Introducción

A lo largo de las costas, de mu-chos países, se localiza la gran de-manda de agua, para uso agrícola,urbano e industrial y, cuando enesas áreas se cuenta con acuíferos,estos valiosos recursos resuelvenmuchas de estas necesidades pero,al mismo tiempo, su aprovecha-miento no está exento del riesgo deafección a su calidad por salinidad,como consecuencia de la intrusiónde agua marina.

Ante esta realidad, tiene queprestarse especial atención, en laplanificación hidrológica, a la gestiónracional de estos recursos hídricos,utilizando todas las herramientas

Rafael FERNÁNDEZ RUBIODr. Ingeniero de MinasPremio Rey Jaime I a la Protección de Medio AmbientePresidente del Consejo Asesor de Tecno AmbienteCIDES - IIE

Investigación, captacióny gestión de acuíferos costeros

que la tecnología hoy nos ofrece,para evitar esas afecciones, quepueden no sólo inutilizar un agua tanvaliosa, sino también arruinar inver-siones muy costosas, dando lugar asituaciones económicas, sociales yambientales críticas.

En este marco las mejores refe-rencias tecnológicas las encontra-mos en las actas de los tres congre-sos sobre Tecnología de la Intrusiónde agua de mar en los AcuíferosCosteros, de los cuales el TIAC’88(1988) se celebró en Almuñécar, elTIAC’03 (2003) tuvo lugar en Alican-te, y el TIAC’07 (2007), se desarrollóen Almería.

Pero esta valiosa informaciónmuchas veces pasa desapercibida,

incluso para técnicos y gestores, porlo que puede ser de interés presen-tar una síntesis del estado del arte,con apoyo en las aportaciones delTIAC’07, y también en reflexionespropias nacidas al hilo de los deba-tes de este Congreso.

Ocasión que aprovecho para de-jar constancia de agradecimiento alos coordinadores del TIAC’07, JuanAntonio López Geta, Antonio Puli-do Bosch y Gerardo Ramos Gon-zález, artífices de que fuera designa-do Presidente de Honor, justificadopor los muchos años de quehacer enestos ámbitos, fomentando vocacio-nes hidrogeológicas entre quieneshoy son figuras preclaras de estaciencia y esta técnica.

El marcode los acuíferos costeros

Como hemos indicado, las áreascosteras se corresponden, frecuen-temente, con zonas de gran deman-da de agua de calidad adecuadapara uso urbano (con gran compo-nente turística estacional) y agrícola,pero también para actividades indus-triales y de ocio.

En este contexto la España pe-ninsular y la insular suman variosmiles de kilómetros de longitud, loque a su vez representa muchos ki-lómetros cuadrados de superficieadyacente, donde se ubica una po-blación con gran tradición agrícola,apoyada por una climatología muyfavorable y por la presencia de tie-rras aptas para cultivos de regadío.Pero también son zonas que alber-gan una alta densidad poblacional,lo cual requiere disponibilidad decaudales considerables de agua,especialmente en época estival,coincidente con el periodo másseco y, en general, con menoresaportes de agua superficial.

Costa de Tapia deCasariegos (Asturias).

tructura); prospección geofísica;sondeos de investigación y control;caracterización hidrodinámica, pie-zométrica y geoquímica (en el espa-cio y en el tiempo); relaciones aguassuperficiales – aguas subterráne-as;… y todo ello con el apoyo de lossistemas de información geográfica,tratamiento de datos, etc.

En estos ámbitos hay que pres-tar especial atención a la proximidaddel agua de mar, pero, además, enmuchos sectores, al desarrollarseagricultura intensiva y ubicarse insta-laciones industriales y emplazamien-tos urbanos, se presentan otras po-sibles fuentes de afección a la cali-dad de sus aguas subterráneas,como las derivadas de aportación defertilizantes agrícolas, retornos deriegos, lixiviación de residuos indus-triales y fugas de efluentes urbanos.

