Un estudio hidrogeológico de la cuña salina permite conocer el estado actual de un acuífero y la posición e hidrodinámica de la interfaz salina.
Esto, con el objeto de predecir su comportamiento ante diferentes escenarios y disponer de un plan de manejo y control que optimice en cantidad y calidad la explotación del recurso, y la aplicación de medidas de mitigación en caso de ser necesario.
En Aquist realizamos este tipo de estudio mediante una metodología que contempla cuatro grandes etapas:
- Estudios Línea de Base.
- Modelo Hidrogeológico Conceptual.
- Modelo Hidrogeológico Numérico.
- Gestión de la explotación.
Etapa 1: Estudios Línea de Base
Corresponde a los trabajos de revisión y análisis de la información existente y a la generación de datos necesarios para definir la línea base del área en estudio.
Esta generación de nuevos antecedentes corresponde principalmente a la obtención de datos producto de los siguientes trabajos de terreno:
- Reconocimiento Geológico, Geomorfológico y Estructural.
- Hidrología.
- Supervisión de campañas de aplicación de técnicas geofísicas.
- Catastro de pozos en el área de estudio.
- Monitoreo de niveles y calidad de agua.
- Supervisión de levantamiento topográfico.
- Ejecución de pruebas de bombeo.
- Perfilajes de Conductividad Eléctrica en los pozos.
Etapa 2: Modelo Hidrogeológico Conceptual
Terminada la etapa anterior, se procede a su recopilación para establecer el modelo conceptual hidrogeológico.
“El Modelo Hidrogeológico Conceptual establece la definición del funcionamiento dinámico del sistema hídrico subterráneo del área de estudio, es decir: las entradas, el movimiento y dirección del flujo, y las salidas, naturales o artificiales, del acuífero en cuestión”.
En esta etapa se representan los elementos más importantes del sistema físico y su comportamiento, basándose en todos los antecedentes técnicos disponibles de las cuatro disciplinas necesarias: geología, hidrología, hidrogeoquímica e hidrogeología.
Por tal motivo, el modelo conceptual tiene que estar confeccionado rigurosamente, dado que sobre esta base se construirán los modelos numéricos.
Los principales aspectos que definen el modelo conceptual son:
- Marco Geológico: Es la distribución y configuración del acuífero y de las unidades geológicas que lo componen.
- Marco Hidrológico: Considera el estudio de la componente superficial de las aguas. Incorpora un análisis hidrometeorológico, redes de drenaje, aforo de caudales, análisis de caudales en diferentes periodos de retorno, caracterización fisicoquímicas de las aguas, etc.
- Marco Hidrogeológico: Incluye la extensión física del sistema acuífero, características hidrogeológicas que impactan o controlan el sistema de flujo de las aguas subterráneas, análisis de las direcciones de flujo de las aguas subterráneas, cálculo de las propiedades hidrogeológicas fundamentales que dominan el flujo subterráneo y el tipo de medio poroso, entre otras actividades.
- Hidrogeoquímica: Análisis de la componente química de las aguas subterráneas y superficiales. Considera un análisis integral de la composición química e isotópica de las aguas, análisis espaciales de distribución, aguas extremas, contaminaciones puntuales, etc.
- Intrusión marina: Análisis integral del comportamiento hidrodinámico e hidrogeoquímico de la interfaz salina. Esta etapa incorpora un análisis del volumen de acuífero vulnerado y sus características fisicoquímicas. Además de la geometría de la cuña salina, la cual es definida de acuerdo a estudios geofísicos e hidrogeoquímicos.
- Entradas y Salidas de Agua al Sistema Acuífero: Los ejemplos más comunes incluyen bombeos, infiltración, evapotranspiración, drenaje y flujos a o desde cuerpos de agua superficiales. En el modelo conceptual se deben identificar y describir las entradas y salidas de agua, incluyendo los caudales y su variabilidad temporal.
- Análisis integrado: Corresponde al análisis de cada una de las componentes integradas. El resultado de este análisis es el comportamiento hidrodinámico global del sistema acuífero.
Finalmente, y como parte del modelo conceptual, se realizará un balance de aguas (balance hídrico).
Etapa 3: Modelo Hidrogeológico Numérico
Sobre la base del modelo conceptual se implementarán los modelos numéricos que permitan analizar la explotación futura para los pozos de la zona.
Se consideran principalmente labores de gabinete, basadas en traspasar el modelo conceptual a los modelos numéricos.
Para alcanzar los objetivos planteados se distinguen tres fases principales:
Fase 1: Modelo numérico: A partir del modelo conceptual que explica el funcionamiento del sistema (Etapa 2), así como de la información generada por Aquist (Etapa 1), se construirá un Modelo Numérico en 3D, que permita simular los niveles en el acuífero.
Posteriormente, se realizará un proceso de calibración que consiste en ajustar los niveles calculados por el modelo numérico a los medidos en pozos de observación, modificando los parámetros hidrogeológicos de permeabilidad y almacenamiento en los rangos físicos definidos en el modelo conceptual.
Este proceso es de gran relevancia, porque hace que la herramienta sea representativa del sistema real que se está modelando.
Fase 2: Modelo de densidad variable: Para la simulación numérica de densidad variable se debe incorporar la densidad de agua dulce y la densidad de agua de mar, las cuales serán definidos en el modelo conceptual. Esta modelación tiene como resultado perfiles para el avance de la cuña salina en diferentes escalas de tiempo.
Fase 3: Balance de oferta y demanda: En esta etapa se evaluarán y definirán los escenarios que se aplicarán conjuntamente para el Modelo Numérico y el Modelo de Densidad Variable. Estos permitirán definir la operación sustentable de los pozos.
Uno de los objetivos de esta fase es definir, en conjunto con el cliente, la operación esperada de los pozos. De esta manera, se podrá establecer el tiempo de ejecución del escenario modelado, considerando la sustentabilidad en términos volumétricos y de riesgo de contaminación por intrusión salina.
Etapa 4: Gestión de la explotación
- Plan de Manejo de explotación: Con base en los resultados obtenidos en las etapas anteriores, se diseñará un plan de manejo de explotación del recurso hídrico subterráneo disponible, el cual permitirá aumentar la oferta de agua en los periodos de mayor demanda, sin aumentar el riesgo de intrusión salina.
- Diseño plan de medidas de mitigación y control: El cual permitirá mantener bajo control las variables involucradas en el funcionamiento óptimo del programa de explotación que se defina, las cuales son:
a) Parámetros que podrían verse mayormente afectados producto de la explotación del recurso.
b) Localización de puntos de observación.
c) Indicadores de estado
d) Frecuencia de mediciones.
e) Valores umbral.
f) Plan de acciones y obras a ejecutar para control y/o mitigación.
Para saber más sobre planes de control y seguimiento, recomendamos leer “La importancia del monitoreo y seguimiento de la componente hídrica”.
Finalmente, los trabajos del estudio hidrogeológico de la cuña salina culminan con la elaboración de un informe consolidado con toda la información recopilada y generada por el equipo de hidrogeólogos de Aquist.
En este informe se respalda la elaboración del Modelo Hidrogeológico Conceptual, además de la construcción, calibración y escenarios de simulación a través de la modelación numérica.
Todo esto con el objetivo de determinar el estado de la cuña salina en relación a los acuíferos costeros y gestionar una gestión adecuada y sustentable del recurso.
