No description available.

No description available.

Modelling seawater intrusion (SWI) has evolved from a tool for understanding to a water management need. Yet, it remains a challenge. Difficulties arise from the assessment of dispersion coefficients and the complexity of natural systems that results in complicated aquifer geometries and heterogeneity in the hydraulic parameters. Addressing such difficulties is the objective of this thesis. Specifically, factors that may affect the flow and transport in coastal aquifers and produce heterogeneous salinity distributions are studied.First, a new paradigm for seawater intrusion is proposed since the current paradigm (the Henry problem) fails to properly reproduce observed SWI wedges. Mixing is represented by means of a velocity dependent dispersion tensor in the new proposed problem. Thereby, we denote it as "dispersive Henry problem". SWI is characterized in terms of the wedge penetration, width of the mixing zone and influx of seawater. We find that the width of the mixing zone depends basically on dispersion, with longitudinal and transverse dispersion controlling different parts of the mixing zone but displaying similar overall effects. The wedge penetration is mainly controlled by the horizontal permeability and by the geometric mean of the dispersivities. Transverse dispersivity and the geometric mean of the hydraulic conductivity are the leading parameters controlling the amount of salt that enters the aquifer.Second, the effect of heterogeneity was studied by incorporating heterogeneity in the hydraulic permeability into the modified Henry problem. Results show that heterogeneity causes the toe to recede while increases both the width and slope of the mixing zone. The shape of the interface and the saltwater flux depends on the distribution of the permeability in each realization. However, the toe penetration and the width of the mixing zone do not show large fluctuations. Both variables are satisfactorily reproduced, in cases of moderate heterogeneity, by homogeneous media with equivalent permeability and either local or effective dispersivities.Third, the effect of aquifer geometry in horizontally large confined aquifers was analyzed. Lateral slope turned out to be a critical factor. Lateral slopes in the seaside boundary of more than 3% cause the development of horizontal convection cells. The deepest zones act as preferential zones for seawater to enter the aquifer and preferential discharging zones are developed in the upwards lateral margins. A dimensionless number, Nby, has been defined to estimate the relative importance of this effect.All these factors can be determinant to explain the evolution of salinity in aquifers such as the Main aquifer of the Llobregat delta. Finally, a management model of this aquifer is developed to optimally design corrective measures to restore the water quality of the aquifer. The application of two different optimization methodologies, a linear and a non-linear optimization method, allowed (1) to quantify the hydraulic efficiency of two potential corrective measures: two recharge ponds and a seawater intrusion barrier; (2) to determine the water necessary to be injected in each of these measures to restore the water quality of the aquifer while minimizing changes in the pumping regime and (3) to assess the sustainable pumping regime (with and without the implementation of additional measures) once the water quality has been restored. Shadow prices obtained from linear programming become a valuable tool to quantify the hydraulic efficiency of potential corrective measures to restore water quality in the aquifer.

Sea water intrusion is the process by which the sea water in an aquifer displaces the sweet water as consequence of a sensitive reduction of the hydraulic head, either for natural actions or for anthropic activity Sea water intrusion takes place in the coastal aquifers mainly independently to the predominant lithology. In this work the scenario analysis is approached by studying the effects that sea water intrusion in dry years would produce to the supply of underground water to the City of Havana and Havana Province, when there would be high exploitation of the aquifers without maintenance of recharge works such as in South Dike.There would be a cartography of the scenario in danger to show the presage of the penetration expressed in the longitude of the marine intrusion wedge, taking as contour conditions the variable that may be unfavorable for their temporal variation, such as precipitation and depression. The thickness of the sheet of sweet water is considered constant. / La intrusión marina es el proceso por el cual el agua de mar desplaza en un acuífero el agua dulce como consecuencia de una reducción sensible de la carga hidráulica, ya sea por acciones naturales o por actividad antrópica.La intrusión marina tiene lugar principalmente en los acuíferos costeros independientemente a la litología predominante.En este trabajo se aborda el análisis del escenario que en el abasto de agua subterránea a la Ciudad de La Habana y Provincia Habana produciría la intrusión marina durante la ocurrencias de años secos, simultaneados, con altas explotaciones del acuífero y el no mantenimiento de obras de recarga como es el caso del Dique Sur.Se cartografía el escenario de peligro que muestra el pronóstico de la penetración expresada en longitud de la cuña de intrusión marina tomando como condiciones de contorno las variables que pueden ser desfavorables por su variación temporal, tales como la precipitación, explotación y abatimiento. Se considera constante el espesor de la lámina de agua dulce.

