Evaluación de intrusión salina en el acuífero Río Sinaloa, México
A continuación, se presentan los resultados de un estudio realizado conjuntamente entre el Instituto de Ingeniería de la UNAM y la Universidad de Occidente, Unidad Guasave. El objetivo de este estudio fue evaluar la posible intrusión salina del acuífero costero, Río Sinaloa. El área pertenece a una de las zonas agrícolas más importantes del país, por lo que hay factores que pueden incrementar la salinidad del suelo debido al uso de fertilizantes y a la aplicación de agua subterránea para riego.
Para determinar la salinidad del agua subterránea dentro de la porción costera del acuífero, se llevaron a cabo muestreos de agua en pozos del municipio de Guasave, Sinaloa, con la intención de conocer los iones mayoritarios para realizar análisis hidrogeoquímicos y conocer la calidad del líquido. Se midió la densidad del agua, en algunos pozos, con la finalidad de alimentar el modelo de Glover y Ghyben-Herzberg, a través del cual, fue posible realizar la simulación de la cuña de intrusión marina.
Los resultados indican que la cuña salina penetra 3 km a partir de la línea de costa, además, que la profundidad es de aproximadamente 30 m.
Introducción
En México, el mayor consumidor de agua es el sector agrícola, del cual, 34% es de origen subterráneo. Dos de los principales Distritos de Riego (DR) del país se ubican al norte del estado de Sinaloa: el DR063 Guasave, Sin. y el DR075 Río Fuerte, Sin., distritos que consumen más de 50% del agua utilizada para la agricultura en el estado, cuyo origen es agua almacenada en presas y en pozos (CONAGUA 2017).
El acuífero Río Sinaloa es un acuífero costero, en el cual, existe el riesgo de que la intrusión salina incremente la salinidad del agua subterránea en la zona cercana al litoral, si se presentan condiciones de extracción intensiva de agua subterránea que alteren la dirección del flujo de agua (DOF 2016).
Área de Estudio
El área de estudio se localiza en la parte noroeste del estado de Sinaloa, en la zona costera del acuífero Río Sinaloa, en el municipio de Guasave, entre los meridianos 108°10'00" y 109°06'50" longitud oeste y los paralelos 25°10'03" al 25°46'19" latitud norte.
La corriente superficial más importante en el municipio de Guasave es el río Sinaloa, este se adentra 70 kilómetros en el área municipal abarcando 17% de su longitud total y desemboca en el Golfo de California.
Según CONAGUA (2015a), el comportamiento hidráulico del acuífero es de tipo libre y el espesor saturado promedio es de 100 m, con una dirección de flujo subterráneo preferencial NE-SO.
Materiales y métodos
Se llevaron a cabo tres muestreos en tres épocas diferentes durante un año. Los análisis que se realizaron al agua subterránea consistieron en iones mayoritarios (ocho muestras), conductividad eléctrica (CE), pH, sólidos disueltos totales (SDT) y salinidad (SALIN) en campo (11 muestras), así como densidad (diez muestras.) También se tomaron dos muestras de agua de mar.
La concentración de cationes se evaluó con un cromatógrafo de líquidos (Shimadzu, Prominence), equipado con detector de conductividad. La concentración de aniones se realizó por cromatografía iónica (IC). Los bicarbonatos se determinan por titulación potenciométrica. Los datos de campo se obtuvieron con un equipo multiparamétrico (YSI).
Para la obtención de los diferentes tipos de aguas con base en los iones mayoritarios, se utilizó el programa Diagramme, desarrollado por la Universidad de Avignon en Francia (Simler, 2012). En la figura 1, se muestran los puntos de muestreo de agua de pozo.
El modelo de Glover y Ghyben-Herzberg considera la evolución espacial y temporal de la interfase que existe entre el agua marina con el acuífero. Dicho modelo se genera a partir de la diferencia de densidades que existe entre ambos líquidos; de la descarga natural del acuífero hacia el mar por unidad de longitud de costa; y de la conductividad hidráulica (Zhou, 2011). Para su utilización, se diseñó una malla de discretización con una separación entre nodos de 3 km, elegida con la finalidad de obtener en los resultados una resolución apropiada para el área total de estudio, tomando en cuenta la distancia promedio que existe entre los puntos de muestreo.
Figura 1. Área de estudio y ubicación de sitios de muestreo
Resultados y Discusión
Los iones que estuvieron por arriba del límite permisible fueron sodio (Na) y cloruros (Cl). El sodio sobrepasó el límite en cinco de los ocho pozos muestreados. Dos pozos mostraron concentraciones de cloruros por arriba del límite permisible de la norma.
El diagrama de Piper utilizado, indica que las aguas predominantes son la bicarbonatada sódica, y en menor proporción, la clorurada sódica cálcica. Los pozos con este último tipo de agua, son los pozos con más de 30 m de profundidad. El pozo cuya agua tuvo las menores concentraciones de iones es el más alejado de la línea de costa.
La densidad del agua dulce para las diez muestras obtenidas en la zona de estudio varía entre 997.3 y 999.8 kg/m3 para el agua marina fue de 1025 y 1026 kg/m3.
El resultado obtenido a partir del modelo tridimensional de Glover y Ghyben-Herzberg muestra que, aproximadamente a 10 metros de profundidad la cuña de intrusión salina entra en contacto con el acuífero, a partir de la línea de costa.
En las figuras 2 y 3 se presenta la cuña de intrusión marina a través del acuífero en tres dimensiones.
De acuerdo con los resultados, la intrusión ha afectado al acuífero entre los 10 y 60 metros de profundidad, hasta 3 km en la horizontal aproximadamente, por lo cual, la probabilidad de bombear agua salina (por efectos de la intrusión salina) de los pozos que se encuentran a menos de 10 m de profundidad y más de 3 km de la línea de costa hacia el continente, es baja.
Figura 2. Modelo en tres dimensiones de la cuña de intrusión salina
Figura 3. Intersección de la línea de intrusión con el acuífero a lo largo de la línea de costa
Conclusiones
Los resultados del modelo de intrusión salina muestran que la cuña salina penetra al acuífero a lo largo de la línea de costa a una profundidad que varía entre 10 y 60 m. El espesor saturado del acuífero reportado por CONAGUA es de 100 m, para dicha profundidad, el avance de la cuña en superficie varía entre 2.5 y 3 km a partir de la línea de costa. A pesar de que los niveles estáticos medidos en los pozos de muestreo no exceden los 10 m de profundidad, se tiene registro de que. algunos pozos pertenecientes a la Junta Municipal de Agua tienen niveles hasta más de 30 m, lo cual, puede ampliar el riesgo del avance de la cuña en el caso de que existiera un sobrebombeo.
Los resultados obtenidos indican que la afectación al agua subterránea debido a la intrusión salina es mínima, pero, se observa un riesgo a futuro.
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