Usando múltiples trazadores para comprender el funcionamiento de acuíferos freáticos heterogéneos en zonas húmedas tropicales: caso del Golfo de Urabá, Colombia.

Abstract

RESUMEN: Los acuíferos freáticos constituyen una fuente estratégica de agua para diversas actividades y consumo humano alrededor del mundo. Además, son sistemas esenciales en la regulación del ciclo hidrológico y de todos los procesos ecosistémicos que de él derivan, especialmente en regiones húmedas tropicales. Estos acuíferos pueden ser vulnerables a la contaminación, a la sobrexplotación e intrusión de agua salada. Esta tesis de doctorado busca comprender el funcionamiento y dinámica de un acuífero freático heterogéneo, basado en su comportamiento hidrodinámico, procesos hidrogeoquímicos y tiempos de tránsito y residencia del agua subterránea. El caso de estudio corresponde al acuífero freático del Golfo de Urabá, Colombia. Los resultados de la tesis muestran que el acuífero freático presenta una importante recarga y una relación directa entre los niveles piezométricos y la precipitación al inicio de la dirección del flujo de agua subterránea. A medida que el flujo de agua subterránea avanza, el patrón de respuesta a nivel piezométrico, sugiere flujos adicionales a la infiltración de la precipitación, como el drenaje de aguas subterráneas, oscilación de mareas y posibles entradas de flujo superficial. La composición hidrogeoquímica del agua subterránea se rige principalmente por el contacto del agua y el suelo con CO2 (g), que induce la meteorización de silicatos, lo que resulta en facies HCO3--Ca2+-Mg2+. La composición isotópica del agua subterránea con una media de δ18O de -6,16 ‰ es consistente con la composición isotópica de precipitación, lo que confirma la recarga directa de la precipitación. Diferentes trazadores como 3H, 14C y CFC’s validaron la infiltración de agua de lluvia en el acuífero y una mezcla de aguas más jóvenes (0 años) con aguas relativamente más antiguas (más de 40 años), conforme con la tasa de renovabilidad estimada según hidrodinámica. La información integrada de los resultados parciales permitió elaborar un modelo hidrogeológico conceptual que representa el funcionamiento del acuífero.

ABSTRACT: Phreatic aquifers are a strategic source of water for various activities and human consumption around the world. In addition, they are essential systems in the regulation of the hydrological cycle and all the resulting ecosystem processes, especially in tropical humid regions. These aquifers may be vulnerable to pollution, overexploitation and salt water intrusion. This thesis seeks to understand the functioning and dynamics of a heterogeneous phreatic aquifer, based on its hydrodynamic behavior, hydrogeochemical processes and transit and residence times of groundwater. The case study corresponds to the groundwater aquifer in the Gulf of Urabá, Colombia. The results of the thesis show that the groundwater aquifer presents an important recharge and a direct relationship between the piezometric levels and the precipitation at the beginning of the direction of the groundwater flow. As groundwater flow advances, the piezometric response pattern suggests additional flows to precipitation infiltration, such as groundwater drainage, tidal oscillation, and possible surface flow inputs. The hydrogeochemical composition of groundwater is mainly governed by the contact of water and soil with CO2 (g), which induces silicate weathering, resulting in HCO3--Ca2+-Mg2+ facies. The isotopic composition of groundwater with an average δ18O of -6.16 ‰ is consistent with the isotopic composition of precipitation, which confirms the direct recharge of precipitation. Different tracers such as 3H, 14C and CFC’s validated the infiltration of rainwater into the aquifer and a mixture of younger waters (0 years) with relatively older waters (more than 40 years), in accordance with the estimated renewal rate according to hydrodynamics. The integrated information from the partial results allowed the development of a conceptual hydrogeological model representing the functioning of the aquifer.