Prospección geofísica enacuíferos costeros

Sin lugar a duda la prospeccióngeofísica ha sido siempre, y ahora loes más, un auxiliar muy valioso, enla adquisición de información enacuíferos costeros. Se incluyen aquíprincipalmente: técnicas geoeléctri-cas de resistividades (sondeos eléc-tricos verticales); prospecciones

Como consecuencia, en estasáreas litorales se ha venido acumu-lando un conocimiento muy porme-norizado de los sistemas acuíferos(o masas de aguas subterráneas), aveces como consecuencia de inte-grar acuíferos ya afectados por pro-blemas de intrusión marina. Condi-ciones semejantes se presentan, enotros países costeros, con fuerte de-manda de agua, y con indudable ex-periencia en su captación y manejo.

Es por ello que en estos congre-sos, con importante participación in-ternacional, se pueden recoger ex-periencias contrastadas, con visónamplia, no sólo en las actas sinotambién en los debates e intercam-bios, con colegas de muy diversaprocedencia, lo que supone un enri-quecimiento en las tecnologías deaprovechamiento del agua subterrá-nea, en estos entornos. Todo ello nosólo desde la perspectiva de la me-jor gestión de los recursos de aguadulce, sino también de la necesidadde atender a la adecuada captaciónde aguas saladas o salobres, nece-sarias para alimentar a las plantasdesaladoras.

En el caso de Congreso de Al-mería, se presentó una visión muyactualizada de las técnicas de inves-tigación de acuíferos litorales, al

igual que de las técnicas de capta-ción, control y gestión, a través delas comunicaciones y ponencias deespecialistas de Alemania, Argelia,Bélgica, Croacia, Emiratos ÁrabesUnidos, España, Estados Unidos,Francia, Grecia, Holanda, India, Irán,Israel, Italia, Libia, Marruecos, Méxi-co, República Dominicana, Rusia,Siria, Sultanato de Omán, Tanzania,Túnez, Turquía y Venezuela.

Hidrogeologíade los acuíferos costeros

Los acuíferos más importantesson los detríticos, kársticos y volcáni-cos, muchos de ellos en contactocon el mar, y muy frecuentemente li-gados a zonas húmedas, presentesen sectores litorales, en forma demarismas, albuferas, estuarios, etc.

Punto de partida obligado, parael correcto conocimiento de la hidro-geología de estos ámbitos, es la ne-cesidad de identificar y caracterizartanto al medio hidrometeorológico(precipitación y evaporación), comoa las formaciones acuíferas y su en-torno, en cuanto a litología, estructu-ra, geometría y almacenamiento, loque implica la aplicación de técnicasde: inventario de puntos de agua;geología e ingeniería (litología y es-

Costa granítica deLa Lanzada

(Pontevedra).

Acantilados en la Isla de La Palma (Canarias).

electromagnéticas en el dominio deltiempo: tomografías eléctricas resis-tivas; sondeos de resonancia mag-nética y gravimetría.

Por otra parte la optimización delos dispositivos de medida, en losmétodos eléctricos y electromagnéti-cos abre, en la actualidad, un pano-rama del máximo interés.

Estos estudios se enfocan haciala identificación espacio-temporal delas diferentes masas de agua dulce,salobre y salada, a través de seudo-secciones de resistividad aparente, ytambién, para determinados méto-dos, hacia la posibilidad de cuantifi-car parámetros, como porosidad,permeabilidad (transmisividad) y co-eficiente de almacenamiento. La dis-ponibilidad de registros de sondeosmecánicos presta un apoyo funda-mental en la calibración e interpreta-ción de los datos, al permitir parame-trizar la interpretación geológica delos registros geofísicos, aportandoasí verdaderos cortes litológicos.

Estos estudios prestan las máxi-mas aportaciones cuando, a la de-terminación paramétrica espacial, seune la temporal, permitiendo evaluarlas modificaciones de la geometría ycomposición de las masas de aguadulce y salada subterráneas.

