Repositorio Institucional de Documentos

2013 97 Carlota Oliván Pociello Delimitación, evaluación de la recarga y funcionamiento hidrodinámico del acuífero drenado por el manantial kárstico de Fuenmayor (Prepirineo aragonés) Departamento Director/es Ciencias de la Tierra Villarroel Salcedo, José Luis Cuchí Oterino, José Antonio Lambán Jiménez, Luis Javier Director/es Tesis Doctoral Autor Repositorio de la Universidad de Zaragoza – Zaguan http://zaguan.unizar.es UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA Departamento Director/es Carlota Oliván Pociello DELIMITACIÓN, EVALUACIÓN DE LA RECARGA Y FUNCIONAMIENTO HIDRODINÁMICO DEL ACUÍFERO DRENADO POR EL MANANTIAL KÁRSTICO DE FUENMAYOR (PREPIRINEO ARAGONÉS) Director/es Ciencias de la Tierra Villarroel Salcedo, José Luis Cuchí Oterino, José Antonio Lambán Jiménez, Luis Javier Tesis Doctoral Autor 2013 Repositorio de la Universidad de Zaragoza – Zaguan http://zaguan.unizar.es UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA Departamento Director/es Director/es Tesis Doctoral Autor Repositorio de la Universidad de Zaragoza – Zaguan http://zaguan.unizar.es UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA DELIMITACIÓN, EVALUACIÓN DE LA RECARGA Y FUNCIONAMIENTO HIDRODINÁMICO DEL ACUÍFERO DRENADO POR EL MANANTIAL KÁRSTICO DE FUENMAYOR (PREPIRINEO ARAGONÉS) Carlota Oliván Pociello TESIS DOCTORAL Instituto Geológico y Minero de España Unidad de Zaragoza Departamento de Ciencias de la Tierra Facultad de ciencias. Universidad de Zaragoza Memoria presentada por Carlota Oliván Pociello bajo la dirección de Luis Javier Lambán Jiménez (Científico Titular del Instituto Geológico y Minero de España, Unidad de Zaragoza), José Antonio Cuchí Oterino (Profesor Titular en el Departamento de Ciencias Agrarias y del Medio Natural de la Universidad de Zaragoza.) y José Luis Villarroel Salcedo (Profesor Titular en el Departamento de Informática e Ingeniería de Sistemas de la Universidad de Zaragoza), para optar al grado de Doctora en Ciencias Geológicas por la Universidad de Zaragoza. Esta Tesis Doctoral ha sido realizada gracias al soporte de una Beca de Formación concedida por el Instituto Geológico y Minero de España (IGME), desde el 16 de Junio de 2008 hasta el 16 de Junio de 2012. Tesis: Delimitación, evaluación de la recarga y funcionamiento hidrodinámico del acuífero drenado por el manantial kárstico de Fuenmayor (prepirineo aragonés) Autora: Carlota Oliván Directores: Javier Lambán, José Antonio Cuchí y José Luis Villarroel Informe del Director El manantial de Fuenmayor ha servido de abastecimiento a la ciudad de Huesca desde 1887. Se han realizado diversos estudios sobre el manantial desde 1955 pero únicamente se han abordado aspectos parciales del manantial y del acuífero que drena. La información hidrodinámica e hidroquímica recopilada de estudios previos y el trabajo realizado durante esta tesis doctoral han servido para obtener un modelo de funcionamiento hidrogeológico del acuífero kárstico que drena el manantial de Fuenmayor. Se han definido los posibles límites hidrogeológicos (área de recarga), se ha evaluado la recarga y se ha estudiado el funcionamiento hidrodinámico e hidroquímico del mismo. Se trata del primer acuífero kárstico de la Sierra de Guara en el que se ha realizado un estudio hidrogeológico completo. En la Tesis: se han realizado aportaciones al conocimiento del acuífero que drena el manantial de Fuenmayor, se ha realizado una revisión exhaustiva de todos los trabajos previos sobre el acuífero y manantial, se ha realizado un intenso trabajo de campo y se han aplicado diversas técnicas de estudio (tanto tradicionales como novedosas). Además, la autora, ha adquirido la madurez investigadora necesaria para acceder al título de Doctor. Motivos por los cuales doy mi conformidad al depósito de esta Tesis para que se inicie el trámite hacia su defensa. Dr. José Luis Villarroel Salcedo Inst. de Investigación en Ingeniería de Aragón Depto. Informática e Ing. de Sistemas Prof. Titular Univ. Zaragoza Zaragoza, 23 de junio de 2013 RESUMEN En Aragón, los afloramientos de macizos calizos son abundantes y debido a procesos importantes de disolución se han desarrollado extensas áreas kársticas. Uno de los ejemplos más claros es la Sierra de Guara, alineación montañosa más importante del Prepirineo aragonés con una cota máxima de 2077 m de altitud. Esta sierra y su entorno fue declarada en 1990, por la ley 14/1990 del Gobierno de Aragón, como “Parque Natural de la sierra y los cañones de Guara”. Algunas de las principales características de estas sierras son su complejidad geológicoestructural, la gran extensión de afloramientos carbonatados y su importante desarrollo kárstico. Es decir, el karst del Prepirineo está directamente relacionado con lapiaces, campos de dolinas, poljes, simas, cavidades endokársticas y amplias extensiones de roca desnuda atacada por la acción del agua meteórica y las raíces de las plantas (Cuchí, 2006). Además, el karst es el responsable de numerosos manantiales que drenan el agua de los principales acuíferos carbonatados de estas sierras. Los estudios específicos sobre el funcionamiento hidrogeológico de los acuíferos kársticos en las Sierras Exteriores (Prepirineo aragonés) son muy escasos. El manantial de Fuenmayor es uno de los puntos de agua más interesantes e importantes de toda la Sierra de Guara, situado en las inmediaciones de San Julián de Banzo (Huesca). Este manantial constituye el principal punto de descarga de un acuífero kárstico poco conocido hasta el momento, que además, es utilizado como fuente complementaria de abastecimiento a la ciudad de Huesca. El manantial de Fuenmayor presenta un caudal mínimo de 9 l/s, máximo de 1370 l/s y un promedio de 107 l/s (2002-2011). Desde hace unos años se ha ido recopilando información y tratando datos del mismo con el objetivo principal de llegar a conocer el funcionamiento hidrogeológico e hidrodinámico de los acuíferos kársticos en estas sierras. Para establecer un modelo conceptual sobre el funcionamiento hidrogeológico del acuífero drenado por el manantial de Fuenmayor, se ha establecido un modelo geológico estructural mediante la actualización de la cartografía geológica, realización de nuevos cortes geológicos y análisis de la fracturación a distintas escalas. Además, se ha realizado un estudio geomorfológico definiendo las principales morfologías de origen kártico existentes en la zona. Se ha revisado y actualizado el inventario de puntos de agua así como caracterizado hidrogeoquímica e isotópicamente tanto el agua de precipitación como el agua subterránea. Además, se definen los límites de cuenca y subcuenca hidrográfica y calcula la superficie mínima de recarga por medio de un balance volumétrico. De esta forma ha sido posible establecer los límites hidrogeológicos y afirmar que el acuífero se encuentra formado por las calizas de la Formación Guara (Eoceno) y posiblemente por las calizas de la Formación Adraén y Bona (Cretácico superior). La superficie de recarga obtenida, según los límites definidos, es de unos 10 km2 (9,70 km2). El acuífero se recarga principalmente por la infiltración del agua de lluvia. La precipitación promedio es de 633 mm/año y la temperatura promedio de 11 ºC para el periodo 2002-2011. El agua que recarga al acuífero es principalmente bicarbonatada cálcica y su composición isotópica es, en general, relativamente homogénea y próxima a la línea meteórica mundial. Además, la variabilidad química e isotópica del agua de precipitación no depende de la cota a la que se realizaron los muestreos sino principalmente de la época del año. 1-Introducción 3 1.1 EL KARST Se conocen como terrenos kársticos (karst, en general) aquellas regiones constituidas por rocas compactas y solubles, carbonatadas fundamentalmente, en las que como consecuencia de los procesos de disolución (karstificación) aparecen formas superficiales y subterráneas características que las diferencian de otro tipo de regiones. El origen y evolución espaciotemporal de estas formas depende de factores geológicos, tectónicos, hidráulicos, físicoquímicos y biológicos. El resultado de la actuación de estos factores, cambiantes en el tiempo, es una amplia variedad de tipos de terrenos kársticos (Antigüedad et al., 2007). La mayoría de los afloramientos carbonatados han sido karstificados durante el tiempo geológico. En forma colectiva, se considera que la mayoría de las rocas carbonatadas se comportan como potenciales acuíferos kársticos (Bakalowicz, 2005). Además, este tipo de acuíferos ocupan una parte importante de la superficie terrestre. Según Ford y Williams (1989), las rocas carbonatadas ocupan alrededor del 12% de las tierras del planeta libres de hielo. En Europa un tercio del territorio está formado por acuíferos de este tipo y en algunos países más del 50% del agua de abastecimiento procede de estos acuíferos (Figura 1.1). En el caso de España, el 29% del territorio está formado por rocas carbonatadas (Duran et al., 2004), constituyendo excelentes acuíferos desde el punto de vista de la explotación de los mismos, debido a su elevada tasa de recarga, alta capacidad de almacenamiento, baja mineralización y buena calidad del agua. El interés en este tipo de acuíferos ha ido creciendo de forma paralela a la expansión del hombre sobre las regiones kársticas, dónde la posibilidad de captación del agua subterránea constituye casi el único recurso hídrico disponible (López, 1992). Figura 1.1: Afloramientos calizos en Europa (COST, 1995). Oliván, 2013 4 Las cavidades de este tipo de paisajes fueron utilizadas desde un remoto pasado por el hombre primitivo (por ejemplo, en el centro de Francia o la Cordillera Cantábrica) y esta antigua relación queda reflejada en el diálogo de “La Caverna” del ateniense Platón. Los filósofos griegos ya elaboraron un incorrecto esquema conceptual de ciclo hidrológico, con un inexplicado retorno subterráneo del agua marina hasta las fuentes, desalación incluida. Esta idea es recogida siglos más tarde en 1664 por el jesuita Athanasius Kircher en su enciclopédico tratado titulado “Mundus Subterraneus” (Kircher, 1664-1678). Esta obra se puede considerar como el puente entre la simple observación y el desarrollo científico que se inicia posteriormente. A mediados del siglo XIX, los ingenieros agrícolas de la administración del imperio Austro-Húngaro estudiaron la hidrología de la región de Karst, situada al suroeste de Eslovenia, con el fin de desarrollar la agricultura en las zonas rurales desde Ljubljana al puerto de Trieste. Ellos observaron que la hidrología en esta región parecía impredecible, los arroyos desaparecían en cuevas o agujeros, y grandes llanuras cerradas se inundaban con frecuencia durante los meses de primavera, lo que evidentemente no era favorable para la agricultura (Bakalowicz, 2005). Von Mojsisovics (1880) fue probablemente el primero en considerar la región de Karst como una zona fisiográfica e hidrológica particular, especialmente bajo tierra. Los geógrafos y geólogos de la escuela de Viena, liderada por Albrecht Penck, ejercieron una influencia decisiva en la palabra (Karst) como un término científico internacional. Las características físicas inusuales de esta región se hicieron conocidas como fenómenos kársticos, similares a los que se encuentran en otras partes del mundo (Ford et al., 1989) y por los que hoy en día son conocidos. Durante este mismo periodo, una de las mejores contribuciones al conocimiento del karst fue la obra del geógrafo serbio Jovan Cvijic, discípulo de la escuela de Viena. En 1893 redactó su detallada monografía sobre “Das Karstphänomen”. En este texto, además de sentar las bases actuales de la geomorfología kárstica, señaló la relación entre karst, agua y caliza, definiendo un primer modelo conceptual sobre la génesis del karst. En 1903, Alfred Grund, también discípulo de Penck, realiza una aportación fundamental a la hidrología del karst postulando la existencia de un nivel saturado, donde se formaban las principales cavidades. Además, este autor tenía una visión dinámica sobre esta zona y se imaginó que la superficie del nivel fracturado se elevaría debido a la recarga por precipitación. Si la recarga es particularmente grande, la zona saturada subiría hasta la superficie y provocaría la inundación de las zonas bajas (poljes) (Ford et al., 1989). En contradicción, Katzer (1909) observó que cuando los manantiales se encuentran a diferentes alturas, no siempre es el superior el que se seca primero. Además, las respuestas de estos manantiales a las lluvias son impredecibles, algunas veces reaccionan y otras no. Katzer no aceptaba la división entre “karst water” y “Groundwater”. Para él, la karstificación se extendía y desarrolla por todo el acuífero hasta encontrarse con la roca impermeable (Ford et al., 1989) (Figura 1.2). Paralelamente en Francia, Édouard-Alfred Martel, un incansable explorador de cuevas, presentaba en 1894 su obra fundamental, “Les Abîmes”. En 1895 fundaba la Société de Spéléologie, desarrollaba la espeleología y creaba la escuela francesa, todavía hoy muy activa, sobre el karst. La influencia de Martel en su país natal fue muy importante. Su sistemática observación de ríos subterráneos fluyendo en zona insaturada le llevaron a negar la existencia de un nivel saturado. Aparentemente Katzer fue influenciado por los impresionantes resultados de las exploraciones subterráneas de Martel (1894), particularmente por sus ideas de los ríos subterráneos (Ford et al., 1989). 1-Introducción 5 En este debate, a las escuelas citadas se sumó la escuela norteamericana que basó sus trabajos en la cordillera de los Apalaches y en el karst de Kentucky, especialmente en la Mammoth cave. Esta, visitada por Martel en 1912, es la cavidad conocida más larga del mundo. Fue declarada Parque Nacional en 1941 y Reserva de la Biosfera en 1990. Posteriormente se iniciaron estudios sobre el karst tropical, especialmente las espectaculares torres del entorno de Guilin, en China. El karst de Yucatán, accesible por los cenotes ya utilizados por los antiguos mayas, también atrajo la atención científica. En el año 1890, la comunidad del karst se separó entre la escuela francesa y la centroeuropea. La primera escuela centro sus investigaciones en las morfologías kársticas por encima y por debajo del suelo (Cvijic 1893, 1918; Martel 1936; Katzer, 1909), y se desarrollaron principalmente en el karst de Alpes y Pirineos. La segunda escuela consideraba que los flujos de agua subterránea son los fenómenos más importantes del karst (Penck 1903; Grund 1903) y se desarrollo en el Adriático. Ambas acumularon ingentes cantidades de información y publicaciones apoyando sus ideas. Desde ese momento, dos enfoques diferentes prevalecen en los estudios geomorfológicos e hidrológicos del karst, con sus propios conceptos y métodos (Bakalowicz, 2005). Además, se añadió la hipótesis de la formación de cavidades por debajo del nivel freático formulada en 1961 por Zölt, y apoyada en los datos que aportaba el naciente deporte del espeleobuceo. En 1989, Ford y Williams se esforzaron en intentar unificar las diferentes aproximaciones. Figura 1.2: Características de los acuíferos kársticos según: a) Grund (1903) y b) Katzer (1909) (Ford et al., 1989) Oliván, 2013 6 Desde hacía décadas el papel del agua en la génesis del karst estaba claro. Por lo que, a partir de 1960, el karst comienza a ser considerado como un acuífero. Se considera que Burdon y Papakis (1963) son los primeros en centrar el concepto. Posteriormente este se fue desarrollado en diversos trabajos y manuales sobre el karst, entre los que se pueden citar Newson (1973), Bonacci (1987), White (1988) y Ford y Williams, (1989). Una de las principales características de los manantiales kársticos son sus caudales irregulares. Estos, como el clásico de Vaucluse en la Provenza francesa, eran conocidos por hidrogramas con una rápida respuesta de sus caudales a las precipitaciones, así como por bajos caudales durante los estiajes. Evidentemente, las surgencias son uno de los aspectos más llamativos del karst y, todavía hoy, uno de los puntos clave de su estudio (Bakalowicz, 2005). En 1903 comenzaron los estudios de las curvas de recesión de hidrogramas singulares de la mano de Edouard Maillet. Este autor utilizó como base la ecuación diferencial de vaciado de un depósito por un conducto de diámetro dado. Autores posteriores han complicado este enfoque: Castany, 1967; Schôeller, 1967; Atkinson, 1977; Korkmaz, 1990; Karanjac & Altug, 1980; Drogue, 1972; Bonacci, 1987; Bonacci & Jelin, 1988; Soulios (1991), Ford & Williams (1989). Bonacci (1993) supone la existencia de varios depósitos y conductos de diversos tamaños, a través del cálculo de diversos coeficientes de recesión. En 1970 se produjo un importante avance a partir de las aportaciones de Alain Mangin. Dicho autor lideró un cambio de paradigma en el estudio de la hidrología kárstica. En primer lugar, introdujo el concepto de sistema kárstico, como “la entidad donde el flujo de agua constituye una unidad de drenaje" (Mangin, 1974). Según este concepto, en un sistema existe una relación causa-efecto entre la entrada (precipitaciones, temperatura ambiente,…) y la salida (caudal, química, temperatura,…). Por todo esto, Mangin y otros autores comenzaron a trabajar de acuerdo a esta interpretación sistémica usando técnicas de análisis e identificación derivadas de la Ingeniería de Sistemas (Mangin, 1970, 1971, 1975, 1982,1984; Mangin y Pulido, 1983; Benavente et al, 1985; Pulido et al, 1987; Mangin and Pulido Bosch, 1991 Padilla y PulidoBosch, 1995; Andreo et al, 1996; Angelini, 1997; Labat et al, 2000; Garay, 2002; Villarroel y Cuchí, 2002; Denic-Jukic y Jukic, 2003) Es evidente que el estudio de los hidrogramas no es la única respuesta para tal fin, sino que la respuesta del sistema puede no ser solo energética sino también de materia y de información (Jacquet, 1971). De esta forma se han estudiado otros tipos de respuestas: hidrodinámicas (Drogue, 1969; Mangin, 1975; Kiraly y Morel, 1976; Pulido Bosch, 1979), hidroquímicas (Shuster y White, 1971; Miserez, 1973; Hanshaw y Back, 1979; Bakalowicz, 1979; Mudry et al., 1979; Antigüedad, 1986), isotópicas (Bakalowicz et al., 1974; Blavoux et al., 1979), hidrotérmicas (Angeli, 1976; Lacas, 1976; Andrieux, 1978) e incluso hidrobiológicas (Rouch, 1978; Moeschler et al., 1982), que analizándolas individualmente y en conjunto, han servido para superar sus propias limitaciones (Liñán, 2005). Aunque cada acuífero kárstico presenta peculiaridades propias, existe una serie de aspectos comunes que les diferencia del resto de acuíferos en su exploración, explotación y gestión. La característica principal de un acuífero kárstico es su heterogeneidad organizada, es decir, los huecos que la disolución de la roca va originando, y el propio flujo que condiciona la disolución, se van jerarquizando desde la superficie del terreno, donde se produce la recarga, hacia la surgencia, donde se produce la descarga (Antigüedad et al., 2007). A lo largo de los años se han llegado a definir tres tipos de porosidad en los acuíferos kársticos que les confieren 1-Introducción 7 esa alta heterogeneidad: la porosidad intergranular de la matriz, las pequeñas fisuras y/o fracturas y los grandes conductos kársticos (Smart y Hobbs, 1986; White, 1999). Estos tipos de porosidad y sus relativas proporciones son los que llegan a causar que la permeabilidad en estos acuíferos abarque varios órdenes de magnitud, dando lugar tanto a flujo laminar como turbulento, es decir, a diferentes rangos de flujo (Hickey, 1984; Wilson y Skiles, 1988; Halihan et al., 1999). Estas grandes diferencias indican que la mayor parte del flujo se concentra en los conductos kársticos, mientras que la mayoría del agua del acuífero se almacena en las pequeñas fracturas y/o fisuras, y en la porosidad de la matriz (Atkinson, 1977 a y b). Además, las características externas de estos sistemas (dolinas, sumideros, simas, suelo, etc) junto con la alta heterogeneidad y anisotropía de los mismos hacen que la velocidad a la que se produce la infiltración al acuífero y su descarga varíe. Por todo esto, resulta muy complicado precisar los parámetros hidráulicos que lo controlan y conocer con precisión su funcionamiento hidrodinámico. A pesar de los inconvenientes que se pueden encontrar se han desarrollado diversas metodologías y técnicas de estudio específicas para este tipo de acuíferos. Estos métodos son: caracterizar la estructura geológica y realizar análisis morfológicos, delimitar el sistema kárstico mediante los mapas geológicos, análisis de trazadores y balances de agua, caracterizar el funcionamiento global por métodos hidrodinámicos (Mangin 1974), hidroquímicos e isotópicos (Bakalowicz, 1979, 1994) y caracterizar el funcionamiento local por medio de trazadores artificiales (Atkinson et al. 1973; Meus y Ek 1999; Field 2002) y ensayos de bombeo (Marsaud 1996, 1997). De esta forma es posible conocer la estructura y el funcionamiento del acuífero de estudio, que permite llegar a evaluar la eficiencia de la red de conductos a la hora de drenar la zona freática y estimar la capacidad de almacenamiento del acuífero (Bakalowicz, 2005). 1.2 MODELO CONCEPTUAL DE UN ACUÍFERO KÁRSTICO Todo acuífero tiene una superficie de recarga, bajo la que se encuentra una zona no saturada por donde el agua fluye verticalmente por gravedad hasta que se alcanza la zona saturada. Allí, los huecos en la roca actúan como medio de almacenamiento y transporte del agua hacia la zona de descarga. Por la superficie de recarga, los acuíferos se alimentan por agua de lluvia y fusión de nieve. Una parte del agua infiltrada es retenida en la parte superior de la zona no saturada, de donde una fracción retorna a la atmósfera por evapotranspiración. También puede haber infiltración desde masas de agua superficiales. En un acuífero kárstico, una parte del agua se infiltra a través del suelo que recubre la roca. En zonas sin suelo, el agua puede infiltrarse directa y rápidamente por las fracturas abiertas y conductos verticales. Los primeros metros de roca suelen manifestar un grado mayor de fracturación y karstificación, que la masa caliza subyacente. Este epikarst tiene un papel activo con almacenamiento temporal del agua descendente. Otra parte del agua puede provenir de la escorrentía superficial generada en terrenos no kársticos y que, al llegar a estos, se infiltra por sumideros dando lugar a una infiltración concentrada y rápida por conductos kársticos verticales. El agua infiltrada más allá de la zona radicular realiza un recorrido esencialmente vertical por la zona no saturada hasta alcanzar la zona saturada. Desde el epikarst, el agua se infiltra Oliván, 2013 8 lentamente a través de pequeñas fisuras y fracturas por la zona no saturada hasta la zona saturada. Durante este recorrido también puede llegar a alcanzar conductos kársticos dando lugar a la infiltración rápida hacia la zona saturada. El agua, una vez alcanzada esta zona, se almacenada en distintos huecos de la roca, que tienen importantes rangos en dimensión y orígenes muy distintos: poros sin y post sedimentarios, fisuras estructurales y conductos ampliados por disolución kárstica. Es habitual que en las zonas saturadas “maduras”, exista una red de conductos muy permeables organizados de forma jerárquica, similar a la de una red de drenaje de agua superficial. Estas redes afloran el agua en una surgencia principal, que puede ser espectacular en época de lluvias. También pueden existir algunos manantiales temporales asociados. La figura 1.3 presenta un modelo conceptual de este tipo de acuíferos. Propuesto por Mangin (1975, 1984) y Bakalowicz (1979) ha sido seguido en textos especializados de hidrogeología kárstica como White (1988) y Ford y Williams (1989). Durante los periodos de aguas altas el nivel freático asciende y la zona epifreática se inunda periódicamente. Al saturarse los conductos kársticos ceden agua a las fisuras y fracturas. Durante el estiaje el nivel freático desciende y el agua almacenada en las fisuras y fracturas drena hacia los conductos kársticos. La descarga del sistema suele producirse a través de uno o varios manantiales, aunque cuando el nivel freático asciende rápidamente existen puntos esporádicos de descarga denominados “trop plein”. GLOSARIO Almacenamiento (storage): son las fisuras, fracturas y conductos kársticos de la roca saturados en agua. Drenaje (drainage): es el sistema de conductos kársticos de la zona saturada donde el agua se mueve hacia su descarga. Zona Epifreática (epiphreas zone): es la zona de un sistema kárstico que se encuentra entre la zona no saturada y zona saturada y se caracteriza por fluctuaciones del nivel del agua subterránea, inundándose periódicamente. Evapotranspiración real (ETR) (evapotranspiration): cantidad de agua que evapotranspira por unidad de superficie de suelo y por unidad de tiempo. Depende de la ETP (Evapotranspiración Potencial) y de la disponibilidad de agua en el suelo (Reserva útil). Infiltración directa (direct infiltration): entrada directa del agua de precipitación por fisuras y fracturas abiertas de la superficie hacia la zona saturada. Infiltración concentrada (concentrated infiltration): infiltración producida en determinados puntos de recarga representados por sumideros (simas, dolinas, fracturas abiertas,…). Infiltración rápida (fast infiltration): es aquella en la que el agua de precipitación introducida al terreno por infiltración directa y/o concentrada, circula por fracturas y conductos kársticos hacia la zona saturada. 1-Introducción 9 Drenaje Almacenamiento (Conductos) (Conductos + fisuras + porosidad matriz) MANANTIAL(ES), TROP PLEIN… (Salida sistema) Recarga/Descarga otro sistema subterráneo PRECIPITACIÓN Zona Epifreática ▼ Infiltración Directa ET R Figura 1.3: Modelo conceptual de un sistema kárstico. Modificado de Bakalowicz (2004). SU EL O SU EL O ESC ZONA NO SATURADA ZONA SATURADA ET R (Vías preferenciales de flujo: sumideros) Terrenos no Kársticos (no permeables) Epikarst Retraso en la infiltración (almacenamiento) INFILTRACIÓN RÁPIDA INFILTRACIÓN LENTA Nivel freático Terrenos Kársticos ESC Oliván, 2013 10 Infiltración lenta (slow infiltration): es aquella en la que el agua de precipitación introducida al terreno va drenando lentamente por pequeñas fisuras y fracturas del epikarst y la zona no saturada hacia la zona saturada. Nivel freático (phreatic line): corresponde al lugar en el que se encuentra el agua subterránea en un sistema kárstico o parte superior de la zona saturada. Salida sistema (outlet of the system): zona o zonas de descarga de un acuífero kárstico (Manantial, Trop plein…). Terrenos no kársticos (non karstic terrains): zonas del terreno no kársticas donde el agua de precipitación escurre hacia vías preferenciales de flujo (sumideros). Epikarst (epikarst zone): parte poco profunda de las áreas kársticas en las que debido al clima, las raíces de las plantas y los procesos de karstificación dan lugar a una zona alterada formada por grietas y fracturas superpuesta a la zona no saturada. Zona no saturada (zona vadosa, zona de infiltración) (unsaturated zone, vadose zone, infiltration zone): zona de un sistema kárstico que no se encuentra inundada, ni siquiera en épocas de crecida. El agua circula libremente por ella y sólo en descenso vertical. Zona saturada (zona freática) (saturated zone, phreatic zone): zona de un sistema kárstico donde todos los intersticios y cavidades se encuentra permanentemente inundados, incluso durante el estiaje. 