HIDROGEOLOGIA - 16. HIDROGEOQUIMICA DE LA CUENCA BAJA

7/25/2019 HIDROGEOLOGIA - 16. HIDROGEOQUIMICA DE LA CUENCA BAJA

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HIDROGEOQUMICADELA CUENCABAJADELROGLLEGO(ZARAGOZA)

Katy UNGER-SHAYESTEH& Gtz EBHARDT

Universidad de Tecnologa de Darmstadt (Alemania), Departamento de Ciencias Aplicadas de laTierra. ([email protected])

Palabras clave:ro Gllego, acufero aluvial, acufero evaportico terciario, hidrogeoqumica,aguas superficiales, aguas subterrneas, cuenca del Ebro

RESUMEN

En este trabajo se presentan los primeros resultados de la actualizacin hidrogeolgica delaluvial del ro Gllego a partir de la sntesis bibliogrfica y de los resultados de una campaade campo realizada en mayo 2004 sobre las aguas subterrneas y superficiales. Se definendos acuferos: el acufero aluvial formado por las terrazas pleistocenas del ro Gllego y elacufero krstico en las unidades evaporticas del terciario que bordean al aluvial. Hasta elmomento la interaccion entre los dos acuferos no ha sido estudiada en detalle.

El agua en el ro Gllego muestra una evolucin hidroqumica en su curso desde el nortehacia Zaragoza, presentando un incremento rpido de la conductividad elctrica debido a ladescarga de aguas subterrneas al ro y/o a la disolucin del sustrato de yeso y halita en

contacto directo con el ro o en la base impermeable del acufero.

Las aguas subterrneas del acufero terciario son claramente diferentes de las aguassubterrneas en el acufero aluvial. Las primeras tienen una conductividad de 6 a 13 mS/cmy son de tipo Ca, Mg, Na Cl y Ca, Mg SO4. Las aguas que circulan a travs del acuferoaluvial tienen una conductividad entre 1 y 3.5 mS/cm y son de varios tipos dependiendo dela situacin del punto de agua respecto al borden terciario y el propio cauce del ro Gllego.

1.- INTRODUCCIN

Este artculo presenta los resultados de los primeros trabajos realizados para la

elaboracin de una Tesis doctoral en la Universidad de Darmstadt (Alemania) cuyoobjetivo principal es realizar la modelacin hidrogeoqumica del aluvial del Gllego.Las investigaciones se realizan en el marco del EbroAgua Working Group querene cientficos espaoles y alemanes de diferentes especialidades relacionadascon el estudio del agua desde todas sus facetas, haciendo especial hincapi en lagestin integrada del agua desde la perspectiva de la Directiva Marco del Agua.


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El rea de estudio pertenece a la Cuencade Ebro y comprende la cuenca baja del roGllego. Esta cuenca de extiende desdelos embalses de Ardisa y Sotonera hasta la

confluencia del ro Gllego con el Ebro enZaragoza (Figura 1). En este tramo del roGllego existe un acufero aluvial (definidocomo la Unidad Hidrogeolgica 9.41 delaluvial del Gllego) constituido pormateriales aluviales cuaternariospermeables. Las aguas del acufero estnrelacionadas con el agua del ro y con losretornos de los regados de la zona.

Se diferencian dos unidades geolgicasprincipales: los materiales cuaternarios de

las terrazas del Gllego, formados porgravas, arenas y arcillas, y los depsitosterciarias que se disponen alrededor ydebajo del aluvial. Estos depsitos incluyenyesos y calizas con intercalaciones demargas y halitas.

Existen numerosos trabajos sobre lageomorfologa de las terrazas del Gllego(Gonzlez y Arrese, 1977; Benito et al.,1995-1996-1998-2000), y otros queanalizan las caractersticas hidrogeolgicas del acufero aluvial (Sahuquillo et al.,1976; Octavio, 1988; y Octavio y Arqued 1990). La mayora de los estudios

consideran que los materiales terciarios son impermeables. En los estudios msrecientes, entre los que se encuentra Benito et al. (1995), se considera que elterciario constituye un karst en evaporitas con un papel de importancia en elfuncionamiento hidrogeolgico de la zona.