Otra aportación muy importantees la referente a la posibilidad de de-terminar la hidrodinámica de la intru-sión, a lo largo del tiempo, así comolas fluctuaciones estacionales delagua dulce – agua salada, y las mo-dificaciones en la posición de la cuñasalina. En este ámbito la instalaciónpermanente de algunos dispositivoseléctricos, y la aplicación de las téc-nicas de transmisión de información,en tiempo real, permiten un segui-miento a distancia, con producciónde imágenes geoeléctricas volumé-tricas, mediante telecomunicacionesinalámbricas.

Igualmente, la determinación tri-dimensional de la geometría de lamasa de agua, junto al conocimientode la porosidad eficaz, permiten co-nocer el volumen de agua almacena-do en el acuífero.

Es de destacar el interés quepresenta, en muchas ocasiones, la

complementariedad de métodosgeofísicos en los estudios de acuí-feros costeros, con problemas de in-trusión de agua salada, siempre quese empleen adecuadamente, te-niendo bien presentes las posibilida-des y limitaciones de los diferentesmétodos. También hay que resaltarel interés de localizar prospecciones

geofísicas realizadas con otros pro-pósitos (por ejemplo: investigaciónpetrolera en ámbitos costeros).

Entre estas aportaciones, com-plementarias y pluridisciplinares, nopodemos olvidar que la prospeccióngeofísica puede contribuir con infor-mación valiosa para adquirir los da-tos que requiere la realización demodelos matemáticos de simulación.

Estudios geoquímicosy ambientales

En los acuíferos costeros losprocesos de modificación de la cali-dad de las aguas no sólo se relacio-nan con la intrusión marina, sino quetambién pueden derivarse del retor-no de aguas de riego, reutilizaciónde aguas residuales industriales y ur-banas, recarga artificial, desalación,etc. El uso integrado de parámetroshidroquímicos (iones mayoritarios;

PPiieezzóómmeettrroo eenn eell aaccuuííffeerroo ccoosstteerroo ddee

PPoonnttaa ddee TTiibbuurrããoo((VViittoorriiaa,, BBrraassiill))..

Acuífero kárstico al Norte de Cascais (Portugal).

intrusión de agua de mar. Muchasson las experiencias que puedenapoyar estas actuaciones, perosiempre van a requerir de un cono-cimiento muy pormenorizado y pro-fundo del acuífero, y de la aplicaciónde tecnologías muy precisas, enevitación de producir males no de-seados, especialmente cuando noexisten barreras impermeables fia-bles.

Aspecto fundamental hoy es elreferente a la captación de agua demar para el abastecimiento de plan-tas desaladoras, en el que hay quedejar constancia de que es muchomás favorable, para la economía delproceso, realizar la captación me-

En estos acuíferos presta granapoyo, a su mejor conocimiento, lautilización de trazadores naturales oantrópicos, que permitan definir flujossalinos e interconexiones.

Hay que destacar que los estu-dios hidroquímicos requieren, fre-cuentemente, del tratamiento esta-dístico de grandes bases de datosanalíticos, con apoyo en sistemasde información geográfica, así comoel análisis cluster, para clasificar lacalidad de las aguas en grupos hi-drogeoquímicos homogéneos.

Captación de acuíferoscosteros y control

de las explotaciones

El aspecto más delicado corres-ponde, siempre, a la captación deagua dulce en acuíferos costeros yal régimen establecido para evitar la

elementos traza, como plomo, zinc,cobre y mercurio; relaciones ióni-cas), y parámetros isotópicos (oxíge-no, hidrógeno, azufre, carbono, es-troncio, boro, bromo, nitratos), apor-ta información muy valiosa para elconocimiento de dichos procesos y,en especial, de la interacción agua-roca, con posibilidad de movilizacióniónica. Igualmente son muy valiososotros parámetros físicos como tem-peratura, pH y conductividad.

