Saltwater intrusion of the Costa de Hermosillo aquifer, Sonora, Mexico: A numerical simulation

Resumen

La inversión de datos gravimétricos nos permitió obtener la topografía del basamento del acuífero de Costa de Hermosillo. La profundidad del basamento es compleja y varía entre 300 y 3500 m, caracterizado por alternancias de horsts y grabens. Entre la ciudad de Hermosillo y Bahía Kino se presenta un alto con una estructura semicircular. Muchos de los grabens están inter- conectados, sirviendo de canales para el agua de mar que fluye hacia el continente, mientras que los horsts actúan como barreras para este flujo. La forma que presentan las isolíneas de sólidos totales disueltos permite avalar estas hipótesis. Los datos gravimétricos nos permitieron también establecer la existencia de lineamientos que se correlacionan con la prolongación hacia el sur de la falla de Cerro Prieto y con el lineamiento del margen del Cratón. De acuerdo con la distribución de resistividades eléctricas en el área, el frente del agua de mar se extiende por más de 25 km dentro del continente y tiene una profundidad superior a los 200 m. Basándonos en estos resultados y en los datos de pozos, reconstruimos la estratigrafía del acuífero. La información geofísica, geológica y geohidrológica se utilizó para inferir un modelo geológico del acuífero de Costa de Hermosillo, que posteriormente permitió construir secciones bidimensionales para realizar los modelos numéricos de la intrusión salina. Esta modelación se realizó con base en un tratamiento adimensional de las ecuaciones de Darcy, de continuidad para el agua y para la sal, y en una relación constitutiva entre el agua y la concentración de sales. El sistema de ecuaciones adimensionales resultante fue resuelto en dos dimensiones mediante un método de diferencias finitas, en perfiles seleccionados sobre el modelo geológico de la zona.
En donde no existen barreras para el flujo de agua de mar se observan, en los modelos, patrones advectivos de circulación de los fluidos. Sin embargo, en las porciones separadas por intrusivos o horsts se observan celdas convectivas. El flujo en el acuífero es complicado debido a la diversidad de materiales en el relleno sedimentario y a la sobreexplotación del mismo. Se tomó como condición de frontera el régimen de explotación actual y se realizaron simulaciones numéricas de circulación de fluidos hasta que el sistema alcanza un estado estacionario. Los valores de concentración de sales así obtenidos reproducen de manera aceptable los valores observados.