Establecimiento preliminar de la posición de la interfase aguadulce-agua salada en el sector de la desembocadura del río Guadalfeo (acuífero Motril-Salobreña) mediante técnicas

geofísicas y registros de salinidad

Study of the freshwater-saltwater interface position en the Guadalfeo River mouth sector (Motril-Salobreña aquifer)with geophysical techniques and salinity logs

Carlos Duque (1), María Luisa Calvache (2), Manuel López Chicano (2), Antonio Pedrera (3) y Jesús Galindo-Zaldívar (2)

(1) Department of Geography and Geology. Øster Voldgade 10, DK-1350. University of Copenhagen. Dinamarca. cad@geo.ku.dk(2) Departamento de Geodinámica. Av/ Fuentenueva s/n 18071. Universidad de Granada. calvache@ugr.es, jgalindo@ugr.es, mlopezc@ugr.es

(3) Oficina de Proyectos del IGME de Granada. C/ Alcázar del Genil, 4, 18006 Granada. a.pedrera@igme.es

ABSTRACT

Several geophysical surveys (time domain electromagnetic soundingsand electrical resistivity tomography) have been carried out in Motril-Salo-breña aquifer for detecting the saline wedge but there are uncertaintiesabout the exact position and shape. In 2009 a 250 metres depth boreholewas drilled near the coastline. Electrical water conductivity logs showed afresh water-brackish water change that is considered as the beginning ofthe saltwater-freshwater interface. The information obtained with the logsand the geophysical methods has been combined and an approximation tothe upper limit of the saltwater-freshwater interface shape is presented.

Key-words: Motril-Salobreña aquifer, TDEM, electrical resistivity tomogra-phy, saline wedge, salinity logs.

RESUMEN

Se realizaron campañas geofísicas (Sondeos electromagnéticos en el domi-nio del tiempo y tomografía eléctrica) en el acuífero Motril-Salobreña paradetectar la cuña salina que revelaron incertidumbres acerca de la posiciónexacta y la forma que presenta esta. En 2009, se perforó un sondeo de 250m de profundidad cerca de la línea de costa. Los registros de salinidad en elsondeo mostraron un cambio de agua dulce a agua salobre que es consi-derado como el inicio el inicio de la interfaz agua dulce-agua salada. La in-formación obtenida a través de los registros de salinidad y los métodosgeofísicos se combinó para presentar una primera aproximación de la mor-fología del límite superior de la transición desde agua dulce a agua salada.

Palabras clave: Acuífero Motril-Salobreña, sondeos electromagnéticos enel dominio del tiempo, tomografía eléctrica, cuña salina, registros de salini-dad

Geogaceta, 50-1 (2011), 75-78. Fecha de recepción: 15 de Febrero de 2011 ISSN:2173-6545 Fecha de revisión: 28 de Abril de 2011

Fecha de aceptación: 27 de Mayo de 2011

Copyright© 2011 Sociedad Geológica de España / www.geogaceta.com 75

GEOGACETA, 50-1, 2011

Introducción

La intrusión marina es muy frecuente enlos acuíferos costeros donde la actividadhumana exige el bombeo de recursos hídri-cos subterráneos para atender a las necesi-dades de la población. La determinación dela posición de la cuña salina representa unobjetivo difícil de alcanzar debido a que, enmuchas ocasiones, ésta se localiza a eleva-das profundidades donde es más compli-cado aproximarse tanto por métodos direc-tos como indirectos. La medida medianteregistros verticales de conductividad eléc-trica del agua subterránea tiene como prin-cipal inconveniente la necesidad de sondeosde gran profundidad, de coste muy elevadoy, por ello, poco frecuentes. Por este motivo,se recurre con frecuencia a las técnicas ge-ofísicas que permiten localizar sectores de

baja resistividad que puedan asociarse a in-trusión marina. El principal inconvenienteque presentan los datos geofísicos aparecea la hora de interpretar los resultados yaque los contrastes de resistividad puedendeberse tanto a cambios en la salinidad delagua como a cambios litológicos.

En el acuífero Motril-Salobreña, se hancombinado ambas metodologías, ya que sehan utilizado los datos obtenidos a partir dediferentes técnicas geofísicas junto con lasmedidas directas de conductividad eléctricadel agua en tres sondeos próximos a lacosta de reciente construcción. La actividadantrópica está produciendo una importantereducción de las entradas de agua al acuí-fero debido a la construcción de una presaen el río Guadalfeo (una de las principalesfuentes de recarga del acuífero) o a loscambios en los sistemas de riego de los cul-

tivos y en los usos del suelo sobre su su-perficie. Por este motivo, el riesgo de intru-sión marina es cada vez mayor aunquehasta el momento no se hayan detectadoevidencias claras de avance de la cuña sa-lada. Se ha seleccionado la zona de estudioen las inmediaciones de la desembocaduradel río Guadalfeo por ser ésta la zona mássensible a la intrusión marina (Calvache etal., 2009).