1.3 PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN: INTERÉS ESTRATEGICO DEL MANANTIAL DE FUENMAYOR En Aragón, los afloramientos de macizos calizos son abundantes y debido a procesos importantes de disolución se han desarrollado extensas áreas kársticas. Uno de los ejemplos más claros es la Sierra de Guara, alineación montañosa más importante del Prepirineo aragonés con una cota máxima de 2077 m de altitud (Figura 1.4). Algunas de las principales características de estas sierras son su complejidad geológico-estructural, la gran extensión de afloramientos carbonatados y su importante desarrollo kárstico. Es decir, el karst del Prepirineo está directamente relacionado con lapiaces, campos de dolinas, poljes, simas, cavidades endokársticas y amplias extensiones de roca desnuda atacada por la acción del agua meteórica y las raíces de las plantas (Cuchí, 2006). Además, el karst es el responsable de numerosas fuentes que drenan el agua de los principales acuíferos carbonatados de estas sierras. A pesar de ser un escenario idóneo para la realización de estudios de hidrogeología kárstica existe muy poca información sobre el funcionamiento de estos acuíferos en el Prepirineo aragonés. El manantial de Fuenmayor es uno de los puntos de agua más interesantes e importantes de toda la Sierra de Guara, situado en las inmediaciones de San Julián de Banzo (Huesca) y único punto de descarga del acuífero en estudio. Fuenmayor drena un caudal mínimo de 12 l/s, máximo de 863 l/s y un promedio de 107 l/s (2002-2011). Desde hace unos años se ha ido recopilando información y tratando datos del mismo con el objetivo principal de llegar a conocer el funcionamiento hidrogeológico e hidrodinámico de los acuíferos kársticos en estas sierras. 1-Introducción 11 El manantial de Fuenmayor (Figura 1.5) ha servido de abastecimiento a la ciudad de Huesca desde 1887, mediante una canalización de unos veinte kilómetros de longitud. Construida por iniciativa privada, pasó a ser controlada por el Ayuntamiento de dicha ciudad a partir de 1920. Desde el final de la Guerra Civil hasta la construcción del embalse de Vadiello, en 1960, fueron frecuentes las restricciones durante los periodos de estiaje. Debido a esta situación comenzaron las investigaciones para aumentar la captación de agua en este manantial, observándose, desde un principio, la relación del caudal con las precipitaciones. Lasierra (1955) estimó un primer balance hidrológico y propuso la construcción de una galería drenante. En 1972 se reconoce explícitamente la naturaleza kárstica del manantial por medio de aforos. Trilla y Pascual (1974) realizaron un primer estudio de la relación entre el caudal y la lluvia junto con un primer análisis de la curva de agotamiento del manantial. En la década de 1990, la Confederación Hidrográfica del Ebro (CHE) instaló dos vertederos de aforo, uno en la tubería de abastecimiento a Huesca y otro en el aliviadero del manantial controlando el caudal por observación visual (Cuchí et al., 2006). Además, al tratarse de una zona importante de descarga de agua subterránea cercana a Huesca, el Servicio Geológico del Ministerio de Obras Públicas (SGOP), durante la sequía de 1995, realizó un sondeo de investigación (2911-7-0013) y un pozo experimental (2911-7-0012) denominado de la Pirotecnia, en las inmediaciones del manantial de Fuenmayor. En el año 2000 el Grupo de Entornos Hostiles (GTE) de la Universidad de Zaragoza instaló una estación monitorizada en el mismo manantial, dónde se recogen a nivel horario los datos de caudal, precipitación, conductividad eléctrica y temperatura ambiente y del agua (Monaj, 2003). Figura 1.4: Imagen de la Sierra de Guara (Prepirineo aragonés) Oliván, 2013 12 Durante el año 2005 se produjo un importante episodio de sequía que afectó a la zona central de la Cuenca del Ebro con importantes efectos negativos en la agricultura de secano existente en la zona. Además, esta sequía produjo un problema de abastecimiento a la ciudad de Huesca al descender las reservas del embalse de Vadiello por debajo de los 2 hm3, normalmente con una aportación media anual de 33 hm3 del río Guatizalema. Esto obligó a la construcción de diferentes obras en Huesca (Cuchí et al., 2006). Con el objetivo de conocer las posibilidades del acuífero que drena Fuenmayor como abastecimiento complementario a Huesca, se realizó un ensayo de bombeo de larga duración en el sondeo 2911-7-0012. A las pocas horas del inicio de este, varios manantiales próximos (Dos Caños, Huertos,…) se vieron afectados hasta secarse, por lo que hubo que instalar una tubería compensatoria para abastecer los huertos de la localidad. Al suponerse alimentado por otro acuífero, se esperaba que el manantial de Fuenmayor no fuera afectado, pero al iniciar el bombeo comenzó a registrarse un descenso exponencial en el manantial hasta secarse al cabo de unos días. Por todo esto se decidió parar el ensayo de bombeo sin obtener los resultados esperados. La información hidrodinámica e hidroquímica recopilada de estudios previos y el trabajo realizado durante esta tesis doctoral han servido para obtener una primera hipótesis sobre el funcionamiento hidrogeológico del acuífero kárstico que drenan el manantial de Fuenmayor. Para esto se han definido los posibles límites hidrogeológicos (área de recarga), se ha evaluado la recarga y se ha estudiado el funcionamiento hidrodinámico e hidroquímico del mismo. Es decir, se trata del primer acuífero kárstico de la Sierra de Guara en el que se ha realizado un estudio hidrogeológico completo. Uno de los objetivos futuros a cumplir, será la extrapolación del conocimiento de este acuífero a otros acuíferos kársticos de estas sierras. Además, al tratarse de un acuífero pequeño, aproximadamente unos 10 km2 de área de recarga, sin contaminación antrópica y conocido su funcionamiento hidrogeológico, será posible, en futuras Figura 1.5: Manantial kárstico de Fuenmayor Oliván, 2013 20 Universidad de Barcelona, centrados en el Pico del Aguila (Vidal-Royo et al., 2009, 2010, 2011) y en la cuenca de Ainsa y anticlinal de Boltaña (Fernández et al., 2004, 2011; Muñoz et al., 2013). Paralelamente a la labor del IGME-Universidad de Zaragoza se ha ido realizando una actualización de la cartografía geológica de la serie Magna (1:50000) por el IGME. Actualmente, en el entorno de las Sierras Exteriores sólo han sido publicadas las hojas 208Uncastillo, 209-Agüero y 210-Yebra de Basa. Las hojas 247-Ayerbe, 248-Apiés y 249-Alquezar están en proceso de publicación. Por otro lado, los estudios geomorfológicos de los Pirineos y la Depresión del Ebro comenzaron fundamentalmente con Panzer (1926) y Birot (1937), aunque las principales aportaciones geomorfológicas en las Sierras Exteriores fueron realizadas por Barrère (1951). Este autor sentó las bases para trabajos posteriores y, al mismo tiempo, planteó problemas interesantes, como la importancia de la estructura y la alternancia litológica en la formación del relieve, o la delimitación de dos niveles antiguos de erosión a partir de las partes altas de las sierras (Barrère, 1951, 1962). Trabajos posteriores se centraron principalmente en la geomorfología cuaternaria del piedemonte pirenaico y la depresión del Ebro (Barrère, 1951; Alastrue, 1953; Bomer, 1957a y b, 1979; García et al., 1974, 1977; entre otros). El estudio geomorfológico más completo se encuentra en la tesis doctoral de Rodríguez (1986) centrada en las Sierras Exteriores y su piedemonte, y en la cartografía geomorfológica de la serie Magna (1:50000) de las hojas correspondientes a estas sierras (Uncastillo, Agüero, Yebra de Basa…). Una de las principales características de la Sierra de Guara lo constituye un importante modelado kárstico, que ya Mallada (1878) menciona al hablar de la existencia de numerosas cavidades y fuentes. En 1990, Cuchí y Sancho recogen en “El Karst de la provincia de Huesca” las características y formas del karst oscense, donde diferenciando por unidades describen exhaustivamente el karst en la Sierra de Guara. A pesar de tener un buen conocimiento de la geología, estructura y geomorfología en las Sierras Exteriores, no se ha realizado un estudio específico en el entorno del manantial de Fuenmayor. Por esto, a partir de la cartografía geológica 1:50.000 de la serie Magna (ITGE, 1992), las aportaciones geológico-estructurales de Millán (1996) y los datos e información recopilada en campo, se ha realizado una cartografía geológica de detalle a escala 1:30.000 y nuevos cortes geológicos a lo largo de toda la estructura principal. De esta forma ha sido posible conocer la estructura y geometría del acuífero de estudio al igual que las principales litologías que lo conforman. Por otro lado, y por primera vez, se ha realizado un análisis de la fracturación a dos escalas (macroescala y mesoescala), con el objetivo principal de conocer la posible dirección preferencial de flujo en este acuífero. Finalmente, a partir de la cartografía geomorfológica realizada por Rodríguez (1986) y la descripción de las morfologías kársticas en la Sierra de Guara por Cuchí y Sancho (1990), ha sido posible modificar y actualizar la cartografía geomorfológica a escala 1:30.000 en el entono del manantial de Fuenmayor. Es importante conocer y tener en cuenta las principales morfologías kársticas, ya que son indicadoras de la infiltración y funcionamiento de estos acuíferos. 2-Geología 21 2.2 CONTEXTO GEOLÓGICO REGIONAL: SIERRAS EXTERIORES Al O de la Unidad Surpirenaica Central (USC), la cuenca surpirenaica se encuentra compartimentada por el frente de cabalgamiento surpirenaico que, procedente de las Sierras Marginales catalanas (Seguret, 1970-1972; Soler, 1970; Soler y Puidefàbregas, 1970; Garrido, 1972; Puidefàbregas y Soler, 1973; Cámara y Klimowitz, 1985) se prolonga hasta las Sierras Marginales aragonesas (Almela y Ríos, 1951b) o Sierras Exteriores (SE) (Alastrué et al., 1957) (Figura 2.1). Estas sierras presentan una orientación próxima a ONO-ESE y constituyen la alineación de relieves montañosos que separan la cuenca molásica de Jaca de la cuenca del Ebro. En las Sierras Exteriores afloran rocas de edades comprendidas entre el Triásico y el Mioceno (Mallada, 1878; Selzer, 1934-1948; Almela y Ríos, 1950b). Las Sierras Exteriores constituyen la parte frontal emergente del frente de cabalgamiento surpirenaico y se encuentran desplazadas hacia el sur sobre los sedimentos de edad terciaria de la cuenca de antepaís del Ebro (Vidal-Royo, 2010). En su mayor parte, estas sierras están formadas por una serie de láminas de cabalgamiento imbricadas, despegadas sobre las facies evaporíticas, calcáreas y dolomíticas del Triásico medio y superior (facies Muschelkalk y Keuper) (Soler y Puidefàbregas, 1970; ITGE, 1992; Millán et al., 1994; Millán, 1996; Pueyo et al., 2002). Una de las características de esta zona es la presencia de un conjunto de plegamientos anticlinales con orientación axial N-S a NO-SE. Estas estructuras son perpendiculares a la tendencia estructural de los Pirineos (E-O, con dirección de transporte tectónico hacia el sur) y crean por tanto un patrón de interferencia estructural complejo (Vidal-Royo, 2010). El conjunto de pliegues anticlinales de dirección N-S son más jóvenes y de menor tamaño cuanto más al O se encuentran (Millán et al., 1994; Millán, 1996). Además, son sinsedimentarios con los materiales del Eoceno medio-Oligoceno y con el desarrollo del frente de cabalgamiento surpirenaico, activo hasta el Mioceno inferior (Puidefàbregas, 1975; Holl y Anastasio, 1993; Millán et al., 1994; Millán, 1996). Es importante también destacar la interferencia entre los accidentes N-S con otros de rumbo paralelo a la cadena (por ejemplo, Selzer, 1934, 1948; Almela y Ríos, 1950b), en su mayoría formados con posterioridad a los primeros (Millán, 1996). En la figura 2.2 se presenta la columna estratigráfica general de las Sierras Exteriores. En ella se puede observar como la edad de los materiales aflorantes en estas sierras comprende desde parte del Triásico de la Formación Pont de Suert (Mey et al., 1968), hasta el Terciario Mioceno de la Formación Uncastillo (Soler y Puigdefàbregas, 1970). Además, existe un marcado hiato desde la Formación Pont de Suert hasta el Cretácico de las Formaciones Adraén y Bona debido a la no sedimentación de los materiales jurásicos. A continuación se encuentran los materiales de edad Eocena-Paleocena pertenecientes a las Facies Garumn de la Formación Tremp. Estos materiales vienen seguidos por materiales de edad Eocena representados por la Formación Guara, la Formación Arguis y la Formación Belsué-Atarés. El tránsito EocenoOligoceno queda representado por la Formación Campodarbe, mientras que el tránsito Oligoceno-Mioceno aparece en la Formación Uncastillo. Oliván, 2013 22 Figura 2.1: Mapa geológico de la cordillera pirenaica en la que se han enmarcado las Sierras Exteriores aragonesas. Modificado de Pueyo et al., (1999) y Millán (2000). 2-Geología 23 A continuación se hace una breve descripción estratigráfica de los principales materiales aflorantes en las Sierras Exteriores (ITGE, 1992; Millán, 1996) (Figura 2.2): Triásico: Los materiales triásicos aflorantes en las Sierras Exteriores pertenecen a la Formación Pont de Suert (Mey et al., 1968) y forman parte de las unidades alóctonas del frente pirenaico (ITGE, 1992). El tramo inferior, perteneciente al nivel de despegue de las estructuras del frente de Sierras Exteriores, se identifica como Muschelkalk Intermedio (M-II). Estos materiales se caracterizan por la abundancia de evaporitas, que se disponen en capas de yesos multicolores laminados, con algunas intercalaciones de sales (halita). Los niveles de yesos alternan con margas y arcillas. Aunque la estimación de su potencia es complicada, se puede proponer una potencia aproximada de 50 m de afloramiento (ITGE, 1992). Por encima del M-II se deduce un contacto neto de calizas micríticas tableadas que se identifican como Muschelkalk Superior (M-III) (Millán 1996). El paquete de calizas presenta potencias variables que oscilan entre los aproximadamente 50 m del Tozal de Guara a los 150 m del congosto del Isuela (ITGE, 1992). Sobre el M-III hay unos materiales no competentes (lutitas versicolores y yesos principalmente) que se identifican con las facies Keuper (Salvany y Bastida, 2004). La potencia general que presentan estas margas es muy variable y oscila entre los 25 m en el corte del río Isuela, a los 150 m al sur del Tozal de Guara (ITGE, 1992). En el sector oriental de las Sierras Exteriores se han identificado ofitas incluidas en el Keuper. Figura 2.2: Columna estratigráfica general de las Sierras Exteriores. Modificada de Pueyo et al., (1999) y Millán (2000). Oliván, 2013 24 Cretácico superior: Las primeras referencias al Cretácico de las Sierras Exteriores corresponden a Mallada (1878) y Dalloni (1910), entre otros trabajos posteriores que describen el hiato subyacente (Almela y Ríos, 1950a y b, 1951a y b; Puidefàbregas, 1975). Estos materiales pertenecen a las Formaciones Adraén-Bona definidas por Mey et al. (1968). Su edad es Santoniense-Maastrichtiense y presenta dos ciclos evolutivos (uno transgresivo y otro regresivo) en los que se distinguen cinco unidades litoestratigráficas dentro de un ambiente de plataforma (Arqued et al., 1986; Lobato y Meléndez, 1988). La primera unidad corresponde a facies de conglomerados y areniscas de cantos silíceos, que pasa gradualmente a calizas bioconstruidas (segunda unidad). Entre las dos conforman una potencia de 40 m. Una tercera unidad se representa con calcarenitas rojas con miliólidos, briozoos y otros bioclastos y en conjunto con una potencia de 20-25 m. La cuarta unidad, de unos 30 m, está formada por una alternancia de secuencias de margas negras y calizas bioclásticas bioturbadas. La última unidad está caracterizada por 50 m de calizas y dolomías blanquecinas que en la vertical gradan hacia las facies Garumn (Millán, 1996). Existe un progresivo adelgazamiento en la porción meridional del anticlinal de Guara (sector oriental de las Sierras) y un cambio de facies que se detecta en el extremo O de la zona, que pasan a facies transicionales en las que se han reconocido restos de dinosaurios (Canudo et al., 2010). Paleoceno: Este periodo se incluye en la Formación Tremp (Mey et al., 1968), que se representa por las facies Garumn o Garumniense (Leymerie, 1865). Dichas facies comprenden materiales continentales con arcillas rojas de gran continuidad lateral e intercalaciones de calizas lacustres y areniscas (ITGE, 1992). El espesor de la unidad en la zona oscila entre los 50 y los 100 m. Las facies Garumn de las Sierras Exteriores fueron originalmente reconocidas por Mallada (1878) y Selzer (1934-1948). La presencia de abundantes tramos arcillosos muy continuos favorecen el desarrollo de superficies de despegue de cabalgamientos al igual que en las facies Keuper (Millán, 1996). Eoceno: El Eoceno marino está principalmente representado por las calizas de plataforma de la Formación Guara (Puidefàbregas, 1975) y por los de plataforma externa y de prodelta de la Formación Arguis. El Eoceno transicional está definido por las facies deltaicas proximales integradas en la Formación Belsué-Atarés (Millán, 1996). La Formación Guara está formada por sedimentos carbonáticos y terrígenos depositados en el margen distal de la cuenca, según un contexto de plataforma poco profunda. La unidad es transgresiva y descansa sobre una superficie erosiva que afecta a las facies Garumn (Canudo et al., 1991; Samsó et al., 1994). La potencia de esta unidad es muy variable, debido a que el inicio de la estructuración de las Sierras Exteriores coincide con la sedimentación de la Formación Guara (Millán, 1996). De acuerdo a su litología, contenido fósil y la disposición secuencial, se reconocen tres subunidades (Samsó et al., 1994). La subunidad Guara inferior se caracteriza principalmente por la abundancia de materiales siliciclásticos, llegando a formar niveles básicamente arenosos (ambiente continental-costero). La subunidad Guara media se caracteriza por presentar materiales carbonatados con grandes acumulaciones de macroforaminíferos (ambiente marino de plataforma abierta). La subunidad Guara superior se caracteriza por presentar importantes acumulaciones de calizas bioclásticas con Nummulites y bancos de estos foraminíferos (ITGE, 1992). Su límite superior corresponde a una superficie de inundación seguida por el soterramiento de la plataforma carbonatada por las margas grises de la formación superior dispuestas en onlap. 2-Geología 25 La Formación Arguis (Puidefàbregas, 1975) está formada por grandes paquetes de margas grises con algunas intercalaciones de limos. Millán et al. (1994) distinguieron cuatro secuencias de depósito: 1-margas azules y margas arenosas con glauconita, 2-plataforma de Briozoos, 3-plataforma de pectínidos y 4-plataforma siliciclástica y de corales. Su espesor es muy variable, sus máximos se encuentran en las charnelas de los sinclinales y la serie se condensa a unas decenas de metros o desaparece en las charnelas de los anticlinales (RodríguezPintó, 2013). La Formación Belsué-Atarés consiste en alternancias de niveles de lutitas y margas con canales de areniscas de gran continuidad lateral. Esta formación comprende los materiales depositados en ambientes deltaicos. Según Puidefàbregas (1975) existe un paso lateral completo de la Formación Campodarbe (fluvial) a la Formación Belsué-Atarés (deltaico) y a la Formación Arguis (margas de plataforma marina) en una dirección E a O. Oligoceno-Mioceno: El Terciario continental en las Sierras Exteriores está representado por los sedimentos de la Formación Campodarbe (Puidefàbregas, 1975). Esta formación engloba diversos ambientes continentales en los que predominan las facies de areniscas y lutitas rojas, localmente relacionados con importantes masas de conglomerados (Millán, 1996). Presenta una mayor potencia entre todas las unidades litoestratigráficas de las Sierras Exteriores, engrosándose hacia el N y de E a O. Sobre la Formación Campodarbe se depositan dos secuencias molásicas adicionales: La Formación Uncastillo (Soler y Puidefàbregas, 1970) o la Formación Sariñena (Quitantes, 1969) en la cuenca del Ebro y la Formación Bernués (Soler y Puidefàbregas, 1970) en el sinclinorio del Guarga. En todas ellas se reconocen dispositivos sintectónicos (Millán, 2006). La Formación Uncastillo está formada por conglomerados calcáreos, areniscas y limos de un medio de abanicos aluviales. Rodea el borde sur de las Sierras Exteriores y es contemporánea con los últimos episodios compresivos (McElroy, 1990; Millán, et al., 1995). 2.3 CONTEXTO GEOLÓGICO LOCAL Y CARTOGRAFÍA GEOLÓGICA DE DETALLE El manantial de Fuenmayor se encuentra en el arranque de un glacis del Somontano oscense dominado principalmente por el Frente de Cabalgamiento Surpirenaico (FCS). Los materiales aflorantes en este sector son los conglomerados, areniscas y lutitas de la Formación Uncastillo (Mioceno), las areniscas y lutitas de la Formación Belsué-Atarés (Eoceno), las margas grises de la Formación Arguis (Eoceno), las calizas bioclásticas y calcarenitas de la Formación Calizas de Guara (Eoceno), las arcillas rojas y calizas lacustres de la Formación Tremp (facies Garumn), las calizas micríticas y bioclásticas de la Formación Adraén y Bona (Cretácico superior) y las arcillas, calizas y dolomías tableadas de la Formación Pont de Suert (Triásico) (Figura 2.2). A pesar de tener un buen conocimiento de la geología y estructura de las Sierras Exteriores, no existe un estudio específico en el entorno del manantial de Fuenmayor. Por esto, se ha realizado una cartografía geológica de detalle a escala 1:30.000 y nuevos cortes geológicos a partir de la cartografía geológica 1:50.000 de la serie Magna (ITGE, 1992), así como de las aportaciones de Millán (1996) y de los datos e información recopilada en campo Oliván, 2013 26 (principalmente nuevas medidas de dirección y buzamiento en materiales miocenos, eocenos y cretácicos). Como se puede observar en la figura 2.3, la estructura geológica, en el entorno del manantial de Fuenmayor, está dominada por el FCS, cuya terminación permanece en esta zona bajo la superficie sin llegar a aflorar (Millán, 1996). Otras de las estructuras más importantes son los retrocabalgamientos asociados de Cuello Bail (RCB) y de San Julián (RSJ) y los cabalgamientos posteriores de Collicierco (CC) y Santo Domingo-Guara (CDG). La lámina de cabalgamiento independizada por estas estructuras es la lámina de San Julián (Millán, 1996). El frente de cabalgamiento presenta un anticlinal de bloque superior que hacia el E se convierte en el retrocabalgamiento de San Julián y hacia el Oeste queda cubierto por los materiales miocenos de la Formación Uncastillo. Bajo estos materiales no se puede seguir la continuidad de dicho anticlinal, pero es posible que siga la dirección que muestra en afloramiento hasta ir a encontrarse bajo el cabalgamiento de Santo Domingo-Guara (Figura 2.3). Tanto el retrocabalgamiento de San Julián como el de Cuello Bail presentan trazas onduladas en planta y sus planos de cabalgamiento son muy verticales. Todo esto indica que la zona estuvo sometida a esfuerzos compresivos posteriores al emplazamiento de las estructuras (Millán, 1996). Paralelo al cabalgamiento de Santo Domingo-Guara y varios kilómetros al O se identifica por prospección geofísica una pequeña lámina de cabalgamiento que permanece cubierta por los materiales miocenos (Millán 1996) que se le ha dado el nombre de lámina de Sto. DomingoGuara. No hay información en superficie sobre la continuidad de dicha lámina, con lo que es posible que continúe paralelamente al cabalgamiento, cerrándose cuando la estructura comienza a verger como resultado del retrocabalgamiento de Cuello Bail (Figura 2.3). Existe un pequeño anticlinal en la Formación Uncastillo de traza paralela a la del cabalgamiento de Santo Domingo-Guara que es posible que esté relacionado con la presencia de esta lámina. En la presente tesis doctoral se han realizado nuevos cortes geológicos cuya situación se muestra en la figura 2.4. La serie de cortes realizados han dado una visión tridimensional de la estructura geológica. La información que reflejan proviene de diversas fuentes como son: la cartografía geológica actualizada y las observaciones de campo, así como la bibliografía previa (ITGE, 1992; Millán, 1996; Calvo, 2012) y tres sondeos ubicados en la zona (CHE). También se han adaptado dos cortes provenientes de Millán (1996) y los cortes 1-1’, 2-2’ y 3-3’ se han basado en la estructura del corte IV-IV’ del mismo autor. El corte 1-1’ se ha realizado perpendicular al retrocabalgamiento de Cuello Bail (RCB) y pasa por el sondeo del piezómetro (2911-7-0012) (Figura 2.5). El corte proporciona información de la lámina de San Julián, pero apenas corta los materiales que quedan más allá del retrocabalgamiento. La estructura principal es el cabalgamiento frontal surpirenaico (CFS), que desplaza los materiales hacia el SO sin que su plano llegue a aflorar en superficie. Asociado a dicho cabalgamiento se encuentran el retrocabalgamiento de Cuello Bail (RCB), que aflora en el NE del corte, y el retrocabalgamiento de San Julián (RSJ), que no llega a aflorar y está asociado al pliegue anticlinal de bloque superior del cabalgamiento principal. La traza de dichos planos de cabalgamiento viene determinada por la geofísica (Querol-Muller, 1990; Millán, 1996). Al 2-Geología 27 SO del frente de cabalgamiento se encuentran los materiales detríticos miocenos autóctonos de la Depresión del Ebro, atribuidos a la Formación Uncastillo. Figura 2.3: Esquema de las estructuras geológicas existentes en el área de estudio. Las estructuras presentadas en líneas discontinuas son interpretaciones teniendo en cuenta el contexto estructural regional. Lámina de Sto. Domingo-Guara Lámina de San Julián Oliván, 2013 28 Como apoyo, el sondeo (2911-7-0012), realizado en 1996 por la SGOP, muestra 237 m de materiales detríticos correspondientes también a la Formación Uncastillo. Estos datos indican un importante hundimiento debido a una falla normal señalada en la cartografía (Millán, 1996). Figura 2.4: Mapa geológico actualizado 1:30.000 y situación de los cortes geológicos. 