Hydrodynamic analysis of the artificial recharge of aquifers during the planning stage. Results obtained in the Quaternary aquifer in the Valley of the Guadalquivir (Spain)

Authors

  • J. M. Murillo Instituto Geológico y Minero de España

DOI:

https://doi.org/10.21701/bolgeomin.125.2.009

Keywords:

artificial recharge, Guadalquivir aquifer, groundwater models, groundwater velocity, pilot recharge plant

Abstract


This paper shows a study on the viability of an artificial recharge in the flood-plain aquifer of the Guadalquivir River (Andalucía, Spain). The method used to the evaluation of the artificial recharge project is as follows:

  • A simple model (one cell). The code has been made on the use of an EXCEL spreadsheet.
  • A distributed parameters-flow model using a standard code (Modflow).
  • A pilot recharge plant.

The simple model has been applied in different zones. The model has only 5 parameters. It evaluates the artificial recharge by means of the depletion coefficient. The model was calibrated for a monthly time-step, although the water balances in the soil and in the aquifer were calculated daily.

The calibration the distributed parameter-flow model shows a high transmissivity, storage coefficient and porosity.

The pilot recharge plant is a trench with recharge wells within it. The water available for recharge is obtained from an irrigation canal. A network of control points has been established to monitor the piezometric levels. The results obtained show a high storage coefficient and porosity. These parameters show a rapid groundwater velocity.

Finally, the paper compares and contrasts the results obtained with the simple model, distributed parameter-flow model and the pilot recharge plant. The results are quite similar. The groundwater velocity is rapid. Water remains in the aquifer for a few days before returning to the river.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Andreu, J.; Capilla, J.; Sanchís, E. y Tormos, P. 1992. AQUA-TOOL: Sistema Soporte de Decisión para la Planificación de Recursos Hídricos. Manual del usuario. Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio ambiente. Universidad Politécnica de Valencia. 216 pp.

Arenas Cuevas, M. 1985. Evaporación y Evapotranspiración. XVIII Curso de Hidrogeología Aplicada. Área II. Hidrogeología de Superficie. Instituto Geológico y Minero de España y Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas de Madrid. Madrid, 40 pp.

Bear, J. 1972. Dynamics of Fluids in Porous Media. Elsevier. Publishing Company. New York. 764 pp.

Bo-Ming, Y. and Jian-Hua. L. 2004. A geometry model for tortuosity of flow path in porous media. Chinese Physics Letters, 21 (8), 1569-1571. https://doi.org/10.1088/0256-307X/21/8/044

Carman, P. C. 1937. Flow through granular beds. Transactions Institution of Chemical Engineers.

(15) 150-166. In JUBILEE SUPPLEMENT. Transactions Institution of Chemical Engineers. Volume 75. December 1997.

Carman, P.C. 1956. Flow of Gases Through Porous Media. Academic Press. New York. 182 pp.

Chapond, G y Ruiz-Celaa, C. 1968. Mapa Hidrogeológico de Sevilla-Carmona E 1:100000. Investigación Hidrogeológica en la Cuenca del Río Guadalquivir. Programa de las Naciones Unidas para el desarrollo. FAO-IGME.

Custodio, E. y Vilaró, F. 1976. Métodos de recarga artificial, aspectos generales. Hidrología Subterránea (Ed. Custodio, E. y Llamas, M.R.). Editorial Omega. Barcelona. pp. 1970-1991.

de la Orden, J. A. y Murillo, J. M. 2003. La recarga artificial en el acuífero de Vergel (Alicante) como técnica paliativa de los efectos de la intrusión marina y su evaluación mediante modelación matemática. Tecnología de la intrusión de agua de mar en acuíferos costeros: países mediterráneos. Instituto Geológico y Minero de España.767-777.

DGOH-ITGE. 1995. Proyecto para la elaboración de normas de explotación. Recopilación de información relativa a la UH. 05.47 "Sevilla-Carmona". Dirección General de Obras Hidráulicas e Instituto Geológico y Minero de España. Informe inédito.