2.- MODELO HIDROGEOLGICO

En el rea de estudio se identifican dos unidades geolgicas principales: losmateriales cuaternarios aluviales y los depsitos terciarios. Cada una de ellasconstituye un acufero claramente diferenciado.

2.1.- El acufero terciario

El acufero terciario est constituido por yesos y calizas con intercalaciones demargas y halitas del Mioceno. Constituye el yacente del aluvial y forma lasestribaciones situadas al este y oeste de la cuenca baja del Gllego. Se trata de unacufero que se comporta como un karst en yesos formado por la disolucin de laslitologas ms solubles (yesos y halitas) a lo largo de zonas de flujo preferente.

Figura 1.-Situacin de la zona deestudio. En sombreado sedelimita el acufero aluvialdel Gllego.


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Segn Mandado(1987) las evaporitas del rea de Zaragoza son fundamentalmenteyesos masivos asociados a niveles ms margosos y, raramente, a lutitas. Losniveles margosos estn constituidos predominantamente de calcita con elevadocontenido en magnesio y raramente se ha detectado la presencia de dolomita.

Tienen presencia habitual de sales de sulfato magnsico, sulfato sdico y clorurosdico. Como minerales arcillosos aparece sepiolita asociada a illitas ymontmorillonitas. Los niveles intercalados de margas y halitas actan comodiscontinuidades estructurales y texturales sobre las que se produce una disolucinpreferente del yeso (Benito et al., 1995).

2.2.- El acufero aluvial del Gllego

El acufero cuaternario aluvial est formado por las terrazas pleistocenas del Gllegoque incluyen gravas, arenas y arcillas. Los sedimentos se han depositado en zonasde subsidencia formados por la disolucin del yeso subyacente. Por eso el acuferotiene una geometra irregular con espesores desde 5 m en el norte hasta ms de100 m en la zona de Villanueva del Gllego (Benito et al., 1998).

Benito et al. (1996) presenta un modelo morfo-sedimentario de la evolucin delaluvial del Gllego en condiciones de subsidencia sinsedimentaria. Segn estemodelo el relleno aluvial est compuesto de cuerpos sinsedimentarios depositadosen zonas subsidentes con una compleja evolucin espacio-temporal. Se alternancuerpos sedimentarios de litofacies diferentes: palustres, de llanura de inundacin yde gravas.

Como minerales arcillosos aparecen illita y en menor parte montmorillonita y clorita,como afirmaron Gonzlez y Arrese (1977), mediante el estudio de la composicin de

los materiales aluviales.Los distintos ensayos de bombeo recopilados en las distintas referencias (Tabla I)dan como resultado transmisividades muy variables, que oscilan entre 120 y msque 2000 m2/d y permeabilidades entre 10 y 40 m/d.

Tabla I.-Parmetros hidrodinmicos del acufero aluvial segn distintos autores.

Parmetro hidrod. Unid. Medio Mnimo Mximo

Transmisividad 1 m2/d 120 1220Transmisividad 4 m2/d 500 > 2000

Permeabilidad 2 m/d 10 100Permeabilidad 3 m/d 20Permeabilidad 4 m/d 10 40

Coeficiente dealmacenamiento 1

- 0,018

Porosidad efectiva 4 - 0,05 0,10

1 CHEOPH, Banco de Datos IPA3 (Zona de Villanueva)2 Octavio y Arqued (1990)3 Benito et al. (1995)4 IGME (1996)


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En general, el acufero se comporta como un acufero libre aunque no puededescartarse que los cambios de facies dentro del aluvial provoquen situacioneslocales de confinamiento.

