Modelo matemático para la caracterización e investigación de la interfaz salina del acuífero de la Plana litoral de Oropesa-Torreblanca (unidad hidrogeológica 8.11)

Abstract

[ES] La caracterización de los procesos de salinización por intrusión marina en acuíferos costeros requiere la adecuada modelización hidrodinámica del sistema, no siendo suficiente el conocimiento de las descargas al mar. La mayoría de los estudios recientes, desarrollados desde la entrada en vigor de la Directiva Europea del Agua, tienden a cuantificar estos problemas basándose en dichas descargas con la limitación que ello supone. En el presente TFM se ahonda en la investigación de un acuífero costero y en su adecuada modelación matemática. Se ha implementado un modelo matemático de la Plana de Oropesa-Torreblanca (masa de agua subterránea 080.110) de mucha mayor complejidad y precisión que los realizados hasta el momento. Hasta ahora se basaban en modelos de flujo 2D estacionario y, muy recientemente, se tenía uno transitorio. Este TFM aborda la modelación 3D, en régimen transitorio, en condiciones de densidad variable, y con una resolución y parametrización mayores que en todos los modelos previos. Una vez definida la discretización y acciones externas, se han abordado dos modelos de complejidad creciente. El primero calibrando el flujo sin efectos de densidad variable (MODFLOW); el segundo usando un modelo de flujo y transporte con efectos de densidad variable (SEAWAT). Ambos transitorios calibrados para 1973-2009. El nuevo modelo ha requerido profundizar en la interpretación de estudios previos tanto respecto a las acciones externas, como a los parámetros hidrodinámicos y su funcionamiento. Con respecto a los modelos previos, los resultados conforman la intrusión generalizada aunque se determinan flujos y descargas distintos. La intrusión media anual pasa de unos 0.67 hm3/año a 1.67 hm3/año, los flujos laterales de 27.37 hm3/año a 33.42 hm3/año, y las salidas netas al mar de 9.04 hm3/año a 9.24 hm3/año. Así, siendo este el modelo más complejo y preciso construido hasta el momento, calibrado respecto a piezometría y salinidades, se concluye que la intrusión es sensiblemente superior a lo estimado hasta ahora, y que las recargas laterales medias podrían ser hasta un 30% superiores. En todo caso, el nuevo modelo, supone una mejor aproximación de la realidad física que todos los anteriores y, con las limitaciones derivadas de los datos, aporta nuevas cifras del balance de este acuífero. Esto permitirá dirigir, de forma más efectiva, futuros esfuerzos de investigación en la caracterización del acuífero y acciones sobre este

[EN] Characterizing salinization due to seawater intrusion in coastal aquifers requires an adequate hydrodynamic modeling approach. It is not enough to estimate aquifer flows to and from the sea. Most recent studies, already developed within the framework of the European Water Directive, use to quantify these problems based on these water discharges thus limiting the reliability and accuracy of intrusion estimations. This TFM describes a research effort to characterize and model a coastal aquifer. A mathematical model has been developed for the coastal aquifer Plana de Oropesa-Torreblanca (body of groundwater 080.110) of greater complexity and accuracy than all preceding models developed for this aquifer. So far only 2D steady state flow models had been used and, very recently, transient conditions were included. This work addresses 3D modeling, transient flow conditions, including the effects of variable density, and a higher resolution discretization as well as a finer parameters zonification. Once the discretization and external stresses have been defined, two modeling approaches of increasing complexity are used. The first one based on flow without variable density effects (MODFLOW), the second a coupled flow and transport model considering variable density effects (SEAWAT). In both cases the calibration is done for the period 1973-2009 and the modeling effort has been based on a deep study of previous aquifer studies regarding external stresses, water abstractions and hydrodynamic parameters characterization. This work shows and confirms, compared to previous modeling efforts, that there is a generalized intrusion problem although the local characterization is different with this more realistic and accurate model. These differences lead to different budget figures: intrusion now is estimated as 0.67 hm3/year ¿ compare to previous 1.67 hm3/year-, lateral inflows from neighboring formations are now 27.37 hm3/year ¿ compared to 33.42 hm3/year - and outflows to sea are 9.04 hm3/year ¿ compared to 9.24 hm3/year-. So, being this the most complex and accurate model ever built, calibrated to honor both piezometric and salinity measurements, it is concluded that the intrusion is appreciably higher than estimated so far, and that average lateral inflows could be up to 30% higher than previously estimated. In any case, the new model is a better approximation of the physical reality that all previous models and provides new figures for the balance of the aquifer ¿ conditioned by the uncertainties and limitations from data. These results will help to guide future research efforts to characterize the aquifer and external stresses on it.