Dullien, F. A. L. 1992. Porous media: fluid transport and pore structure. Academic Press. New York. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-223651-8.50007-9

EPTISA .1990. Estudio hidrogeológico para la mejora de la gestión de los recursos hídricos del Bajo Guadalquivir.

Explotación y recarga artificial del acuífero aluvial. Informe inédito elaborado para la Confederación Hidrográfica del Guadalquivir. 193 pp.

Estrela, T. 1995. La ecuación de balance hídrico. Sus componentes. Master en hidrología superficial y aplicada. Área de hidrología superficial. (3). 23 pp.

Freeze, R.A. and Cherry, J.A. 1979. Groundwater. Hemel Hempstead: Prentice-Hall International. 604 pp.

Ferrer Polo, J. 1993. Cálculo hidrometeorológico de avenidas. Curso Internacional de Hidrología General y Aplicada. Centro de Estudios y Experimentaciones de Obras Públicas (CEDEX). Madrid. 135 pp.

Griffioen, J.; Lourens, A.L.; Venema, P.; Stroet, C.B.; Minnema, B.; Laeven, M.P.; Stuyfzand, P.J. Van Beek, C.G. y Beekman, W. 1998. An integrated model for predicting and assensing the development of groundwater quality. Artificial Recharge of Groundwater (Ed. Peter, H.). Proceedings of the third international symposium on artificial recharge of groundwater -TISAR 98- Amsterdam (Netherlands). pp. 419-421. https://doi.org/10.1201/9781003078500-70

Healy, R.H. y Cook, P.G. 2002. Using Groundwater levels to estimate recharge. Hydrogeology Journal. (10). 91-109. https://doi.org/10.1007/s10040-001-0178-0

Huisman, L. and Olsthoorn, T. N. 1983. Artificial Groundwater Recharge. Pitman Advanced Publication Program. 320 pp.

IGME. 1975-a. Mapa Geológico de España E. 1:50.000. Ventas Quemadas. Segunda serie-Primera edición. Servicio de Publicaciones del Ministerio de Industria. 30 pp. 1 mapa.

IGME. 1975-b. Mapa Geológico de España E. 1:50.000. Lora del Río. Segunda serie. Primera edición. Servicio de Publicaciones Ministerio de Industria. 17 pp. 1 mapa.

IGME. 1975-c. Mapa Geológico de España. E. 1:50.000. Sevilla. Segunda serie. Primera edición. Servicio de Publicaciones del Ministerio de Industria. 14 pp. 1 mapa.

IGME. 1976. Mapa Geológico de España E. 1:50.000. Alcalá del Río. Segunda serie-Primera edición. Servicio de Publicaciones del Ministerio de Industria. 25 pp. 1 mapa.

IGME. 1982. Proyecto para el estudio de las alternativas de utilización de las aguas superficiales y subterráneas en al Cuenca Baja del Guadalquivir. Modelo matemático del aluvial del Guadalquivir y Calcarenitas de Carmona. Instituto Geológico y Minero de España. Informe inédito. 48 pp.

ITGE. 1991. Estudio de los aspectos económicos y de la Gestión de la recarga artificial en el acuífero cuaternario del río Oja (La Rioja). Documento interno elaborado por J.M. Murillo. Instituto Geológico y Minero de España.

López García, J y Sahuquillo Herraiz, A. 1983. Modelo de celdas para la evaluación por el método de los autovalores de las explotaciones conjuntas acuífero/río. Aplicación al estudio de posibilidades para utilización del aluvial del Bajo Guadalquivir. III Simposio de Hidrogeología. Hidrogeología y Recursos Hidráulicos. Madrid. (7). 341-351.

Lluria, M. R. 1996. Recuperación de aguas residuales para recarga artificial. En Agua: Desafíos y Oportunidades para el Siglo XXI. Gobierno del Estado de Aguascalientes. pp. 243-248.

