y minero de españa - dina-mar.es experiencias en españa josé antonio de la...

Experiencias en España

José Antonio de la Orden Gómez Departamento de Investigación y Prospectiva Geocientífica

EL INSTITUTO GEOLÓGICO Y MINERO DE ESPAÑA Y LA RECARGA ARTIFICIAL

DE ACUÍFEROS (MAR)

2 Jornada clausura proyecto DINA-MAR. Madrid, 25 mayo 2011

VISIÓN HISTÓRICA


El IGME y la recarga artificial en España

Desde los años 80, el IGME ha ejecutado o controlado

varias experiencias de RA en España. Las más importantes

son:

- Acuífero aluvial del río Oja (La Rioja)

- Plana del río Verde-Guadix (Granada)

- Calcarenitas de Carmona (Sevilla)

- Acuífero aluvial del río Guadalquivir (Sevilla)

- Mancha Real (Jaén)

- Alcalá la Real (Jaén)

- Acuífero Gracia-Morenita (Jaén)

- Valle del río Esgueva (Valladolid)

- Acuífero de Vergel (Alicante)

La mayor parte se sitúan sobre la España “seca”

(El sur del país y el arco mediterráneo)


2 Alluvial Oja River

3 Guadix

SEVILLA

4 Carmona

5 Alluvial Guadalquivir River

6 Mancha Real

7 Alcalá la Real

8 Gracia-Morenita

9 Esgueva RiverBARCELONA

1a. Alluvial Llobregat river

1b. Setla-Mirarrosa-Miraflor

.

MED

ITER

RAN

EAN

SEA

ATL

AN

TIC

OC

EA

N

PO

RTU

GA

L


- Espesor del acuífero: 5 a 20 m.

- Velocidad del flujo subterráneo: 200-400 m/d.

- El acuífero está conectado con el río, que permanece seco

durante el estío.

- Tuvo lugar entre 1987-1990.

- Sistema de recarga: 3 balsas y canales.

- Volumen infiltrado: 2.5-5 Mm3/a

- El agua de recarga procedía de los excedentes invernales

del río, cuya calidad era excelente.

PROBLEMAS:

- Colmatación. La tasa de infiltración cayó desde 19 m/d hasta

1 m/d después de 4 años de operación.

- La descarga subterránea del agua recargada hacia el río

tenía lugar en un tiempo menor de un mes.

- Este acuífero no presenta adecuadas características

hidrodinámicas para la RA.

RECARGA ARTIFICIAL EN EL ACUÍFERO

ALUVIAL DEL RÍO OJA.



ALUVIAL DEL RÍO OJA.

BALSA DE INFILTRACION



ALUVIAL DEL RÍO VERDE.

- En la zona de Guadix se riegan 3,000 ha de cultivos de

alto rendimiento.

- Aguas arriba de los cultivos, existia una mina de hierro que

precisaba un drenaje constante, evaluado en 7 Mm3/a.

- Esta agua se vertía al cauce del río Verde, pero únicamente

el 50% se aprovechaba. El resto se perdía por la ausencia de

sistemas de regulación de recursos hídricos.

- Por ello, se planificó una RA para evitar esta pérdida de

agua, utilizándola para dicha recarga del acuífero de Guadix.

- Características del acuífero:

- Espesor: 80-300 m

- Transmisividad: 80-800 m/día

- Porosidad efectiva: 3-15%.


PRINCIPALES DATOS DE LA RA DE GUADIX.

- La RA se hacia mediante 6 balsas de infiltración, con un

area total de 11,550 m2.

- El caudal recargado fue de hasta 200 L/s.

- Volúmenes medios infiltrados: 17,000 m3/d

- La calidad del agua era óptima, con muy bajos contenidos

en sólidos en suspensión.

- LA INSTALACION FUNCIONO CORRECTAMENTE

DURANTE 10 AÑOS, HASTA QUE LA ACTIVIDAD MINERA

CESÓ.

- En la actualidad, los agricultores no disponen de esta agua,

por lo cual sufren más períodos de escasez y menos

separados.


RECARGA ARTIFICIAL EN EL ACUIFERO

ALUVIAL DEL RIO GUADALQUIVIR.

- Esta RA se planteó con el objeto de paliar los déficits de

agua durante el verano para el riego de 30,000 ha en los

márgenes del río Guadalquivir.

