Caracterització de la dinàmica de la intrusió marina en base a dades i paràmetres de camp

Abstract

Salt-water intrusion occurs in coastal freshwater aquifers when the different densities of both, the saltwater and freshwater allow the ocean water to intrude into the freshwater aquifer. This process, despite being a natural process, in recent years has increased its effect as a result of anthropogenic processes, mainly the extraction of groundwater in coastal aquifers. Seawater intrusion is a global issue, exacerbated by increasing demands for freshwater in coastal zones, where the population has increased. One of the most important scientific challenges in the investigation of seawater intrusion is the lack of knowledge on the management of coastal aquifers. Framed within this overall context, the main objective of this project is to deepen in the understanding of the dynamics of the saltwater intrusion in an experimental plot located on the Catalan coast, in order to understand how this dynamic is affected by different parameters: geological, hydrological (rainfall, seasonality, etc.) and coastal (storms, etc.). The results from several field surveys, continuous temporal evolution and geophysical surveys conducted show that seawater mixing zone is located between 15 and 20 meters deep, with horizontal development around 80 meters towards continent, a little further from the well 3. The situation of the mixing zone seems restricted below 12 m depth, just below a siltstone layer, which act as a lower transmissivity zone that hindering hydraulic vertical movement of the transition zone, thus confining the lower aquifer according the transmissivity values obtained in the test pumping. Also there is a low-salinity interface located in the area near the coast. In conclusion, the studied aquifer could be characterized as an aquifer consisting of two zones with different hydraulic behaviours separated by a silt layer. The higher aquifer unit have a behavior of unconfined aquifer and the lower aquifer unit have a semi-confined behaviour, hindering the dynamics of the transition zone with seawater. Conductivity ant temperature data points out the influence of rain and storms in the transition zone location, this influence is different depending on the situation of the piezometer respect to the silt layer.

En els aqüífers costaners, les diferencies de densitat permeten que l’aigua marina s’introdueixi sota l’aigua dolça donant lloc a una zona de mescla d’aigua dolça i salada. Aquest procés malgrat ser un procés natural, els darrers anys el seu efecte s’ha incrementat a conseqüència dels processos antropogènics, entre els quals destaca l’extracció d'aigües subterrànies dels aqüífers costaners. La intrusió d’aigua del mar és un problema mundial, degut a la creixent demanda d’aigua dolça a les zones costaneres, en les qual ha augmentat la població. Un dels reptes científics més importants en la investigació de la intrusió marina és la manca de coneixement per la gestió dels aqüífers costers. Dins d’aquest context general, s’emmarca, l’objectiu principal d’aquest treball, el qual pretén aprofundir en el coneixement de la dinàmica de la intrusió marina a escala local a partir d’una parcel·la experimental localitzada a la costa catalana, per tal d’entendre com aquesta dinàmica es veu afectada per diferents variables geològiques, hidrològiques (precipitacions, estacionalitat, etc.) i costaneres (llevantades, etc.). Per estudiar aquesta variabilitat s’utilitzaran dades de nivell piezomètric, conductivitat elèctrica, temperatura i geofísica obtingudes en diversos punts de la zona experimental. Els resultats de les diferents campanyes de camp, de l’evolució temporal realitzada i de les campanyes geofísiques han permès situar la fondària de la zona de mescla d’aigua marina, concretament entre 15 i 20 m de profunditat, amb un desenvolupament horitzontal de fins a 80 metres. La situació de la zona de mescla sembla restringida per sota dels 12 m de fondària, just per sota del nivell de llims, el qual podria actuar com a una zona de menor transmissivitat que dificultaria hidràulicament el moviment vertical de la zona de transició, confinant d’aquesta manera l’aqüífer inferior tal com mostren els valors de les transmissivitats obtingudes en l’assaig de bombeig. També s’observa una interfase salina a menor profunditat situada a la zona propera de la costa. Finalment, a partir de totes les conclusions extretes, l’aqüífer estudiat es podria caracteritzar com un aqüífer constituït per dues zones amb diferents comportaments hidràulics separades per una capa de llims. La unitat aqüífer superior tindria un comportament d’aqüífer lliure i la unitat aqüífer inferior presentaria un comportament de semi-confinat. Les dades de conductivitat i temperatura posen de manifest la influencia de les precipitacions i de les pujades del nivell del mar en la situació de la zona de transició, aquesta influència es diferent en funció de la situació del tram estudiat respecte la cap de llims.