Se dispone de 6 puntos de agua con datos piezomtricos durante un periodo de msde un ao (datos ConfederacinHidrogrfica del Ebro). En todos estos puntos sepuede observar un ascenso del nivel en abril y mayo, que corresponde al perodocon mayor disponibilidad de agua del sistema coincidiendo con las lluvias deprimavera, el caudal del ro Gllego (que alcanza su mximo en este periodo acausa del deshielo en el Pirineo) y el comienzo de la temporada de riego. El nivelmximo se alcanza durante los meses de julio hasta septiembre, coincidiendo con elperiodo de mximo riego de los cultivos de la zona. Posteriormente el niveldesciende de nuevo hasta llegar al mnimo en febrero y marzo. La oscilacin totaldel nivel de agua registrada vara entre 1 y 3 m.

De lo anterior se puede concluir que la recarga del acufero aluvial procedeprincipalmente de los retornos de riego. No obstante, en el sector sur del rea de

estudio donde se encuentran los usos ms importantes del acufero, la infiltracin deagua del ro tiene mayor importancia. Las posibles entradas procedentes delacufero terciario no presentan importancia cuantitativa pero si cualitativa, pudiendoinfluir de forma notoria en la evolucin hidroqumica.

3.- LAS AGUAS DEL RO GLLEGO

Las aguas superficiales tienen un papel destacado en el funcionamientohidrogeolgico del aluvial del Gllego por la importancia de los retornos de riegocomo recarga al sistema y porque en la parte baja del rea de estudio hay unamarcada interaccin entre el agua del ro y el agua subterranea del aluvial.

La evolucin hidroqumica del agua superficial del ro Gllego puede caracterizarse apartir de las seis estaciones de caudal y calidad de las aguas que mantiene laConfederacin Hidrogrfica del Ebro (Tabla II).

La representacin de la mediana, mximo, mnimo y los percentiles 5%, 25%, 75% y95% de los datos de la CHE (Tabla II) indican que en la mayoria de casos laconductividad aumenta en el curso del ro desde alrededor de 300 S/cm enAnznigo hasta 2000 S/cm en Zaragoza. El aumento ms importante tiene lugar en

Tabla II.-Datos disponibles de las redes de control de la CHE en la parte mediabaja del ro Gllego.

Estacin

Conductividad Analisis

completos

Caudal

perodo Me-diana

Min Max perodo perodo

123 Anznigo 253 1980-03 276 164 639 43 1981-03 1949-03704 Ardisa 111 1993-03 320 207 571 1 1998 1999-03246 Ontinar 180 1987-03 540 302 950 32 1987-03 ---209 Zuera 75 1980-86 1962 331 6532 11 1981-86 1983-86247 Villanueva 183 1987-03 1530 500 3839 33 1987-03 ---089 Zaragoza 255 1981-03 1958 362 3262 42 1981-03 1998-03


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el entorno entre Ontinar (246) y Zuera (209) donde los materiales terciarios incluyenimportantes niveles de halita y el espesor del acufero aluvial no sobrepasa los 20

metros.

La conductividad en las estaciones situadas al norte de Zuera no muestran unadependencia del caudal (Figura 3). Sin embargo, en las estaciones situadas al surde esta localidad la variacin de la conductividad es muy grande y dependeconsiderablemente del caudal. Con caudales mayores de 15 m3/s la conductividaddisminuye de forma significativa.

El aumento de la conductividad es la consecuencia de un cambio en la composicin

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

0 50 100 150Caudal en m3/s

Conductividade

nmS/cm

123 89 209 704

Figura 3.-Relacin entre conductividad ycaudal del ro Gllego.

Conductividad [S/cm]

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

123 704 246 209 247 89

Figura 2.-Evolucin de la conductividaden el curso del ro Gllego.

Figura 4:Evolucin hidroqumica de las aguas en el curso del Ro Gllego.


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al agua superficial del ro y que, por tanto, probablemente proceden de l. Esta zonacorresponde a un paleocauce del ro definido por Octavio y Arqued (1990) yrepresenta una zona de flujo preferente.

Las aguas subterrneas presentan una composicin intermedia entre las aguas delro y las del terciario (Figura 6). Se pueden concluir la existencia de dos posibleslneas de mezcla: 1) la mezcla entre aguas yesferas del terciario y aguas del roaguas arriba de Zuera, 2) la mezcla entre aguas yesferas, aguas salinas y aguas delro aguas abajo de Zuera.