- El agua de recarga procede del canal del Guadalquivir.

Presenta un alto contenido en sólidos en suspensión, de

hasta 250 mg/L, por lo cual fue preciso construir una balsa

previa de decantación en la instalación de recarga.

- La instalación consiste en una zanja de 5 m de profundidad,

500 m de largo y 12 m de ancho, con un filtro de gravas en el

fondo y varios pozos completamente penetrantes en el

acuífero, a través de los cuales se efectúa la recarga.


RESULTADOS:

- Un rápido aumento del nivel del agua, de hasta 4 m, en las

proximidades de la zanja. A 500 m de distancia, el aumento

fue de 1.5 m con un desfase de 7-10 días desde la recarga.

- Velocidad muy alta del agua subterránea, 25-70 m/día, por lo

cual se estima que el agua recargada permanece en el

acuífero entre 60-150 días antes de que se descargue

naturalmente hacia el río. Este tiempo no es suficiente para

cumplir con los objetivos de la recarga.

- La balsa de decantación no pudo evitar la colmatación

y la tasa de infiltración se redujo rápidamente.

RECARGA ARTIFICIAL EN EL ACUIFERO

ALUVIAL DEL RIO GUADALQUIVIR.


RECARGA ARTIFICIAL EN EL ACUÍFERO DE CARMONA.

- La no disponibilidad de agua, tanto en cantidad como con la

calidad requerida, obligó a abandonar esta experiencia de RA.

- La RA se planeó con el fin de paliar el déficit de agua que

presenta la agricultura de regadío de la zona, que está

evaluado en 9 Mm3/a.

- El sistema de recarga consistía en una balsa de decantación,

una balsa de infiltración y un pozo de 9 m de profundidad y

1.2 m de diámetro.

- El agua de recarga procedía del canal del Bajo Guadalquivir,

con un un elevado contenido en sólidos en suspensión, y,

además, contaminación ocasional por metales pesados.

- Se llevaron a cabo varios ensayos piloto, de duración

siempre menor de un mes.


RECARGA ARTIFICIAL EN EL VALLE DEL RIO ESGUEVA.

- La recarga se hizo en un acuífero profundo de 100 m de

espesor recubierto por una capa impermeable de 200 m de

espesor.

- Transmisividad 30 a 180 m2/d.

- El agua se infiltraba a través de un sondeo de 300 m de

profundidad, con un caudal de 15 L/s. Este caudal disminuyo

rápidamente a medida que el nivel del agua en el sondeo

era mayor.

- La cantidad de sólidos en suspensión era de 2-3 mg/L, excepto

en época de avenidas, en que llegaba a ser de 30 mg/L. Por ello

hubo que instalar un filtro de grava que era capaz de reducir los

sólidos en suspensión entrantes al sondeo hasta 0.5 mg/L.

- Los resultados fueros satisfactorios.


ESQUEMA GENERAL

TOMA DE AGUA DEL RÍO TURBIDIMETRO


RECARGA ARTIFICIAL EN EL ACUÍFERO DE JIJONA.

- La RA se planeó con el fin de aprovechar los excedentes

del manantial de Nuches y la escorrentía del río Coscón

asociada a fuertes precipitaciones mediante un sistema de

recarga dual: un pozo de recarga y un sistema de embalses

de infiltración construidos en el cauce del barranco de

vaso permeable.


RECARGA ARTIFICIAL EN EL ACUIFERO DE VERGEL.

- 18 km2 superficie

- Recursos: 11 Mm3/a

- Acuífero detrítico cuaternario

- Transmisividad: 1000 a 10000 m2/d

- Porosidad efectiva: 5% to 15%

- Comenzaron a realizarla los agricultores de la zona, utilizando

excedentes de regadío procedentes de una galería de drenaje.

Lleva realizandose desde 1985.

- El agua de recarga procede del mismo acuífero, y se drena

a través de una galería construida para transportar el agua

subterránea hacia las áreas de regadío.

-Volúmenes recargados: 0.8 to 1.2 Mm3/a

- El agua de recarga tiene una mejor calidad que el agua nativa.


RECARGA ARTIFICIAL EN

EL ACUIFERO DE VERGEL.