Los estudios isotópicos permi-ten determinar: origen de la intru-sión salina y su evolución espacio-temporal; edad de las aguas y surenovación; velocidad de flujos sub-terráneos; mezcla de aguas; paleo-salinidad; vulnerabilidad frente a lacontaminación, etc. Igualmente es-tos estudios ayudan a prever posi-bles desequilibrios futuros y degra-dación de la calidad del agua, comoconsecuencia de: evaporación;mezcla de aguas; incremento de laextracción de caudales que superelos recursos renovables; etc. En es-tos casos se puede encontrar apoyoen los modelos reactivos de trans-porte, como el PHREEQC y elACUAINTRUSION, que permitentener en cuenta cambios de concen-traciones por liberaciones iónicas.

En el caso de acuíferos kársti-cos el conocimiento de sus caracte-rísticas hidroquímicas es fundamen-tal, para interpretar procesos de di-solución de las rocas carbonatadas,y para determinar el comportamientoen la zona de mezcla.

diante sondeos o drenes en la franjalitoral, que efectuar la aparentementesimple toma directa de agua en elmar. Una técnica muy interesante decaptación se presenta actualmentecon las perforaciones sub-horizonta-les dirigidas, bajo el mar.

En cualquier caso las captacio-nes requieren de tecnologías muyperfectas, en cuanto a las caracte-rísticas de diseño, función de la per-meabilidad del acuífero, estratifica-ción del agua dulce – agua salada,agresividad del agua de mar, nece-sidad de reducir los sólidos en sus-pensión, etc.

El control continuo de paráme-tros como salinidad y temperatura,en una red de piezómetros adecua-damente distribuidos, y con diferen-tes profundidades de registro, en elentorno de la captación litoral, aportainformación muy valiosa para el co-

Playa de Montíboli (Alicante).

Planta desaladora de Carboneras(Almería).

nocimiento del funcionamiento delsistema hídrico, del que se obtieneagua salada o salobre y, en espe-cial, de la interfase agua dulce –agua salada. En el caso de las desa-ladoras existentes en el litoral alme-riense esta investigación está contri-buyendo, de forma decisiva, a esteconocimiento y, en consecuencia, asu mejor gestión.

Por todo ello es indispensableacompañar, a toda instalación deplanta desaladora, de una red decontrol hidrogeológico, que permitaregistrar todos los parámetros de in-

taurar la calidad del agua, siempreque se disponga de agua adecuadapara este uso. La utilización de mo-delos, como el SUTRA, de transpor-te saturado – no saturado, en ele-mentos finitos, al igual que las herra-mientas MODFLOW y MT3D, pue-den ayudar a predecir el efecto de larecarga, y actuar en consecuencia.

En esta recuperación es nece-sario tener simultáneamente encuenta los aportes por infiltración,derivada de las aguas de lluvia, alo que ayuda el balance del ión clo-ruro, y la estratificación del 18O en

análisis de datos pluviométricos,foronómicos y piezométricos.

En la estimación de balanceshídricos, de acuíferos litorales, ensituación de sobreexplotación, seencuentra la dificultad añadida deque, la mayoría de los métodosutilizables, parten de la suposiciónde que se encuentran en régimennatural, por lo que, en rigor, no po-drían aplicarse.

Ante estas realidades es reco-mendable el diseño e implementa-ción de planes de sostenibilidad, enel aprovechamiento de los recursoshídricos de los acuíferos litorales, so-bre los que gravita agricultura pujan-te y desarrollo turístico creciente,frente a la limitación en la disponibili-dad sostenible de agua. Para la eje-cución de estos planes hay que con-tar con la concienciación de losusuarios, que tienen que autoimpo-nerse limitaciones muy severas en elaprovechamiento de las aguas, de-biendo considerar la posibilidad deobtener recursos hídricos de otro ori-gen, para minimizar los impactos ne-gativos. En estos recursos adiciona-les juega papel muy importante ladesalación del agua de mar.