A partir de los datos obtenidos durante la campaa de campo de marzo de 2004 se

Figura 5.-Distribucin espacial de los tipos de agua durante la campaa de campo enmarzo de 2004 (clasificacin segn DAVIES &DE WIEST1966).


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realiz un anlisis cluster considerando los iones mayoritarios y la conductividadelctrica. Se pueden diferenciar 4 grupos (Tabla IV): 1) las aguas salinas, 2) lasaguas yesferas del acufero terciario, 3) las aguas del ro Gllego y 4) las aguas delacufero aluvial o aguas mezcladas.

Las aguas salinas son del tipo Ca, Mg, Na Cl y tienen una conductividad muy alta(ms de 12 mS/cm). El grupo de las aguas yesferas est formado por dos anlisisen un punto situado en yesos en el borde terciario de Villamayor (EscuelaRosacruz). Se trata de un agua del tipo Ca, Mg SO4 con una conductividad alta(6.5 mS/cm). La relacin inica entre magnesio y calcio llega a 2 aproximadamente,que es el resultado de la disolucion de yeso. Esta disolucin aumenta el contenido

de calcio que actua como fase limitante para la disolucin de calcita (Schmassmann,1947). Asi tiene lugar la precipitacin de calcita pura mientras que el agua seenriquece en magnesio proveniente de la disolucin primaria de calcita (Merkel ySperling, 1996).

El tercer grupo est constituido por las aguas subterrneas del aluvial que tienenuna conductividad media entre 1000 y 3400 S/cm. Son aguas de varios tipos.

Figura 6.-Composicin de las aguas subterrneas muestreados durante la campaa decampo en marzo de 2004. (T aguas del acufero terciario, QA aguas delacufero aluvial)


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La distribucin espacial de los nitratos es muy variable. En el ro Gllego seencuentran los valores ms bajos del rea. En marzo de 2004 los niveles nosobrepasaron los 10 mg/L y en agosto aumentaron en el curso del ro desde < 4,4mg/L en Gurrea hasta 17 mg/L en Santa Isabel (Zaragoza).

En las aguas subterrneas dominan valores medios en marzo de 2004, aunque enalgunos casos hay valores aislados elevados (maximo 93 mg/L, medio 35,1 mg/L).En agosto de 2004 los niveles suben (maximo 130 mg/L, medio 63,2 mg/L), con losvalores mximos en puntos situados generalmente en las proximidades de granjas,indicando fenmenos de contaminacin local. En el entorno de Villamayor pareceexistir una contaminacin de nitratos a mayor escala a causa del uso intensivo delsuelo.

En los puntos de agua asociados al terciario hay niveles de nitratos medio-altos (enlos Montes de Castejon 35 mg/L en marzo y 57 mg/L en agosto de 2004 y en el yesode Villamayor 28 mg/L y 35 mg/L respectivamente). Estos valores pueden deberse aabonos agrcolas de los campos de secano aunque no se puede descartar por elmomento que la fuente de nitratos est en la disolucin de las sales terciarias (comopropone Octavio y Arqued, 1990) o incluso entradas procedentes de la atmsfera.

5.- PERSPECTIVA

Para modelizar el funcionamiento hidroqumico de las aguas subterrneas secontina con las campaas de campo para recopilar datos qumicos. Por ello enagosto de 2004 se realiz otra campaa durante la que se tomaron, entre otras, msde 20 muestras de deuterio y 18O y 4 muestras para medir tritio y He. Se espera quelos datos isotopicos den ms informaciones sobre la edad del agua subterrnea, larecarga por aguas de riego asi como sobre el supuesto proceso de mezcla de aguas

de varios tipos.

AGRADECEMIENTOS

Los autores quieren agradecer a la Confederacin Hidrogrfica del Ebro, enparticular a los colegas de la Oficina de Planificacin Hidrolgica Miguel A. GarcaVera y Jos Losada por la informacin proporcionada y el apoyo en la organizacinde las campaas de campo. Tambin deseamos expresar nuestro agradecimiento al

Tabla IV.-: Resultados del anlisis de cluster a partir de los datos obtenidos en lacampaa de campo en marzo de 2004.