La demanda de agua en Chilca ha aumentado considerablemente en la última década, debido al aumento de la población y el desarrollo económico en la zona, y a la falta de recursos hídricos disponibles en la cuenca. Esta situación ha incrementado la sobre explotación de los recursos hídricos subterráneos. Estudios actuales revisados arrojaron evidencias de la contaminación del agua extraída. Por lo tanto, esta investigación plantea determinar el grado de extensión de la intrusión marina en la zona costera de Chilca, Lima. Para tal efecto, se modela numéricamente el flujo del agua subterránea con MODFLOW, que incluyen parámetros hidrogeológicos e hidrodinámicos del acuífero. Asimismo, se representa la dinámica de la intrusión marina con el modelo numérico SEAWATER INTRUSION. Se utilizaron datos de cargas hidráulicas en una red de pozos desde el 2005 al 2014, los que se usaron para calibrar el modelo y realizar un análisis de sensibilidad. Con el modelo calibrado, se simuló la intrusión marina en 10, 20 y 40 años. Los resultados muestran que la extensión en longitud de la intrusión podría avanzar hasta 4350 m con respecto al litoral para el año 2057. / The water demand in Chilca has increased considerably in the last decade, due to the increase in population and economic development in the area, and the lack of available water resources in the basin. This situation has increased the overexploitation of groundwater resources. Current studies reviewed showed evidence of contamination of extracted water. Therefore, this research proposes to estimate the extent of the marine intrusion in the coastal zone of Chilca, Lima. For this purpose, first, the groundwater flow is represented using MODFLOW model, which include hydrogeological and hydrodynamic parameters of the aquifer. Second, the dynamics of the marine intrusion is represented with the numerical model SEAWATER INTRUSION. Hydraulics heads from 2005 to 2014 were used from a network wells, which were used to calibrate the model and perform a sensitivity analysis. With the calibrated model, the marine intrusion was simulated in 10, 20 and 40 year-periods. The results show that the extension in terms of length of the intrusion could advance up to 4350 m from the coast line by the year 2057. / Tesis