2-Geología 29 No se llega a cortar el contacto entre dichos materiales y las calizas de Guara que están por debajo, por lo que el contacto señalado en el corte debe ser considerado una hipótesis. Los datos geofísicos indican importantes cambios de espesor en los materiales Triásicos (Millán 1996, Querol-Muller, 1990), sin poderse especificar si dichos cambios de espesor se manifiestan en el Keuper o en el tramo evaporítico del Muschelkalk. En este corte (y en los siguientes) dicho cambio de espesor se ha asociado al Muschelkalk medio (M-II), al estar en este tramo el nivel de despegue de toda la estructura. Por otro lado, debido a la escasa información del subsuelo en el sector de Ciano, no es posible conocer el espesor de las margas y limos de la Formación Arguis al estar mayoritariamente cubiertas por depósitos cuaternarios. Es decir, en todos los cortes, se ha asumido hipotéticamente el espesor y la continuidad del nivel de margas por debajo del contacto discordante con la Formación Uncastillo. El corte 2-2’ es paralelo al corte 1-1’ y pasa por el manantial de Fuenmayor mostrando la situación en las proximidades de dicho manantial (Figura 2.5). En él se muestra una situación similar a la del corte 1-1’. Los materiales miocenos tienen continuidad sobre todo el corte. El emplazamiento del manantial coincide con la situación de la falla normal subparalela al cabalgamiento frontal surpirenaico (Millán, 1996), que pone en contacto las areniscas y lutitas de la Formación Uncastillo (Mioceno) con las calizas de la Formación Guara (Eoceno). El corte 3-3’ también es perpendicular al retrocabalgamiento de Cuello Bail (Figura 2.4) y, en este caso, pasa por el sondeo de la Pirotecnia (2911-7-0013) (Figura 2.5). El corte permite apreciar las variaciones laterales en el entorno del manantial de Fuenmayor así como la posible área de recarga de dicho manantial. El sondeo de la Pirotecnia corta los materiales cabalgantes (calizas de la Formación Guara) durante unos pocos metros pasando a continuación a los materiales autóctonos de la depresión del Ebro (Formación Uncastillo), marcando claramente la posición del plano de cabalgamiento surpirenaico. El corte 4-4’ es una modificación del corte III-III’ presente en Millán, 1996. La traza es perpendicular al retrocabalgamiento de Cuello Bail, situándose al N de los cortes 1-1’, 2-2’ y 33’ (Figura 2.4). Según la figura original de Millán (1996), las capas en la mitad O del corte se encuentran aparentemente subhorizontales, plegándose hacia el E en una sinforma por la acción del retrocabalgamiento de Cuello Bail. Sin embargo, en la presente interpretación, el anticlinal de bloque superior presente en 1-1’ y 3-3’ se mantendría con similar dirección hasta chocar con el cabalgamiento de Santo Domingo-Guara. No hay información sobre la situación exacta del anticlinal, con lo que la traza en el corte es aproximada (Figura 2.6). El corte 5-5’ corta aproximadamente perpendicular a los cortes 1-1’, 3-3’ y 4-4’, atravesando tanto el cabalgamiento de Collicierco como el retrocabalgamiento de Cuello Bail (Figura 2.4). Al ser básicamente paralelo a la estructura principal presenta muchas capas subhorizontales y no aporta mucha información, aunque complementa los cortes anteriores. Oliván, 2013 36 A partir del estudio de las direcciones preferenciales de las principales estructuras de esta zona se pudo observar, por medio de las fotos aéreas y ortofotos, una intensa macrofracturación de la que se midieron aproximadamente 150 macrofracturas (Figura 2.8). Desde un punto de vista general aparece una clara orientación preferente de las macrofracturas en la dirección N90E, secundada de otras direcciones menores, entre N10E hasta N110E aproximadamente (Figura 2.8-B). Es posible dividir dichos datos entre macrofracturas en conglomerados y macrofracturas en calizas. Sin embargo, no es posible diferenciar según las formaciones calizas (Formación Adraén y Bona del Cretácico y Formación calizas de Guara del Eoceno) en la que se encuentra cada macrofractura, en parte porque muchas se extienden a través de las dos. Atendiendo a las macrofracturas medidas en conglomerados (Figura 2.9-1, n = 75) se observan dos direcciones preferentes: N90E y N10E aproximadamente. De estas dos direcciones, la de N90E es con mucho la predominante. Observando la situación de las macrofracturas sobre el terreno (Figura 2.8) se ve que las de dirección predominante E-O se disponen en el norte y en el sur de los conglomerados, mientras que las de dirección próxima a N-S se agrupan principalmente en la franja central. En cuanto a las medidas de macroescala realizadas en materiales calizos (Figura 2.9-2, n = 75), se observa una mayor dispersión de datos, con una dirección preferente N65E, pero con un abanico de direcciones secundarias importantes entre N0E y N110E. Estudiando su situación sobre la cartografía geológica (Figura 2.8) se aprecia que las macrofracturas en calizas son principalmente subperpendiculares al retrocabalgamiento de Cuello Bail, pudiendo interpretarse la dispersión de los datos observados con la ondulación de la estructura. 2.4.2 FALLAS MESOSCÓPICAS (MESOESCALA) El estudio realizado a nivel de mesoescala se basa en los datos recogidos en nueve estaciones de medida sobre materiales carbonatados de edad Cretácica (Formación Adraén y Bona) y Eocena (Formación calizas de Guara) (Figura 2.10). En total se han medido unos 350 planos de discontinuidad, incluyendo fracturas y estratificación que se han representado en Figura 2.9: Diagrama de rosas de los datos de macrofracturación medidos en conglomerados, n = 75 (1) y en calizas, n = 75 (2). (1) (2) 2-Geología 37 diagramas de rosas. En primer lugar, se han considerado los datos de cada una de las estaciones de medida. Después, se han agrupado por la edad de los materiales y finalmente, se han representado el conjunto de todos los datos. Figura 2.10: Situación de las nueve estaciones de medida de fracturación a mesoescala sobre la cartografía geológica y diagramas de rosas de las 9 estaciones. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Oliván, 2013 38 La estación 1 (Figura 2.10-1) representa 60 datos en Cretácico Inferior de litología caliza con alto contenido en arena y estratos de potencia decimétrica. Asociada a esta litología aparece una fracturación muy intensa que no da ninguna dirección preferente. La dirección de estratificación es de unos 170, 72O. La estación 2 (Figura 2.10-2) consta de 14 datos ubicados en Cretácico Superior con menor contenido en arena y estratos de mayor potencia que la estación 1. La fracturación es menos profusa, dando una dirección preferente que es de unos N50E. La dirección de la estratificación está entre 156, 44O y 170, 50O. La estación 3 (Figura 2.10-3) consta de 44 datos tomados en Cretácico Superior, con alto contenido en arena. La fracturación presenta dos direcciones preferentes. Una de unos N75E y otra aproximadamente N-S. La estratificación está en torno a 000, 70O. La estación 4 (Figura 2.10-4) consta de 48 datos tomados en Cretácico Superior, con bajo contenido en detríticos. La fracturación presenta una dirección preferente de unos N80E con bastante dispersión. La estratificación está en torno a 170, 67O. La estación 5 (Figura 2.10-5) consta de 57 datos tomados en la Formación calizas de Guara. La fracturación presenta una dirección preferente de unos N70E con bastante dispersión. También hay una familia de dirección aproximada N170E. La estratificación oscila entre 152, 56O y 162, 53O. La estación 6 (Figura 2.10-6) consta de 13 datos tomados en la Formación calizas de Guara. La fracturación presenta una dirección preferente de unos N70E. También con bastante dispersión. La estratificación es de unos 150, 35O. La estación 7 (Figura 2.10-7) representa 48 datos en la Formación calizas de Guara, con una estratificación centimétrica. Debido a la delgada estratificación y a la mala calidad del afloramiento hay una fracturación muy intensa que no da ninguna dirección preferente. La estratificación en esta estación es de unos 010, 59O. La estación 8 (Figura 2.10-8) representa 43 datos en la Formación calizas de Guara. La zona está afectada por dos familias de fracturación bastante claras, una de aproximadamente N110E y otra más o menos perpendicular, de unos N20E. La estratificación en esta estación es de 129, 29S. La estación 9 (Figura 2.10-9) representa 20 datos en la Formación calizas de Guara. Al igual que la estación 8, la zona está afectada por dos familias de fracturación bastante claras. En este caso una de aproximadamente N80E y otra perpendicular, de unos N170E. La estratificación en esta estación es de unos 063, 27O. La gran mayoría de las discontinuidades observadas a mesoescala, en cada una de las estaciones, presentan aperturas muy pequeñas o incluso nulas. Generalmente todos los planos de estratificación aparecen cerrados, presentando incluso estructuras de disolución (estilolitos). En cuanto a las fracturas, hay un importante porcentaje que presentan rellenos arcillosos, pero generalmente las aperturas son de magnitud milimétrica. Escasas fracturas presentan aperturas centimétricas. 2-Geología 39 Al analizar cada estación por separado, se ha observado que tanto la estación 1 como la estación 7 presentan datos poco representativos por la litología de los materiales y/o por las condiciones de los afloramientos. Por ello no se han tenido en cuenta al elaborar los gráficos de conjunto. Las medidas se han agrupado por la edad de los materiales. En los datos de fracturación medidos sobre materiales cretácicos (Formación Adraén y Bona, 106 datos) se aprecia una dirección predominante de aproximadamente N80E y otras direcciones menores de N0E y entre N70E y N110E aproximadamente (Figura 2.11-1). En los datos de fracturación medidos sobre los materiales eocenos (Formación calizas de Guara, 128 datos) se aprecia una clara dirección de fracturación correspondiente con la dirección N60E. En torno a esta familia predominante hay una gran dispersión de familias menores que incluyen, prácticamente, todas las direcciones (Figura 2.11-2). Por último, se han teniendo en cuenta todos los datos de dirección en conjunto (Figura 2.12). Se observa que las familias de fracturación se agrupan entre las direcciones de N60E y N90E, siendo subperpendiculares a la estructura compresiva dominante en la zona de estudio que son: el cabalgamiento surpirenaico y el retrocabalgamiento asociado de Cuello Bail. Sin embargo hay una cierta dispersión de los datos correspondiente con familias menores de fracturas en prácticamente todas las direcciones. Figura 2.11: Diagrama de rosas de los datos de fracturación medidos a mesoescala sobre las calizas del Cretácico (1) y las calizas de la Fm. Guara (Eoceno) (2). Figura 2.12: Diagrama de rosas de todos los datos de fracturación medidos a mesoescala. (1) (2) Oliván, 2013 40 El análisis de la fracturación, tanto a macro como a mesoescala, indica una dirección preferente subperpendicular a las estructuras principales. Que los materiales posteriores al emplazamiento de las estructuras estén afectados por dichas fracturas es coherente con los retrocabalgamientos verticalizados (Cuello Bail, San Julián). Básicamente todo ello indica que la zona estuvo afectada por esfuerzos compresivos posteriores a la acción de los cabalgamientos principales. En general, las fracturas medidas a nivel de mesoescala presentan poca apertura. A pesar de esto, el alto grado de fracturación en esta zona juega un papel importante ya que facilita la infiltración del agua meteórica. Por otro lado, los datos de macroescala representan fracturas de mayor entidad, que unido a la clara presencia de direcciones preferenciales indican una cierta continuidad en profundidad y, por tanto, la circulación de agua (infiltración rápida). Además, es importante recordar que las juntas de estratificación también juegan un papel importante en el desarrollo del karst. Por esto, parece posible indicar que la dirección preferencial de flujo en el acuífero de Fuenmayor estará marcada por la estratificación de las capas que conforman las calizas de la Formación Adraén-Bona (Cretácico) y Formación Guara (Eoceno) (Figuras 2.5 y 2.6) y por las direcciones subperpendiculares de la fracturación a las estructuras principales. 2.5 ASPECTOS GEOMORFOLÓGICOS El conocimiento de algunos aspectos geomorfológicos del terreno como su pendiente, la red de drenaje y la presencia de formas kársticas ayudan a comprender aspectos relacionados con el funcionamiento hidrogeológico y la recarga de los acuíferos en general y carbonáticos en particular (Martos, 2008). Por esto, se ha realizado una descripción de las características del relieve y del modelado kárstico en el entorno del manantial de Fuenmayor. 2.5.1 EL RELIEVE Las sierras que conforman el Prepirineo aragonés (Sierra de Guara y adyacentes) son alineaciones montañosas de dirección preferente ONO-ESE, con inflexiones intermedias N-S y con una cota elevada, entre los 1400-2000 m. El armazón principal de estas sierras está constituido por materiales carbonatados, concretamente por la Formación Calizas de Guara (Eoceno) y calizas de la Formación Adraén-Bona (Cretácico superior). El diferente comportamiento de la litología frente a la erosión hace que los mayores desniveles o áreas más escarpadas se localicen en estas calizas, además de encontrarse en ellas las principales morfologías kársticas. Además, presentan la particularidad de estar compartimentadas en unidades morfoestructurales de menor entidad, gracias a profundos y estrechos cañones que atraviesan ortogonalmente su estructura. Por otro lado, a favor de los materiales más blandos, se excavan las áreas más deprimidas y los valles fluviales (Rodríguez-Vidal, 1986). La zona de estudio, al SO de la Sierra de Guara, forma parte de uno de esos compartimentos ya que está situada entre el curso fluvial del río Flumen y el río Guatizalema, con dirección N-S, que han dado lugar a una profunda incisión de la red de drenaje en este 2-Geología 41 entorno (Figura 2.13). Se trata de una superficie pequeña (10-15 km2) pero bastante abrupta. El relieve y control de las vertientes, en el entorno del manantial de Fuenmayor, es estructural, debido a esa rápida incisión fluvial y al dominio de la erosión sobre la acumulación. Este relieve va variando de N a S, siendo el pico de Matapaños (1535 m s.n.m.) y los conglomerados masivos de San Martín (1400 m s.n.m.) las zonas más abruptas, y el manantial de Fuenmayor (708 m s.n.m.) la cota más baja (Figura 2.13). Figura 2.13: Mapa altitudinal en el entorno del manantial de Fuenmayor e imagen de los conglomerados masivos al O y el Pico Matapaños al E. Oliván, 2013 42 La pendiente en la vertiente O del pico Matapaños va disminuyendo hasta los campos de Ciano, aproximadamente del 67 al 21 % (Figura 2.14-A). En la vertiente E de este pico la pendiente va aumentando de N a S pasando del 18 al 45% (Figura 2.14-B). Los conglomerados masivos y fracturados, situados al O del pico Matapaños, presentan vertientes verticalizadas. En cambio, la zona centro formada por laderas de conglomerados presenta unas pendientes más suavizadas del 38 % al N, del 10 % en el centro y del 20 % al suroeste del campo de Ciano. Además, a partir de la ruptura de la sierra y en el inicio del piedemonte se depositaron extensas terrazas. La incisión de las mismas dio lugar a la plataforma o también denominados sasos de San Julián de Banzo (ITGE, 1992). A) B) 2.5.2 MODELADO KÁRSTICO Desde Monegros hasta la frontera francesa existen, en la provincia de Huesca, una amplia variedad de formas y paisajes kársticos de difícil relación por las características tan diferentes que presentan. En el Alto Aragón, los karst más importantes se han desarrollado sobre calizas al igual que sucede con los karst más importantes del planeta (Cuchí et al., 1990). El mayor desarrollo del karst se produce a favor de zonas con elevadas precipitaciones y cubiertas por suelo sobre calizas de elevada pureza, donde las bajas temperaturas aumentan la disolución y disminuyen la evapotranspiración. En Huesca, el máximo desarrollo y espectacularidad del karst aparece en la zona más elevada de los Pirineos, con precipitaciones superiores a los 2000 mm. En el Prepirineo aragonés, con menores precipitaciones (800-1000 mm), las manifestaciones kársticas más importantes se observan en la Sierra de Guara (Cuchí et al., 1990). En el entorno del manantial de Fuenmayor, a pesar de la litología masiva de calizas, de su potencia, estructura y proximidad a la Sierra de Guara, no se observa un importante desarrollo de formas kársticas. Fi g ura 2.14: A ) Vertiente O del p ico Mata p años hacia el S. B ) Vertiente E del p ico Mata p años desde el N. 2-Geología 43 A partir del mapa geomorfológico realizado por Rodríguez-Vidal (1986) en las Sierras Exteriores, la descripción de las morfologías kársticas en la Sierra de Guara por Cuchí y Sancho (1990), y las observaciones de campo y ortofotos, se ha realizado una descripción de la geomorfología kárstica en el entorno del manantial de Fuenmayor. En la figura 2.15 se muestra un esquema de las formas exteriores e interiores más importantes y se describen a continuación. Figura 2.15: Esquema geomorfológico entorno de Fuenmayor. FORMAS ESTRUCTURALES Lapiaz * Depósitos de travertino OTRAS FORMAS FORMAS KÁRSTICAS Oliván, 2013 44 Formas exteriores (exokarst) Los lapiaces son generales en estas sierras y los más comunes son de tipo surco (rillenkarren) y de tipo oqueroso (hohlkarren). A pesar de las condiciones favorables para la formación de lapiaces, la mayor parte de los mismos se encuentran destruidos por la fracturación de la caliza por efecto del frío (gelifracción) por encima de los 700 m (RodríguezVidal, 1986). En el entono de San Julián de Banzo se han podido identificar superficies ocupadas por lapiaces en la vertiente NE y NO del pico Matapaños (1535 m) hasta los campos de Ciano y en el afloramiento de calizas del barranco Molón. En su mayor parte se encuentran cubiertas por gelifractos o por suelo, que dificultan su identificación, por lo que sólo en algunas zonas se puede definir el lapiaz como de tipo rillenkarren (Cuchí et al., 2002) (Figura 2.16). A) B) C) D) Figura 2.16: A) Ladera de gelifractos al O del Pico Matapaños, B) Lapiaz cubierto por gelifractos, C) Lapiaz tipo rillenkarren en el barranco Molón, D) Laderas de gelifractos en el barranco Molón. 2-Geología 45 Otro de los rasgos más característicos de las zonas karstificadas es la frecuente presencia de depresiones de cierta importancia que se desarrollan sobre superficies horizontales (dolinas, uvalas, valles ciegos y poljes) (Cuchí et al, 1990). Al NE de San Julián de Banzo, RodríguezVidal (1986) describió la zona de los campos de Ciano como un polje (Figura 2.17), pero durante el desarrollo de esta tesis doctoral se ha podido observar que esta depresión cerrada no cumple estrictamente las características del mismo. Es decir, se trata de una depresión con una cierta pendiente, sin un drenaje kárstico conocido y con una salida superficial de agua por un barranco (barranco Molón). A pesar de esto, es posible pensar que se podría tratar de un antiguo polje en fase de desaparición al haber sido capturado por un barranco. Por otro lado, al N de los campos de Ciano, este mismo autor, cartografió otra depresión cerrada de menor tamaño, una uvala, en una zona bastante deprimida y encajonada (Figura 2.15). Los cañones constituyen la forma del relieve kárstico más espectacular de la sierra de Guara. Estos se encuentran profundamente entallados en las calizas y conglomerados con desniveles importantes entre las cumbres dominantes y el fondo de los valles. Aparentemente han sido tallados por las corrientes de agua que aún los surcan en la actualidad, generalmente a favor de fracturas (Cuchí et al., 1990). En el entorno de San Julián de Banzo, a menor escala, destaca la incisión de dos barrancos secundarios a favor principalmente de los conglomerados del Mioceno, el barranco de San Martín de la Baldonsera y el barranco Molón (Figura 2.18). El barranco de San Martín nace al N de San Julián de Banzo y transcurre encajado por los conglomerados masivos (Figura 2.19-A), areniscas y lutitas del Mioceno hasta desembocar en el río Flumen. La mitad norte de este barranco está generalmente seco y sólo comienza a ganar agua a medida que pasa de los conglomerados masivos a las areniscas y lutitas. El barranco Molón, por el que siempre circula agua, nace en los campos de Ciano, atraviesa los conglomerados (Figura 2.19-B) y areniscas del Mioceno y al llegar a las calizas de Guara (Eoceno) el agua se infiltra. A partir de este punto, el barranco permanece seco hasta llegar al Figura 2.17: “Polje” de los campos de Ciano Oliván, 2013 54 Banzo), donde reconoce la naturaleza kárstica de este manantial mediante aforos manuales. Anteriormente a este trabajo, Lasierra (1955) ya había estimado un primer balance hidrológico. Cuchí et al. (2002) definen por primera vez la posible geometría del acuífero de Fuenmayor, sus límites hidrogeológicos y su superficie de recarga, albergando el acuífero en las calizas de la Formación Guara. Además, se realizó una primera caracterización hidrogeoquímica con los análisis químicos de Larrey y Lasaosa (1993) y Pinilla (1996), y un único análisis isotópico (O-D) en marzo de 1993. A partir de esta información se concluye que, el manantial de Fuenmayor drena un agua bicarbonatada-cálcica y presenta una composición isotópica próxima a la línea meteórica mundial. Finalmente, durante la sequía de 2005, se realizó un ensayo de bombeo en un pozo experimental (2911-7-0012) constituido por areniscas y conglomerados de la Formación Uncastillo (Mioceno), con el objetivo de conocer las posibilidades de su uso como abastecimiento. En un principio, se esperaba que Fuenmayor no se viera afectado por el bombeo, al suponerse alimentado por un acuífero con características químicas diferentes. Inesperadamente se produjo un descenso lineal del caudal hasta secarse. Es decir, es evidente que existe una conexión entre el acuífero que drena Fuenmayor, y el acuífero en el que se encuentra este pozo y el manantial denominado Dos Caños (Cuchí et al., 2006). A pesar de todo el trabajo y la información hidrogeológica recopilada en el manantial de Fuenmayor, hasta el momento no se han definido unos límites hidrogeológicos claros del acuífero que drena. Por esto, durante el desarrollo de esta tesis doctoral se ha profundizado en la caracterización hidrogeológica local. Para ello, se ha elaborado un exhaustivo inventario de puntos de agua en el entorno de este manantial y se ha realizado por primera vez una caracterización hidrogeoquímica e isotópica regional del agua de precipitación y del agua subterránea en el entorno de la Sierra de Guara. Con toda esta información ha sido posible conocer el tipo de agua que recarga el acuífero de Fuenmayor, los posibles materiales permeables que conformen dicho acuífero y su posible cota de recarga. 3.2 CONTEXTO HIDROGEOLÓGICO REGIONAL La serie litoestratigráfica en el entorno de las Sierras Exteriores incluye materiales de muy diferentes permeabilidades y características hidrogeológicas. Además, en función de las condiciones orográficas, tectónicas y sedimentarias propias de estas sierras, de sus estribaciones meridionales y de la disposición de los depósitos en la cuenca terciaria del Ebro, se pueden diferenciar varias masas de agua subterránea que a su vez agrupan varios acuíferos (ITGE, 1992). La masa de agua en la que se incluye la zona de estudio, es la masa de agua de Santo Domingo-Guara 033 (Figura 3.1). En esta masa se engloban las sierras calcáreas situadas entre la cuenca de Jaca al N y la depresión del Ebro al S. De O a E estas sierras alcanzan cotas cada vez mayores, desde Sto. Domingo (1517 m) hasta Guara (2077 m). Los niveles litológicos que constituyen los materiales más impermeables en el entorno de las Sierras Exteriores son (Figura 3.2): 3-Hidrogeología 55 • las lutitas y yesos del Muschelkalk Intermedio (M-II), con una potencia aproximada de 50 m de afloramiento, que actúan como nivel de despegue de las estructuras cabalgantes, por lo que se definen como el impermeable regional de base • las arcillas y yesos del Keuper, con un espesor que varía entre los 25 y los 150 m • las arcillas rojas de las facies Garumn. En general, estas facies, debido a su escasa potencia y a la intensa tectonización del área no llegan a constituir un impermeable regional por lo que los materiales permeables del Cretácico y Eoceno suelen estar interconectados (ITGE, 1992). Finalmente, y a techo de la serie, las unidades hidrogeológicas quedan confinadas por el impermeable regional de la Fm. Margas de Arguis; las cuales pasan lateralmente hacia el E a las areniscas y lutitas de la Fm. Belsué-Atarés, de muy baja permeabilidad (ITGE, 1992). Por otro lado, los principales niveles litológicos susceptibles de constituir acuífero en estas sierras son (Figura 3.2): 1. Las calizas tableadas y dolomías del Muschelkalk (M-III), con una geometría bastante compleja a causa de su posición entre los niveles arcillosos y evaporíticos del Triásico. Se trata de unos materiales con una importante permeabilidad por fracturación y por disolución. Además, presentan una notable porosidad (especialmente las carniolas), por lo que constituyen niveles permeables con buena capacidad de regulación (Sánchez, 1988). 2. Las calizas y calcarenitas del Cretácico Superior, conforman unos materiales con una alta permeabilidad por fisuración y karstificación, aunque con una variable porosidad y capacidad de regulación (ITGE, 1992). Figura 3.1: Localización de la masa de agua 033-Santo DomingoGuara, en la que se incluye el acuífero de Fuenmayor (ficha CHE). FUENMAYOR Oliván, 2013 56 3. Las subunidades calcáreas de la Formación Calizas de Guara del Eoceno. Estos materiales presentan una alta permeabilidad por fisuración y karstificación aunque una porosidad muy baja; como consecuencia, transmiten con facilidad el agua y por ello tiene una baja capacidad de regulación (Sánchez, 1988). El conjunto de materiales carbonatados del Cretácico Superior-Eoceno constituyen, a pesar de su escasa porosidad, el acuífero de mayor interés de toda la sierra debido a su gran extensión de afloramiento, espesor y permeabilidad. 4. Las facies conglomeráticas con cantos calcáreos de la Fm. Uncastillo del Mioceno, son las más relevantes del Terciario Continental, ya que se encuentran adosadas al borde de las sierras carbonatadas. Estos materiales no cuentan con capacidad significativa de almacenamiento de agua, solo cuando se hallan en contacto con los materiales carbonatados acuíferos. Su papel hidrogeológico se limita a actuar de transmisores de agua debido a la fracturación (Sánchez, 1998). La complejidad tectónica de las estructuras en las Sierras Exteriores, la presencia de niveles impermeables intercalados en ellas, y el hecho de que las atraviesen varios ríos, ha determinado la individualización de diferentes unidades hidrogeológicas con funcionamiento independiente (ITGE, 1992). Una de estas unidades hidrogeológicas incluye el acuífero que drena el manantial de Fuenmayor dentro de la masa de agua de Santo Domingo-Guara (033). Esta unidad hidrogeológica ha sido una de las más estudiadas de todo el entorno de las Sierras Exteriores, pero hasta el momento no se han diferenciado unos límites hidrogeológicos claros. Por esto, durante el desarrollo de esta tesis doctoral, inicialmente se han tenido en cuenta dos posibles hipótesis. Por una parte, los límites definidos por el área de recarga del acuífero de Fuenmayor (Cuchí et al., 2002) denominada zona 1 (Figura 3.2-línea azul). Por otra parte, unos límites mucho más extensos denominado zona 2 (Figura 3.2-línea roja). Esta superficie está delimitada al E y O por dos ríos ganadores, Flumen y Guatizalema respectivamente, al N coincide con la divisoria de agua superficial y al sur se ha establecido por la curva de nivel 680 m, que marca la cota mínima de descarga subterránea en el entorno del manantial de Fuenmayor. A partir de estos límites se ha desarrollado el inventario de puntos de agua y se ha interpretado su información. 3.3 INVENTARIO DE PUNTOS DE AGUA La información previa del inventario de puntos de agua se ha obtenido principalmente de la base de datos de la CHE, de los mapas topográficos 1:25.000 del IGN nº 248-Apiés (Nueno-I, Nocito-II, Apiés-III, Barluenga IV), y del mapa de excursionistas de Prames-Sierra y Cañones de Guara 1:40.000. A partir de esta información se ha realizado una exhaustiva revisión y actualización de todos los puntos de agua existentes dentro de los límites hidrológicos antes definidos (Figura 3.2). Es decir, se ha comprobado la existencia o no de todos los puntos de agua, y se han añadido nuevos puntos que no estaban inventariados, principalmente manantiales. 