Interacción entre agua dulce y agua salina "Intrusión salina: causas y procesos"

1.1 Introducción

La intrusión salina es un fenómeno que ocurre cuando el agua de mar penetra en los acuíferos costeros, alterando la calidad del agua subterránea. Este proceso es impulsado por factores naturales y antropogénicos, y su estudio es fundamental para la gestión sostenible de los recursos hídricos en regiones costeras (Bear, 1972; Werner et al., 2013).

1.2 Causas de la Intrusión Salina

1.2.1 Sobreexplotación de Acuíferos

La extracción excesiva de agua subterránea reduce la presión hidráulica del agua dulce, permitiendo que el agua salina se desplace tierra adentro. Este es uno de los factores más comunes que contribuyen a la intrusión salina en zonas costeras altamente urbanizadas y agrícolas (Custodio & Llamas, 2010).

1.2.2 Cambios en el Nivel del Mar

El aumento del nivel del mar, asociado al cambio climático, incrementa la presión sobre los acuíferos costeros y favorece la penetración del agua salada (Fetter, 2001). Este efecto se ve exacerbado en regiones bajas donde la interfase entre el agua dulce y el agua salada es más vulnerable.

1.2.3 Variaciones en la Recarga de los Acuíferos

La reducción de la recarga natural debido a sequías prolongadas o cambios en el uso del suelo disminuye la capacidad del agua dulce para contrarrestar la intrusión salina (Freeze & Cherry, 1979). Además, la urbanización y la impermeabilización del suelo reducen la infiltración del agua de lluvia, afectando la disponibilidad de agua subterránea.

1.2.4 Eventos Naturales Extremos

Huracanes, tsunamis y tormentas pueden inducir intrusión salina de manera temporal al provocar la inundación de zonas costeras y la infiltración de agua marina en los acuíferos (Domenico & Schwartz, 1998).

1.3 Procesos de Intrusión Salina

1.3.1 Dispersión y Mezcla

La intrusión salina no ocurre como un frente abrupto, sino que involucra una zona de mezcla donde la difusión molecular y la dispersión mecánica contribuyen a la salinización progresiva del acuífero (Bear, 1972). La ecuación de advección-dispersión describe este proceso:

(δC/ δt)+ ∇(vC) = ∇(D∇C)

donde C es la concentración de sal, v es la velocidad del agua subterránea y D es el coeficiente de dispersión.

1.3.2 Movimiento de la Interfase Agua Dulce-Agua Salada

La interfase entre el agua dulce y el agua salada es dinámica y responde a cambios en las condiciones hidráulicas del acuífero. Se suele modelar mediante la ecuación de Ghyben-Herzberg, que establece que la profundidad de la interfase está relacionada con la diferencia de densidad entre el agua dulce y el agua salada (Custodio & Llamas, 2010).

1.3.3 Flujo de Densidad Variable

El movimiento del agua subterránea en presencia de diferencias de densidad genera flujos convectivos que pueden acelerar la intrusión salina. Modelos numéricos como SEAWAT permiten simular estos efectos y predecir la evolución del proceso bajo distintos escenarios de explotación y recarga (Langevin et al., 2008).

1.4 Modelos de Simulación de Intrusión Salina

Los modelos matemáticos y numéricos han sido herramientas clave para entender y predecir la intrusión salina en acuíferos costeros. Algunos de los modelos más utilizados incluyen:

• SEAWAT: Modelo basado en MODFLOW que permite simular el flujo de densidad variable y el transporte de solutos en sistemas costeros (Langevin et al., 2008).

• SUTRA: Modelo de elementos finitos utilizado para el análisis de flujo subterráneo y transporte de solutos en medios porosos y fracturados (Voss & Provost, 2010).

• FEMWATER: Modelo tridimensional de elementos finitos que simula el flujo y la contaminación en acuíferos costeros (Zheng & Bennett, 2002).

1.5 Conclusiones

La intrusión salina es un proceso complejo impulsado por múltiples factores naturales y antropogénicos. Su comprensión es esencial para el desarrollo de estrategias de mitigación y gestión sostenible del agua subterránea en regiones costeras. El uso de modelos de simulación es una herramienta clave para evaluar escenarios futuros y diseñar medidas de control eficaces.

Referencias

• Bear, J. (1972). Dynamics of Fluids in Porous Media. Elsevier.

• Custodio, E., & Llamas, M. R. (2010). Hidrología Subterránea. Omega.

• Domenico, P. A., & Schwartz, F. W. (1998). Physical and Chemical Hydrogeology (2nd ed.). Wiley.

• Fetter, C. W. (2001). Applied Hydrogeology (4th ed.). Prentice Hall.

• Freeze, R. A., & Cherry, J. A. (1979). Groundwater. Prentice Hall.

• Langevin, C. D., Thorne, D. T., Dausman, A. M., Sukop, M. C., & Guo, W. (2008). SEAWAT: A Computer Program for Simulation of Variable-Density Ground-Water Flow and Multi-Species Solute and Heat Transport. U.S. Geological Survey.

• Voss, C. I., & Provost, A. M. (2010). SUTRA: A Model for Saturated-Unsaturated, Variable-Density Ground-Water Flow with Solute or Energy Transport. U.S. Geological Survey.

• Werner, A. D., et al. (2013). Seawater intrusion processes, investigation, and management: Recent advances and future challenges. Advances in Water Resources, 51, 3-26.

• Zheng, C., & Bennett, G. D. (2002). Applied Contaminant Transport Modeling. Wiley.