Contexto hidrogeológico

El acuífero Motril-Salobreña limita haciael Sur con el mar Mediterráneo a lo largode 12 km (Fig. 1). Está compuesto por sedi-mentos detríticos con una conductividad hi-dráulica media de 50 m/d (Duque, 2009),aunque con oscilaciones de entre 200 m/dy 5 m/d. Esta elevada conductividad hi-

dráulica es la responsable de que el flujosubterráneo en el acuífero sea relativa-mente rápido por lo que un descenso delas entradas al sistema puede desembocaren procesos muy rápidos de avance deagua marina hacia el interior. Las principa-les fuentes de recarga del acuífero son elrío Guadalfeo y la entrada por retorno deriegos (Duque y Calvache, 2010). Ambasestán controladas y directamente relacio-nadas con la actividad humana por lapresa de Rules y por la regulación de lossistemas de riego. Precisamente esta estambién la causa del buen estado que hapresentado tradicionalmente el acuífero encomparación con otros acuíferos costeroscercanos, donde la intrusión marina hasido detectada en las épocas de sequías(Calvache y Pulido-Bosch, 1991; 1997).Los sistemas de riego con altas dotacionesy la presencia del río Guadalfeo, con cau-dales muy elevados, incluso en épocas es-tivales, ha mantenido la buena calidad delagua del acuífero.

Antecedentes

En este sector costero se realizarondurante los años 80 y 90 diversos estudiosgeofísicos utilizando sondeos eléctricosverticales encaminados a establecer lageometría del acuífero y la naturaleza delsustrato así como dar una primeraaproximación a la situación de la intrusiónmarina (Geirnaert et al., 1981; Soto,1998).De este modo se establecieron unasprimeras bases de las propiedades eléctricas

de los materiales de la zona, como tambiénse llevó a cabo en el cercano acuífero deCarchuna (Pulido-Bosch y Cañada, 1983)

Metodología

Para este estudio se dispuso de lainformación obtenida a partir de sondeoselectromagnéticos en el dominio del tiempo(SEDT), tomografía eléctrica y la conductividadeléctrica del agua de un sondeo. Los SEDT serealizaron con un sistema PROTEM de marcaGeonics. Está compuesto de un transmisorTEM-37, un receptor Protem-D y una bobinareceptora de baja frecuencia como sensor. Elprocesado e interpretación de los datos seha realizado con un modelo de capas planasque trabaja con modelización e inversión. Eltamaño de los bucles eléctricos ha sido va-riable (entre 50 y 200 m). La tomografía eléc-trica se realizó en perfil, mediante un equi-po ABEM SAS 4000 con 40 canales de me-dida y un espaciado entre electrodos de 4 m.Se utilizó el protocolo de medida “4-chan-nel multiple gradient” que ofrece una reso-lución superior al dispositivo tradicionalWenner-Schlumberger. Este incremento en ladensidad de datos no implica un coste tem-poral muy elevado durante la adquisición gra-cias a los cuatro canales de medida.

El procesado se realizó mediante el pro-grama de inversión RES2inv. La zona de es-tudio es llana por lo que la topografía seconsideró horizontal. Para obtener los re-gistros de salinidad se utilizó una sonda deconductividad y temperatura de 200 m y serealizaron medidas periódicas en aquellos

tramos del sondeo donde se localizaba larejilla. Estos se localizan a espaciados va-riables distribuidos a lo largo de todo elsondeo de modo para conocer la distribu-ción de salinidad en toda la columna deagua.

Resultados

Recientemente, en el sector de estudiose han llevado a cabo diferentes campañaspara detectar la posición de la interfaseagua dulce-agua salada. En 2006 se utili-zaron sondeos electromagnéticos en el do-minio del tiempo a partir de los cuales selocalizaron dos puntos dentro del área deestudio donde se encontraron cambios sig-nificativos de resistividad (Duque et al,2008). Un sondeo (SEDT A) se localizó muypróximo a la línea de costa y el cambio deresistividad se detectó a 130 m de profun-didad con una variación desde 80 Ω.m amenos de 8 Ω.m (Fig. 2). El SEDT B se situóa una distancia de 300 m de la línea decosta y se detectó un cambio similar en losvalores de resistividad pero, en este caso, auna profundidad mayor, alrededor de los180 m (Fig. 2).

En 2009 se realizó tomografía eléctricaen una línea de 200 m en dirección per-pendicular a la línea de costa. Con esta téc-nica fue posible obtener información conti-nua sobre las propiedades eléctricas delacuífero en una sección en dos dimensio-nes del acuífero. En la parte más cercana almar se detectaron valores muy bajos de re-sistividad (1 Ω.m) muy cercanos a la super-ficie topográfica. Este es el punto más cer-cano a la línea de costa donde se detectaun contraste importante de resistividad porlo que podría ser considerado como el iniciode la interfase entre agua dulce y agua sa-lada. Únicamente en este punto fue detec-tado un valor propio de agua salada o sa-lobre, ya que en el resto de la tomografíalos valores son considerablemente superio-res a lo que se podría esperar de materialessaturados con agua salada (Fig. 2). En elaño 2009 se perforó un sondeo de 250 mde profundidad en el área de estudio para ladetección, mediante medidas de la conduc-tividad del agua subterránea, de la interfaseagua dulce-agua salada. Desde entonces seha medido la conductividad eléctrica delagua subterránea a diferentes profundida-des para obtener registros de salinidad. Sedetectaron variaciones litológicas a lo algodel sondeo con presencia de arena fina, gra-

Fig. 1.- Localización del acuífero Motril-Salobreña y área de estudio.