Los acuíferos costeros mediterráneos, en su mayoría, presentan un grado de explotación muy elevado, que ha dado lugar a la presencia de procesos de salinización por intrusión marina. Si bien el proceso de intrusión marina puede ser hidrodinámicamente muy complejo, puede asumirse que debe existir relación directa entre los caudales de descarga subterránea al mar y la intrusión marina. En los últimos años, propiciado por la entrada en vigor de la Directiva Marco del Agua (UE-DMA, 2000; UE-DMA,2006), están proliferando los estudios referidos a la gestión y uso sostenible de las aguas subterráneas (IGME - UJI, 2009b; Gómez et al., 2012; Meléndez et al., 2012). Dichos informes tienden a definir y cuantificar las salidas subterráneas al mar de los acuíferos costeros y presentan propuestas metodológicas interesantes para su determinación. Pero es sabido que el caudal subterráneo de salida al mar es el resultado de todas las acciones llevadas a cabo en un acuífero; por tanto, la contención de la intrusión marina no debería centrarse exclusivamente en determinar el caudal de salida sino en cuantificar, y rectificar en la medida de lo posible, las acciones desencadenantes del problema. En esta tesis se propone una nueva metodología para determinar el volumen ecológico de remediación (VER), definido como el volumen en que hay que reducir los bombeos en un acuífero o sector del mismo para que la recuperación piezométrica alcanzada comporte una intrusión menor o igual a la estimada en régimen natural para el sistema (intrusión de referencia). La metodología propuesta para el cálculo del VER parte de un modelo matemático de flujo de densidad constante calibrado en régimen estacionario. Consiste en reducir de forma iterativa los bombeos involucrados en el proceso de intrusión, hasta que la superficie piezométrica obtenida sea menor o igual a la intrusión estimada en régimen natural para el sistema (intrusión de referencia). Para su aplicación se propone seguir los siguientes pasos: FASE 1: Simular la situación del sistema en régimen natural para conocer la intrusión de referencia. Al modelo resultante se le denominará modelo de referencia en régimen natural (modelo RN). FASE 2: Delimitar las áreas afectadas por la intrusión marina e intentar disminuir su superficie mediante la reducción iterativa de los bombeos involucrados en el proceso, hasta que la superficie piezométrica obtenida presente una intrusión igual o menor a la estimada en régimen natural. El modelo de partida en esta fase se denominará modelo base en régimen influenciado (modelo RI). FASE 3: Cálculo del VER a partir del modelo RI y del último escenario contemplado en la Fase 2 (el que se asocia a una intrusión igual o menor a la estimada en régimen natural) El volumen ecológico de remediación (VER) se puede calcular para años húmedos (VERh), medios (VERm) y secos (VERs). La aplicación de esta metodología en la Plana de Oropesa – Torreblanca (MASub 080.110) pone de manifiesto que el avance en la intrusión marina (respecto a la existente en régimen natural), en cualquiera de los tres casos (año húmedo, medio o seco) es debida principalmente a la acción de los bombeos. En término medio, en los años húmedos el sector afectado por el avance de la intrusión es el Sur y el VERh correspondiente es de 1 hm3/año. En los años medios, el VERm es de 1,6 hm3/año y el proceso afecta únicamente al sector Sur. En los años secos el proceso afecta al sector Sur y al sector Central; en este caso el VERs sería de 2,8 y 0,9 hm3/año para cada sector respectivamente. Previamente a la aplicación de la metodología propuesta a la Plana de Oropesa - Torreblanca (MASub 080.110), ha sido necesario profundizar en el conocimiento de las características del acuífero y su funcionamiento. En cuanto a la intrusión marina de la Plana, la evolución del proceso y su situación actual se han estudiado a partir de la información recogida en las redes de control de intrusión y calidad de la Confederación Hidrográfica del Júcar (CHJ, www.chj.es). Se ha aplicado una metodología para valorar los impactos y la vulnerabilidad del sistema frente a la intrusión (índice SITE), concluyéndose que, a finales del siglo XX, el proceso afectaba a la totalidad del acuífero y la presión debida a la intrusión se clasifica como alta. El desarrollo de un modelo matemático de flujo subterráneo (MODFLOW), para el periodo 1973 – 2009, ha permitido evaluar las acciones que afectan al sistema, calibrar los parámetros y acciones que lo conforman y observar la evolución de la piezometría a lo largo de la simulación. Al final del periodo considerado, año 2009, se estima que la intrusión, que durante el año 1993 llega a afectar a dos tercios de la franja costera con un caudal de entrada de 2,3 hm3/año, se concentra únicamente en el sector Sur y se cuantifica en 0,05 hm3/año. Se ha simulado un escenario futuro plausible (2010 – 2035), definido a partir de las ordenaciones urbanísticas proyectadas a corto y medio plazo en la zona: el Plan General de Ordenación Urbana 2009 (PGOU Torreblanca, 2009) dentro del cual se desarrolla el Programa de Actuación Integrada (PAI) Doña Blanca Golf y el PAI Marina d´Or Golf (en los términos municipales de Cabanes y Oropesa). Esto ha permitido valorar el impacto de los cambios del uso del suelo en la piezometría de la zona, observándose que a partir del año 2018 los niveles piezométricos por debajo del nivel del mar son inexistentes.