Mangin, A. 1982. L'approche systémique du karst, consé- quences conceptuelles et méthodologiques. Reunión Monográfica Karst Larra. Diputación Foral de Navarra. Pamplona. 141-157.

Marco Segura, J.B. 1993. Los procesos de formación de la escorrentía superficial. Curso Internacional de Hidrología General y Aplicada. Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX): Madrid. 23 pp.

McDonald, M.C y Harbaugh, A. W. 1988. Modflow, a modular three-dimensional finite difference groundwater flow model. U. S. Geological Survey. Washington, DC. Openfile report. (A1). 83-875.

Mortier, F; Trigueros, E; Chaporad, G; Ruiz-Celaa, C; Trac, N.Q. y del Valle Cardenete, M. 1970. Investigaciones hidrogeológicas en la cuenca del río Guadalquivir. Fondo Especial de las Naciones Unidas - FAO. Roma. 2 Tomos. 146 pp.

Murillo Díaz, J.M. (1998). Recarga Artificial de Acuíferos. Curso sobre recursos hídricos subterráneos. Módulo 6: Gestión de Recursos Hídricos. Diputación Provincial de Castellón. 49 pp.

Murillo Díaz, J.M. y del Pozo, M. 1991. Artificial recharge experience at the "rio Oja" quaternary aquifer. XXIV Congreso de la A.I.H.R. Madrid. 8 pp.

Murillo Díaz, J.M. 2004. Recarga de acuíferos. Evaluación y análisis de condicionantes técnicos y económicos. Acuí- fero aluvial del bajo Guadalquivir. Tesis Doctoral. Universidad Politécnica de Madrid. 749 pp.

Murillo Díaz, J.M. 2005. Evaluación de la recarga a los acuíferos por precipitación y regadío. Aplicación y diseño de un modelo simplificado de balance hídrico. En: Agua, minería y medioambiente. Libro Homenaje al profesor Fernández Rubio. Instituto Geológico y minero de España. 387-399.

Murillo, J.M. y Navarro, J.A. 2008. Empleo de modelos de análisis global de recursos hídricos como primera actuación a emprender en propuestas de gestión que contemplen operaciones de recarga artificial de acuíferos. Boletín Geológico y Minero de España. 119 (2): 247-272.

Murillo, J.M. 2014. Uso conjunto, recarga artificial y caudal ambiental. El caso del sistema de explotación Quiebrajano Vívoras (Jaén-España). Universidad Politécnica de Valencia. En Prensa.

Oaksford, E.T. 1985. Artificial Recharge: Methods, Hydraulics, and Monitoring, In: Artificial Recharge of Groundwater. Asano, T (editor). Butterworth Publishers, Boston, pp. 69-127. https://doi.org/10.1016/B978-0-250-40549-7.50009-6

Perconing, E. 1973. El Andaluciense. XIII Coloquio Europeo de Micropaleontología. Empresa Nacional Adaro de Investigaciones Mineras, S.A. 201-223.

Perconing, E. y Granados, L.F. 1973-a. El estratotipo del Andaluciense. XIII Coloquio Europeo de Micropaleontología. Empresa Nacional Adaro de Investigaciones Mineras, S.A. 225-246.

Perconing, E. y Granados, L.F. 1973-b. Límite Mioceno-Plioceno. Corte de la autopista km 17. XIII Coloquio Europeo de Micropaleontología. Empresa Nacional Adaro de Investigaciones Mineras, S.A. 247-251.

Perez-Paricio, A. y Carrera, J. 1998-a. A conceptual and numerical model to characterize clogging. Artificial Recharge of Groundwater (Ed. Peter, H.). Proceeding of the third international symposium on artificial recharge of groundwater -TISAR 98- Amsterdam (Netherlands). pp. 419-421.