3-Hidrogeología 57 Calizas micriticas y bioclásticas-FMS Adraén y Bona-CRETÁCICO SUP. Conglomerados, areniscas y lutitasFM UncastilloMIOCENO Calizas y dolomías tableadasFacies Muschelkalk-FM Pont de Suert-TRIÁSICO Calizas bioclásticas y calcarenitas-FM Calizas de Guara-EOCENO Arcillas y yesos-Facies Keuper-FM Pont de SuertTRIÁSICO Arcillas rojas-Facies GarumnFM Tremp-PALEOCENO Margas-FM Arguis-EOCENO Figura 3.2: Materiales permeables y menos permeables. Límites hidrogeológicos zona 1 (línea azul) zona 2 (línea roja). Inventario de puntos de agua. 57 Oliván, 2013 58 De esta forma, el número de puntos de agua inventariados en la zona de estudio (zona 2) es de 39, de los cuales 35 son manantiales y 4 sondeos (Anejo).La situación de los mismos se muestra en el mapa de la figura 3.2. De cada punto de agua se han recogido datos sobre los posibles materiales permeables que drenan, se ha medido su caudal o nivel piezométrico, y siempre que ha sido posible se han realizado medidas in situ de pH, conductividad eléctrica, temperatura, alcalinidad, Eh y Oxígeno disuelto. Además, también se han tomado datos no hidrogeológicos como localización, municipio al que pertenecen, tipo de captación, etc (Anejo). De los 35 manantiales inventariados, no ha sido posible la localización de 9 de ellos debido a su posicionamiento erróneo en la cartografía y/o a la inexistencia de pruebas que delataran su posición (vegetación, circulación de agua, humedad,…). Como se puede observar en la tabla 3.1 los caudales en general son muy bajos para la mayoría de los manantiales (entre 0,01-5 l/s en época de estiaje), a excepción del manantial de Fuenmayor (43 l/s en época de estiaje), el manantial de Ligüerri (14 l/s en estiaje) y el manantial de Cienfuens (con un caudal medio registrado entre 1981 y 1989 de 77,5 l/s en estiaje, fichas IPA (CHE)), que no se ha medido en esta tesis pero del que se dispone información suficiente. El manantial de Fuenmayor (1) descarga a una cota de 708 m s.n.m. y es uno de los puntos de agua interesantes de la Sierra de Guara, no sólo por su caudal, si no porque ha servido como abastecimiento a la ciudad de Huesca. Además, en el entorno de este manantial se encuentra la zona de mayor número de manantiales con caudales por encima de los 2 l/s. Estos manantiales son: Dos Caños (5), situado a 702 m s.n.m. y Fuente Huertos (6) a 697 m s.n.m. A unos 2 km al SO de Fuenmayor existe también otro manantial, la Fuente de Escuarbe (18), que drena a una cota de 620 m s.n.m. un caudal de 5 l/s. Es decir, se trata de una zona importante de descarga, aunque a pesar de la proximidad de estos manantiales no parece que estén drenando el mismo acuífero, al presentar unos caudales menores y unos parámetros físico-químicos diferentes con respecto al manantial de Fuenmayor (Tabla 3.1). Por otro lado, en la posible zona de recarga definida por Cuchí et al., 2002 (zona 1), se han inventariado 6 manantiales que drenan principalmente los conglomerados y areniscas de la Fm. Uncastillo (Mioceno). En todos los casos se trata de acuíferos colgados con unos caudales mínimos (Figura 3.2-Tabla 3.1) y por lo tanto sin relevancia en el estudio del manantial de Fuenmayor. Por otra parte, el manantial de Ligüerri (19), situado a unos 4 km al E del manantial principal, es otro de los puntos interesantes de este entorno. Aunque podría estar relacionado con el acuífero que drena Fuenmayor, su cota de descarga (805 m s.n.m) y los parámetros físico-químicos indican que este manantial está drenando otro acuífero en materiales diferentes. Es decir, los materiales permeables que está drenando parecen corresponder a un acuífero independiente del drenado por el manantial de Fuenmayor. Finalmente, el manantial de Cienfuens (13) es una zona importante de descarga que drena hacia el pantano de Cienfuens en el río Flumen. Este manantial descarga a una cota aproximada de 860 m s.n.m. y está situado a unos 7,3 km al N del manantial de Fuenmayor. De acuerdo a los análisis realizados (Buera et al., 1997), se trata de un agua de similares características a la de 3-Hidrogeología 59 Tabla 3.1: Manantiales inventariados en el entorno de Fuenmayor, zonas 1 y 2. (Cota = m s.n.m.; Q = l/s; CE = µS/cm; Tª = ºC; ALCALI. = mg/l HCO3; OD = %). (PTO. = número punto; TOPO. = TOPO 1:25000_IGN y TOPO PRAMES 1:40000) PTO. ZONA TOPONIMIA COTA FUENTE _ IN EDAD Q pH CE Tª Eh ALCALI. OD OBSERVACONES 11FUENMAYO R 708 CHE - 43 7,22 392,09 12,48 147,38 257,64 67,37 Descar g a verano 51FUENTE DOS CAÑOS 702 CHE Terciario Mioceno(M4)-Fm Uncastillo 2,84 7,26 1808,61 15,66 95,43 289,14 67,21 Descarga verano 61HUERTOS - CASCO URBANO 697 CHE Cuaternario Holoceno 2,5 7,57 2028,25 15,43 175 335,5 - Descarga verano 71SAN MARTÍN 1140 TOPO. - 0,56 8,52 375,66 16 180 274,5 - Descarga verano 81PUERTA DEL CIERZO 875 CAMPO Terciario Mioceno ( M1 ) -Fm Uncastillo 0,17 7,81 508,33 13,67 285 347,70 - Descar g a verano 91MANANTIAL BCO. SAN MARTIN 760 CAMPO Terciario Mioceno(M1)-Fm Uncastillo - 7,25 593 11,5 267 - - En verano está seco. 10 1BARRANCO SAN MARTIN 1035 CAMPO Terciario Mioceno(M1)-Fm Uncastillo - 9,28 215 15,8 168 - - En verano está seco. 11 1MANANTIAL CIANO 940 TOPO. - 1,04 8,20 522 - - 366 - Descar g a verano 12 1FUENTE MOLON 732 TOPO. Terciario Mioceno(M4)-Fm Uncastillo - 7,20 778 14,1 132 - - En verano está seco. 13 2CIENFUENS 860 CHE Eoceno-Fm Calizas de Guara (77,5) - - - - - - Descarga verano 14 2LAS GORGAS 750 CHE Eoceno-Fm Calizas de Guara - - - - - - - No pruebas de su posició n 15 2FUENTE LARRAÑÓN 1120 CHE Triásico-Facies Muschelkalk su p erior - - - - - - - No p ruebas de su p osició n 16 2SASO 677 CHE Cuaternario Pleistoceno medio-superio r 0,950 7,77 673,5 - - 244 - Descarga verano 17 2EL PLANO 660 CHE Cuaternario Pleistoceno medio-superio r - - - - - - - No pruebas de su posició n 18 2FUENTE DE ESCUARBE 620 CHE Terciario Mioceno ( M4 ) -Fm Uncastillo 5 8,16 572 11,1 268,7 152,5 - Descar g a verano 19 2FUENTE LIGUERRI 805 CHE Triásico-Facies Muschelkalk superior 13,89 7,87 688,14 15,61 116 228,56 83,8 Descarga verano 20 2PITRACANERA 740 CHE Cuaternario Holoceno - - - - - - - No pruebas de su posició n 21 2FUENTE DEL BOJ 688 CHE Cuaternario Holoceno 1 - - - - - - En verano está seco. 22 2FUENTE SANTA EULALIA 839 CHE Terciario Mioceno ( M2 ) -Fm Uncastillo 0,03 7,37 1797.00 15,15 - 378,20 - Descar g a verano 23 2FUENTE ACEBILLO 680 CHE Cuaternario Holoceno - - - - - - - Descarga verano 25 2FUENDEBIEN 885 CHE Terciario Mioceno(M2)-Fm Uncastillo 0,102 7,79 693,5 15 - 305 - Descarga verano 26 2FUENTE ROMERAL 743 TOPO. Terciario Mioceno(M2)-Fm Uncastillo 0,015 7,95 697,5 439,2 Descar g a verano 27 2FUENTE BCO. SALADO-1 990 CAMPO Eoceno-Fm Belsué-Atarés 0,015 7,45 1075 - - 329,4 - Descarga verano 28 2EL CAXIGA R 880 TOPO. Eoceno-Fm Calizas de Guara 0,01 7,57 505 16,75 - 295,85 - Descarga verano 29 2FUENTE BCO.LA SARNA 1068 TOPO. Eoceno-Fm Belsué-Atarés 0,875 8,26 421 16 - 280,6 - Descarga verano 30 2FUENTE BCO. SALADO-2 1013 CAMPO Eoceno-Fm Belsué-Atarés 0,5 - 853 14,7 - 292,8 - Descar g a verano 31 2FUENTE DEL PIOJO 881 TOPO. Triásico-Facies Keupe r 0,015 7,77 1595 12,25 - 274,5 - Descarga verano 32 2ABREVADERO LARRAÑÓN 1251 CAMPO Triásico-Facies Muschelkalk superior - 7,71 2160 18 - - - En verano está seco. 33 2FUENTE MOLINO 764 CAMPO Cuaternario Holoceno 0,035 8,12 523 16 - - - Descar g a verano 34 2FUENTE LOMA PERULA 1003 TOPO. Eoceno-Fm Belsué-Atarés 0,15 - 340 13 - 366 - Descarga verano 35 2FUENTE DE LAS PAULES 1260 TOPO. Eoceno-Fm Calizas de Guara - - - - - - - No pruebas de su posició n 36 2FUENTE DE SESCUN 1025 TOPO. Eoceno-Fm Belsué-Atarés - - - - - - - No pruebas de su posició n 37 2PUERTA DEL CIERZO1220 TOPO. Triásico-Facies Muschelkalk su p erior - - - - - - - No p ruebas de su p osició n 38 2BCO. LAZAS-1 740 TOPO. Triásico-Facies Muschelkalk superior - - - - - - - No pruebas de su posició n 39 2BCO. LAZAS-2 740 TOPO. Terciario Mioceno(M1)-Fm Uncastillo - - - - - - - No pruebas de su posició n 59 Oliván, 2013 60 Fuenmayor. La cartografía geológica (Figura 3.2) parece indicar que esta zona de descarga está drenando una estructura, formada principalmente por la Fm. Calizas de Guara, individualizada de la estructura y materiales permeables que conforman el acuífero de Fuenmayor. El resto de manantiales drenan unos caudales muy bajos y a diferentes cotas de descarga, entre los 677 y los 1120 m s.n.m. Según esta información es posible observar que, aunque no son muchos los puntos de agua, existe una gran dispersión de los mismos en la zona de estudio, a diferentes cotas y en diferentes tipos de materiales permeables. Esto es debido a la gran complejidad estructural de la zona que hace que se intercalen materiales permeables con menos permeables dando lugar a pequeños acuíferos colgados que no parecen tener relevancia en el estudio del manantial de Fuenmayor. Por otra parte, el hecho de que la mayoría de estos manantiales drenen pequeños caudales en estiaje parece poner de manifiesto la existencia de un cierto almacenamiento de agua, bien en el suelo bien en materiales de baja permeabilidad. Además de los manantiales, se han inventariado 4 sondeos en la zona de estudio (Tabla 3.2). Tres de ellos se localizan en el entorno del manantial de Fuenmayor. Uno de los sondeos corresponde a un pozo experimental (2-Fuenmayor-Gorga Mora), dos a la red piezométrica del IGME-CHE (3-Sondeo Piezométrico y 4-Pirotecnia-Pozo SGOP) y otro es un sondeo de investigación (24-Sondeo de reconocimiento) (Figura 3.2). El sondeo de Fuenmayor (2) tiene una profundidad de unos 35 m pero no ha sido posible recopilar información relativa a sus características litológicas ni constructivas. El nivel piezométrico medio en este sondeo es de 706 m s.n.m. (abril 2011-abril 2012). El sondeo Piezométrico (3) está situado a unos 278 m al E del manantial de Fuenmayor, tiene una profundidad de 237 m y está constituido por areniscas y conglomerados de la Formación Uncastillo (Mioceno). El nivel piezométrico medio es de 719 m s.n.m. (1992-2010 y 2010-2012). Es decir, existe una diferencia de unos 11 m de nivel de agua con respecto al manantial de Fuenmayor. El sondeo Pirotecnia (4), situado a 773 m al SE de Fuenmayor, tiene una profundidad inicial de 300 m, pero actualmente es de 176,5 m (informe CHE). Está constituido por areniscas y conglomerados de la Formación Uncastillo (Mioceno). El nivel piezométrico es de 706 m s.n.m. (1993-2010 y 2010-2012). Los parámetros medidos en campo (marzo de 2011), muestran una mayor mineralización del agua a 175 m de profundidad (CE = 2510 µS/cm) en comparación con el agua muestreada a los 100 m de profundidad, con menor mineralización (CE = 432 µS/cm). Durante la sequía de 2005 se realizó un ensayo de bombeo de larga duración (606 h) que hubo que detener por afectar a los manantiales próximos, Dos Caños, Fuente Huertos y, al manantial de Fuenmayor (Cuchí et al., 2006). El sondeo de reconocimiento (24), situado a unos 5,2 km al SE del manantial de Fuenmayor, tiene una profundidad de 218 m y fue realizado para observar las posibilidades de extracción de recursos hídricos en el Cretácico con motivo de la sequía de 2005, sin obtener buenos resultados. El nivel piezométrico es de 670 m s.n.m. (2005 y 2010). 3-Hidrogeología 61 Desde Hasta 21FUENMAYOR (GORGA MORA) 709 CHE 0 35 - - 705,92 7,32 385 15,7 41 210 29,1 0 40 Areniscas Terciario Mioceno M2-Fm.Uncastillo - - - - - - 40 75 Conglomerados Terciario Mioceno M2-Fm.Uncastillo - - - - - - 75 130 Areniscas Terciario Mioceno M2-Fm.Uncastillo 7,48 460 14,9 105 - 52,5 130 150 Conglomerados Terciario Mioceno M1-Fm. Uncastillo - - - - - - 150 178 Conglomerados Terciario Mioceno M1-Fm. Uncastillo - - - - - - 178 237 Conglomerados Terciario Mioceno M1-Fm. Uncastillo - - - - - - 0 16 Calizas Eoceno-Fm Calizas de Guara - - - - - - 16 18 Arcillas Terciario Mioceno M2-Fm.Uncastillo - - - - - - 18 85 Conglomerados Terciario Mioceno M2-Fm.Uncastillo - - - - - - 85 91 Arcillas Terciario Mioceno M2-Fm.Uncastillo - - - - - - 91 94 Conglomerados Terciario Mioceno M2-Fm.Uncastillo - - - - - - 94 98 Arcillas Terciario Mioceno M2-Fm.Uncastillo - - - - - - 98 108 Conglomerados Terciario Mioceno M2-Fm.Uncastillo 7,19 431,5 341,6 108 110 Arcillas Terciario Mioceno M2-Fm.Uncastillo - - - - - - 110 136 Conglomerados Terciario Mioceno M2-Fm.Uncastillo - - - - - - 136 150 Arcillas Terciario Mioceno M2-Fm.Uncastillo - - - - - - 150 190 Arenas Terciario Mioceno M2-Fm.Uncastillo 7,91 2510 19.5 39 187 56.4 190 194 Conglomerados Terciario Mioceno M2-Fm.Uncastillo - - - - - - 194 246 Arenas Terciario Mioceno M2-Fm.Uncastillo - - - - - - 246 266 Arcillas Terciario Mioceno M2-Fm.Uncastillo - - - - - - 266 300 Margas Terciario Mioceno M2-Fm.Uncastillo - - - - - - 0 3 Arenas Terciario Mioceno M1-Fm. Uncastillo - - - - - - 3 43 Calizas Eoceno-Fm Calizas de Guara - - - - - - 43 104 Margas Eoceno-Fm Calizas de Guara - - - - - - 104 111 Calizas Eoceno-Fm Calizas de Guara 7,42 645 18 353,8 111 130 Margas Eoceno-Fm Calizas de Guara - - - - - - 130 133 Margas Paleoceno-Facies Garum-Fm.Tremp - - - - - - 133 147 Areniscas Paleoceno-Facies Garum-Fm.Tremp - - - - - - 147 152 Arcillas Cretácico Sup.-Fm. Adraén y Bona - - - - - - 152 185 Areniscas Cretácico Sup.-Fm. Adraén y Bona - - - - - - 185 193 Margas Cretácico Sup.-Fm. Adraén y Bona - - - - - - 193 218 Margas Triásico-Facies Keuper - - - - - - ALCALI. ODZONA pH CE Tª EhLITOLOGÍA EDAD N.PIEZO.FUENTE_INF 669,81CHE24 2 PTO. PROF.(m) SONDEO DE RECONOCIMIENTO 700 TOPONIMIA COTA 31 SONDEO PIEZOMÉTRICO SGOP 753 41 PIROTÉCNIA. POZO SGOP 780 705,9CHE 718,55CHE Tabla 3.2: Sondeos inventariados en el entorno de Fuenmayor, zonas 1 y 2. (Información modificada de las fichas IPA CHE) (Cota = m snm; CE = µS/cm; Tª = ºC; ALCALI. = mg/l HCO3; OD = %). 61 Oliván, 2013 62 En definitiva, el uso de estos puntos de agua nunca ha servido para abastecimiento sino para el control y la investigación de esta zona. Además, se puede comprobar con las columnas litológicas disponibles que ninguno parece representar el acuífero que drena el manantial de Fuenmayor, al atravesar principalmente los conglomerados y areniscas de la Formación Uncastillo (Mioceno). Del estudio de puntos de agua realizado, se puede concluir que los acuíferos drenados por los manantiales de Cienfuens, Ligüerri y Dos Caños/Huertos son independientes del acuífero drenado por el manantial de Fuenmayor. 3.4 CARACTERIZACIÓN HIDROGEOQUÍMICA E ISOTÓPICA En este apartado se va a caracterizar hidroquímicamente e isotópicamente el agua de precipitación, el agua subterránea a nivel regional y el agua del acuífero que drena el manantial de Fuenmayor. Conocer las características químicas e isotópicas del agua de precipitación ha servido para tener un conocimiento general sobre el tipo de agua que se infiltra y recarga al acuífero de estudio. Con esta información, en apartados posteriores, se realiza la estimación de la recarga al acuífero mediante un balance químico de sustancias conservativas como el ion cloruro (Eriksson y Khunakasem, 1969; Custodio, 1997; Alcalá y Custodio, 2004; Alcalá, 2006). Por otra parte, el estudio a nivel regional de la química del agua subterránea ha servido para caracterizar los diferentes tipos de agua que drenan los principales materiales permeables en el entorno de la Sierra de Guara. Además, el estudio isotópico, no sólo se ha utilizado para caracterizar el agua subterránea, sino que con esta información ha sido posible definir una primera línea altitudinal local. Finalmente, se ha realizado la caracterización hidrogeoquímica e isotópica del manantial de Fuenmayor. Al comparar la caracterización hidrogeoquímica e isotópica regional con la composición química e isotópica del agua de Fuenmayor ha sido posible conocer los principales materiales permeables que forman parte de este acuífero. Además, la línea altitudinal local ha permitido obtener una primera aproximación sobre la cota de recarga del mismo. 3.4.1 CARACTERIZACIÓN HIDROGEOQUÍMICA E ISOTÓPICA DE LA PRECIPITACIÓN Para caracterizar hidroquímica e isotópicamente el agua de precipitación se instalaron, en mayo de 2009, tres tomamuestras situados a diferentes cotas en el entorno de San Julián de Banzo (Huesca). Dichos tomamuestras se encuentran en el manantial de Fuenmayor, en la estación meteorológica de Ciano y otro próximo a un muladar (Matapaños). En la figura y tabla 3.3 se indica la localización y cota topográfica de estos tres puntos de muestreo. 3-Hidrogeología 63 Figura 3.3: Localización de todos los puntos de agua con análisis químicos e isotópicos (18O-2H y T) y situación de los tres tomamuestras de agua de lluvia. FUENMAYOR MATAPAÑOS CIANO 63 Oliván, 2013 70 Figura 3.8: Principales relaciones iónicas diferenciadas por tomamuestras (▲= Fuenmayor, ●= Ciano, ■= Matapaños), tipo de muestreo (símbolos delimitados en negro = muestreo por eventos, el resto acumulados) y mes de muestreo (Periodo 2009-2011). 70 3-Hidrogeología 71 La representación de todos los análisis químicos representativos del agua de precipitación y el cálculo de los estadísticos muestran un tipo de agua principalmente bicarbonatada cálcica (y/o cálcico magnésica) coherente con el predominio de las litologías carbonatadas a lo largo de toda la Sierra de Guara. Por esto, el estudio de las relaciones iónicas principales (rHCO3/rCa, rMg/rCa, rSO4/rCa y rCl/rNa) pone de manifiesto que el proceso hidrogeoquímico dominante en el agua de precipitación es la disolución de calcita. Además, su composición hidrogeoquímica varía en función de la fecha de muestreo y no depende de la cota, a pesar de existir un gradiente topográfico importante. Es decir, el agua recogida durante los periodos secos presenta una mayor mineralización que las muestras recogidas en periodos húmedos. El cálculo del aporte medio y la mediana de los elementos mayoritarios del agua de lluvia confirman de nuevo un mayor aporte en bicarbonato y calcio que en el resto de los elementos. La representación de la evolución temporal de los aportes calculados en Ciano muestra de nuevo un mayor aporte durante los periodos secos y menores aportes durante los periodos húmedos. Además, parece que estos aportes están relacionados con la época en la que se muestrea y no con la cantidad de precipitación. Tabla 3.6: Aportes de los elementos químicos principales del agua de lluvia (g/m2) correspondiente a cada tomamuestras y a toda el agua de precipitación, donde se ha calculado además el aporte anual medio (g/m2 año). HCO 3SO 42Cl - Na + Ca 2+ Mg 2+ MINIMO 0,02 0,03 0,01 0,00 0,02 0,00 MAXIMO 0,22 0,05 0,02 0,01 0,09 0,04 MEDI A 0,11 0,04 0,01 0,01 0,05 0,01 MEDIAN A 0,12 0,04 0,01 0,01 0,04 0,00 DESV. 0,08 0,01 0,00 0,00 0,02 0,02 C.VAR. 67,66 26,86 45,46 49,82 49,83 114,40 N777775 MINIMO 0,10 0,01 0,01 0,01 0,02 0,00 MAXIMO 1,10 0,20 0,09 0,10 0,40 0,06 MEDI A 0,34 0,07 0,04 0,03 0,10 0,02 MEDIAN A 0,20 0,06 0,03 0,02 0,08 0,01 DESV. 0,29 0,05 0,03 0,02 0,09 0,02 C.VAR. 86,49 78,01 73,72 81,02 87,70 104,02 N16 16 16 16 16 12 MINIMO 0,03 0,03 0,01 0,01 0,01 0,01 MAXIMO 0,50 0,08 0,06 0,05 0,20 0,06 MEDI A 0,18 0,06 0,02 0,02 0,07 0,02 MEDIAN A 0,12 0,06 0,02 0,02 0,06 0,01 DESV. 0,18 0,02 0,02 0,01 0,06 0,02 C.VAR. 97,41 33,54 64,38 59,99 83,69 124,65 N888885 MINIMO 0,02 0,01 0,01 0,00 0,01 0,00 MAXIMO 1,10 0,20 0,09 0,10 0,40 0,06 MEDI A 0,25 0,06 0,03 0,02 0,08 0,02 MEDIAN A 0,17 0,05 0,02 0,02 0,06 0,01 DESV. 0,25 0,04 0,02 0,02 0,08 0,02 C.VAR. 100,07 68,63 83,41 92,30 91,11 106,73 N31 31 31 31 31 22 Ap Total 7,65 1,77 0,83 0,70 2,58 0,38 Nº días 1198 1198 1198 1198 1198 1198 Ap Anual Medio 2,33 0,54 0,25 0,21 0,78 0,12 FUENMAYOR CIANO MATAPAÑOS TODO Oliván, 2013 72 Finalmente, al comparar la composición química del agua de precipitación en este sector con los análisis químicos realizados en otras zonas de estudio próximas al Pirineo, se ha observado que en general, y a pesar de los pocos análisis realizados, los resultados son coherentes, aunque con una mineralización ligeramente menor (Tabla 3.7). Por otra parte, para caracterizar isotópicamente el agua de precipitación de la zona de estudio se ha representado la relación δ18O/δ2H de todos los análisis isotópicos realizados, diferenciando por tomamuestras y fecha de muestreo. Con esta representación ha sido posible observar su relación con la Línea Meteórica Mundial (LMM) y la Línea Meteórica Mediterránea (LMME) (Figura 3.10). Además se ha realizado un tratamiento estadístico de los análisis isotópicos obteniendo los valores máximo, mínimo, media, mediana y desviación estándar (Tabla 3.8). Figura 3.9: Evolución temporal de los aportes del agua de precipitación en el tomamuestras de Ciano. En los recuadros rojos se destacan los aportes en los periodos de estiaje. Días 01/08/2009 01/09/2009 01/10/2009 01/11/2009 01/12/2009 01/01/2010 01/02/2010 01/03/2010 01/04/2010 01/05/2010 01/06/2010 01/07/2010 01/08/2010 01/09/2010 01/10/2010 01/11/2010 01/12/2010 01/01/2011 01/02/2011 01/03/2011 01/04/2011 01/05/2011 01/06/2011 01/07/2011 01/08/2011 01/09/2011 01/10/2011 P mm 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 Ap g/m2 0,01 0,1 1 P (mm) acum. HCO3 SO4 Cl Ca Tabla 3.7: Composición química de la lluvia en diferentes localidades (n = nº de datos; iones = mg/l). Lachein (Pirineo Central) ( Andreo , Larra (Pirineo Occidental) ( Andreo , Estaña (Sierra Marginales) Sierra de Guara (Sierras Exteriores ) n14 12 65 31 Ca 2+ 1,3 2,1-4,2 1,68 Mg 2+ 1-1,3 0,35 Na + 0,4 0,6 0,4-2,2 0,44 K + 0,1-0,3 0,34 Cl - 0,8 1,4 0,8-1,8 0,53 HCO 38 4,4-11,2 4,7 SO 424 3-5 1,15 Bakalowicz, 1979 LópezMartínez et al. , 1984 Pérez-Bielsa, 2013 Tesis Fuenmayor 3-Hidrogeología 73 y = 6.9x - 0.8 R 2 = 0.99y = 7.3x + 5.8 R 2 = 0.98 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 -10-9-8-7-6-5-4-3-2-10 1 LMM LMME δ 18 O δ 2 H ‰ Tabla 3.8: Datos isotópicos de 18O y D del agua de precipitación de los tres tomamuestras. DE A d 18 O V SMOW dD VSMOW d 20/09/2009 20/09/2009 Evento -6.52 -40.70 11.42 27/06/2010 27/06/2010 Evento -3.20 -20.43 5.19 20/09/2010 20/09/2010 Evento -9.29 -62.99 11.33 24/09/2010 24/09/2010 Evento -6.93 -47.35 8.11 26/05/2009 22/07/2009 Acumulada -4.51 -30.64 5.47 03/09/2009 06/10/2009 Acumulada -9.72 -64.61 13.13 06/10/2009 19/04/2010 Acumulada -8.14 -58.80 6.32 19/04/2010 14/06/2010 Acumulada -8.00 -56.20 7.80 14/06/2010 02/07/2010 Acumulada -6.70 -47.06 6.51 02/07/2010 29/09/2010 Acumulada -4.65 -33.67 3.57 29/09/2010 24/11/2010 Acumulada -8.61 -57.40 11.48 24/11/2010 21/12/2010 Acumulada -9.09 -56.90 15.82 21/12/2010 04/02/2011 Acumulada -9.99 -67.50 12.42 10/03/2011 04/04/2011 Acumulada -8.78 -57.90 12.34 04/04/2011 06/05/2011 Acumulada -8.29 -54.90 11.42 03/06/2011 07/07/2011 Acumulada -2.49 -21.10 -1.18 03/09/2009 06/10/2009 Acumulada -9.10 -61.03 11.81 06/10/2009 02/07/2010 Acumulada 0.08 -22.63 -23.28 02/07/2010 29/09/2010 Acumulada -6.24 -40.31 9.61 MINIMO -9.99 -67.50 -1.18 MAXIMO -2.49 -20.43 15.82 MEDIA -7.24 -48.86 9.03 MEDIANA -8.07 -55.55 10.47 DESV. 2.25 14.63 4.16 N18 18 18 MEDIA-PERIODO SECO -5.61 -38.25 6.67 MEDIA-PERIODO HUMEDO -8.86 -59.47 11.39 MP-MATAPAÑOS PERIODO MUESTREO ISOTOPOS AMBIENTALES TOPONIMIA MP-FUENMAYOR MP-CIANO TIPO_MUESTREO Figura 3.10: Diagrama δ2H-δ18O de todos los análisis isotópicos del agua de precipitación. (▲= Fuenmayor, ●= Ciano, ■= Matapaños), Oliván, 2013 74 En general es posible observar una composición isotópica relativamente homogénea, con un valor medio de -7,24 ‰ δ18O y de -48,86 ‰ δ2H. El valor medio de exceso de deuterio es de 9,13 ‰ (Tabla 3.13). Estos datos indican una composición isotópica próxima a la Línea Meteórica Mundial (LMM) y son coherentes con los resultados obtenidos en otras áreas del Pirineo (Pérez-Bielsa, 2013). Sin embargo, y a pesar de esta cierta homogeneidad, es posible apreciar que los análisis isotópicos del agua de precipitación recogidos durante los meses de julio a septiembre presentan una composición isotópica mucho más pesada y algo alejadas de la LMM, con un valor medio en exceso de deuterio de 6,67 ‰. Además, al calcular la ecuación de la línea de ajuste de estos análisis se obtiene una pendiente de 6,9 ‰ δ18O, indicativa de un fraccionamiento isotópico relacionado probablemente con la evaporación durante la precipitación (Raya, 2003). Si la evaporación se hubiera producido en lámina libre la pendiente estaría en torno a 4-5 (IAEA, 2001). Por otra parte, los análisis isotópicos recogidos durante los meses de octubre a junio presentan una composición mucho más ligera y homogénea, y se sitúan entre la LMME y la LMM, con un valor medio en exceso de deuterio de 11,39 ‰. Además, se ha podido comprobar que la muestra recogida en Matapaños en julio de 2010 está evaporada, por lo que no se ha tenido en cuenta ni en la caracterización isotópica ni en el tratamiento estadístico de los análisis isotópicos. A partir de toda la información analizada parece evidente que la composición isotópica del agua de precipitación parece estar relacionada más bien con la época del año y no con la cota a la que se realiza el muestreo. Esta información, en un principio, parece coherente con la variabilidad isotópica estacional y de temperatura del agua de precipitación. Sin embargo, al calcular el promedio de la composición isotópica para cada uno de los tomamuestras (periodo 2009-2010) y representarlo en un diagrama δ18O-altitud, ha sido posible observar un gradiente altitudinal. Es decir, a pesar de los pocos análisis realizados, ha sido posible definir una línea altitudinal local obteniendo un gradiente de -0,21 ‰ δ18O/100 m y de -1,42 ‰ δ2H/100 m (Figura 3.11). Figura 3.11: Representación de la línea altitudinal local con la composición isotópica media de cada tomamuestras. 