Grupo Tipo de agua Conductividadpuntos /

muestrasAguas salinas Ca, Mg, Na Cl > 12 mS/cm 1 / 1

Aguas yesferas Ca, Mg SO4 ~ 6.5 mS/cm 1 / 2

Agua del RoCa, Mg, (Na) HCO3,SO4, (Cl)

500 - 1200 S/cm 3 / 3

Agua mezclada varios tipos 1000 - 3400 S/cm 17 / 19


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Centro para Investigaciones Interdisciplinarias de la Universidad de Darmstadt(Alemania) por el apoyo financiero. Finalmente queremos dar las gracias a loscompaeros de la Universidad de Zaragoza por la ayuda prestada en la organizacinde las estancias en Zaragoza.

BIBLIOGRAFA

Benito, G., Prez del Campo, P., Gutirrez-Elorza, M. (1995): Natural and human-inducedsinkholes in gypsum terrain and associated environmental problems in NE Spain. En:Environmental Geology, 25 (3), pp. 156-164.

Benito, G., Prez-Gonzlez, A., Gutirrez, F. (1996): Modelo morfo-sedimentario deevolucin fluvial cuaternaria en condiciones de subsidencia krstica de evaporitas (roGllego, cuenca del Ebro). En: Cuadernos de Geologa Ibrica, 21 pp. 395-420.

Benito, G., Prez-Gonzlez, A., Gutirrez, F. (1998): River Response to Quaternarysubsidence due to evaporite solution (Gllego River, Ebro basin, Spain). En:Geomorphology, (22), pp. 243-263.

Benito, G., Prez-Gonzlez, A., Gutirrez, F. (2000): Geomorphological andsedimentological features in Quaternary fluvial systems affected by solution-inducedsubsidence (Ebro Basin, NE-Spain). En: Geomorphology, 3-4 (33), pp. 209-224.

Davies, N.S. & De Wiest, R.J.M. (1966): Hydrogeology. New York.

Gonzlez Martnez, J.; Arrese Serrano, F. (1977): Las Terrazas del ro Gllego en su cursomedio-inferior. 1. Aspectos morfolgicos y sedimentolgicos. En: Revista de la Academiade Ciencias de Zaragoza, 32 (1-2), pp. 109-123.

Mandado Collado, J. (1987): Litofacies yesferas del sector aragons de la Cuenca Terciariadel Ebro. Petrognesis y geoqumica.Tesis doctoral, Universidad de Zaragoza, pp. 442.

Merkel, B., Sperling, B. (1996): Hydrogeochemische Stoffsysteme. Teil I. DVWK-Schriften,110.

IGME (Instituto Tecnolgico Geominero de Espaa) (1996): Calidad qumica ycontaminacin de las aguas subterrneas en Espaa, perodo 1982-1993. Cuenca delEbro. IGME. Madrid.

Octavio de Toledo, F. (1988): Evolucion de la salinidad del agua subterrnea del acuferoaluvial del ro Gllego. Servicio Geolgico de la Direccion General de Obras Hidrulicas.MOPU. Ass. Tecnica C.G.S. Zaragoza.

Octavio de Toledo, F.; Arqued Esquia, V. (1990): Estudio de los recursos hidraulicossubterrneos de los acuferos relacionados con la provincia de Zaragoza. UnidadHidogeolgica No. 28 'Aluvial del Gllego'. Informe indito. Zaragoza.

Sahuquillo Herraiz, A., Lpez Camacho, B.; Octavio de Toledo, F. (1976): EstudioHidrogeolgico de las Terrazas de los Ros Ebro y Gllego en la zona de influencia de

Zaragoza. Servicio Geolgico de Obras Publicas, Informe indito. Zaragoza.

Schmassmann, H. (1947): Zur geochemischen Interpretation von Wasseranalysen. En:Schweizerische Mineralogische und Petrographische Mitteilungen, 27 (2), pp. 527-534.

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