Fig. 1.- Motril-Salobreña aquifer location and study area.

Hidrogeología76

C. Duque, M. L. Calvache, M. López, A. Pedrera y J. Galindo-ZaldívarGEOGACETA, 50-1, 2011

vas gruesas y arcillas con intercalaciones degravas. El sondeo resultó surgente si bienlos materiales que se detectaron no pare-cen evidenciar una situación de confina-miento. A pesar de los flujos verticales loscambios de conductividad eléctrica delagua no muestran grandes variaciones ensu posición a lo largo del tiempo. Los re-sultados muestran un cambio abruptoentre los 130 y los 170 m de profundidaddonde el agua subterránea incrementa suconductividad eléctrica desde los 1000µS/cm hasta más de 24000 µS/cm. Por lotanto, la conductividad eléctrica varía desdevalores propios de agua dulce hasta los co-rrespondientes a un agua salobre (la con-

ductividad eléctrica del agua del Mar Me-diterráneo en esta localización es de 50000µS/cm). Esta podría ser la causa de que laresistividad medida en los SEDT no alcancevalores muy bajos.

Discusión

Los resultados obtenidos a partir de lainterpretación de los datos fueron combi-nados para obtener una visión completa dela situación de la intrusión marina en el áreacercana a la desembocadura del río Gua-dalfeo. Los resultados de los SEDT fueroncontrastados a partir de los registros de sa-

linidad del agua subterránea en el sondeo.Por este motivo, se puede asegurar que lasdiferencias de resistividad encontradasestán directamente relacionadas con cam-bios en la salinidad del agua subterránea,pudiéndose descartar los cambios litológi-cos. Además la tomografía eléctrica es co-herente con el resto de resultados porquela resistividad asociada a la presencia deagua subterránea se detecta sólo en lospuntos más cercanos a la costa. La con-gruencia de todos los datos utilizados eneste estudio permitió la proyección de laforma del contacto entre al agua dulce y elagua salobre que representaría la parte su-perior de de la cuña salina (Fig. 3). La mor-

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Fig. 2.- Resultados de los métodos aplicados.

Fig. 2.- Results of the applied methods.

fología se corresponde por lo tanto con unparte inicial en la que se produce un des-censo muy brusco desde la línea de costahasta 50 m tierra adentro donde el cambiode salinidad se localiza ya a 130 m de pro-fundidad desde la superficie topográfica.Posteriormente, la pendiente del contactose suaviza y en los siguientes 250 m sola-mente desciende 50 m más.

Conclusiones

El estudio de la intrusión marina en elacuífero Motril-Salobreña representa un ob-jetivo muy importante debido a los cambiosque están produciéndose durante los últi-mos años asociados a las modificacionesantrópicas del entorno. Las propiedades hi-draúlicas de los materiales que lo compo-

nen además hacen prever que podríandesarrollarse procesos muy rápidos.

La aplicación de técnicas geofísicas enesta zona mostraba ciertas incertidumbrespropias del método y que han sido parcial-mente resueltas tras la comprobación conmedidas directas de las propiedades delagua subterránea en un sondeo de recienteconstrucción.

La combinación de las diferentes medi-das que se han realizado en el sector deestudio han mostrado unos resultados muycoherentes entre ellos y que permiten tra-zar una primera aproximación a la forma dela interfase agua dulce-agua salada. A par-tir de esta imagen se podrá analizar laevolución de este proceso y su correlacióncon las modificaciones de origen antrópicoen un acuífero donde, hasta ahora, no se

habían detectado indicios de intrusiónmarina.

Agradecimientos

Este estudio se realizó gracias a los fondosde los proyectos CGL2005-06224/BTE, CGL2008-05016, CSD2006-00041, CGL20 08-0367E/BTE y CGL2010-2104 financiados por el Mi-nisterio de Educación y Ciencia, los grupos de in-vestigación de la Junta de Andalucía RNM-369 yRNM-148 y el programa de perfeccionamientode Doctores del Plan Propio de la Universidad deGranada. Se agradece a los dos revisores anóni-mos sus aportaciones que ayudaron a mejorar lacalidad final del trabajo.

Referencias

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GEOGACETA, 50-1, 2011 C. Duque, M. L. Calvache, M. López, A. Pedrera y J. Galindo-Zaldívar

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Fig. 3.- Contacto agua dulce-agua salobre obtenido a partir de las diferentes metodologías.

Fig 3.- Freshwater-brackishwater contact inferred from the data obtained by different methodologies.