No cabe duda de que para estagestión es fundamental la participa-ción de los usuarios, lo que se pue-de favorecer mediante creación decomunidades de usuarios.

Modelos matemáticos desimulación

El modelado conceptual y mate-mático, tanto directo como inverso,de los acuíferos, se muestra como

terés en el proceso y, especialmen-te, los hidrodinámicos y los hidroquí-micos, sin olvidar los referentes almedio marino en el que se realiza ladescarga de la salmuera rechazo delproceso, por su posibilidad de afec-ción a la flora y fauna marina.

Recuperaciónde acuíferos salinizados.

Recarga

En muchas áreas litorales laextracción excesiva de agua sub-terránea ha modificado, desfavora-blemente, el equilibrio agua dulce -agua salada, especialmente en re-giones áridas y semiáridas, perotambién en otras con fuerte de-manda, afectando a la calidad delrecurso, y poniendo en situaciónde crisis al desarrollo económicode estas zonas.

La recarga artificial se presentaen estos casos como una posibilidadreal, para mitigar el problema y res-

las aguas de lluvia, en relación conla altitud. Esta estimación de la re-carga se ve ayudada con la aplica-ción de métodos como el APLIS oel MIKE SHE. Sin embargo la esti-mación de la descarga se dificulta,ante la imposibilidad de cuantificarlas salidas submarinas, por lo quesiempre hay que auxiliarse del

Costa volcánica en Cabo de Gata (Almería).

Acuífero sedimentarioen Puerto San Julián(Patagonia Austral,Argentina).

de las fluctuaciones espaciales deniveles de agua, consecuencia asu vez de variaciones de la recar-ga/descarga, a lo largo del tiempo,derivadas de lluvias, riegos, eva-potranspiración, drenaje, etc.

Un aspecto muy importante, almodelar los sistemas hidrogeológi-cos costeros, es el derivado de lasvariaciones de densidad de lasaguas implicadas, que puede de-berse tanto a la presencia de apor-te de agua salina, como a la disolu-ción de sales evaporíticas existen-tes en el contexto hidrogeológico, oa la presencia de aguas fósiles,desplazadas por las operaciones debombeo, o al transporte de solutos.

Los modelos matemáticos soninteresantes para verificar la fiabili-dad de la información disponible, re-lativa al contexto hidrogeológico, através de las tareas de pre-proceso ypost-proceso, al tiempo que permitenanalizar las modificaciones en losacuíferos, como consecuencia deacontecimientos naturales (inunda-ciones, sequías, mareas, ciclones,etc.), o actuaciones antrópicas (ex-tracciones y recargas).

Todo ello requiere de procesosde calibración muy prolijos, tanto enestado de régimen permanentecomo transitorio, con apoyo de regis-tros de series históricas temporales,extendidas por el área, y controles

herramienta de investigación y deci-sión muy valiosa, en los procesos detoma de decisión. En todo caso nopodemos olvidar que se trata siem-pre de modelos complejos, por in-cluir flujo y transporte de solutos, encondiciones de densidad variable,cuyo interés se acentúa en las previ-siones y toma de decisiones ante ac-tuaciones antrópicas.

Los modelos permiten, además,el seguimiento de las evolucionestemporales y espaciales de la piezo-metría, en acuíferos litorales sobre-explotados, utilizando herramientasde simulación en régimen perma-nente o transitorio (por ejemplo elHST3D); o modelos de flujo en dife-rencias finitas tridimensionales,como el programa de modelizaciónMODFLOW (empleando el GroundWater Modelling System), el MT3D oel MATLAB, así como diferentes có-digos de libre distribución (SEAWAT)o paquetes de software (como el d3f,y el r3t), pero también con el apoyode las bases de datos cartográficos yalfanuméricos en GIS, complemen-tadas con procesos de interpolación.

Liendo (Cantabria).