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 -9.0 -8.0 -7.0 -6.0 -5.0 δ 18 O ‰ Altitud (m ) MP-FUENMAYOR MP-CIANO MP-MULADAR -0,21 ‰ δ 18 O/100 m 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 -70 -60 -50 -40 -30 δ 2 H ‰ Altitud (m ) -1,42 ‰ δ 2 H /100 m 3-Hidrogeología 75 3.4.2 CARACTERIZACIÓN HIDROGEOQUÍMICA E ISOTÓPICA DEL AGUA SUBTERRÁNEA Para la caracterización hidrogeoquímica e isotópica del agua subterránea en el entorno de la Sierra de Guara, se han recopilado los análisis químicos e isotópicos (18O, 2H y 3H) disponibles desde 1985 hasta 2007 y se han realizado nuevas campañas para análisis químicos e isotópicos (18O, 2H y 3H) durante el periodo de esta tesis, entre 2009 y 2011. Estos análisis corresponden a las siguientes campañas de muestreo: a) Campaña 1984-2007. Durante este periodo se han recopilado un total de 40 análisis químicos, principalmente de la base de datos de la CHE. Estos análisis corresponden a 22 manantiales y 1 sondeo (Tabla 3.9). La mayoría de estos puntos de agua presentan un solo análisis químico a excepción de Ibones de Banastás (9 análisis), Baños de Nueno (7 análisis), Pozo Pirotecnia (2 análisis), Fuente San Mamés (2 análisis) y Fuensanta (2 análisis). El error en el balance iónico (según Custodio y Llamas, 1983) de los análisis químicos recopilados es inferior al 7% para el 63% de los análisis considerados, el otro 37% restante presenta un error superior no admisible. La conductividad eléctrica mínima de las muestras analizadas es de 295 µS/cm y la máxima de 1510 µS/cm. El pH mínimo es de 6,90 y el máximo de 8,30. Los análisis químicos de esta campaña fueron realizados por los laboratorios del Instituto Tecnológico Geominero de España y Confederación Hidrográfica del Ebro. En bastantes ocasiones estos análisis químicos son incompletos al no determinarse alguno de los elementos mayoritarios. b) Campaña 2009. Con el objetivo de llegar a caracterizar la composición química del agua que drenan los principales materiales permeables aflorantes en la Sierra de Guara se realizó una primera campaña de muestreo en el marco de esta tesis. Por un lado se muestrearon todos los puntos de agua posibles entre la zona 1 y 2 (antes definidas), y por otro, se seleccionaron, en el entorno de estas sierras, aquellos puntos de agua en el que se está seguro del material permeable que drenan. La campaña de campo se llevó a cabo entre agosto y septiembre de 2009 y se realizaron 26 análisis químicos de agua subterránea en 24 manantiales y 2 sondeos (Tabla 3.10). En cada uno de los puntos, siempre que fue posible, se midieron “in situ” el pH, la conductividad eléctrica, la temperatura, el Eh y la alcalinidad del agua. El 92 % de los análisis químicos presentan un error en el balance iónico admisible (inferior al 6%), el otro 8% de los análisis presentan un error ligeramente superior al admisible. La conductividad eléctrica mínima de las muestras analizadas es de 225 µS/cm y la máxima de 1944 µS/cm. El pH mínimo es de 6,96 y el máximo de 8,05. Los análisis químicos de esta campaña fueron realizados por el Laboratorio del Instituto Geológico y Minero de España. c) Campaña 2010. Con el fin de completar y asegurar la caracterización hidrogeoquímica del agua que drenan los principales materiales permeables se realizó otra campaña de muestreo entre agosto y septiembre de 2010. Durante este periodo se realizaron un total de 17 análisis químicos en 15 manantiales y 2 sondeos (Tabla 3.11). En cada uno de los puntos, siempre que fue posible, se midieron “in situ” el pH, la conductividad eléctrica, la temperatura y la alcalinidad del agua. El 100% de los análisis químicos presentan un error en el balance iónico admisible (inferior al 6%). La conductividad eléctrica mínima de las muestras analizadas es de 308 µS/cm y la máxima de 1785 µS/cm. El pH mínimo es de 7,36 y el máximo de 7,86.. Los Oliván, 2013 76 Tabla 3.9: Puntos de agua con análisis químicos. Campaña 1984-2007. (Elementos mayoritarios = meq/l; conductividad eléctrica (CE)= µS/cm y pH de laboratorio; Error % = 200 * (Σ Cat - Σ An)/( Σ Cat + Σ An); ADM = Admisible) Tabla 3.10: Puntos de agua con análisis químicos. Campaña 2009. (Elementos mayoritarios = meq/l; Conductividad eléctrica (CE) = µS/cm; Tª = ºC; Eh = Mv; ALCALI. = mg/l de HCO3; Error % = 200 * (Σ Cat - Σ An)/( Σ Cat + Σ An); ADM = Admisible)). PTO Nº ZONA Nº CHE FECHA NºANA. TOPONIMIA X (UTM) Y (UTM) COTA T.MUNICIPAL TIPO FUENTE_IN F rHCO3 rSO4 rCl rNO3 rNa rK rCa rMg CE pH SUMCAT SUMANI TOTL Error % ADM 41 2911-7-0013 05/05-06/05 2-a 175 m PIROTÉCNIA. POZO SGOP 719522 4678141 780 LOPORZANO S CHE 4,57 0,98 9,69 0,11 9,13 0,14 4,32 1,62 1509,5 7,3 15,22 15,35 30,57 -0,87 2 SI 51 2911-7-0022 06/03/2002 1FUENTE DOS CAÑOS 718982 4678425 702 LOPORZANO M CHE 3,96 0,18 3,25 0,08 3,88 0,07 2,20 3,74 998,00 7,29 9,88 7,47 17,36 27,80 NO 13 2 2911-2-0007 29/09/1989 1CIENFUENS 717990 4685950 860 NUENO M CHE 2,80 0.44 0,08 0,03 0,09 0,03 2,49 0,08 310,00 7,90 2,69 3,36 6,05 -22,11 NO 25 2 2911-2-0032 06/03/2002 1FUENDEBIEN 717973 4681355 885 LOPORZANO M CHE 3,82 0.84 0,30 0,06 0,10 0,05 7,21 0,50 697,00 7,20 7,86 5,02 12,88 44,14 NO 18 2 2911-6-0024 06/03/2002 1 FUENTE DE ESCUARBE 717457 4677470 620 LOPORZANO M CHE 2,49 0.04 0,59 0,23 0,09 0,04 4,75 1,21 653,00 7,93 6,09 3,35 9,44 58,15 NO 19 2 2911-7-0003 12/07/1989 1 FUENTE LIGUERRI 723089 4680005 805 LOPORZANO M CHE 3,95 2.29 1,66 0,00 1,57 0,05 3,69 2,40 652,00 8,00 7,70 7,90 15,61 -2,57 SI 21 2 2911-7-0007 10/10/1985 1FUENTE DEL BOJ 722889 4675673 688 LOPORZANO M CHE 5,20 0.56 0,42 0,00 0,26 0,03 5,59 0,58 680,00 7,00 6,45 6,18 12,63 4,26 SI 23 2 2911-7-0011 10/10/1985 1FUENTE ACEBILLO 721890 4675810 680 LOPORZANO M CHE 5,72 3.29 0,17 0,18 0,09 0,03 5,64 3,55 801,00 8,00 9,30 9,36 18,66 -0,61 SI 40 0 2911-2-0002 11/07/1989 1FTE DEL PUEBLO 714057 4682356 1035 NUENO M CHE 2,95 0.88 0,14 0,10 0,09 0,05 2,60 2,48 449,00 8,30 5,22 4,06 9,28 24,87 NO 41 0 2911-2-0003 09/89-01/92 2FUENTE SAN MAMES 714124 4684765 1121 NUENO M CHE 3,70 0.47 0,08 0,10 0,04 0,01 3,14 1,40 413,50 8,20 4,60 4,35 8,95 5,73 2 SI 42 0 2911-2-0010 20/01/1992 1 FUENTE DE BELSUE 715854 4688262 1000 NUENO M CHE 5,74 0.71 0,31 0,02 0,22 0,00 5,00 1,90 604,00 7,80 7,12 6,77 13,89 4,98 SI 43 0 2911-2-0011 21/01/1991 1 LOS LABAYOS 716194 4682135 785 NUENO M CHE 4,11 0.56 0,06 0,03 0,04 3,04 1,82 466,00 8,20 4,90 4,77 9,67 2,86 SI 44 0 2911-2-0018 20/01/1992 1LA RAYETA 712176 4684184 734 NUENO M CHE 3,70 2.58 3,77 0,08 2,83 0,05 4,54 2,23 895,00 7,70 9,65 10,14 19,79 -5,02 SI 45 0 2911-2-0023 01/92-07/06 7LOS BAÑOS DE NUENO 712450 4685400 870 NUENO M CHE 4,07 1.72 1,62 0,05 1,47 0,05 4,04 1,85 632,50 7,57 7,40 7,45 14,86 -0,74 6 SI 46 0 2911-2-0024 14/05/1991 1 LOS HONDONES 711975 4683964 738 NUENO M CHE 3,90 1.60 0,72 0,03 0,52 0,03 3,52 2,50 764,00 7,90 6,56 6,26 12,82 4,74 SI 47 0 2911-4-0006 23/05/1989 1FUENTE ESPÁTULA 727833 4687126 1131 NUENO M CHE 3,10 0.27 0,08 0,11 0,09 0,00 2,59 0,83 295,00 7,90 3,51 3,57 7,07 -1,69 SI 48 0 2911-4-0007 10/10/1985 1LAPILLERA, CUEVA BRAZO DE MAR 727570 4687758 958 NUENO M CHE 3,05 0.25 0,08 0,00 0,04 0,00 2,59 0,74 305,00 8,00 3,38 3,38 6,76 -0,09 SI 49 0 2911-5-0023 02/96-07/07 9IBONES DE BANASTAS 711253 4673502 535 IGRIES M CHE 4,16 3.27 0,82 0,35 1,00 0,08 5,99 2,15 793,00 6,90 9,21 8,60 17,81 6,83 1 SI 50 0 2911-6-0002 10/10/1985 1 FUENTE DEL MARISCAL 714450 4678439 680 HUESCA M CHE 5,30 1.38 0,45 0,00 0,04 0,03 5,19 1,41 784,00 7,00 6,66 7,12 13,78 -6,67 SI 51 0 2911-6-0014 21/01/1992 1FUENTE PUBLICA 712699 4680588 785 NUENO M CHE 4,62 1.52 0,45 1,23 0,26 0,03 4,84 2,64 729,00 7,50 7,77 7,82 15,59 -0,66 SI 52 0 2911-8-0002 01/84-06/89 2 FUENSANTA 726271 4681351 840 CASBAS DE HUESCA M CHE 4,03 0.22 0,06 0,16 0,04 4,01 0,37 390,00 8,00 4,43 4,39 8,82 -0,87 2 SI 53 0 2911-8-0003 18/07/1989 1 FUENTES DE AQUILLÁN 729650 4672360 640 IBIECA M CHE 3,61 0.17 0,11 1,68 0,13 0,00 4,74 0,50 485,00 7,00 5,36 5,56 10,92 -3,54 SI 54 012/03/2002 1FUENTE LA CANTERA 712282 4684802 831 NUENO M TOPO. 3,96 0.33 0,65 0,06 0,36 0,04 4,83 1,25 593,00 7,29 6,48 5,00 11,48 25,76 NO pH CE Tª Eh ALCALI. DQO rHCO3 rSO4 rCl rNO3 rNa rK rCa rMg CE pH SUMCAT SUMANI TOTL Error % ADM 4 1 2911-7-0013 03/09/2009 1-a 100m PIROTÉCNIA. POZO SGOP 719522 4678141 780 LOPORZANO S CHE Terciario Mioceno(M1)-Fm Uncastillo 7,26 379 17,3 1,30 2,61 0,21 0,14 0,01 0,24 0,02 2,39 0,47 225,00 7,81 3,12 2,96 6,08 5,16 SI 5 1 2911-7-0022 31/08/2009 1 FUENTE DOS CAÑOS 718982 4678425 702 LOPORZANO M CHE Terciario Mioceno(M4)-Fm Uncastillo 7,25 2940 15,5 341,6 1,00 3,62 1,42 16,36 0,15 15,96 0,21 4,68 1,80 1944,00 7,66 22,65 21,56 44,21 4,93 SI 6 1 2911-7-0027 31/08/2009 1 HUERTOS - CASCO URBANO 718887 4678416 697 LOPORZANO M CHE Cuaternario Holoceno 7,65 2760 16,5 329,4 1,00 4,05 1,33 14,75 0,16 14,91 0,19 4,61 1,60 1890,00 8,05 21,30 20,29 41,59 4,87 SI 7 1 01/09/2009 1 SAN MARTÍN 719787 4682409 1140 LOPORZANO M TOPO. 8,54 325 18 268,4 0,70 3,08 0,03 0,04 0,02 0,05 0,01 1,86 1,64 343,00 7,61 3,55 3,18 6,74 11,10 NO 8 1 01/09/2009 1 PUERTA DEL CIERZO 720101 4681428 875 LOPORZANO M CAMPO Terciario Mioceno(M1)-Fm Uncastillo 7,52 439 16 341,6 0,60 3,75 0,46 0,08 0,03 0,41 0,01 3,39 0,74 452,00 7,82 4,54 4,33 8,87 4,87 SI 25 2 2911-2-0032 28/08/2009 1 FUENDEBIEN 717973 4681355 885 LOPORZANO M CHE Terciario Mioceno(M2)-Fm Uncastillo 7,73 778 15 305 1,40 2,93 2,55 0,09 0,03 0,15 0,03 3,38 2,34 566,00 7,53 5,91 5,60 11,51 5,28 SI 19 2 2911-7-0003 31/08/2009 1 FUENTE LIGUERRI 723089 4680005 805 LOPORZANO M CHE Triásico-Facies Muschelkalk superior 7,41 728 13,5 329,4 0,50 3,49 0,80 0,13 0,02 0,19 0,02 2,41 2,07 375,00 7,67 4,68 4,44 9,12 5,15 SI 22 2 2911-7-0008 31/08/2009 1 FUENTE SANTA EULALIA 723417 4676878 839 LOPORZANO M CHE Terciario Mioceno(M2)-Fm Uncastillo 7,43 2010 15,8 427 1,40 4,48 5,51 0,97 1,33 2,30 1,40 4,27 5,71 1186,00 7,53 13,68 12,29 25,97 10,76 NO 27 2 03/08/2009 1 FUENTE BCO. SALADO-1 721918 4684209 990 LOPORZANO M CAMPO Eoceno-Fm Belsué-Atarés 7,45 1075 15,8 329,4 1,00 3,30 6,49 1,75 0,01 1,72 0,06 7,59 2,80 984,00 7,73 12,16 11,55 23,72 5,17 SI 28 2 31/08/2009 1 EL CAXIGAR 723280 4677452 880 LOPORZANO M TOPO. Eoceno-Fm Calizas de Guara 7,63 616 19 286,7 0,70 2,75 0,13 0,07 0,00 0,08 0,00 2,68 0,35 355,00 7,64 3,11 2,95 6,07 5,24 SI 29 2 03/09/2009 1 FUENTE BCO.LA SARNA 721445 4683961 1068 LOPORZANO M TOPO. Eoceno-Fm Belsué-Atarés 8,26 434 19,9 268,4 0,70 2,49 2,13 0,08 0,00 0,10 0,02 3,21 1,64 458,00 7,70 4,96 4,70 9,67 5,33 SI 41 0 2911-2-0003 27/08/2009 1FUENTE SAN MAMES 714124 4684765 1121 NUENO M CHE Cretácico Superior 7,84 361 16 244 0,70 2,67 0,31 0,04 0,00 0,06 0,00 2,44 0,68 325,00 7,54 3,18 3,02 6,21 5,13 SI 43 0 2911-2-0011 27/08/2009 1 LOS LABAYOS 716194 4682135 785 NUENO M CHE Eoceno-Fm Calizas de Guara 8,1 450 16,55 292,8 0,70 3,49 0,60 0,06 0,01 0,07 0,01 2,20 2,09 416,00 7,51 4,38 4,16 8,54 5,09 SI 47 0 2911-4-0006 26/08/2009 1 FUENTE ESPÁTULA 727833 4687126 1131 NUENO M CHE Facies Garum 8,1 313 9 0,80 2,44 0,50 0,03 0,01 0,05 0,01 1,82 1,25 299,00 7,38 3,13 2,98 6,11 4,96 SI 48 0 2911-4-0007 16/09/2009 1 LAPILLERA, CUEVA BRAZO DE MAR 727570 4687758 958 NUENO M CHE Eoceno-Fm Calizas de Guara 7,58 482 13,5 22 396,5 0,60 3,31 0,30 0,04 0,01 0,11 0,01 2,94 0,80 285,00 7,76 3,85 3,66 7,51 5,21 SI 55 0 2911-4-0012 16/09/2009 1 MANANTIAL DEL TEJO 728042 4687865 980 NUENO M CHE Eoceno-Fm Calizas de Guara 7,93 339 9,8 20 183 0,70 1,95 1,10 0,02 0,01 0,05 0,01 2,46 0,73 312,00 7,84 3,25 3,08 6,33 5,09SI 52 0 2911-8-0002 04/08/2009 1 FUENSANTA 726271 4681351 840 CASBAS DE HUESCA M CHE Terciario Mioceno(M1)-Fm Uncastillo 7,11 686 15 268,4 1,20 3,26 0,16 0,03 0,02 0,06 0,00 3,38 0,23 240,00 7,77 3,68 3,48 7,16 5,46 SI 56 0 2911-8-0006 15/09/2009 1 FUENTE DEL PILON 726359 4680212 770 CASBAS DE HUESCA M CHE Terciario Mioceno(M2)-Fm Uncastillo 7,27 1026 12 92 366 0,70 4,49 3,98 1,67 0,02 3,09 0,03 5,63 1,94 860,00 7,66 10,70 10,16 20,86 5,10 SI 54 0 15/09/2009 1 FUENTE LA CANTERA 712282 4684802 831 NUENO M TOPO. Triásico-Facies Muschelkalk superior 8,37 600 14 107 353,8 0,50 3,07 0,95 0,44 0,01 0,48 0,02 2,14 2,05 375,00 7,76 4,68 4,46 9,14 5,01 SI 57 0 04/08/2009 1 FUENTE FABANA 727587 4682074 909 CASBAS DE HUESCA M TOPO. Terciario Mioceno(M1)-Fm Uncastillo 7,43 979 14,1 292,8 0,80 3,74 1,11 0,19 0,01 0,26 0,01 3,99 1,05 470,00 7,75 5,31 5,05 10,36 4,89 SI 58 0 15/09/2009 1 FUENTE MAGDALENA 710946 4690416 1407 NUENO M CAMPO Eoceno-Oligocano-Fm. Campodarbe 7,53 1564 11 156 402,6 0,60 3,38 0,07 0,09 0,02 0,23 0,01 2,93 0,56 245,00 7,65 3,74 3,55 7,29 4,98 SI 59 0 15/09/2009 1 FUENTE A FUEVA 730120 4682926 1051 CASBAS DE HUESCA M CAMPO Eoceno-Oligocano-Fm. Campodarbe 7,27 14 37 451,4 1,00 4,11 0,99 0,10 0,00 0,34 0,02 3,89 1,22 460,00 7,70 5,46 5,20 10,67 4,85 SI 60 0 04/08/2009 1 FUENTE BCO.CALCON 728379 4680796 804 CASBAS DE HUESCA M CAMPO Eoceno-Fm Belsué-Atarés 6,82 1398 14,2 414,8 1,00 4,77 1,02 0,23 0,03 0,34 0,02 4,54 1,46 500,00 7,56 6,36 6,04 12,41 5,15 SI 61 0 04/08/2009 1 POZO NOCITO 726279 4689063 915 NUENO S CAMPO Eoceno-Fm Belsué-Atarés 7 1364 17,1 451,4 0,60 4,02 0,70 0,11 0,00 0,36 0,02 3,97 0,73 375,00 7,55 5,08 4,83 9,91 5,05 SI 62 0 04/08/2009 1 FUENTE NOCITO 726274 4688926 910 NUENO M TOPO. Eoceno-Fm Belsué-Atarés 7,13 1110 17,6 390,4 0,60 3,69 0,38 0,06 0,02 0,14 0,02 3,73 0,46 335,00 7,65 4,36 4,15 8,51 5,08 SI 63 0 26/08/2009 1 FUENTE CHINABRO 727086 4685553 1520 CASBAS DE HUESCA M TOPO. Cretácico Superior 7,51 415 10,5 280,6 1,20 3,31 0,20 0,04 0,00 0,05 0,01 3,09 0,58 276,00 6,96 3,73 3,55 7,28 4,80 SI PARÁMETROS CAMPO ANÁLISIS QUÍMICO EDADCOTA T.MUNICIPAL TIPO FUENTE_INFPTO Nº ZONA Nº CHE FECHA NºANA. TOPONIMIA X (UTM) Y (UTM) 76 3-Hidrogeología 77 análisis químicos fueron realizados por el Laboratorio del Instituto Geológico y Minero de España. Durante este mismo periodo se realizaron un total de 22 análisis isotópicos estables de 18O y 2H, en 20 manantiales y 2 sondeos. Los análisis de isótopos se realizaron en el Laboratorio de Isótopos Estables (SIDI) de la Universidad Autónoma de Madrid. Además, en verano de 2010, se realizaron un total de 5 muestreos para análisis de Tritio (3H) con un valor mínimo de 3,3 ± 0,36 y máximo de 4,52 ± 0,40, y se analizaron en el Laboratorio de Hidrología Isotópica CETA (CEDEX) en Madrid. Por otro lado, y fuera de las campañas, se recogieron algunas muestras de agua subterránea entre 2009 y 2011, con el objetivo de controlar todos los puntos de agua próximos al manantial de Fuenmayor. Se trata de 12 análisis químicos en 9 manantiales y 3 sondeos (Tabla 3.12). En cada uno de estos puntos se midieron “in situ” el pH, la conductividad eléctrica, la temperatura del agua, el Eh, la alcalinidad y el oxígeno disuelto. El 92% de los análisis químicos presentan un error en el balance iónico admisible (inferior al 6%). La conductividad eléctrica mínima de las muestras analizadas es de 212 µS/cm y la máxima de 1638 µS/cm. El pH mínimo es de 7,28 y el máximo de 7,91. Los análisis químicos de esta campaña fueron realizados por el Laboratorio del Instituto Geológico y Minero de España. Durante este mismo periodo se realizaron 2 análisis de isótopos estables (18O y 2H). Los análisis de isótopos se realizaron en el Laboratorio de Isótopos Estables (SIDI) de la Universidad Autónoma de Madrid. Finalmente, para realizar la caracterización hidrogeoquímica e isotópica del manantial de Fuenmayor se han considerado los análisis químicos recopilados entre 1989 a 2006 (sin un periodo de muestreo concreto) y los realizados en el marco de esta tesis entre 2009 a 2011 (con muestreos realizados en las campañas 2009-2010 y fuera de campaña, y por muestreos quincenales y horarios). En total se han realizado 54 análisis químicos (Tabla 3.13), y siempre que fue posible se midió “in situ” el pH, la conductividad eléctrica, la temperatura del agua, el Eh, la alcalinidad y el oxígeno disuelto, además de lo datos horarios de conductividad eléctrica y temperatura recogidos por la estación hidrológica de Fuenmayor. Al comparar el porcentaje de error del balance iónico con la conductividad eléctrica (según Custodio y Llamas, 1983), el 63 % presentan un error en el balance iónico admisible (inferior al 6%). La conductividad eléctrica mínima de las muestras analizadas es de 265 µS/cm y la máxima es de 449 µS/cm. El pH mínimo es de 6,80 y el máximo de 8,10. Los análisis químicos de esta campaña fueron realizados por el Laboratorio del Instituto Geológico y Minero de España.También, durante el periodo de esta tesis se han realizado un total de 27 análisis isotópicos estables de 18O y 2H y solo se ha recopilado un análisis isotópico en 1993. Los análisis de isótopos se realizaron en el Laboratorio de Isótopos Estables (SIDI) de la Universidad Autónoma de Madrid. Además, en verano de 2010, se realizaron cuatro muestreos para Tritio (3H) con un valor promedio de 4,16 ± 0,38, y se analizaron en el Laboratorio de Hidrología Isotópica CETA (CEDEX) en Madrid. Oliván, 2013 78 Tabla 3.11: Puntos de agua con análisis químicose isotópicos (18O, 2H y 3H). Campaña 2010. (Elementos mayoritarios = meq/l; Conductividad eléctrica (CE) = µS/cm; Tª = ºC; Eh = Mv; ALCALI. = mg/l de HCO3; Error % = 200 * (Σ Cat - Σ An)/( Σ Cat + Σ An); ADM = Admisible; d (exceso deuterio), 3H (Tritio) = UT). Tabla 3.12: Puntos de agua con análisis químicose isotópicos (18O y2H). Campaña 2009-2011. (Elementos mayoritarios = meq/l; Conductividad eléctrica (CE) = µS/cm; Tª = ºC; Eh = Mv; ALCALI. = mg/l de HCO3; Error % = 200 * (Σ Cat - Σ An)/( Σ Cat + Σ An); ADM = Admisible; d (exceso deuterio)) QO-DT pH CE Tª ALCALI. DQO rHCO3 rSO4 rCl rNO3 rNa rK rCa rMg CE pH SUMCAT SUMANI TOTL Error % ADM d 18 O‰d 2 H‰d‰ 3 HERROR 4 1 2911-7-0013 26/08/2010 1 1 1 PIROTÉCNIA. POZO SGOP 719522 4678141 780 LOPORZANO S CHE Terciario Mioceno(M1)-Fm Uncastillo 7,12 484 22,8 341,6 0,70 4,30 0,19 0,16 0,01 0,21 0,01 4,10 0,58 441,00 7,51 4,90 4,65 9,56 5,23 SI -8,84 -63,7 7,0 4,52 ±0,4 5 1 2911-7-0022 26/08/2010 1 1 FUENTE DOS CAÑOS 718982 4678425 702 LOPORZANO M CHE Terciario Mioceno(M4)-Fm Uncastillo 7,16 2020 18,15 390,4 0,90 4,43 1,20 12,66 0,18 13,59 0,15 5,05 0,08 1785,00 7,48 18,87 18,46 37,33 2,22 SI -8,13 -58,0 7,1 6 1 2911-7-0027 27/08/2010 1 1 HUERTOS - CASCO URBANO 718887 4678416 697 LOPORZANO M CHE Cuaternario Holoceno 7,53 1855 16,55 341,6 0,90 3,79 1,85 11,56 0,18 12,54 0,15 4,75 0,17 1553,00 7,68 17,60 17,37 34,97 1,30 SI -8,33 -58,0 8,6 7 1 31/08/2010 1 1 SAN MARTÍN 719787 4682409 1140 LOPORZANO M TOPO. 8,5 398 14 280,6 0,50 3,34 0,20 0,03 0,03 0,04 0,01 2,20 1,57 341,00 7,82 3,82 3,61 7,43 5,59 SI -8,61 -58,5 10,4 8 1 31/08/2010 1 PUERTA DEL CIERZO 720101 4681428 875 LOPORZANO M CAMPO Terciario Mioceno(M1)-Fm Uncastillo 8,14 499 15 353,8 -8,59 -58,6 10,1 26 1 27/08/2010 1 1 FUENTE ROMERAL 718820 4680200 743 LOPORZANO M TOPO. Terciario Mioceno(M2)-Fm Uncastillo 7,98 659 25,45 463,6 1,90 5,67 0,02 0,14 0,01 0,24 0,00 4,75 1,16 506,00 7,65 6,15 5,83 11,99 5,30 SI -8,21 -60,9 4,8 11 1 26/08/2010 1 1 MANANTIAL CIANO 720847 4679692 940 LOPORZANO M TOPO. 8,20 522 18 366 1,10 3,74 0,40 0,10 0,31 0,16 0,01 3,70 0,91 418,00 7,66 4,78 4,54 9,33 5,11 SI -7,74 -54,7 7,3 25 2 2911-2-0032 27/08/2010 1 FUENDEBIEN 717973 4681355 885 LOPORZANO M CHE Terciario Mioceno(M2)-Fm Uncastillo 7,85 609 15 -8,22 -58,4 7,3 16 2 2911-6-0007 27/08/2010 1 1 1 SASO 717492 4678033 677 LOPORZANO M CHE Cuaternario Pleistoceno medio-superior 7,94 717 23,35 244 0,50 2,10 0,56 0,86 2,44 0,15 0,01 5,35 0,74 613,00 7,68 6,25 5,95 12,20 4,99 SI -6,97 -51,5 4,2 3,3 ±0,36 19 2 2911-7-0003 26/08/2010 1 1 1 FUENTE LIGUERRI 723089 4680005 805 LOPORZANO M CHE Triásico-Facies Muschelkalk superior 7,31 503 16 0,50 4,00 0,79 0,12 0,02 0,17 0,02 2,80 2,23 464,00 7,66 5,22 4,94 10,15 5,56 SI -8,71 -59,8 9,9 3,75 ±0,38 22 2 2911-7-0008 30/08/2010 1 FUENTE SANTA EULALIA 723417 4676878 839 LOPORZANO M CHE Terciario Mioceno(M2)-Fm Uncastillo 7,31 1584 14,5 329,4 -7,98 -55,7 8,1 24 2 2911-7-0026 30/08/2010 1 1 SONDEO DE RECONOCIMIENTO CH E 724003 4677180 700 LOPORZANO S CHE 7,42 645 18 353,8 0,50 4,31 2,08 0,08 0,01 0,17 0,03 4,45 1,49 596,00 7,36 6,14 6,49 12,62 -5,54 SI -8,27 -58,6 7,5 28 2 30/08/2010 1 1 EL CAXIGAR 723280 4677452 880 LOPORZANO M TOPO. Eoceno-Fm Calizas de Guara 7,50 394 14,5 305 -7,88 -54,6 8,4 4,45 ±0,39 29 2 25/08/2010 1 1 FUENTE BCO.LA SARNA 721445 4683961 1068 LOPORZANO M TOPO. Eoceno-Fm Belsué-Atarés 408 16 292,8 0,50 2,90 2,02 0,07 0,01 0,09 0,01 4,10 0,66 475,00 7,86 4,86 5,00 9,86 -2,76 SI -8,68 -59,3 10,1 30 2 25/08/2010 1 1 FUENTE BCO. SALADO-2 721729 4684245 1013 LOPORZANO M CAMPO Eoceno-Fm Belsué-Atarés 853 14,7 292,8 0,80 3,39 5,07 1,19 0,01 1,19 0,05 6,40 2,56 827,00 7,53 10,20 9,66 19,86 5,38 SI -8,30 -57,5 8,9 31 2 27/08/2010 1 1 FUENTE DEL PIOJO 717236 4682098 881 LOPORZANO M CAMPO Triásico-Keuper 7,66 1253 12 274,5 0,60 3,03 11,96 0,07 0,01 0,16 0,02 12,70 2,98 1133,00 7,58 15,86 15,07 30,93 5,11 SI -8,04 -55,7 8,7 40 0 2911-2-0002 01/09/2010 1 FTE DEL PUEBLO 714057 4682356 1035 NUENO M CHE Cretácico Superior 7,95 636 12,5 244 0,60 3,16 2,64 0,11 0,01 0,18 0,07 3,30 2,56 518,00 7,78 6,11 5,92 12,03 3,06 SI 41 0 2911-2-0003 01/09/2010 1 1 FUENTE SAN MAMES 714124 4684765 1121 NUENO M CHE Cretácico Superior 8,08 391 14 256,2 -8,57 -58,0 10,5 4,05 ±0,38 65 0 2911-4-0009 30/08/2010 1 FUENTE CALCON 726986 4682774 990 CASBAS DE HUESCA M CHE Eoceno-Fm Calizas de Guara 7,93 417 10,8 280,6 0,60 3,56 0,50 0,06 0,02 0,10 0,01 3,60 0,66 388,00 7,82 4,37 4,15 8,52 5,30 SI 55 0 2911-4-0012 16/09/2010 1 1 MANANTIAL DEL TEJO 728042 4687865 980 NUENO M CHE Eoceno-Fm Calizas de Guara 7,80 323 9 160 0,50 2,25 0,94 0,03 0,02 0,05 0,01 2,45 0,91 308,00 7,85 3,41 3,24 6,65 5,33 SI -9,41 -63,1 12,2 58 0 02/09/2010 1 FUENTE MAGDALENA 710946 4690416 1407 NUENO M CAMPO Eoceno-Oligocano-Fm. Campodarbe 8,19 306 12,5 353,8 -9,26 -63,6 10,6 63 0 08/09/2010 1 FUENTE CHINABRO 727086 4685553 1520 CASBAS DE HUESCA M TOPO. Cretácico Superior 7,53 438 8,9 317,2 -9,50 -64,0 12,0 66 0 07/09/2010 1 1 FUENTE DULI 715065 4682862 1174 NUENO M CAMPO Eoceno-Fm Calizas de Guara 7,54 403 11 256,2 0,80 3,90 0,09 0,09 0,01 0,05 0,00 4,10 0,17 365,00 7,62 4,31 4,09 8,41 5,31 SI -8,29 -56,2 10,1 67 0 01/09/2010 1 1 FUENTE ORDAS 713166 4684846 1107 NUENO M TOPO. Triásico-Facies Muschelkalk superior 7,51 536 12 366 0,60 4,48 0,48 0,05 0,01 0,06 0,01 3,40 1,82 443,00 7,58 5,28 5,01 10,30 5,24 SI -8,46 -58,3 9,4 TIPO FUENTE_INFPTO Nº ZONA Nº CHE FECHA TOPONIMIA X (UTM) Y (UTM) NºANA. COTA T.MUNICIPAL EDAD PARÁMETROS CAMPO ANÁLISIS QUÍMICO ANÁLISIS ISOTÓPICO pH CE Tª Eh ALCALI. OD % DQO rHCO3 rSO4 rCl rNO3 rNa rK rCa rMg CE pH SUMCAT SUMANI TOTL Error % ADM d 18 O‰dD‰d‰ 2 1 2911-7-0004 25/07/2011 1 FUENMAYOR (GORGA MORA) 719090 4678790 709 LOPORZANO S CHE Terciario Mioceno(M2)-Fm Uncastillo 7,32 385 15,7 41 210 29,1 1,00 2,20 0,12 0,10 0,01 0,13 0,01 2,00 0,41 216,00 7,41 2,55 2,42 4,98 5,16 SI 3 1 2911-7-0012 03/06/2011 2 SONDEO PIEZOMÉTRICO SGOP 719356 4678813 753 LOPORZANO S CHE Terciario Mioceno(M2)-Fm Uncastillo 7,48 460 14,9 105 52,5 2,10 4,77 0,64 0,41 0,09 1,39 0,04 3,50 1,07 495,00 7,28 6,01 5,90 11,92 1,84 SI -8,43 -56 11,44 4 1 2911-7-0013 20/05/2011 2-a 175 m PIROTÉCNIA. POZO SGOP 719522 4678141 780 LOPORZANO S CHE Terciario Mioceno(M1)-Fm Uncastillo 7,91 2510 19,5 39 187 56,4 1,30 5,25 0,86 11,37 0,26 13,16 0,15 4,15 1,32 1638,00 7,36 18,78 17,74 36,52 5,68 SI -8,26 -55,2 10,88 5 1 2911-7-0022 14/04/2009 1FUENTE DOS CAÑOS 718982 4678425 702 LOPORZANO M CHE Terciario Mioceno(M4)-Fm Uncastillo 7,75 1736 17 165 1,20 1,03 1,04 10,13 0,21 11,57 0,14 0,86 0,47 1285,00 7,70 13,05 12,41 25,46 5,00 SI 6 1 2911-7-0027 14/04/2009 1 HUERTOS - CASCO URBANO 718887 4678416 697 LOPORZANO M CHE Cuaternario Holoceno 7,4 1715 16 175 0,70 2,43 1,03 10,01 0,22 11,19 0,14 2,03 1,04 1335,00 7,70 14,41 13,69 28,09 5,11 SI 7 1 04/05/2009 1 SAN MARTÍN 719787 4682409 1140 LOPORZANO M TOPO. 8,67 404 11,8 180 0,90 2,13 0,06 0,08 0,04 0,05 0,01 1,23 1,32 266,00 7,80 2,61 2,30 4,91 12,61 NO 8 1 12/03/2009 1 PUERTA DEL CIERZO 720101 4681428 875 LOPORZANO M CAMPO Terciario Mioceno(M1)-Fm Uncastillo 7,78 587 10 285 1,40 2,74 1,14 0,08 0,01 0,27 0,01 3,08 0,82 399,00 7,50 4,18 3,96 8,14 5,33 SI 9 1 12/03/2009 1 MANANTIAL BCO. SAN MARTIN 719569 4680397 760 LOPORZANO M CAMPO Terciario Mioceno(M1)-Fm Uncastillo 7,25 593 11,5 267 0,80 1,87 0,16 0,09 0,00 0,12 0,01 1,74 0,38 252,00 7,60 2,24 2,12 4,36 5,79 SI 10 1 04/05/2009 1 BARRANCO SAN MARTIN 719773 4682285 1035 LOPORZANO M CAMPO Terciario Mioceno(M1)-Fm Uncastillo 9,28 215 15,8 168 1,80 1,70 0,13 0,07 0,03 0,10 0,00 1,69 0,24 212,00 7,90 2,04 1,93 3,96 5,58 SI 12 1 26/05/2009 1 FUENTE MOLON 719208 4678914 732 LOPORZANO M TOPO. Terciario Mioceno(M4)-Fm Uncastillo 7,20 778 14,1 132 1,30 1,54 0,66 0,47 1,01 0,32 0,01 2,53 0,99 395,00 7,70 3,86 3,68 7,54 4,75 SI 32 2 20/05/2009 1 ABREVADERO LARRAÑÓN 720439 4684728 1251 LOPORZANO M CAMPO Triásico-Facies Muschelkalk superior 7,71 2160 18 1,10 1,53 3,64 0,06 0,01 0,05 0,01 3,31 2,07 476,00 7,70 5,44 5,23 10,68 3,92 SI 19 2 2911-7-0003 23/08/2011 1 FUENTE LIGUERRI 723089 4680005 805 LOPORZANO M CHE Triásico-Facies Muschelkalk superior 8,09 657 16,8 158 222 81,7 0,70 4,02 2,38 1,35 0,03 1,54 0,06 4,10 2,07 647,00 7,91 7,76 7,77 15,53 -0,15 SI COTA T.MUNICIPAL TIPO FUENTE_INF EDAD PARÁMETROS CAMPO ANÁLISIS QUÍMICO ANÁLISIS ISOTÓPICO PTO Nº ZONA Nº CHE FECHA NºANA. TOPONIMIA X (UTM) Y (UTM) 78 3-Hidrogeología 79 Tabla 3.13: Puntos de agua con análisis químicos e isotópicos (18O, 2H y 3H) en el manantial de Fuenmayor 1989-2011. (Elementos mayoritarios = meq/l; Conductividad eléctrica (CE) = µS/cm; Tª = ºC; Eh = Mv; ALCALI. = mg/l de HCO3; Error % = 200 * (Σ Cat - Σ An)/( Σ Cat + Σ An); ADM = Admisible; d (exceso deuterio), 3H (Tritio) = UT) (1-parámetros medidos in situ, 2-parámetros medidos a nivel horario en la estación hidrológica de Fuenmayor). Q 18 O2 H 3 HpH CE-1 CE-2 Tª -1 Tª -2 Eh ALCALI. OD % DQO rHCO3 rSO4 rCl rNO3 rNa rK rCa rMg CE pH SUMCAT SUMANI TOTL Error % ADM d 18 O‰d 2 H‰ d‰ 3 HERROR 1 16/03/1989 1 IGME 3,47 0,23 0,08 0,11 0,04 3,04 0,83 320,00 7,90 3,91 3,90 7,81 0,34 SI 2 03/04/1989 1 IGME 3,54 0,23 0,08 0,11 0,04 3,19 0,74 321,00 7,90 3,98 3,97 7,94 0,27 SI 3 23/04/1989 1 IGME 3,26 0,21 0,06 0,11 0,04 2,84 0,66 303,00 7,80 3,54 3,64 7,18 -2,58 SI 4 28/04/1989 1 IGME 3,01 0,23 0,06 0,11 0,04 2,54 0,83 291,00 8,10 3,41 3,41 6,82 0,04 SI 5 07/05/1989 1 IGME 3,47 0,23 0,08 0,10 0,04 2,99 0,74 316,00 7,90 3,78 3,88 7,66 -2,70 SI 6 12/05/1989 1 IGME 2,93 0,25 0,06 0,10 0,09 2,64 0,74 289,00 8,00 3,47 3,33 6,80 4,05 SI 7 21/06/1989 1 IGME 3,73 0,25 0,08 0,08 0,04 3,09 0,91 328,00 7,90 4,04 4,15 8,19 -2,50 SI 8 27/03/1992 1 Larrey y Lasaosa, 1993. 4,25 0,11 0,13 0,27 0,61 0,01 2,68 1,27 7,57 4,58 4,76 9,33 -3,90 SI 9 03/06/1992 1 IGME 1,73 0,79 0,55 0,08 0,12 0,13 1,60 1,36 393,00 7,20 3,21 3,15 6,36 2,12 SI 10 17/06/1992 1 IGME 3,68 0,25 0,03 0,06 0,03 0,00 4,02 0,74 428,00 7,40 4,78 4,01 8,79 17,53 NO 11 01/07/1992 1 Larrey y Lasaosa. 1993. 5,4 0,39 0,08 0,41 0,13 0,01 2,545 1,68 7,63 4,36 6,27 10,63 -36,01 NO 12 19/10/1992 1 Larrey y Lasaosa. 1993. 4,8 0,20 0,10 0,21 0,10 0,00 2,76 1,45 7,6 4,31 5,31 9,62 -20,87 NO 13 02/12/1992 1 IGME 3,32 0,84 0,53 0,10 0,25 0,01 4,59 0,67 503,00 8,10 5,52 4,78 10,30 14,38 NO 14 21/12/1992 1 Larrey y Lasaosa. 1993. 