Croquis de los pozos de recarga



CAUDALÍMETROS

TURBIDÍMETRO

CAUDALÍMETRO

INSTRUMENTACIÓN DE CONTROL

(Piezometría, conductividad

y temperatura)

CAVA DE MIRAFLOR

Retorno de agua con alto contenido

en materia en

suspensión

Retorno de excedentes no recargados

Acequias

de distribución

AZUD DE DERIVACIÓN

Pozo de recarga

Pozo de recarga

Pozo de recarga

RÍO GIRONA

MA

R M

ED

ITER

RÁ

NEO


EFECTOS Y BENEFICIOS DE LA RECAGA ARTIFICIAL:

- Se ha detectado un aumento del nivel freático de hasta 2 m

en los pozos de recarga.

- Una moderada mejora en la calidad del agua, únicamente

detectada en los pozos de recarga.

- Un aumento del 14% de los recursos del acuífero.

- Muy bajos costes de operación, debido a que se están

utilizando pozos actualmente abandonados, y acequias de

riego que son usadas y mantenidas por los agricultores.

El coste es de aproximadamente 0,01 €/m3.

- No se han detectado problemas de colmatación, porque

los caudales de recarga son mucho menores que la capacidad

de infiltración de los pozos (del orden de la tercera parte).



PROYECTOS ACTUALES


ACUÍFERO DE CRESTATX (MALLORCA)



OBJETIVO

Reemplazar captaciones de agua potable del acuífero del

Llano de Inca-Sa Pobla (contaminado por nitratos) por

agua del acuífero de Crestatx, compensando el incremento

de explotación de este último con recarga artificial.

La fuente de agua para la recarga es la descarga natural de

los manantiales de las fuentes “Ufanes de Gabellí”.

La recarga se realizará mediante sondeos de inyección en

el acuífero calizo de Crestatx.


Aportaciones diarias registradas en la estación de aforos E11/04 Torrent de San Miquel (1976-2007)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

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6

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0/7

7

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0/7

8

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9

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0

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1

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2

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3

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4

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6

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9

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0

28/0

9/9

1

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2

27/0

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3

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4

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5

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6

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7

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9

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0

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9/0

1

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9/0

2

27/0

9/0

3

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9/0

4

26/0

9/0

5

26/0

9/0

6

24/0

9/0

7

Ap

ort

acio

nes (

m³/

s)

Eventos representados en los gráficos adjuntos




Evento producido en Noviembre de 1986

0

2

4

6

8

10

12

29/0

9/86

30/0

9/86

01/1

0/86

02/1

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03/1

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04/1

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06/1

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10/1

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13/1

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14/1

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15/1

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17/1

0/86

18/1

0/86

Ap

ort

ació

n (

m³/

s)

Evento producido en Noviembre de 1990

0

5

10

15

20

25

30

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0/90

09/1

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10/1

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20/1

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21/1

0/90

22/1

0/90

23/1

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24/1

0/90

25/1

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26/1

0/90

Ap

ort

ació

n (

m³/

s)



Evento producido en Diciembre de 1996

0

2

4

6

8

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06/1

2/96

08/1

2/96

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2/96

20/1

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22/1

2/96

24/1

2/96

26/1

2/96

28/1

2/96

30/1

2/96

Ap

ort

ació

n (

m³/

s)

Evento producido entre Febrero y Marzo de 2002

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

14/0

2/03

16/0

2/03

18/0

2/03

20/0

2/03

22/0

2/03

24/0

2/03

26/0

2/03

28/0

2/03

02/0

3/03

04/0

3/03

06/0

3/03

08/0

3/03

10/0

3/03

12/0

3/03

14/0

3/03

16/0

3/03

Ap

ort

ació

n (

m³/

s)



ELEMENTOS DE LA INSTALACIÓN

- Captación del agua de las Ufanes.

- Elemento intermedio de regulación de caudales.

- Elemento de decantación.

- Sondeos de inyección.

- Conducciones.



Nivel mínimo de

embalse (m.)