Cabo de Buena Esperanza(África del Sur).

En la aplicación de los modelosdestaca el interés de poder realizarpronósticos del comportamiento delacuífero, a corto y medio plazo, enrelación con: las conexiones hi-dráulicas entre aguas superficialesy subterráneas; modificación de ex-tracciones; realización de operacio-nes de recarga; etc. Todo ello tieneaplicación práctica, de gran interés,en procesos de optimización de lagestión de los recursos hídricossubterrá neos, en zonas costeras,analizando diferentes escenariosde bombeo (por ejemplo con simu-laciones PMWIN), con el corres-pondiente pronóstico de la evolu-ción piezométrica (cantidad del re-curso), y del quimismo del agua(calidad del recurso).

Estos aspectos son fundamenta-les para evaluar la sostenibilidad enla gestión de acuíferos costeros e,incluso, para establecer posibilida-des de recuperación de acuíferosafectados por intrusión marina, esta-bleciendo para su comprobación lasadecuadas redes de control. Perotambién es importante la modelaciónpara determinar la evolución de lapluma de contaminación, derivadadel empleo de fertilizantes y sustan-cias agrotóxicas usadas en el aguade riego.

Gestión, controly seguimiento

La extracción de agua subte-rránea en acuíferos costeros, encontacto con el mar, requiere el tra-bajo permanente de verdaderos es-pecialistas en Hidrogeología, conmuy buen conocimiento de las ca-

racterísticas de estos acuíferos,dado el riesgo de provocar intrusiónsalina. Complementariamente, y decara a la posible evolución futura, elproblema se agravaría de producir-se la anunciada elevación del niveldel mar, debida al cambio climático,que impondría situaciones de ma-yor estrés hídrico, en estos siste-mas acuíferos litorales.

Por ello, en la gestión de estossistemas litorales, con demandasque crecen rápidamente, debenconsiderarse todas las posiblesactuaciones complementarias,para disminuir los riesgos. Es elcaso de la implementación de re-carga artificial con aguas residua-les, pero también la posibilidad decrear barreras negativas de depre-sión de la cuña salina, en el bordecostero, como pueden ser las deri-vadas de la extracción de aguasubterránea, para alimentar a lasplantas desaladoras, que suponeun beneficio adicional, al retraer yfrenar el avance de la intrusión.

En todo caso, la gestión de es-tos acuíferos, así como toda actua-ción de bombeo, debe estar acom-pañada de programas de controlde la calidad química de las aguas,en sondeos y piezómetros, contransmisión multimodal de datos,vía satélite o radio de baja frecuen-cia, para identificar anticipadamen-te cualquier efecto desfavorable.Estos programas muchas veces seapoyan en herramientas matemáti-cas, como los modelos de RedNeural Artificial, que permiten pre-decir las consecuencias de actua-ciones antrópicas sobre la calidadde las aguas subterráneas, ayu-

dando a los planificadores a preverlas cantidades de agua utilizables,y las repercusiones de las extrac-ciones en la calidad.

Igualmente, en el caso de Euro-pa, estos controles se hacen casi im-prescindibles para el seguimiento delos indicadores del estado cuantitati-vo y cualitativo de las masas deagua, como imponen las Directivas2000/60/CE y 2006/118/CE, y parapoder planificar las actuaciones ne-cesarias para alcanzar su buen esta-do, en el año 2015, en función de losniveles de riesgo por intrusión mari-na: riesgo seguro, riesgo en estudio yriesgo nulo.

Debemos añadir que los Siste-mas de Ayuda a la Decisión son muyvaliosos para la gestión integral deestos recursos hídricos costeros (enlos que está en grave riesgo el desa-rrollo socioeconómico y medioam-biental), al posibilitar la evaluaciónmulti-criterio, comparando diferentesescenarios para la explotación yasignación de recursos hídricos.

Bibliografía

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Costa septentrional de la Isla de Príncipe (Golfo de Guinea).