4,9 1,26 0,10 0,17 0,12 0,01 2,89 2,28 7,54 5,30 6,42 11,72 -19,10 NO 15 15/03/1993 1 1 -8,43 -58,7 8,7 10,2 +/-1,6 16 22/03/1995 1 IGME 7,9 406 3,73 0,27 0,04 0,06 0,06 0,05 4,29 0,80 452,00 7,90 5,20 4,10 9,30 23,70 NO 17 12/07/1995 1 Base de datos área de calidad 7,60 394 0,27 0,07 0,06 0,07 0,01 3,89 0,91 4,87 0,40 5,28 169,45 NO 18 12/02/1996 1 Base de datos área de calidad 7,40 429 0,24 0,02 0,07 0,05 0,00 4,58 0,47 5,10 0,33 5,44 175,49 NO 19 17/06/1996 1 Base de datos área de calidad 7,40 385 0,25 0,03 0,06 0,03 0,00 4,02 0,74 4,78 0,33 5,11 174,11 NO 20 05/03/1997 1 Base de datos área de calidad 7,20 405 0,29 0,06 0,08 0,03 0,00 4,06 0,79 4,87 0,44 5,31 167,06 NO 21 23/10/1998 1 CHE (OPH) 8,10 356 4,57 0,28 0,25 0,10 0,13 0,03 3,67 449,67 413,67 7,80 453,50 5,19 458,70 195,47 NO 22 14/04/1999 1 Base de datos área de calidad 7,70 405 0,20 0,04 0,05 0,00 0,00 4,01 0,65 4,66 0,30 4,96 175,96 NO 23 02/07/1999 1 CHE (OPH) 7,60 389 4,40 0,19 0,42 0,06 0,10 0,02 3,86 0,98 4,96 5,06 10,02 -2,00 SI 24 18/10/1999 1 Base de datos área de calidad 7,50 385 0,27 0,06 0,05 0,06 0,00 3,99 0,87 4,92 0,38 5,30 171,20 NO 25 17/07/2000 1 Base de datos área de calidad 7,60 412 0,29 0,06 0,05 0,05 0,00 4,03 0,87 4,95 0,40 5,35 169,84 NO 26 05/02/2001 1 Base de datos área de calidad 7,50 430 0,23 0,00 0,06 0,00 0,00 4,62 0,58 5,20 0,29 5,49 178,61 NO 27 27/06/2001 1 Base de datos área de calidad 7,60 394 0,26 0,00 0,05 0,00 0,00 3,93 0,74 4,67 0,31 4,99 174,89 NO 28 13/02/2002 1 Base de datos área de calidad 7,70 385 0,30 0,00 0,06 0,00 0,00 3,95 0,83 4,78 0,36 5,14 172,03 NO 29 06/03/2002 1 cuchi,02-03 3,48 0,06 0,26 0,07 0,06 0,02 5,01 2,31 456,00 7,30 7,41 3,87 11,28 62,69 NO 30 30/09/2002 1 Base de datos área de calidad 7,10 396 12,65 0,26 0,00 0,10 0,00 0,00 4,00 0,60 4,60 0,36 4,96 170,96 NO 31 19/02/2003 1 Base de datos área de calidad 7,80 418 11,09 0,26 0,00 0,08 0,00 0,00 4,49 0,64 5,13 0,34 5,47 175,08 NO 32 06/04/2006 1 datos de aguas subt. del área deCalidad 4,72 0,25 0,11 0,06 0,09 0,00 4,78 0,58 449,00 6,80 5,45 5,15 10,59 5,63 SI 33 14/04/2009 1 IGME 7,33 445 13 269 0,80 1,90 0,17 0,06 0,02 0,08 0,01 2,01 0,16 265,00 7,70 2,25 2,16 4,40 4,25 SI 34 31/08/2009 1 IGME(TESIS FUENMAYOR) 7,37 595 12,5 12,59 1,10 3,15 0,27 0,07 0,06 0,11 0,01 2,94 0,66 279,00 7,70 3,72 3,54 7,26 4,82 SI 35 03/09/2009 1 IGME(TESIS FUENMAYOR) 7,15 340 12,58 0,60 3,25 0,27 0,06 0,05 0,10 0,01 3,13 0,59 300,00 7,84 3,83 3,63 7,45 5,37 SI 36 27/08/2010 1 1 SIDI(TESIS FUENMAYOR) 7,22 410 12 12,79 305 -8,64 -60,03 9,12 4,24 ±0,39 37 20/09/2010 1 1 1 IGME-SIDI(TESIS FUENMAYOR) 8,57 410 12,45 11,955 0,55 4,06 2 28229 1 0,05 0,04 0,10 0,01 3,85 0,66 401 7,48 4,62 4,38 9,00 5,22 SI -8,59 -59,4 9,3 3,96 ±0,38 38 21/09/2010 1 1 1 IGME-SIDI(TESIS FUENMAYOR) 8,335 402 11,45 11,938 0,52 4,01 2 29416 6 0,05 0,04 0,10 0,01 3,87 0,60 396 7,434 4,57 4,34 8,91 5,24 SI -8,57 -58,6 10,0 4,255 ±0,38 39 22/09/2010 1 1 IGME-SIDI(TESIS FUENMAYOR) 335 11,995 0,55 4,05 , 23656 2 0,06 0,05 0,10 0,01 3,875 0,62 401,5 7,45 4,60 4,39 8,99 4,70 SI -8,56 -58,5 10,0 40 23/09/2010 1 1 1 IGME-SIDI(TESIS FUENMAYOR) 7,42 440 12,4 12,14 0,55 4,02 2 46354 1 0,06 0,04 0,09 0,01 3,875 0,62 402 7,405 4,60 4,37 8,97 5,05 SI -8,54 -58,6 9,7 4,185 ±0,37 41 24/09/2010 1 IGME (TESIS FUENMAYOR) 12,01 0,5 4,02 0,2325 0,06 0,05 0,11 0,01 3,85 0,62 401 7,465 4,58 4,36 8,94 5,00 SI 42 04/02/2011 1 1 IGME-SIDI(TESIS FUENMAYOR) 7,35 253 423,88 10,79 0,8 4,13 0,23 0,05 0,05 0,12 0,01 3,6 0,91 408 7,63 4,64 4,46 9,10 4,02 SI -8,53 -57,2 11,04 43 17/02/2011 1 1 IGME-SIDI(TESIS FUENMAYOR) 438,15 10,91 0,6 4,33 0,25 0,05 0,05 0,12 0,01 3,75 0,99 419 7,79 4,88 4,68 9,55 4,13 SI -8,55 -57,3 11,1 44 04/03/2011 1 1 IGME-SIDI(TESIS FUENMAYOR) 7,39 377 424,84 11,9 10,85 305 0,9 4,26 0,25 0,05 0,05 0,12 0,01 3,85 0,83 397 7,66 4,80 4,61 9,41 4,14 SI -8,72 -57,8 11,96 45 18/03/2011 1 1 IGME-SIDI(TESIS FUENMAYOR) 436,96 11,04 1,1 4,38 0,17 0,04 0,03 0,10 0,01 3,9 0,83 423 7,55 4,83 4,61 9,44 4,62 SI -8,58 -58 10,64 46 04/04/2011 1 1 IGME-SIDI(TESIS FUENMAYOR) 7,37 362 426,42 12,7 11,65 219,6 0,9 4,39 0,21 0,04 0,05 0,11 0,01 3,95 0,83 409 7,55 4,89 4,69 9,59 4,23 SI -8,66 -57,2 12,08 47 18/04/2011 1 1 IGME-SIDI(TESIS FUENMAYOR) 7,29 432 428,29 11,66 368 224,48 0,5 4,51 0,20 0,05 0,05 0,09 0,01 4,1 0,74 410 7,29 4,94 4,80 9,74 2,83 SI -8,63 -56,6 12,44 48 06/05/2011 1 1 IGME-SIDI(TESIS FUENMAYOR) 7,27 434 422,88 12,2 11,83 272,06 82,8 0,5 4,41 0,20 0,05 0,05 0,09 0,01 4,1 0,74 404 7,28 4,94 4,70 9,64 4,94 SI -8,76 -57 13,08 49 20/05/2011 1 1 IGME-SIDI(TESIS FUENMAYOR) 7,29 358 418,16 12,2 11,99 172 253,76 77,9 0,8 4,36 0,19 0,05 0,04 0,09 0,01 4,1 0,66 400 7,32 4,86 4,64 9,50 4,46 SI -8,6 -56,3 12,5 50 03/06/2011 1 1 IGME-SIDI(TESIS FUENMAYOR) 7,13 369 431,17 12,2 11,89 168 274,5 63,1 0,6 4,59 0,21 0,05 0,04 0,10 0,01 4,2 0,74 411 7,24 5,05 4,89 9,94 3,36 SI -8,58 -56,6 12,04 51 07/07/2011 1 1 IGME-SIDI(TESIS FUENMAYOR) 7,28 245 421,71 12,7 12,50 153 268,4 51,4 0,5 4,54 0,20 0,05 0,04 0,09 0,01 4,05 0,74 394 7,39 4,90 4,84 9,73 1,25 SI -8,57 -57,9 10,66 52 23/08/2011 1 1 IGME-SIDI(TESIS FUENMAYOR) 7,18 370 425,25 12,9 12,23 67 265,96 62,8 0,6 4,52 0,25 0,06 0,04 0,11 0,01 3,95 0,74 399 7,31 4,81 4,88 9,69 -1,27 SI -8,68 -57,6 11,84 53 06/09/2011 1 1 IGME-SIDI(TESIS FUENMAYOR) 7,2 375 428,49 12,6 11,87 112 258,64 65,5 0,5 4,39 0,30 0,07 0,04 0,11 0,01 4,3 0,66 413 7,4 5,09 4,81 9,89 5,68 SI -8,6 -57,8 11 54 23/09/2011 1 1 IGME-SIDI(TESIS FUENMAYOR) 7,17 417 429,52 12,9 11,95 264,74 0,5 4,57 0,17 0,03 0,02 0,10 0,01 4,05 0,91 417 7,33 5,07 4,80 9,87 5,57 SI -8,57 -57,2 11,36 55 13/10/2011 1 1 IGME-SIDI(TESIS FUENMAYOR) 7,16 479 429,51 12,5 11,76 96 267,18 72,2 0,7 4,59 0,17 0,03 0,02 0,11 0,01 4,05 0,91 418 7,34 5,08 4,80 9,88 5,51 SI -8,6 -57,7 11,1 56 28/10/2011 1 1 IGME-SIDI(TESIS FUENMAYOR) 7,23 368 429,01 12,6 11,26 165 280,6 72,6 0,8 4,56 0,18 0,03 0,02 0,11 0,01 4,05 0,91 415 7,25 5,08 4,79 9,87 5,90 SI -8,6 -57 11,8 ANÁLISIS ISOTÓPICO FUENTE_INFNº F. MUESTREO PARÁMETROS CAMPO ANÁLISIS QUÍMICONºANALISIS 79 Oliván, 2013 86 3.4.2.2 CARACTERIZACIÓN HIDROGEOQUÍMICA E ISOTÓPICA DEL MANANTIAL DE FUENMAYOR Para establecer la caracterización hidrogeoquímica del agua que drena el manantial de Fuenmayor se han utilizado los análisis químicos recopilados durante el periodo 1989-2006 y los realizados durante esta tesis doctoral, periodo 2009-2011. Para esto, se han representado los análisis completos y con error admisible por medio de un diagrama Shoeller-Berckaloff (Figura 3.17) y se han calculado los principales estadísticos de las concentraciones de los elementos mayoritarios, conductividad eléctrica y pH (Tabla 3.16). .010 .100 1.00 10.00 meq/l Ca Mg Na Cl SO4 HCO3 ANÁLISIS QUÍMICOS FUENMAYOR 1989-2011 meq/l Ca Mg Na Cl SO4 HCO3 Figura 3.17: Diagrama Schoeller-Berkaloff de los análisis químicos del manantial de Fuenmayor (1989-2011) 3-Hidrogeología 87 El agua que drena el manantial de Fuenmayor presenta unas concentraciones mayoritarias en bicarbonato y calcio, seguida por la concentración en magnesio y en menor proporción en sulfato. La mayor variabilidad la presenta el sodio y principalmente el cloruro. Al obtener los datos estadísticos se observa que la conductividad eléctrica media es de 375 µS/cm, con una mediana de 401µS/cm, y la media del pH coincide prácticamente con la mediana, en un valor de 7,5. Además, los datos promedio y mediana de los iones principales muestran de nuevo que las mayores concentraciones se centran en bicarbonato y calcio, con un valor promedio de 3,9 y 3,6 meq/l respectivamente. En definitiva, la composición química del agua de este manantial es bastante homogénea, tratándose de un agua principalmente bicarbonatada cálcica. Para completar el estudio hidrogeoquímico se han representado las principales relaciones iónicas, rHCO3/rCa, rMg/rCa, rSO4/rCa y rCl/rNa (Figura 3.18). El proceso dominante del agua en este manantial es la disolución de calcita con una relación rHCO3/rCa próxima a 1. En cambio, presenta un exceso relativo de la concentración en Ca2+ respecto al Mg2+ y SO42-. La relación rCl/rNa es próxima a 1 con una concentración en Na+ y Clminoritaria. Tabla 3.16: Análisis químicos del manantial de Fuenmayor con error admisible. (Elementos mayoritarios = meq/l y datos de CE = µS/ cm y pH de laboratorio. Nº FECHA rHCO3 rSO4 rCl rNO3 rNa rK rCa rMg rSiO2 CE pH 116/03/1989 3,47 0,23 0,08 0,11 0,04 - 3,04 0,83 - 320,00 7,90 203/04/1989 3,54 0,23 0,08 0,11 0,04 - 3,19 0,74 - 321,00 7,90 323/04/1989 3,26 0,21 0,06 0,11 0,04 - 2,84 0,66 - 303,00 7,80 428/04/1989 3,01 0,23 0,06 0,11 0,04 - 2,54 0,83 - 291,00 8,10 507/05/1989 3,47 0,23 0,08 0,10 0,04 - 2,99 0,74 - 316,00 7,90 612/05/1989 2,93 0,25 0,06 0,10 0,09 - 2,64 0,74 - 289,00 8,00 721/06/1989 3,73 0,25 0,08 0,08 0,04 - 3,09 0,91 - 328,00 7,90 827/03/1992 4,25 0,11 0,13 0,27 0,61 0,01 2,68 1,27 - - 7,57 903/06/1992 1,73 0,79 0,55 0,08 0,12 0,13 1,60 1,36 - 393,00 7,20 22 02/07/1999 4,40 0,19 0,42 0,06 0,10 0,02 3,86 0,98 - - - 31 06/04/2006 4,72 0,25 0,11 0,06 0,09 0,00 4,78 0,58 - 449,00 6,80 32 14/04/2009 1,90 0,17 0,06 0,02 0,08 0,01 2,01 0,16 0,10 265,00 7,70 33 31/08/2009 3,15 0,27 0,07 0,06 0,11 0,01 2,94 0,66 0,10 279,00 7,70 34 03/09/2009 3,25 0,27 0,06 0,05 0,10 0,01 3,13 0,59 0,10 300,00 7,84 35 20/09/2010 4,06 0,23 0,05 0,04 0,10 0,01 3,85 0,66 0,07 401,00 7,48 36 21/09/2010 4,01 0,23 0,05 0,04 0,10 0,01 3,87 0,60 0,07 396,00 7,43 37 22/09/2010 4,05 0,24 0,06 0,05 0,10 0,01 3,88 0,62 0,07 401,50 7,45 38 23/09/2010 4,02 0,25 0,06 0,04 0,09 0,01 3,88 0,62 0,07 402,00 7,41 39 24/09/2010 4,02 0,23 0,06 0,05 0,11 0,01 3,85 0,62 0,07 401,00 7,47 40 04/02/2011 4,13 0,23 0,05 0,05 0,12 0,01 3,60 0,91 0,07 408,00 7,63 41 17/02/2011 4,33 0,25 0,05 0,05 0,12 0,01 3,75 0,99 0,07 419,00 7,79 42 04/03/2011 4,26 0,25 0,05 0,05 0,12 0,01 3,85 0,83 0,07 397,00 7,66 43 18/03/2011 4,38 0,17 0,04 0,03 0,10 0,01 3,90 0,83 0,06 423,00 7,55 44 04/04/2011 4,39 0,21 0,04 0,05 0,11 0,01 3,95 0,83 0,07 409,00 7,55 45 18/04/2011 4,51 0,20 0,05 0,05 0,09 0,01 4,10 0,74 0,07 410,00 7,29 46 06/05/2011 4,41 0,20 0,05 0,05 0,09 0,01 4,10 0,74 0,07 404,00 7,28 47 20/05/2011 4,36 0,19 0,05 0,04 0,09 0,01 4,10 0,66 0,07 400,00 7,32 48 03/06/2011 4,59 0,21 0,05 0,04 0,10 0,01 4,20 0,74 0,07 411,00 7,24 49 07/07/2011 4,54 0,20 0,05 0,04 0,09 0,01 4,05 0,74 0,07 394,00 7,39 50 23/08/2011 4,52 0,25 0,06 0,04 0,11 0,01 3,95 0,74 0,07 399,00 7,31 51 06/09/2011 4,39 0,30 0,07 0,04 0,11 0,01 4,30 0,66 0,08 413,00 7,40 52 23/09/2011 4,57 0,17 0,03 0,02 0,10 0,01 4,05 0,91 0,08 417,00 7,33 53 13/10/2011 4,59 0,17 0,03 0,02 0,11 0,01 4,05 0,91 0,08 418,00 7,34 54 28/10/2011 4,56 0,18 0,03 0,02 0,11 0,01 4,05 0,91 0,08 415,00 7,25 MÍNIMO 1,73 0,11 0,03 0,02 0,04 0,00 1,60 0,16 0,06 265,00 6,80 MÁXIMO 4,72 0,79 0,55 0,27 0,61 0,13 4,78 1,36 0,10 449,00 8,10 MEDIA 3,93 0,24 0,08 0,06 0,11 0,01 3,55 0,77 0,08 374,77 7,54 MEDIANA 4,19 0,23 0,06 0,05 0,10 0,01 3,86 0,74 0,07 400,50 7,48 DESV. EST. 0,74 0,11 0,10 0,05 0,09 0,02 0,70 0,21 0,01 52,60 0,28 C.VAR 18,83 44,62 123,26 74,17 87,12 184,58 19,83 26,70 15,23 14,04 3,77 N34 34 34 34 34 27 34 34 23 32 33 Oliván, 2013 88 Además, también se han calculado los índices de saturación de calcita, dolomita, yeso, halita y presión de CO2, con el programa de especiación hidrogeoquímica WATEQ4F (Parkhurst et al., 1976) (Tabla 3.17). Para obtener estos cálculos ha sido necesario utilizar los datos de pH y Tª medidos en campo, de los que sólo se dispone de 15 medidas, de los 34 análisis químicos recopilados durante esta tesis. Una solución está en equilibrio respecto a la calcita si el índice de saturación está comprendido entre ± 0,1 (Langmuir, 1971). Para la dolomita, se admite un rango de incertidumbre de ± 0,5 (Plumier et al., 1990), y es posible utilizarlo para el resto de minerales considerados (Martos, 2008). Los resultados obtenidos ponen de manifiesto un equilibrio con calcita (IS = -0,10 ± 0,15), subsaturación en dolomita (IS = -0,99 ± 0,38) y subsaturación en yeso (IS = -2,50 ± 0,10) y halita (IS = -9,92 ± 0,14). El valor medio de la pCO2 es de 10-1,96 atm, mayor, en comparación con la concentración atmosférica media de 10-3,5atm (Appelo y Postman, 2005). Figura 3.18: Principales relaciones iónicas del manantial de Fuenmayor (rHCO3/rCa, rMg/rCa, rSO4/rCa y rCl/rNa) 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 rCa 2+ rMg 20.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 rCa 2+ rSO 420.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 rNa + rCl - 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 rCa 2+ rHCO 3- 3-Hidrogeología 89 Finalmente, se ha comparado la caracterización hidrogeoquímica regional con la composición química de este manantial. Para esto, se han representado las relaciones iónicas rHCO3/rCa, rMg/rCa, rSO4/rCa y rCl/rNa de cada uno de los tramos permeables definidos a nivel regional (conglomerados, areniscas y lutitas de la Formación Uncastillo (Mioceno), calizas de la Formación Guara (Eoceno), calizas de la Formación Adraén y Bona (Cretácico superior), calizas y dolomías (facies Muschelkalk) y arcillas y yesos posiblemente de la Formación Pont de Suert (Triásico) y se han comparado con las relaciones iónicas del manantial (Figura 3.19). Los datos que se representan en las gráficas son las relaciones iónicas de estos grupos y el valor medio junto con la desviación estándar de los análisis químicos de Fuenmayor. Como puede observarse, el agua del manantial presenta unas relaciones iónicas similares a las calizas del Eoceno, las calizas del Cretácico superior y en menor proporción a los conglomerados del Mioceno. Sin embargo, no parece que exista ninguna relación con las calizas y dolomías de las facies Muschelkalk, ni con las arcillas y yesos del Triásico. Ello refuerza la conclusión de que los manantiales de Fuenmayor y Ligüerri (agua bicarbonatada cálcico-magnésica) drenan acuíferos independientes en litologías distintas. Por otro lado, el manantial de Dos Caños, próximo a Fuenmayor, drena un tipo de agua clorurada sódica, por lo que químicamente tampoco parece tener ninguna relación con este acuífero. En teoría, el manantial de Dos Caños está drenando un acuífero formado por los conglomerados, areniscas y lutitas del Mioceno, pero el tipo de agua que drena no tiene ninguna relación. Por un lado, esto podría estar relacionado con algún depósito de halita entre estos materiales, lo que daría esa marcada composición clorurada sódica. Por otro lado, aunque no se ha comprobado, la existencia de este mismo tipo de agua en profundidad en el pozo de la Pirotecnia haría sospechar en una posible contaminación del agua por vertidos realizados en dicha Pirotecnia, situada a escasos metros del área de recarga del acuífero que drena el manantial de Dos Caños. Tabla 3.17: Índices de saturación para la calcita, dolomita, yeso, halita y pCO2, obtenidos en el manantial de Fuenmayor. FECHA pH Campo Tª Campo IS Calcita pCO2(g) IS Dolomita IS Yeso IS Halita 14/04/2009 7,33 13,00 -0,03 -1,93 -0,87 -2,50 -10,01 31/08/2009 7,37 12,59 -0,57 -2,33 -2,27 -2,76 -9,68 04/02/2011 7,35 10,79 -0,19 -2,17 -1,08 -2,46 -9,76 04/03/2011 7,39 10,85 -0,05 -2,04 -0,78 -2,48 -9,84 04/04/2011 7,37 11,65 0,03 -2,07 -0,69 -2,42 -9,89 18/04/2011 7,29 11,66 0,05 -2,03 -0,65 -2,49 -9,97 06/05/2011 7,27 11,83 -0,01 -1,94 -0,82 -2,51 -9,98 20/05/2011 7,29 11,99 -0,01 -1,95 -0,88 -2,50 -10,00 03/06/2011 7,13 11,89 -0,15 -1,77 -1,11 -2,48 -9,90 07/07/2011 7,28 12,50 -0,01 -1,92 -0,80 -2,50 -9,94 23/08/2011 7,18 12,23 -0,12 -1,83 -1,03 -2,41 -9,81 06/09/2011 7,20 11,87 -0,09 -1,86 -1,05 -2,31 -9,72 23/09/2011 7,17 11,95 -0,13 -1,80 -0,98 -2,58 -10,14 13/10/2011 7,16 11,76 -0,07 -1,88 -0,87 -2,54 -10,08 28/10/2011 7,23 11,26 -0,12 -1,81 -0,95 -2,57 -10,09 MIN 7,13 10,79 -0,57 -2,33 -2,27 -2,76 -10,14 MAX 7,39 13,00 0,05 -1,77 -0,65 -2,31 -9,68 MEDIA 7,27 11,85 -0,10 -1,96 -0,99 -2,50 -9,92 MEDIANA 7,28 11,87 -0,07 -1,93 -0,88 -2,50 -9,94 DESV. 0,09 0,60 0,15 0,15 0,38 0,10 0,14 N15 15 15 15 15 15 15 Oliván, 2013 90 0 1 2 3 4 5 6 0123456 rCa rMg FUENMAYOR LIGÜERRI DOS CA ÑOS 0 1 2 3 4 5 6 0123456 rCa rHCO3 FUENMAYOR LIGÜERRI DOS CAÑOS Figura 3.19: Comparación entre las relaciones iónicas de los diferentes tramos permeables y el agua que drena el manantial de Fuenmayor 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 rNa rCl MIOCENO EOCENO CRETÁCICO TRIASICO-M TRIASICO-K FUENMAYOR FUENMAYOR DOS CAÑOS LIGÜERRI 0 1 2 3 4 5 6 0123456 rCa rSO4 FUENMAYOR DOS CA ÑOS LIGÜERRI 90 3-Hidrogeología 91 Por otra parte, para caracterizar isotópicamente el agua del manantial de Fuenmayor se ha representado la relación δ18O/δ2H de todos los análisis isotópicos realizados durante el periodo 2010-2011. Con esta representación ha sido posible observar su relación con la Línea Meteórica Mundial (LMM) y la Línea Meteórica Mediterránea (LMME). Además, se ha comparado su composición isotópica con la composición isotópica regional y la del agua de precipitación (Figura 3.20) y se ha realizado un tratamiento estadístico de los análisis isotópicos obteniendo los valores máximo, mínimo, media, mediana y desviación estándar (Tabla 3.18). Los contenidos isotópicos de las muestras analizadas están comprendidos entre -8,76 y - 8,53 ‰ para δ18O y entre -60.03 y -56.30 ‰ para δ2H. El exceso de deuterio varía entre 9,12 y 13,08 ‰, con un valor medio de 11.2‰. Es decir, la composición isotópica del agua que drena Fuenmayor, no está evaporada y es bastante homogénea, próxima a la LMM y similar a la composición isotópica regional. De nuevo, el agua de este manantial presenta un exceso de deuterio coherente con el del agua de precipitación para las muestras recogidas durante los meses de otoño, invierno y primavera. Es decir, parece que la composición es similar al agua de precipitación y no parece que se haya dado ningún proceso modificador durante la recarga. Además, los escasos análisis de tritio (Tabla 3.18), con un promedio de 4,16 ± 0,38 UT, indican una composición similar al agua de precipitación medida en la zona de estudio, entre 4,85 ± 0,36 y 5,08 ± 0,37 UT (Apartado 3.4.1), poniendo de manifiesto un tiempo de tránsito relativamente rápido del agua en el acuífero. Figura 3.20: Diagrama δ18O/ δ2H de todos los análisis de Fuenmayor (2010-2011), agua subterránea (2010) y de precipitación en el entorno de la Sierra de Guara. y = 6.9x - 0.8 y = 7.3x + 5.8 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -10-9-8-7-6-5-4 AGUA SUBTERRÁNEA FM MIN. FM MAX. FM PROM. LMM LMME δ 18 O δ 2 H ‰ y = 5.4x - 13.9 FUENMAYOR Oliván, 2013 92 Por último, teniendo en cuenta que el gradiente altitudinal anteriormente obtenido de -0,30 ‰δ18O/100 m coincidente con el calculado en el Pirineo (Arce et al., 2001), se ha podido obtener un rango sobre la posible cota de recarga del manantial de Fuenmayor. Para esto, se ha representado la composición isotópica promedio junto a la desviación estándar correspondiente al manantial de Fuenmayor obteniendo una cota de recarga entre los 1250 y 1300 m (Figura 3.21). Tabla 3.18: Datos isotópicos de δ18O, δ2H y 3H del agua que drena Fuenmayor. Figura 3.21: Posible cota de recarga para el acuífero de Fuenmayor. FECHA d 18 O‰ d 2 H‰ d‰ TRITIO UT ERROR 27/08/2010 -8,64 -60,03 9,12 4,24 ±0,39 20/09/2010 -8,59 -59,37 9,33 3,96 ±0,38 21/09/2010 -8,57 -58,63 9,96 4,26 ±0,38 22/09/2010 -8,56 -58,48 9,96 23/09/2010 -8,54 -58,57 9,74 4,19 ±0,37 04/02/2011 -8,53 -57,20 11,04 17/02/2011 -8,55 -57,30 11,10 04/03/2011 -8,72 -57,80 11,96 18/03/2011 -8,58 -58,00 10,64 04/04/2011 -8,66 -57,20 12,08 18/04/2011 -8,63 -56,60 12,44 22/04/2011 -8,70 -58,40 11,20 23/04/2011 -8,68 -58,23 11,18 24/04/2011 -8,67 -58,15 11,17 06/05/2011 -8,76 -57,00 13,08 20/05/2011 -8,60 -56,30 12,50 03/06/2011 -8,58 -56,60 12,04 21/06/2011 -8,60 -57,20 11,60 07/07/2011 -8,57 -57,90 10,66 25/07/2011 -8,66 -57,80 11,48 08/08/2011 -8,63 -57,50 11,54 23/08/2011 -8,68 -57,60 11,84 06/09/2011 -8,60 -57,80 11,00 23/09/2011 -8,57 -57,20 11,36 13/10/2011 -8,60 -57,70 11,10 28/10/2011 -8,60 -57,00 11,80 MINIMO -8,76 -60,03 9,12 3,96 ±0,38 MAXIMO -8,53 -56,30 13,08 4,26 ±0,38 MEDIA -8,62 -57,75 11,19 4,16 ±0,38 MEDIANA -8,60 -57,75 11,19 4,21 DESV. 0,06 0,85 0,97 0,14 N26 26 26 4 4 MAGDALENA DULI 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600 -10.00 -9.00 -8.00 -7.00 δ 18 O ‰ Altitud m FM-PROM FMP+DESV.EST. FMP-DESV.EST. -0,30 ‰δ 18 O/100 m 3-Hidrogeología 93 3.5 DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES En este capítulo se ha presentado un inventario de puntos de agua en el entorno de este manantial y se ha realizado una caracterización hidrogeoquímica e isotópica del agua de precipitación y del agua subterránea. Con toda esta información ha sido posible realizar un estudio hidrogeoquímico que ha proporcionado las siguientes conclusiones: - Del estudio de puntos de agua realizado, se puede concluir que los acuíferos drenados por los manantiales de Cienfuens, Liguerre y Dos Caños/Huertos son independientes del acuífero drenado por el manantial de Fuenmayor. - Se descarta un intercambio de agua relevante del sistema drenado por Fuenmayor con el resto de acuíferos de la zona. - El tipo de agua que recarga al acuífero de estudio es principalmente bicarbonatada cálcica coherente con el predominio de las litologías carbonatadas a lo largo de toda la Sierra de Guara. La composición isotópica del agua de precipitación, próxima a la línea meteórica mundial (LMM), indica un predominio de los frentes procedentes del atlántico, en coherencia con los resultados obtenidos en otras áreas del Pirineo. - Con la caracterización hidrogeoquímica regional del agua subterránea se han podido diferenciar cuatro tipos principales de agua en este sector: 1) Bicarbonatada cálcica que drena los acuíferos formados por los conglomerados del Mioceno, las calizas de la Formación Calizas de Guara del Eoceno y las calizas de la Formación Adraén-Bona del Cretácico superior. 2) Bicarbonatada cálcica magnésica, drenada por el acuífero formado por las calizas y dolomías de las facies Muschelkalk (Triásico). 3) Sulfatada cálcica representativa de las arcillas y yesos del Triásico. 4) Clorurada sódica, drenada por un punto de agua perteneciente al Mioceno. - El agua que drena el manantial de Fuenmayor es bicarbonatada cálcica. Así, Fuenmayor puede estar drenando un acuífero formado por las calizas de la Formación Guara y/o por las calizas del Cretácico superior y/o por los conglomerados del Mioceno. Por el contrario, parece que no existe relación con las calizas y dolomías de las facies Muschelkalk, ni con las arcillas y yesos del Triásico. - Una vez calculada la línea altitudinal local se puede decir que la cota de recarga de este acuífero estará aproximadamente entre los 1250 y 1300 m de altitud. CAPÍTULO 4: LÍMITES HIDROGEOLÓGICOS: HIPÓTESIS SOBRE EL ÁREA DE RECARGA 4-Límites Hidrogeológicos 97 4.1 INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES Una de las principales dificultades en el estudio de los acuíferos kársticos es llegar a conocer su geometría y límites hidrogeológicos. En la mayoría de los estudios de estos acuíferos se tiene en cuenta principalmente el análisis geológico estructural y el conocimiento en detalle de la hidrogeología de la zona para llegar a delimitarlos (Andreo, 1996; Cardoso, 1997; López et al., 97; Lambán, 1998; Bouamama, 2000; Durán et al., 2001; Llanos et al., 2001; White, 2003; Matevet et al., 2004; Vesper et al., 2004; Bakalowicz, 2005; Liñán, 2005; Gónzález, 2007; Martos, 2008; Mudarra et al., 2011, entre otros). Debido a la complejidad estructural en el entorno de las Sierras Exteriores, no es fácil definir áreas de recarga en la mayoría de los acuíferos kársticos que las conforman. Por lo general, hay que realizar aproximaciones a partir de criterios litológicos, estructurales y geomorfológicos (Villarroel et al., 2002). Las pocas investigaciones realizadas sobre los principales acuíferos carbonatados en el entorno de la Sierra de Guara (Prepirineo Aragonés), han concluido que los principales materiales acuíferos en esta zona son las calizas de la Formación Guara (Eoceno) y las calizas de la Formación Adraén y Bona (Cretácico superior) debido a su gran espesor y extensión de afloramiento a lo largo de estas sierras (Sánchez, 1988). En relación con el acuífero que drena el manantial de Fuenmayor, en 1974 Trilla y Pascual calcularon una posible superficie de recarga de 15 km2, delimitada por los materiales carbonatados eocenos y cretácicos, y por los conglomerados miocenos (Trilla y Pascual, 1974, Sánchez, 1988). Esta hipótesis fue apoyada por Sánchez (1988). Posteriormente, Cuchí y Villarroel (2002) realizaron un estudio más detallado sobre la geometría y los posibles límites de este acuífero. Teniendo en cuenta la litología, la geología estructural y la topografía, estos autores estimaron que la superficie total del acuífero, incluidos los conglomerados de San Martín de la Baldonsera, no superaba los 10 km2. Por otro lado, Villarroel y Cuchí (2002) realizaron también un balance volumétrico con los datos de precipitación y caudal del manantial de Fuenmayor para el segundo semestre del año 2000. A partir de la hipótesis de una infiltración del 100 % y una evapotranpiración despreciable obtuvieron una superficie mínima de recarga de 4,65 km2. Es decir, según estos autores la superficie de recarga estaría entre los 4,65 y los 10 km2. A pesar de esto, los límites hidrogeológicos no están muy claros y se desconoce cuál es la unidad impermeable de base. Pinilla (1996) sugiere las arcillas del Keuper, aunque también podrían actuar como tales las arcillas del Garumn, o incluso alguna de las intercalaciones arcillosas de la Formación Guara (Villarroel et al., 2002). De esta forma, con el objetivo de llegar a delimitar y conocer mejor la geometría del acuífero de estudio, se ha realizado una mejora de la cartografía geológica de detalle y nuevos cortes geológicos a lo largo de toda la estructura principal (apartado 2.3), se ha realizado un análisis de la fracturación a dos escalas (macroescala y mesoescala) (apartado 2.4), y se ha modificado y actualizado la cartografía geomorfológica existente (apartado 2.5). Además, se ha profundizado en la caracterización hidrogeológica local elaborando un exhaustivo inventario de puntos de agua (apartado 3.3) y realizando por primera vez una caracterización hidrogeoquímica e isotópica de la precipitación y del agua subterránea (apartado 3.4). Con la cartografía geológica ha sido posible definir la estructura y geometría interna de los materiales en los cuales probablemente se desarrolla el acuífero de Fuenmayor. Con el Oliván, 2013 104 Por otro lado, y como se comentaba en la hipótesis A, no es posible conocer el espesor y continuidad lateral de la Formación margas de Arguis. No sólo eso, sino que la zona de los “Campos de Ciano” (Figura 4.1), donde se sitúan estas margas, está mayoritariamente cubierta por depósitos cuaternarios, por lo que no es posible saber si debajo afloran las calizas de Guara o las margas de Arguis. Al tener datos de dos aforos químicos realizados en el manantial de Ciano (2011-2012) y datos de precipitación de la estación de San Julián, se ha querido realizar un balance volumétrico para obtener una superficie mínima de recarga orientativa y compararla con la de los “Campos de Ciano”. Para realizar este balance ha sido necesario asumir que el caudal de descarga de este manantial (1,04 l/s) es constante para los periodos 2002-2005 y 2009-2012, y se ha realizado el balance teniendo en cuenta el 100% de la precipitación, como en el caso anterior. De esta forma, la superficie mínima de recarga que se obtiene está en torno a 0,05 km2 (Tabla 4.3). Si el área de los “Campos de Ciano” es de 0,50 km2, esto parece indicar que la mayor parte del agua de lluvia se infiltra en este sector, por lo que probablemente sean las calizas de Guara las que afloren por debajo del cuaternario en mayor proporción que las margas de Arguis. Es decir, el área de los “Campos de Ciano” forma parte del área de recarga del acuífero de estudio. 4.4 EL PAPEL HIDROGEOLÓGICO DE LOS CONGLOMERADOS Como ya se indica en el apartado 3.2, las facies conglomeráticas con cantos calcáreos de la Formación Uncastillo (Mioceno) no cuentan con una capacidad significativa de almacenamiento de agua. Su papel hidrogeológico se limita a actuar de transmisores de agua debido a la fracturación (Sánchez, 1998). En el entorno del manantial de Fuenmayor estos conglomerados se han tenido en cuenta según los criterios establecidos para definir la hipótesis A-2. Sin embargo, debido a la complejidad estructural de la zona, el depósito de estos conglomerados y su fracturación, ha sido posible indicar como estos materiales forman parte o no del área de recarga. Los conglomerados masivos, y los conglomerados, areniscas y lutitas del Mioceno (corte 4-4’-Figura 4.5) en la zona norte presentan un mayor espesor, y también una importante macrofracturación (dirección E-O). Los únicos manantiales existentes en esta zona, que están drenando pequeños acuíferos colgados en conglomerados, vierten sus aguas en el barranco de San Martín, y acaban infiltrándose. Desde la cabecera de este barranco hasta aproximadamente el contacto de las areniscas y conglomerados con las lutitas y areniscas del Mioceno, este barranco permanece seco mayoritariamente, con la excepción de algún tramo por el que resurge el agua. A partir del contacto con las lutitas y areniscas del Mioceno el agua circula por el barranco hasta desembocar en el río Flumen. A pesar de que la escorrentía superficial debió ser Tabla 4.3 Balance volumétrico para “Campos de Ciano” (P = Precipitación, ETR = Evapotranspiración, Q = Caudal, S = Superficie) PERIODO P (m/año) ETR% Q (m 3 /año) S km 2 2002-2005 0,674 0 32797,44 0,05 2009-2012 0,587 0 32797,44 0,06 TODO 0,635 0 32797,44 0,05 4-Límites Hidrogeológicos 105 importante en el pasado, actualmente después de una lluvia no se observa escorrentía, toda el agua se infiltra. Es decir, los conglomerados en esta zona están transmitiendo el agua hacia las calizas de Guara (si no hay depósito de las margas de Arguis). Sin embargo, la profundidad a la que se encuentra estos materiales descarta su posible relación con el acuífero de Fuenmayor. Por esto, en esta zona, es posible decir que los conglomerados no forman parte del área de recarga del acuífero de estudio. Por otro lado, en la zona de los “Campos de Ciano”, corte 1-1’ (Figura 4.4), se muestra como las margas de la Formación Arguis no presentan mucho espesor y se acuñan enseguida debajo de los conglomerados de la Formación Uncastillo (Mioceno), poniendo en contacto estos materiales con las calizas de la Formación Guara (Eoceno). Además, en estos materiales se desarrolla el barranco Molón por el que circula agua desde el manantial de Ciano hasta infiltrarse en el contacto de las calizas de Guara. Es decir, el menor espesor de los conglomerados en esta zona, su intensa fracturación N-S y la infiltración del agua del barranco Molón en las calizas de Guara, parece indicativo de que esta zona sí forma parte del área de recarga de este acuífero. 