Study of impacts on the vadose zone deriving from use of brackish inland aquifers desalted water

Abstract

El uso de agua desalada en agricultura es una actividad cada vez más extendida, debido a la disminución de los recursos convencionales y al aumento de eficiencia de los procesos de desalación. La desalación no se limita ya únicamente al agua de mar, en los últimos tiempos está aumentando la desalación de agua procedente de acuíferos salinos continentales. El objetivo principal de esta tesis es evaluar el impacto que el uso prolongado de esta agua puede tener sobre la zona no saturada del terreno y sus propiedades hidráulicas. En el marco de este trabajo se ha establecido una parcela experimental en el campus de la Universidad de Alicante donde se han cultivado especies cespitosas regadas con agua desalada procedente del acuífero salobre continental de San Vicente del Raspeig. La gestión de la parcela se ha realizado según prácticas habituales realizadas en la zona. Se ha llevado un control del contenido de agua y succión del terreno durante un periodo de 20 meses, bajo dos sistemas de monitorización alternativos: uno manual y otro automático. La experiencia ha sido completada con un ensayo de trazador mediante el empleo de BrLi controlado durante un periodo de 160 días. Asimismo, se ha realizado en laboratorio la caracterización hidráulica de muestras extraídas de la propia parcela experimental. A partir de los datos adquiridos, de manera manual y automática, se ha elaborado un modelo de flujo con el programa HYDRUS 1D para cada una de los sets de datos, el cual se ha calibrado y validado para diferentes periodos. Por otro lado, el ensayo de trazador (transporte conservativo), también simulado mediante HYDRUS 1D, además de validar el modelo de flujo, ha permitido derivar parámetros de transporte (dispersividad) a escala de campo. Finalmente, se ha creado un modelo predictivo de transporte de masa reactivo que implementa procesos geoquímicos y cambios asociados en los parámetros hidráulicos de la zona no saturada, para largos periodos de tiempo (30 años). Este último modelo se elaboró mediante la aplicación HP1, que combina los códigos HYDRUS 1D y PHREEQC. Además del modelo predictivo bajo las condiciones actuales, otros tres escenarios, según varios criterios, han sido considerados. Los dos modelos de flujo resultantes, a partir de datos adquiridos manualmente y automáticamente, han descrito adecuadamente la dinámica del flujo en la zona no saturada, concluyendo que ambas estrategias son válidas para obtener tendencias generales del flujo. No obstante, la estrategia automática es más adecuada para detectar posibles cambios en las propiedades hidráulicas debido a su mayor sensibilidad y frecuencia en la toma de datos. Para la obtención de parámetros de transporte, la combinación en el ensayo de trazador de la determinación de Br total mediante rayos X, junto con la parametrización por método inverso, ha resultado ser un método rápido y fiable. Los modelos predictivos han puesto de manifiesto un proceso de disolución continuo del yeso contenido en el suelo, así como procesos de disolución (en la zona radicular) y posterior precipitación (bajo ésta) de la calcita en el terreno. Los resultados de la simulación indican cambios en la porosidad que supondrán cambios de conductividad hidráulica en un factor mayor de 2. Finalmente, el estudio de los diferentes escenarios resalta que: la ausencia de riego reduce los cambios esperados en el terreno; la ausencia de yeso en el terreno producirá una reducción de la conductividad hidráulica bajo la zona radicular; y la disminución de la presión parcial de CO2 en la zona radicular disminuye drásticamente las disoluciones de las especies carbonatadas participantes.