Nivel máximo

de embalse (m)

Capacidad de

embalse útil m³

Embalse sin recrecer 25 40.0 42.000

Embalse con muro de 5 m 25 44.8 100.000

Embalse con muro 10 m 25 49.6 217.000



ESTUDIO DE SÓLIDOS EN SUSPENSIÓN

0

2

4

6

8

10

12

14

09/0

4/2

007

10/0

4/2

007

11/0

4/2

007

12/0

4/2

007

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007

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007

26/0

4/2

007

Cau

dal cir

cu

lan

te (

m³/

s)

0

2

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8

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14

Co

nte

nid

o e

n s

ólid

os e

n s

usp

en

sió

n (

mg

/l)

Caudal circulante (m³/s)

Contenido en sólidos en suspensión (mg/l)

y = 0,2601596345e0,3633821126x

R2 = 0,9446076086

0

2

4

6

8

10

12

14

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00

Caudal circulante (m³/s)

So

lid

os e

n s

usp

en

sió

n (

mg

/l)

Sólidos en suspensión (mg/l)

Exponencial (Sólidos en suspensión (mg/l))

Mínimo 0,26

Promedio 56,0

Máximo 47.891,5

Percentil 75 0,57

Percentil 85 0,71

Contenido en sólidos en

suspensión (mg/l)



MODELO DE FLUJO

PROGRAMA: Visual MODFLOW MALLADO SUPERFICIAL: Superficie modelada: 39 km2

65 columnas y 60 filas Celdas cuadradas de 100 m de lado

CAPAS: 8 Capas Capa superficial (libre): desde cota del terreno hasta 100 m.b.n.m. Resto de capas (confinadas): Espesor de 100 m cada una, hasta alcanzar los 800 m.b.n.m.


Salida lateral al acuífero del Llano de Inca-Sa Pobla

Intercambio con el acuífero del Llano de Inca-Sa Pobla

Recarga por precipitación

Recarga por precipitación

Bombeos ACASA (1-1.5 hm3/a)

Bombeos Campanet (0.26 hm3/a)

Salida lateral



Ajuste en régimen transitorio

Se trató de reproducir las evoluciones piezométricas disponibles, que corresponden a los pozos de explotación de ACASA en el acuífero de Crestatx.

Los parámetros y factores que hubo que ajustar fueron:

– Parámetros hidrogeológicos (permeabilidad, almacenamiento).

– Condiciones iniciales (piezometría).

– Recarga por infiltración de las precipitaciones (disminución de los valores proporcionados por Visual Balan).


Vaciado del acuífero producido por los bombeos


Vaciado del acuífero producido por un aumento de los bombeos en un 30%


Simulación de la Alternativa 1.1 con 5 pozos de recarga y caudal máximo de inyección de 10 l/s

Simulación de la Alternativa de recarga artificial con 5 pozos de recarga y caudal máximo de inyección de 10 l/s :

– 5 pozos de recarga en la zona de Crestatx, separados entre si unos 400 m.

– Caudal máximo inyectado en cada pozo: 10 l/s.

– Valor de la recarga artificial anual: 0.70 hm3/a (65% de los recursos disponibles).

Conclusión:

Se considera factible este escenario de recarga.

Caudales superiores a 1 hm3/año producirían un ascenso del nivel por encima de la superficie del terreno.

La capacidad máxima de almacenamiento es de unos 700.000 m3/año



ENSAYO DE INYECCIÓN


Experiencias en Cataluña en los ríos Besós y Llobregat realizadas por la Agencia Catalana del Agua

69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96

AÑO

0

2

4

6

8

10

12

14

16 VOLUMEN RECARGADO (hm3)

Recarga por pozos

Recarga por escarificado del lecho del rio

ALUVIAL DEL RIO LLOBREGAT (AgBar 1997) VOLUMENES RECARGADOS EN EL

CUBETA DE SAN ANDREU (BARCELONA)



OBJETIVO

Incrementa los recursos subterráneos disponibles para la

Explotación del acuífero por parte de la Comunidad de

Usuarios de la Cubeta de San Andreu.

La recarga se realiza con agua bruta procedente del río

Llobregat. Se trata primero en una balsa de decantación,

en forma de humedal, y después pasa a la balsa de recarga.



MODELO MATEMÁTICO DE FLUJO DEL ACUÍFERO



TRABAJOS EN CURSO:

- Evaluación cuantitativa y cualitativa de la recarga.

- Estudio de la colmatación. Muestreo del sedimento

depositado en el fondo del humedal, caracterización

mineralógica del mismo y correlación de su evolución con

la pluviometría de la cuenca, con especial incidencia en

episodios de avenidas.

- Estudio del comportamiento de la zona no saturada como

depurador de contaminantes.

- Estudio de la presencia de contaminantes emergentes y

su distribución en la zona no saturada hasta llegar al nivel

freático.

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