4.5 DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES Si se tienen en cuenta las hipótesis definidas, los balances volumétricos, y el papel hidrogeológico de los conglomerados en esta zona, es posible acotar la incertidumbre sobre los límites hidrogeológicos del acuífero. Por un lado, se han eliminado los conglomerados miocenos de la zona norte como posible área de recarga. Por otro lado, se ha concluido que la zona del los “Campos de Ciano” y los materiales que conforman la subcuenca del barranco Molón sí forman parte de este acuífero. Por lo tanto, se ha descartado la subhipótesis A-2. De esta forma, parece posible indicar que el área de recarga será menor de 13 km2 y, según el balance volumétrico, mayor de 4 km2. Todos estos datos y otras observaciones parecen indicar que, los límites hidrogeológicos de la subhipótesis A-1 son los más probables, siendo además la superficie con mayor fracturación, desarrollo kárstico (lapiaz, laderas de gelifractos, simas, superficies de erosión), y posible cota de recarga, entre 1250 y 1300 m. En definitiva, y a pesar de la gran incertidumbre que conlleva definir unos límites hidrogeológicos en un acuífero kárstico en este entorno de complicada geología estructural, es posible indicar que los límites hidrogeológicos del acuífero de Fuenmayor podrían estar delimitados por los límites definidos para la subhipótesis A-1. Además, se incluiría, dentro de esta área de recarga, la zona de los campos de Ciano y la zona de los conglomerados, arenicas y lutitas del Mioceno, delimitados hipotéticamente por la divisoria de aguas del barranco Molón (Figura 4.6). La superficie que se obtiene, teniendo en cuenta estos límites, es de unos 10 km2 (9,70 km2). Es decir, la definición del área de recarga se ha basado en múltiples criterios, utilizando toda la información recopilada en la zona debido a su complejidad. Oliván, 2013 106 Corte 4-4’ Figura 4.4: Corte 1-1’. Zona “Campos de Ciano”. Figura 4.5: Corte 4-4’. Zona norte, conglomerados San Martín. 106 4-Límites Hidrogeológicos 107 Figura 4.6: Hipótesis final A-1+B para el área de recarga del acuífero que drena Fuenmayor. CAPÍTULO 5: CARACTERIZACIÓN DE LA RECARGA 5-Caracterización de la Recarga 111 5.1 INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES El estudio de la recarga de un acuífero informa sobre el volumen de agua que se infiltra al mismo durante un intervalo de tiempo (Custodio, 1998). La recarga puede producirse por agua meteórica, por las aguas superficiales de ríos o lagos, por transferencia de otro acuífero o acuitardo, por retorno de regadíos o por recarga artificial (Alcalá, 2005). La fracción de agua que no se infiltra más allá de la zona radicular es transpirada por las plantas, evaporada por el suelo o devuelta a la superficie como flujo hipodérmico o como descarga de acuíferos poco profundos (Custodio et al., 1997). Tal como se ha establecido en el modelo conceptual presentado en el apartado 1.3, en los acuíferos kársticos la recarga puede ser difusa o concentrada (donde no se producen procesos de evapotranspiración). Por otra parte, la recarga depende también de las variaciones climáticas, el uso del suelo y la vegetación, la pendiente, la litología, la fracturación, etc (Lerner et al., 1990; Wood et al., 1997; Simmers, 1997; De Vries y Simmers, 2002). Evaluar la recarga es un paso fundamental para conocer el funcionamiento de un acuífero y poder valorar si los recursos hídricos subterráneos son explotables a corto, medio y a largo plazo (Espinosa et al., 2012). De esta manera es posible actuar en su gestión, planificación y en un buen desarrollo sostenible. Existen diferentes métodos de variada naturaleza para estimar la recarga de un acuífero (Custodio y Llamas, 1983; Lerner et al., 1990; Sharma, 1990; Custodio et al., 1997; Simmers et al., 1997; Custodio, 1998; Samper, 1998; De Vries y Simmers 2002; Lerner, 2002; Scanlon et al., 2002; IGME-GHUMA, 2003; Xu y Beekman, 2003): técnicas de medición directas (lisímetros, infiltrómetros, etc), balances hidrometeorológicos en el suelo, balance hídrico anual (entradas = salidas ± ∆ almacenamiento), uso de trazadores naturales químicos (p.e. balance de cloruros), isotópicos (18O, 2H, T y 14C) o artificiales (colorantes orgánicos e inorgánicos) y, más recientemente, balances en múltiples porciones homogéneas del territorio con la ayuda de técnicas de Sistemas de Información Geográfica (Custodio, 2009). El uso de una técnica u otra depende del tipo de recarga que se produce (Custodio, 1997), de los datos existentes, de los medios, tiempos y recursos disponibles, así como de las características hidroclimáticas de la zona de estudio. Además, la estimación de la recarga debería ir siempre acompañada de la estimación de la incertidumbre (Custodio, 2009), debido principalmente a la complejidad de los parámetros que intervienen en el proceso y la propia naturaleza del fenómeno (Espinosa et al., 2012). Para tratar de disminuir dicha incertidumbre es aconsejable utilizar conjuntamente diversos métodos de cálculo que sean lo más independientes entre sí (Custodio y Llamas, 1983; Simmers et al., 1997; Custodio et al., 1997; Scanlon et al., 2002). De esta manera es posible contrastar resultados y minimizar los errores obtenidos por otros métodos y poder llegar a una mejor conclusión sobre la recarga de los acuíferos. En el entorno de San Julián de Banzo (Huesca) y áreas cercanas, se ha recopilado toda la información previa relacionada con la recarga. De esta manera ha sido posible comprobar que en todos los estudios existentes hasta el momento la recarga se ha obtenido mediante la aplicación de balances de agua en el suelo y balances hídricos. En el trabajo más antiguo (Liso y Ascaso, 1969), y utilizado como base para todos los estudios posteriores, se realizó un balance de agua en el suelo con los datos de precipitación y temperatura recopilados entre 1928 y 1969 en la estación termopluviométrica de Santa María de Belsué, situada unos 9 km al noroeste de San Julián de Banzo y a 900 m de altitud. Además, para realizar este balance se calculó a nivel mensual la evapotranspiración potencial (ETP) por medio de la fórmula de Thorntwaite y se Oliván, 2013 112 aplicó una reserva útil de 100 mm. El valor obtenido de la evapotranspiración real (ETR) fue de 567 mm/año con una recarga de 399 mm/año (41% de la precipitación media anual para dicho periodo). Posteriormente se realizó un primer estudio hidrogeológico detallado de la surgencia kárstica de Fuenmayor (Pascual, 1974). En este trabajo se argumenta que es complicado conocer la recarga debido a que no existen medidas directas (lisímetros) y sólo es posible evaluarla en función de la respuesta de los caudales respecto a las lluvias. De esta manera se determinaron valores de infiltración superiores al 90 % en épocas de fuerte precipitación, mientras que para lluvias de menor intensidad este valor se reducía hasta el 40-70 % de la precipitación media anual. Más adelante se realizó un estudio hidroclimático en el entorno de la Sierra de Guara y el Somontano Oscense (Sánchez, 1988). Para ello, se recopiló toda la información previa y las medidas de temperatura y precipitación de las estaciones meteorológicas del Centro Meteorológico de la Cuenca del Ebro (hoy pertenecientes al AEMET, Agencia Estatal de Meteorología). De nuevo, en este trabajo, se realizó un balance de agua en el suelo por medio de los datos de precipitación y temperatura recopilados en la estación de Santa María de Belsué, entre 1964 y 1983. El cálculo de la ETP se hizo mensualmente por medio de la fórmula de Thorntwaite y la reserva útil considerada fue de 60 mm. Una vez conocida la información de entrada se obtuvo un valor de ETR de 545 mm/año y una recarga de 409 mm/año (43 % de la precipitación media anual para dicho periodo). Además, se aplicaron las fórmulas de Turc y Coutagne para obtener valores promedio de ETR estimados para toda la Cuenca del Ebro. La ETR calculada fue de 515 y 540 mm/año (54 y 57 % de la precipitación media anual) resultando una recarga de 439 y 414 mm/año en función del método empleado (43 y 45 % de la precipitación media anual). A mediados de los noventa el Instituto Tecnológico Geominero de España (ITGE), actual IGME, realizó un informe hidrogeológico complementario a la hoja de la serie Magna nº 248Apiés (ITGE, 1995). En este trabajo se volvieron a utilizar los datos de precipitación y temperatura medidos en la estación de Santa María de Belsué durante el periodo 1963 a 1987, con el objetivo de realizar un balance diario de agua en el suelo. Para esto, se calculó la ETP por la fórmula de Thorntwaite y se tuvieron en cuenta tres supuestos de reserva útil: 30, 50 y 100 mm. El valor de ETR calculado está entre 375 y 476 mm/año y la recarga que se obtuvo está entre 477 y 578 mm/año, es decir entre el 50 y 60 % de la precipitación media anual para dicho periodo. Finalmente, en el año 2004 se evaluó la recarga mediante la realización de un balance hídrico en el acuífero de Fuenamyor (Villarroel et al., 2004). Para ello se utilizaron como datos de partida una superficie de recarga de 4,65 km2 (Villarroel et al., 2002) y los datos mensuales de precipitación y caudal recogidos en la estación monitorizada instalada en el manantial entre mayo de 2002 y abril de 2003. Para la ETP se utilizaron los valores mensuales obtenidos en estudios previos para la estación meteorológica de Santa María de Belsué (Liso y Ascaso, 1969). La reserva útil se estimó en 34,2 mm, a partir de la máxima precipitación diaria que no origina incremento en el caudal. De esta manera obtuvieron un valor de ETR de 473 mm/año (61 %) y una recarga de 302 mm/año (39 % de la precipitación media anual). 5-Caracterización de la Recarga 113 La disparidad entre los resultados obtenidos por los diferentes trabajos realizados, pone de manifiesto la necesidad de realizar un estudio en profundidad de la recarga del acuífero de Fuenmayor. Éste se encuentra en una zona montañosa donde es complicado utilizar técnicas de medición directas debido a la variabilidad de la evapotranspiración al aumentar la cota de recarga (Alcalá et al., 2011). Sin embargo, con la información recopilada y medida durante esta tesis doctoral (precipitación, temperatura, vegetación, tipos de suelo, parámetros del suelo, y análisis químicos del agua de precipitación y subterránea), se han podido aplicar dos métodos de cálculo de recarga diferentes: uno hidrológico y otro químico. El método hidrológico se ha basado en un balance de agua en el suelo en el entorno del manantial de Fuenmayor. Para esto, se ha utilizado la hoja de cálculo Easy-bal 4.0, que necesita datos de precipitación y temperatura diarios para calcular la evapotranspiración potencial (ETP) mediante la fórmula de Thorntwaite y los valores promedio de capacidad de campo, punto de marchitez y valor de laminación del suelo característico del área de recarga. Por otro lado, y con el objetivo de validar el balance de agua en el suelo se ha utilizado el método químico basado en un balance de cloruros. 5.2 METEOROLOGÍA 5.2.1 ESTACIONES METEOROLÓGICAS En el entorno del área de estudio se ha trabajado con la información de seis estaciones meteorológicas. Las estaciones con un registro de datos mayor y más antiguo son: Santa María de Belsué (1918-1994), San Julián de Banzo (1950-2012) y Monflorite (1943-2012) instaladas por el Centro Meteorológico de la Cuenca del Ebro, actual Agencia Estatal de Meteorología (AEMET). Las estaciones meteorológicas de Fuenmayor (2002-2005 y 2009-2012) y Ciano (2009-2012), con menos años de registro, fueron instaladas por el Grupo de Tecnologías en Entornos Hostiles (GTE) de la Universidad de Zaragoza y por el Instituto Geológico y Minero de España (Unidad de Zaragoza). Por último, la estación meteorológica de Vadiello (20082012) fue instalada y pertenece a la Confederación Hidrográfica del Ebro (CHE). En la tabla 5.1 se resumen los datos de cada estación y en la figura 5.1 se muestra su situación. Algunas de las estaciones tan sólo son pluviométricas (San Julián de Banzo) o termopluviométricas (Santa María de Belsué y Fuenmayor) y sólo tres de estas estaciones meteorológicas son completas (Monflorite, Vadiello y Ciano). En dichas estaciones, además de precipitación y temperatura se toman datos de humedad relativa, radiación solar y, velocidad y dirección del viento. Tabla 5.1: Datos de las principales estaciones meteorológicas próximas a San Julián de Banzo (P = Precipitación, T = Temperatura, PT+ = Estación completa) PTPT+ Santa María de Belsué 717494 4685614 990 1918-1994 45 27 AEMET San Julián de Banzo 718716 4678665 720 1950-2012 53 AEMET Monflorite 721151 4662571 541 1943-2012 60 67 50 AEMET Fuenmayor 719033 4678770 708 2002-2012 GTE-IGME Ciano 721887 4678913 1055 2009-2012 2 GTE-IGME V adiello 724403 4679989 739 2008-2012 3 CHE ORIGEN AÑOS COMPLETOS 4 NOMBRE X (UTM) Y (UTM) COTA (m s.n.m.) PERIODO Oliván, 2013 114 Hasta el desarrollo de esta tesis doctoral no existía en la zona ninguna estación meteorológica completa por encima de los 1000 m. Por esto, y con el objetivo de conocer mejor los datos meteorológicos y poder llegar a evaluar la recarga del acuífero por medio de diferentes métodos se instaló la estación de Ciano (1055 m s.n.m.)(Anexo). Dicha estación ha estado recogiendo datos a nivel horario de precipitación, temperatura ambiente, humedad relativa, radiación solar, velocidad y dirección del viento, entre abril de 2009 hasta junio de 2012 (Figura 5.2-A). La serie obtenida es corta y con alguna laguna de datos. Sin embargo, ha permitido hacer un estudio de correlación meteorológica entre la zona de recarga y otras zonas cercanas con más datos. MONFLORITE a 10 Km Figura 5.1: Situación de las estaciones meteorológicas en el entorno de San Julián de Banzo. 5-Caracterización de la Recarga 115 Otra de las estaciones representativas de la zona de estudio es la de Fuenmayor (708 m s.n.m.) (Anexo) que ha registrado a nivel horario datos de precipitación y temperatura entre 2002-2005 y 2009-2012 (Figura 5.2-B). En este caso la serie de datos es más larga pero los periodos sin medidas son también importantes. Finalmente, la estación pluviométrica de San Julián de Banzo (720 m s.n.m.), situada a unos 300 m del manantial de Fuenmayor, es la que presenta una mayor serie de datos diarios continuos de precipitación, desde 1950 hasta 2012. 5.2.2 PRECIPITACIÓN Con el objetivo de obtener una serie larga y completa de precipitación diaria representativa del área de estudio se han seleccionado cuatro estaciones de la seis descritas en el apartado 4.2.1. Para realizar la selección se ha teniendo en cuenta principalmente su proximidad al área de recarga, el número de años hidrológicos completos y la longitud de las series de datos. Las estaciones seleccionadas según estos criterios han sido: Ciano, Fuenmayor, San Julián de Banzo y Vadiello (Tabla 5.1). La estación mejor situada en la zona de recarga del acuífero de estudio es Ciano, pero debido a las lagunas de datos y al corto periodo de medidas (2009-2011) fue necesario correlacionar esta estación con otras para completar la serie. La estación más próxima a Ciano es Fuenmayor pero debido a que también presenta lagunas de datos no fue posible usarla para obtener una serie de datos continua. Por ello, se utilizaron las series de datos completas de las estaciones pluviométricas de San Julián de Banzo y Vadiello y se correlacionaron con los datos de Ciano y Fuenmayor (Figura 5.3). Finalmente se decidió utilizar la estación meteorológica de Vadiello para completar la serie de precipitación de Ciano y Fuenmayor debido a la A) B) Figura 5.2: A) Estación meteorológica de Ciano. B) Estación meteorológica de Fuenmayor. Oliván, 2013 122 A nivel mensual (Figura 5.10), las temperaturas medias mínimas se registran en enero (3 ºC), mientras que las temperaturas medias máximas corresponden a los meses de julio (19,8 ºC) y agosto (19,6 ºC). La amplitud térmica anual, calculada mediante la diferencia de las máximas y mínimas temperaturas medias mensuales (Martos, 2008) es de 16,8 ºC. La temperatura en este entorno es característica de un clima Mediterráneo continental. Es decir, presenta un claro ritmo térmico anual, con veranos cálidos e inviernos frescos (GA, 2007). Figura 5.9: Temperaturas medias anuales en Ciano (1055 m s.n.m.) para el periodo 1977-2011. Promedio y recta de ajuste por regresión lineal. Figura 5.10: Temperatura media mensual para un año medio en Ciano (periodo 2009-2011). 8 9 10 11 12 13 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Año Tª media anual Tª (ºC) media anual Promedio Lineal (Tª (ºC) media anual) 0 5 10 15 20 25 Mes Temperatura media mensual ºC 5-Caracterización de la Recarga 123 5.3 VEGETACIÓN Y SUELOS La vegetación en el entorno de las Sierras Exteriores es muy variada. Esto es debido a su disposición oeste-este y a que estas sierras conforman una barrera orográfica para las masas de aire húmedo provenientes del oeste y del norte, que las obligan a ascender de forma brusca (Castán, 2006). Debido a ello, la vertiente norte es húmeda mientras que en la zona sur se produce un efecto desecante que alcanza el piedemonte, dónde proliferan las especies resistentes a la sequía. Además, la disposición lineal produce un alejamiento progresivo de la influencia de las perturbaciones atlánticas lo que unido a un incremento de la altura al avanzar hacia el este da lugar a la continentalización del clima en la vertiente sur (Castán, 2006). En la mitad sur de las Sierras Exteriores así como en la vertiente septentrional la vegetación potencial corresponde al quejigal. El sotobosque característico de estos quejigales esta formado por boj, que destaca por su profusión y dominio, el guillomo, la “betilaina” en los quejigales húmedos o el durillo en los secos, el majuelo, el endrino, la madreselva, la hepática, las primaveras y violetas (Castán, 2006). Los quejigales aparecen frecuentemente mezclados con pino royo y con pino laricio del país. En algunas ocasiones cuando el quejigal ha sido mermado por la acción humana los pinos han proliferado espontáneamente, aunque en otras ocasiones, como en la Sierra de Guara, la sustitución ha sido realizada por el hombre. Desde el siglo pasado los quejigales fueron explotados en estas sierras, pero a partir de 1945 comenzó la repoblación con grandes extensiones de pino alóctono (laricio de Australia) y pino royo, respondiendo a la demanda maderera y a la política hidráulica del Estado, que trataba de frenar la erosión y reducir el aporte de los sedimentos a los ríos, alargando la vida de los embalses (Chauvelier, 1990). Algunas de estas repoblaciones han progresado con dificultad, debido a los incendios y la procesionaria, aunque otras han tenido buenos resultados. Cuando las comunidades de quejigales y pinos secos se alteran y degradan, van aclarándose y son sustituidos por matorrales más o menos densos de boj, enebro, aliaga y gayuba sobre un pasto duro. Durante las etapas de mayor degradación aparece el erizón, especie que actualmente presenta una gran extensión, el cual protege al suelo de tormentas, deshielos y desecación (Castán, 2006). Además es importante destacar que las gleras, gargantas o cañones y peñascos son enclaves típicos de las Sierras Exteriores con una vegetación adaptada a las duras condiciones de estos ambientes. En la actualidad no existen estudios concretos sobre los suelos en las Sierras Exteriores, aunque sí existe algún estudio generalizado de tipos de suelo en Aragón o el Alto Aragón (Ibarra, 2004; Badía, 2011). A pesar de esto, Montserrat (1986) hace una descripción del tipo de suelo en estas sierras. En la mitad de la vertiente norte, los suelos más profundos pueden incluirse en la serie de las “terra rossa” desarrolladas sobre sustratos calizos y compuestas por minerales de la arcilla (Montserrat, 1986). En la parte superior de la vertiente septentrional abundan los suelos de tipo rendzinas formados sobre roca madre carbonatada, rico en humus y poco profundos. Estos suelos se encuentran en lugares con poca inclinación o en rellanos de crestón calizo, alternando con suelos pedregosos (litosuelos) (Montserrat, 1986). Al pie de las sierras se observan suelos limosos sobre los conglomerados, areniscas y lutitas miocenas. En la actualidad están bastante degradados por cultivos y las roturaciones a las que se han sometido la mayoría de los carrascales. Oliván, 2013 124 Durante el desarrollo de esta tesis doctoral, se ha querido conocer más detalladamente el tipo de suelo que cubre el área de recarga del acuífero de Fuenmayor. Para esto, la realización de una pequeña calicata en febrero de 2009 durante la construcción de la estación meteorológica de Ciano (1055 m) sirvió para observar el espesor y textura del suelo. La profundidad de la calicata fue de unos 60 cm y el espesor del suelo de unos 30 cm. La tierra es grumosa, con una textura arcillo-limosa y está formada también por cantos angulosos de tamaños decimétricos y raíces gruesas que llegan hasta el epikarst (Figura 5.11). El tipo de suelo, en este punto de observación, es un leptosol, típico de las zonas de afloramientos carbonatados, con poco suelo y baja capacidad de campo. Para clasificar un suelo existen diferentes criterios. Uno de los más útiles desde el punto de vista de las propiedades hidráulicas es el textural. Una vez descrito el tipo de suelo y su textura es posible conocer algunos parámetros del mismo. El suelo observado en la calicata es franco limo arcilloso, por lo que según la tabla de propiedades del suelo en función de la textura (Schroeder et al, 1994), le corresponde una porosidad de 0,471, una capacidad de campo de 0,342, un punto de marchitez de 0,210 y una permeabilidad saturada de 4,2 x 10-5 m/s (Anexo). Un solo punto de observación y los parámetros hidráulicos del suelo obtenidos de una tabla de texturas no es suficientemente representativo del área de recarga. Por esto, en octubre de 2009 se realizó una campaña en la que se seleccionaron 12 puntos de muestreo de suelo a lo largo de la supuesta área de recarga del manantial de Fuenmayor para obtener en laboratorio los parámetros reales del suelo (capacidad de campo y punto de marchitez). Para la selección de los mismos se utilizó la base de datos de Corine Land Cover (2000) que delimita los diferentes usos del suelo. El entorno de Fuenmayor presenta desde zonas de roca desnuda y fuerte pendiente hasta bosques de perennifolias y quejigales (Figura 5.12). De esta forma, se tomaron siete muestras del tipo de suelo más representativo del área de recarga, matorrales subarbustivos o arbustivos poco densos. Dos muestras de las zonas formadas por grandes formaciones de matorral denso o medio denso. Dos muestras de las zonas de matorral boscoso de transición y una muestra de la zona de tierras de labor y transición. En general se pudo observar que en casi todas las zonas seleccionadas el tipo de suelo estaba formado por limos y arcillas, con una variable concentración de piedras y raíces gruesas (Figura 5.13). En bastantes ocasiones, al echar agua artificialmente para humedecer las muestras de suelo, ésta se infiltraba muy rápidamente y el suelo no se saturaba con facilidad. Figura 5.11: Fotografías del espesor del suelo y detalle del tamaño de piedras con raices. 5-Caracterización de la Recarga 125 Figura 5.12: Mapa de ocupación de suelos según Corine Land Cover (2000) y situación de los puntos de suelo muestreados y analizados. Oliván, 2013 126 Los resultados de los parámetros obtenidos en este muestreo se presentan en la tabla 5.7 con el cálculo de los principales estadísticos (máximo, mínimo, promedio, mediana y desviación estandar) y los códigos de la ocupación del suelo de Corine Land Cover (2000). El suelo en general es muy heterogéneo, pero los valores calculados de capacidad de campo y punto de marchitez presentan escasas diferencias con desviaciones estandar bajas (Tabla 5.4). Por lo tanto, los valores promedio obtenidos de capacidad de campo (0,187) y punto de marchitez (0,122) pueden considerarse como característicos de la zona de estudio. Con respecto al espesor del suelo, conocido el dato de la calicata de Ciano de 30 cm y por las observaciones de campo realizadas no parece probable que existan espesores de suelos mayores a 1 m de profundidad. Figura 5.13: Ejemplo de algunos de los suelos seleccionados para obtener los parámetros de capacidad de campo y punto de marchitez. 5-Caracterización de la Recarga 127 Tabla 5.4: Datos del muestreo de suelo en campo y datos medidos en laboratorio (capacidad de campo y punto de marchitez) en la zona de recarga de Fuenmayor. Código de la ocupación de suelo según Corine Land Cover (2000). Nº NOMBRE COD.-CORINE_00 OCUPACIÓN DEL SUELO FECHA PREPARACIÓN FECHA RECOG.SATUR. UTM ( X ) UTM ( Y ) COTA ( m s.n.m. ) PROF.ESCAV. ( cm ) C.C. P.M. 1CAMPO DE CIANO 21100 Tierras de labor en secano 07/10/2009 08/10/2009 721277 4679794 969 45 0,26 0,176 2CAMINO VADIELLO 32310 08/10/2009 09/10/2009 722693 4678677 1023 2 0,196 0,061 3CORRAL DE VALLÉS 32310 08/10/2009 09/10/2009 721306 4678106 1051 2 0,092 0,08 4MULADA R 32320 06/10/2009 07/10/2009 721202 4683258 1269 20 0,253 0,154 5NEVERAS 32320 06/10/2009 07/10/2009 721349 4681928 1338 17,5 0,179 0,146 6CUELLO BAIL 32320 06/10/2009 07/10/2009 721502 4681849 1306 13 0,195 0,123 7CRUCE ( C.BAIL-CIANO ) 32320 06/10/2009 07/10/2009 722080 4679314 1026 5 0,171 0,065 8FINAL CAMINO-C.VALLÉS 32320 06/10/2009 07/10/2009 720596 4678878 1091 1 0,229 0,141 9ESTACIÓN DE CIANO 32320 06/10/2009 07/10/2009 721888 4678881 1053 5 0,229 0,136 10 CIANO 32320 08/10/2009 09/10/2009 721370 4678153 1057 2 0,169 0,13 11 BALSA DE LIGUERRI 32400 08/10/2009 09/10/2009 723172 4680142 798 2,5 0,107 0,103 12 CAMINO LIGUERRI 32400 08/10/2009 09/10/2009 722994 4679696 838 2 0,168 0,143 MÁXIMO 0,260 0,176 MÍNIMO 0,092 0,061 PROMEDIO 0,187 0,122 MEDIAN A 0,187 0,133 DESV.ESTAN 0,052 0,037 Grandes formaciones de matorral denso o medio denso Matorrales subarbustivos o arbustivos muy poco densos Matorral boscoso de transición 127 Oliván, 2013 128 Además, con el objetivo de validar los parámetros de suelo calculados en laboratorio estos se compararon con los parámetros obtenidos con la tabla de texturas (Schroeder et al., 1994) y con los parámetros de suelo utilizados en otras áreas de estudio kársticas como la Sierra de Tramontana (Cardoso, 1997) o la Unidad Anoia (Lambán, 1998). El dato de capacidad de campo (0,187) calculado en laboratorio es similar a los valores de otras áreas kársticas pero menor que el obtenido de la tabla de texturas (Schroeder et al., 1994). En cambio, el punto de marchitez (0,122) calculado en laboratorio es un valor intermedio entre el obtenido en otras áreas kársticas y la tabla de texturas (Schroeder et al., 1994). Por lo tanto, el valor promedio de la capacidad de campo y punto de marchitez calculados en laboratorio, pueden considerarse como representativos del área de recarga del acuífero de Fuenmayor, una zona con poco espesor de suelo, formado por una textura arcillo-limosa, con muchas piedras que da lugar a un suelo con una baja reserva útil. 5.4 MÉTODOS DE EVALUACIÓN DE LA RECARGA 5.4.1 MÉTODO HIDROLÓGICO: BALANCE DE AGUA EN EL SUELO Un balance de agua en el suelo permite evaluar la recarga. Además, el balance hidrometeorológico es el único método que proporciona una estimación razonablemente buena de la recarga con los datos climáticos disponibles normalmente (Carrera et al., 2002). Sin embargo, es importante recordar que el cálculo del balance también es complejo, ya que suele ser necesario utilizar métodos empíricos para determinar algunos de los parámetros que intervienen. Este es el caso de la evapotranspiración, proceso altamente estocástico y sensible a las condiciones de contorno (Tuñón et al., 1999) y los parámetros del suelo (capacidad de campo, punto de marchitez,…). Sólo la cantidad de lluvia se puede cuantificar directamente, aunque pueden esperarse grandes variaciones locales, tanto en valores absolutos como en intensidad de lluvia. El balance de agua en el suelo para un determinado periodo de tiempo puede expresarse de la siguiente forma: ∆V = P - ES - ETR - R donde ∆V es la variación de agua almacenada en el suelo, P es la precipitación, ES es la escorrentía superficial, ETR es la evapotranspiración y R es la recarga total. Todos estos términos suelen expresarse en columna de agua por unidad de tiempo (mm/día, mm/año). Tabla 5.5: Parámetros del suelo obtenidos de la bibliografía: Tabla Schroeder (1994), Sierra de Tramontana (Cardoso, 1997) y Unidad Anoia (1998). Tabla suelo-textura Sierra de Tramontana (Schroeder, 1994) (Cardoso, 1997) Capacidad de Campo (en volumen) 0,342 0,200 0,090 0,200 Punto de Marchitez (en volumen) 0,210 0,020 0,010 0,020 (Lambán,1998) Unidad Anoia 5-Caracterización de la Recarga 129 Al no existir o considerarse como prácticamente despreciable la escorrentía superficial (ES = 0), la expresión del balance se simplifica y queda como: P = ∆V + ETR + R Para el cálculo de este balance se ha utilizado la hoja de calculo Easy-bal versión 4.0 (Vázquez Suñé y Castro, 2002). El Easy-bal calcula la evapotranspiración potencial (ETP) mediante la fórmula de Thorntwaite a partir de datos mensuales o diarios de temperatura y en función de la latitud. Una vez calculada la ETP se obtiene el valor de la evapotranspiración real (ETR) teniendo en cuenta las características del suelo (capacidad de campo, punto de marchitez, reserva útil, espesor del suelo) y la precipitación durante el periodo considerado. Todos los datos necesarios para realizar el balance de agua han sido establecidos en las secciones anteriores de este capítulo. La mayor incógnita de todos los parámetros de la zona de estudio ha sido el espesor del suelo, al contar tan sólo con el dato de la calicata (30 cm). Por esto, a partir de esta información y por observaciones de campo se decide realizar tres balances de agua en el suelo para varios posibles espesores: valor mínimo con un espesor de 0,1 m, valor intermedio con el espesor observado de 0,3 m y como máximo un espesor de 0,9 m. Lo que supone considerar un rango de reserva útil entre 6,5 y 58,5 mm. Teniendo en cuenta estas tres hipótesis, relacionadas con la reserva útil, se han calculado para cada una de ellas los datos de ETR y los valores de la recarga a nivel diario (Tabla 5.10). De esta manera, es posible decir que el rango de la ETR, para el periodo 1977-2011, está entre los 229 y 402 mm/año (38-67% de la precipitación media anual) y la recarga entre los 197 y 371 mm/año (33-62 % de la precipitación media anual). Es decir, el rango de reservas útiles posibles en esta área es muy grande al no conocer bien el espesor del suelo. Sin embargo, es posible acotar la incertidumbre de la recarga al estimar la posible reserva útil del acuífero de Fuenmayor con otro método. Así, Villarroel y Cuchí (2004) calcularon, a partir de la máxima precipitación diaria que no origina incremento de caudal en el manantial, la reserva útil. Para el periodo 20022003 obtuvieron una reserva útil de 34,2 mm. Aplicando el mismo principio para todo el periodo de estudio (2002-2005 y 2009-2011) se obtiene un posible valor de la reserva útil entre 32 y 40 mm. Teniendo en cuenta estos datos es posible establecer el valor de la recarga en 224 mm/año para una reserva útil de 40 mm y en 240 mm/año para una reserva útil de 32 mm, para el periodo 1977-2011. Es decir, la recarga estará entre el 37-40 % de la precipitación media anual (Tabla 5.6). Oliván, 2013 130 5.4.2 MÉTODO QUÍMICO: BALANCE DE CLORUROS El balance de masas calculado a partir de la deposición atmosférica húmeda (precipitación) y seca (polvo) es un método aplicado y validado desde hace décadas (Eriksson y Khunakasen, 1969). El aporte de sales al terreno es variable a lo largo del tiempo pero presenta unos valores medios estacionarios si el clima es estable y no se han producido cambios territoriales significativos (Custodio, 2009). Entre todas las sustancias aportadas, el ión cloruro es de gran interés por su carácter conservativo, por no sufrir interacciones a largo plazo con el terreno y por su estabilidad en la concentración química del agua de precipitación, de escorrentía superficial y subterránea (Eriksson y Khunakasem, 1969; Murphy et al., 1996; Johnston, 1987; Alcalá, 2005; Custodio, 2009; Espinosa, 2012). De esta manera, es posible estimar la recarga procedente del agua de lluvia mediante un balance, comparando la aportación de cloruros de la precipitación con la del agua de recarga (Custodio y Llamas, 1983; Lerner et al., 1990; Wood y Sanford, 1995; Custodio, 1997; Lambán, 1999; Alcalá, 2005; Martos, 2008). Además, el balance de cloruros es independiente del resto de métodos utilizados por lo que servirá para comparar y validar los resultados obtenidos por otras técnicas. En la zona de estudio objeto de esta tesis no se conocen actividades antrópicas que supongan una aportación o retirada artificial de cloruros del terreno. Por otra parte, realizando un estudio a largo plazo, se puede asumir que los cloruros retenidos por la vegetación son liberados cuando esta muere. Entonces, la expresión estacionaria del balance para valores medios anuales es: RCR = PCP – ESCE Donde, R = recarga media anual (mm/año); P = precipitación media anual (mm/año); ES = escorrentía superficial media anual (mm/año); CR = contenido medio en Cldel agua de recarga (mg/l); CP = contenido medio en Cldel agua de lluvia (mg/l), CE = contenido medio en Cldel agua de escorrentía superficial (mg/l). Tabla 5.6: Resultados obtenidos de ETR y recarga para las tres hipótesis de reserva útil durante los periodos 1977-2011 y 2009-2011. Resultado de ETR y recarga para la reserva útil obtenida según el método de Villarroel y Cuchí (2004) para el periodo 1977-2011 y 2009-2011. Hipótesis CC (%) PM (%) ESPE (mm) CC (mm) PM (mm) RU (mm) P (mm) ETR (mm) R(mm) ETR (%) R(%) PERIODO 10,187 0,122 100 18,7 12,2 6,5 599,2 228,5 370,7 38 62 1977-2011 632 237,8 393,8 38 62 2009-2011 20,187 0,122 300 56,1 36,6 19,5 599,2 319,4 279,8 53 47 1977-2011 632 337 294,6 53 47 2009-2011 30,187 0,122 900 168,3 109,8 58,5 599,2 402 197,2 67 33 1977-2011 632 439 192,6 70 30 2009-2011 32 599,2 359,6 239,6 60 40 40 599,2 375,1 224,1 63 37 32 632 391,6 240 62 38 40 632 409,1 222,5 65 35 2009-2011 1977-2011 5-Caracterización de la Recarga 131 Como en la zona de estudio la escorrentía superficial puede considerarse como poco significativa, la recarga del acuífero puede estimarse mediante la siguiente expresión: R = PCP / CR Una vez estimada la recarga media anual, es posible calcular el error asociado a esta estimación por medio de la siguiente expresión (Lambán, 1999): Donde, σR = error asociado a la recarga; σP = error asignado a la precipitación media en el área de recarga de cada punto de control; σCP = error asignado al contenido en cloruro del agua de lluvia en el área de recarga; σCR = error asignado al contenido en cloruro del agua de cada punto de control. La precipitación media (P) introducida, se obtiene de la estación pluviométrica de San Julián de Banzo (entre 2009 y 2011). El error asociado a la precipitación se calcula por medio de la desviación estándar de la precipitación anual (σP). La concentración de cloruro del agua de lluvia (CP) se obtiene de los tomamuestras de Fuenmayor (708 m), Ciano (1055 m) y Matapaños (1268 m), durante el periodo 2009-2011. El error asignado corresponde a la desviación estándar de las concentraciones del agua de precipitación (σCP). La concentración de cloruros en el agua de recarga (CR) se obtiene del promedio de la concentración de cloruro del manantial de Fuenmayor entre los años 2009 y 2011. El error que se asume es la desviación estándar de estas concentraciones (σCR) (Anexo). En la tabla 5.7 se presentan los términos del balance de cloruros y los valores de recarga obtenidos para el periodo 2009-2011. El valor promedio de la recarga es de 188 ± 152 mm/año, lo que supone un 30 ± 24 % de la precipitación media anual. El error en la estimación de la recarga es muy alto debido principalmente a la gran variabilidad existente en la concentración de cloruros en la precipitación. Sería importante en un futuro disponer de series más largas de datos para minimizar la incertidumbre de este método. Tabla 5.7: Términos del balance utilizados y valores de recarga obtenidos. P, precipitación media anual (mm/año); σP error asignado a la precipitación (mm/año); CP, contenido medio de Clde la lluvia (mg/l); σCP, error asignado a CP(mm/año); CR, contenido medio de Cldel agua de recarga (mg/l); σCR, error asignado a CR (mm/año); R, recarga (mm/año); σR, error de la recarga (mm/año). NOMBRE Pσ PCPσ CP N CR σ CR N R R (%) σ R σR (%) TODO LLUVIA 09-11 PROMEDIO 632 85 0,53 0,41 31 1,79 0,37 23 188 30 152 24 Oliván, 2013 140 Precipitación mm 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 1/10/2003 1/11/2003 1/12/2003 1/1/2004 1/2/2004 1/3/2004 1/4/2004 1/5/2004 1/6/2004 1/7/2004 1/8/2004 1/9/2004 Q l/s 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 Precipitación mm 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 1/10/2002 1/11/2002 1/12/2002 1/1/2003 1/2/2003 1/3/2003 1/4/2003 1/5/2003 1/6/2003 1/7/2003 1/8/2003 1/9/2003 Q l/s 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 6.2.1 ANÁLISIS DEL HIDROGRAMA DEL MANANTIAL DE FUENMAYOR El análisis de los hidrogramas anuales del manantial de Fuenmayor (Figuras 6.2 y 6.3) muestra rápidos incrementos de caudal en relación con las precipitaciones registradas durante el periodo de investigación (Tabla 6.1). Las respuestas son rápidas y de forma puntiaguda, y existen diferencias importantes de caudal entre el final del agotamiento y la punta de la crecida. La observación y estudio de este manantial desde antiguo y el registro a nivel horario del caudal desde el año 2002, evidencian que entre las 7 y 9 horas después del inicio de las precipitaciones el caudal aumenta bruscamente (Trilla et al., 1974; Villarroel et al., 2002). Figura 6.2: Hidrogramas anuales a nivel horario del manantial de Fuenmayor para los años hidrológicos 2002-2003 y 2003-2004. Precipitaciones registradas en la estación de San Julián de Banz o. 6-Funcionamiento hidrodinámico e hidroquímico 141 Precipitación mm 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 1/10/2009 1/11/2009 1/12/2009 1/1/2010 1/2/2010 1/3/2010 1/4/2010 1/5/2010 1/6/2010 1/7/2010 1/8/2010 1/9/2010 Q l/s 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 Precipitación mm 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 1/10/2010 1/11/2010 1/12/2010 1/1/2011 1/2/2011 1/3/2011 1/4/2011 1/5/2011 1/6/2011 1/7/2011 1/8/2011 1/9/2011 Q l/s 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 Figura 6.3: Hidrogramas anuales a nivel horario del manantial de Fuenmayor para los años hidrológicos 2009-2010 y 2010-2011. Precipitaciones registradas en la estación de San Julián de Banzo. A mediados del año 2010-2011 se registró un problema en el sensor del vertedero que únicamente supuso un aumento del ruido en las medidas. Oliván, 2013 142 El estudio de los cuatro años hidrológicos (Figuras 6.2 y 6.3) ha servido para mejorar el conocimiento de la dinámica de este acuífero y completar el análisis del hidrograma realizado por Villarroell et al., (2002). Por lo general, a lo largo de un año hidrológico se observa que desde el comienzo del verano (estiaje) y hasta el principio del otoño, el acuífero presenta un caudal mínimo que, a pesar de estar en fase descendente, no ha llegado a agotarse nunca. Durante este periodo de estiaje el manantial no responde a las lluvias ocurridas y si lo hace es con caudales poco importantes. Según Villarroel et al. (2002), la precipitación de este periodo se almacena en el suelo y epikarst y debe ser consumida, al menos parcialmente, por la vegetación. A partir de las primeras lluvias de otoño (septiembre-octubre), el caudal comienza a aumentar aunque con respuestas modestas a las precipitaciones (Tabla 6.1). Al continuar las lluvias durante el otoño, el acuífero se pone de nuevo en funcionamiento, posiblemente al recuperar las reservas de agua en el suelo y el epikarst (Villarroel et al., 2002), hasta el final de la primavera. Los máximos picos de caudal en respuesta a las precipitaciones se dan principalmente en febrero y marzo (a excepción del periodo 2003-2004, que se observa también en octubre), seguidas por las precipitaciones de mayo y junio (Tabla 6.1). Es importante destacar que durante el año hidrológico 2003-2004 se produjo un periodo sin lluvia en invierno que dio lugar a un descenso importante de caudales hasta llegar casi a un caudal base mínimo como en los periodos de estiaje de verano. A partir del análisis de los hidrogramas es posible establecer que, tanto el estado hidrodinámico del acuífero (aguas altas o bajas), como los valores de precipitación y su distribución temporal, son factores que controlan la aparición de uno u otro tipo de respuesta (Jiménez, 2010). Se han calculado los principales estadísticos (máximo, mínimo, promedio, mediana y desviación estándar) de los datos de caudal registrados para cada año hidrológico (Tabla 6.2) y el caudal promedio de los cuatro años hidrológicos (107 l/s). Es reseñable que existe una diferencia importante entre los caudales máximos, promedios y medianos registrados durante el primer periodo (2002-2005) en comparación con el segundo (2009-2011). No ocurre así con los caudales mínimos. A pesar de estas diferencias, relacionadas posiblemente con una serie importante de años secos entre un periodo y otro, y con un ligero aumento de la temperatura (apartados 4.3.3.1 y 4.3.3.2), no se aprecian cambios en la dinámica del acuífero. OCTUBRE 08/10/02-10/10/02 42,5 221,8 211,2 FEBRERO 25/02/03-27/02/03 60 1163 888,3 MAYO 05/05/03-08/05/03 54,5 424,9 351,1 SEPTIMEBRE 03/09/03-05/09/03 52 112,8 84,6 OCTUBRE 12/10/03-19/10/03 137,8 897,2 846,61 MARZO 27/03/04-30/03/04 59,8 939,7 814,5 SEPTIMEBRE 13/09/04-14/09/04 35 45,6 23,6 FEBRERO 16/02/10-18/02/10 42,5 554 499,1 JUNIO 26/06/10-28/06/10 36,3 343,1 245,9 SEPTIEMBRE 21/09/10-22/09/10 46,2 71,6 54,1 OCTUBRE 09/10/10-10/10/10 47 178,5 158,8 MARZO 11/03/11-16/03/11 55,5 313,8 238,9 JUNIO 06/06/11-08/06/11 49,5 294 250 SEPTIEMBRE 23/09/11-25/09/11 32,2 22,25 5,7 CAUDAL PUNTA (l/s) INCREMENTO DE CAUDAL (l/s) AÑO HIDROLÓGICO MES FECHA PRECIPITACI Ó N REGISTRADA (mm) 2002-2003 2003-2004 2009-2010 2010-2011 Tabla 6.1: Crecidas registradas en el manantial de Fuenmayor para los años hidrológicos 2002-2003, 2003-2004, 2009-2010 y 2010-2011. 6-Funcionamiento hidrodinámico e hidroquímico 143 Finalmente, se ha calculado la relación entre la media de los caudales máximos y la media de los caudales mínimos para todo el periodo estudiado (Tabla 6.2). De esta forma ha sido posible comparar el comportamiento hidrodinámico de este sistema con el de otros acuíferos kársticos. La relación entre el Qmax/Qmin ha variado entre los años hidrológicos del periodo de estudio. Comparando el valor promedio (79) obtenido para este manantial con el de los manantiales estudiados por Jiménez (2010), se concluye que este valor coincide con algunos de estos sistemas carbonatados (Sistema de Ojén y de las Nieves-Río Genal) y con sus características hidrodinámicas. Estos sistemas presentan unos aumentos de caudal muy rápidos en relación a los periodos lluviosos y, en la mayoría de los casos, proporcionales a la magnitud e intensidad de estos. Las diferencias de caudal entre el final del agotamiento y la punta de la crecida suelen ser importantes. Además, durante el inicio del año hidrológico las infiltraciones de las primeras lluvias otoñales no sólo saturan el suelo, epikarst y zona no saturada, sino que recargan además el volumen de agua drenado durante el agotamiento (Jiménez, 2010). 6.2.2 ANÁLISIS DE LA CURVA DE RECESIÓN El hidrograma de manantiales que drenan acuíferos kársticos ofrece la posibilidad de estimar la importancia relativa del drenaje y almacenamiento del acuífero (Jiménez, 2010). El método propuesto por Mangin (1970, 1975) ha sido uno de los más utilizados (Cruz Sanjulián et al., 1986; Antigüedad, 1986; Padilla, 1990; Morales,1991; Llanos, 1992; Grasso y Jeannin, 1994; Andreo et al., 1992; Andreo, 1997; Cardoso da Silva, 1997; Ramoneda et al., 1999; Mugerza, 2001; Carrasco et al., 2001; Jiménez et al, 2001, 2002 y 2003; Liñán, 2003; Moral, 2005; Jiménez, 2010) porque fue desarrollado específicamente para acuíferos kársticos. Este método se basa en la descomposición de la curva de recesión (parte decreciente del hidrograma comprendida entre la punta de la crecida hasta el comienzo de la siguiente crecida) en dos partes: decrecida y agotamiento (Figura 6.4). La forma de la curva de recesión depende de la manera en que se produce la infiltración, directamente relacionado con el tipo (lluvia, nieve,…), cantidad e intensidad de los diferentes eventos pluviométricos, así como las condiciones hidrodinámicas en las que se encuentra tanto la zona saturada como no saturada que, a su vez, dependen del estado hidrodinámico previo del acuífero (Jiménez, 2010). Las dos partes de la curva de recesión sirven para identificar y distinguir dos subsistemas dentro del sistema kárstico: el subsistema infiltración correspondiente al drenaje de la zona no saturada y de la zona saturada durante la decrecida, y el subsistema saturado, correspondiente al drenaje de la zona saturada en régimen no influenciado durante el agotamiento. Este análisis, que nunca había sido aplicado al manantial de Fuenmayor, va a permitir su clasificación y comparación con otros acuíferos kársticos. Tabla 6.2: Datos estadísticos para cada año hidrológico de estudio y la relación de caudales máximos y mínimos del manantial de Fuenmayor. Promedio de los cuatro años. AÑO Q Máximo Q Mínimo Q Promedio Q Mediana Q Desv. Est. Qmax/Qmin P mm 2002-2003 1364 9 116 91 123 150 763 2003-2004 1068 17 140 86 145 65 730 2009-2010 671 9 106 76 91 71 784 2010-2011 352 11 66 47 55 31 577 PROMEDIO 863 12 107 75 104 79 714 Oliván, 2013 144 La curva de recesión puede expresarse mediante la siguiente expresión (Mangin, 1970, 1975): t Roo eQ t t qtttQ α ε η φψ − + + − =+= )1( )1( )()()( La función )(t ψ (desde to = 0 hasta ti = duración de la decrecida) (Figura 6.4) modela el efecto de la infiltración en el manantial, modulada por su transferencia a través de la zona no saturada, además de considerar el comportamiento de la zona saturada durante la decrecida (Liñán, 2005). El parámetro η es el coeficiente de velocidad de infiltración y se calcula a partir de la expresión i t1= η (días-1). El parámetro ε es el coeficiente de heterogeneidad, que caracteriza la forma en que disminuyen los caudales durante la decrecida. Se calcula a partir de la expresión () η ε 21 − =t, considerando t el tiempo que debe transcurrir para que 2 0 qq =, siendo 0 q el caudal aportado por la zona no saturada en la punta de la crecida (Figura 6.4). La función )(t φ , se refiere fundamentalmente a la descarga de la zona saturada del acuífero kárstico, sin lluvias, durante el agotamiento. Esta expresión matemática, definida por Maillet (1905), establece que durante el agotamiento se produce una relación exponencial entre el caudal de salida y la carga hidráulica. Donde α es el denominado coeficiente de agotamiento. Su cálculo puede realizarse mediante un gráfico semilogarítmico donde la curva de agotamiento aparece como una recta cuya pendiente es este coeficiente. QRO es el caudal correspondiente al inicio del agotamiento. A partir de estos datos es posible calcular además el volumen dinámico α / Ro QVd =, que representa el volumen de agua almacenado en la zona saturada al inicio del agotamiento. Mangin (1975) propuso utilizar dos parámetros (i y k), como criterios de clasificación y comparación de sistemas kársticos. El parámetro i es el valor de ψ(t)/qo para t = 2 días y caracteriza la decrecida. Los sistemas con valores de i comprendidos entre 0,5 y 1 son complejos y de grandes dimensiones; si 0,25<i<0,5, el sistema sufre retrasos en los aportes y si i Figura 6.4: Descomposición de la curva de recesión (Mangin, 1970,1975). 1-Decrecida, 2Agotamiento, 3-Curva de recesión, a- )(t φ , b- )(t ψ 6-Funcionamiento hidrodinámico e hidroquímico 145 < 0,25, la red de drenaje está muy desarrollada. El parámetro k es el cociente entre el volumen dinámico (Vd) y el volumen en transito (Vt = volumen emitido en un ciclo anual). Dicho parámetro está relacionado con el poder regulador del sistema y la importancia de la zona saturada, así pues, cuanto mayor es k, mayor es el poder regulador del sistema. Para Mangin (1975), si k<0,5 el sistema es de tipo kárstico, si k<0,1 el poder regulador es escaso y si 0,5<k<1 el sistema es de tipo poroso. A partir del valor de los parámetros i y k, Mangin (1975) estableció una clasificación con 5 dominios (Figura 6.5). El dominio I corresponde a acuíferos muy karstificados, sobre todo en la zona saturada, con una red kárstica muy bien desarrollada. El dominio II es similar al dominio I aunque con un mayor poder de regulación debido a la existencia de una zona saturada importante. En el dominio III la karstificación es mayor en el subsistema infiltración con retardos en la alimentación debido, por ejemplo, a la presencia de materiales no karstificados. El dominio IV engloba los sistemas complejos, mientras que el dominio V es característico de los sistemas poco o nada karstificados. Para el estudio del manantial de Fuenmayor se han seleccionado 3 curvas de recesión para el periodo 2002-2005 y otras 3 curvas de recesión para el periodo 2009-2011. En la figura 6.6 y 6.7 se muestran las curvas seleccionadas y en la tabla 6.3 se muestran los datos relativos a las mismas y los resultados obtenidos. Todas ellas se ven poco o nada afectadas por precipitaciones durante un largo periodo y coinciden principalmente con el estiaje. Figura 6.5: Gráfico i-k propuesto por Mangin (1970,1975) para clasificar los sistemas kársticos Oliván, 2013 146 08-05-03 a 31-08-03 1 10 100 1000 398 408 418 428 438 448 458 468 478 488 498 508 días Log Caudal (l/s) 07-12-03 a 20-02-04 1 10 100 1000 611 621 631 641 651 661 671 681 días Log Caudal (l/s) 23-05-04 a 22-08-04 1 10 100 1000 779 789 799 809 819 829 839 849 859 869 días Log Caudal (l/s) 23-05-04 a 22-08-04 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 dias ψ(t)/qo 07-12-03 a 20-02-04 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 dias ψ(t)/qo 08-05-03 a 31-08-03 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 dias ψ(t)/qo Figura 6.6: Curvas de recesión analizadas en el manantial de Fuenmayor y gráficos de la función 0 /)( qt ψ para el periodo comprendido entre 2002 y 2005. 6-Funcionamiento hidrodinámico e hidroquímico 147 28-06-10 a 01-09-10 1 10 100 1000 360 370 380 390 400 410 420 días Log Caudal (l/s) 08-06-11 a 24-08-11 1 10 100 1000 705 715 725 735 745 755 765 775 días Log Caudal (l/s) 21-11-11 a 23-01-12 1 10 100 1000 871 881 891 901 911 921 931 días Log Caudal (l/s) 21-11-11 a 23-01-12 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 dias ψ(t)/qo 08-06-11 a 24-08-11 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 dias ψ(t)/qo 28-06-10 a 01-09-10 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 dias ψ(t)/qo Figura 6.7: Curvas de recesión analizadas en el manantial de Fuenmayor y gráficos de la función 0 /)( qt ψ para el periodo comprendido entre 2009 y 2011. Oliván, 2013 148 En un primer análisis de la decrecida se observa que la duración media (ti) es de 41 días, pero este dato ha variado de un periodo a otro siendo mucho menores para las decrecidas analizadas en el 2009-2011 (Tabla 6.3). Los valores indican que la velocidad de infiltración es muy rápida, probablemente debido a un importante grado de karstificación en la zona no saturada. El coeficiente de heterogeneidad ( ε) muestran en general una clara concavidad de la curva de decrecimiento. El parámetro i para cada una de las curvas analizadas da valores por encima de 0,50. El valor medio de i de las seis curvas de recesión analizadas es de 0,69. Según el criterio de Mangin (1975), este valor indica que se trata de un sistema complejo y de grandes dimensiones. La duración del agotamiento varía entre 20 y 53 días. El coeficiente de agotamiento (α) indica un agotamiento relativamente rápido, lo que podría indicar una moderada karstificación en la zona saturada (Jiménez, 2010). El valor del parámetro k presenta un valor medio de k = 0,15. Según Mangin (1975) este valor corresponde a un sistema de tipo kárstico. Es decir el acuífero que drena el manantial de Fuenmayor presenta un importante grado de karstificación y ligero poder regulador. La representación de los parámetros k e i en el gráfico de Mangin (1975) obtenidos de las curvas de recesión analizadas durante los dos periodos de estudio se encuentran dentro del dominio IV, característico de un sistema kárstico, complejo y de grandes dimensiones. Sin embargo, la superficie de este acuífero es de unos 10 km2, por lo que sus dimensiones no son muy grandes. El alto valor de i puede explicarse mediante la existencia de una zona importante de fisuración perteneciente a la infiltración lenta y al almacenamiento que controla la decrecida haciéndola algo más lenta. Otra característica a tener en cuenta, en relación con el parámetro i, es que la descarga en el manantial de Fuenmayor no es libre presentando una resistencia hidráulica todavía sin cuantificar. Tabla 6.3: Resultados y parámetros obtenidos a partir del análisis de todas las curvas de recesión correspondientes al periodo 2002-2005 y 2009-2011. (ti = duración de la decrecida; η= coeficiente de velocidad de infiltración; ε=coeficiente de heterogeneidad; tf = duración del agotamiento; α =coeficiente de agotamiento; Vd = Volumen dinámico); i y k parámetros de Mangin (1970, 1975) Evento Fecha crecida Fecha fin P (mm) Q punta (L/s) t i (días) η (día -1 )ξ (día-1) it f (días) α (día-1) Vd (m 3 )k 108-05-03 31-08-03 69,7 425 64 0,016 0,244 0,651 52 0,007 591,513 0,124 207-12-03 20-02-04 63,3 337 57 0,017 0,121 0,777 20 0,008 826,895 0,185 323-05-04 22-08-04 61,2 150 40 0,025 0,109 0,78 53 0,011 489,962 0,191 428-06-10 01-09-10 33,4 343 23 0,040 0,321 0,560 44 0,020 334,639 0,126 508-06-11 24-08-11 13,5 294 39 0,036 0,312 0,571 40 0,018 268,287 0,145 621-11-11 23-01-12 11,7 54 24 0,041 0,064 0,813 41 0,006 333,562 0,107 42,13 267 41 0,029 0,195 0,692 42 0,012 474,143 0,146 Media 6-Funcionamiento hidrodinámico e hidroquímico 149 Villarroel et al. (2004), para el periodo de mayo 2002 a abril 2003, aplicaron el análisis correlatorio y espectral simple al manantial de Fuenmayor. Atendiendo al efecto memoria obtenido de 10 días, Fuenmayor fue clasificado como del tipo Baget (Mangin, 1984) que pone de manifiesto una karstificación elevada. De acuerdo con el gráfico de la figura 6.9, el manantial de “Le Baget” presenta un valor de k similar al que presenta Fuenmayor. Este hecho valida la clasificación con respecto a k. La no coincidencia del valor de i se debe a que la clasificación con respecto al efecto memoria atiende fundamentalmente al agotamiento del manantial. Por otro lado, estos mismos autores, utilizaron técnicas de identificación de sistemas y como resultado obtuvieron una función de transferencia de segundo orden con 7 horas de retraso puro (Chinarro et al., 2012). El polo lento de esta función de transferencia, que se corresponde Fuenmayor Figura 6.8: Gráfico i-k propuesto por Mangin (1970, 1975) para clasificar los sistemas kársticos, en el que se han representado los puntos correspondientes a las curvas de recesión analizadas en el manantial de Fuenmayor (2002-2005 y 2009-2011). Clasificación de Mangin 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 k i 3 45 62 1 I II III IV V Figura 6.9: Gráfico i-k con la clasificación de diferentes acuíferos kársticos estudiados por Mangin (1982) (Modificado por Mathevet et al., 2004).