Pérez-Paricio, A. y Carrera, J. 1998-b. Operational guidelines regarding clogging. Artificial Recharge of Groundwater (Ed. Peter, H.). Proceeding of the third international symposium on artificial recharge of groundwater -TISAR 98-Amsterdam (Netherlands). pp. 441-445. https://doi.org/10.1201/9781003078500-74

Pettyjohn, W.A. 1981. Introduction to Artificial Ground Water Recharge. NWWA/EPA Series National Waterwell Association. Oklahoma. USA. 44 pp.

Pyne R. D. G.1995. Groundwater Recharge and Wells: A Guide to Aquifer Storage and Recovery. Lewis Publishers. 401 pp.

Riezebos, R.O.; Van Gaans, y de Ruiter J.C. 1996 Modelling Hydrogeochemical aspects of deep-infiltration into a drinking well aquifer. Artificial Recharge of Groundwater (Ed. Kivimäki, A.L. y Suokko, T.) Proceedings of an International Symposium. Helsinki (Finland). pp. 289-294.

Saaltink, M.W.; Ayora, C.; Stuyfzand, P.J. y Timmer, H. 1998. Modelling the effects of deep artificial recharge on groundwater quality. Artificial Recharge of Groundwater (Ed. Peter, H.). Proceedings of the third international symposium on artificial recharge of groundwater -TISAR 98- Amsterdam (Netherlands). pp. 423-425. https://doi.org/10.1201/9781003078500-71

Samper, J; Llorens, H; Arés, J. y García, M.A. (1999). Manual del usuario del programa Visual Balan V.1.0. Código interactivo para la realización de balances hidrológicos y la estimación de la recarga. Empresa Nacional de Residuos Radiactivos, S.A. (ENRESA). Publicación Técnica número 05/99. 134.

Senet Alonso, M. 1984. Problemática de la recarga artificial de acuíferos. Realizaciones españolas y sus posibilidades en el sureste español. Tesis. Universidad Politécnica de Madrid. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas. 348 pp.

Sole, J; Carrera, J. y Galarza, G. 1995. Modelos de evapotranspiración potencial: Revisión y propuesta de clasificación. VI Simposio de Hidrogeología. (19). Sevilla. 19-29.

Solera, A; Paredes, J. y Andreu, J. 2007. AQUATOOLLDMA SSD para planificación de cuencas. Manual de usuario. Universidad Politécnica de Valencia. 121 pp.

Stefanescu, C. y Dassargues, A. 1996. Simulation of pumping and artificial recharge in a phreatic aquifer near Bucharest, Romania. Hydrogeology Journal. 4 (3). 72-83. https://doi.org/10.1007/s100400050095

Stuyfzand, P.J. 1998. Simple models for reactive transport of pollutants and main constituents during artificial recharge and bank filtration. Artificial Recharge of Groundwater (Ed. Peter, H.). Proceedings of the third international symposium on artificial recharge of groundwater -TISAR 98- Amsterdam (Netherlands). pp. 427-434. https://doi.org/10.1201/9781003078500-72

Temez, J.R. 1997. Modelo matemático de transformación "precipitación-escorrentía". Asociación de Investigación Industrial Eléctrica. ASINEL. Madrid. 39 pp.

Thornthwaite. 1948. An approach toward a rational classification of climate. Geographical Review, 38(1) 55-94. https://doi.org/10.2307/210739

Viguier, C. 1969. Precisiones acerca del Neógeno en Dos Hermanas (Sevilla). Boletín Geológico y Minero. (86). 545-546.

Viguier, C. 1974. Le neogene de L'andalousie nord occidentale (Espagne). Histoire géologique du "Bassin du Bas-Guadalquivir". Thèses de doctorat d'ètat ès sciences naturelles. Universitè de Bordeaux. 450 pp.

Villanueva Martínez, M e Iglesias López, A. (1984). Pozos y Acuíferos. Técnicas de evaluación mediante ensayos de bombeo. Instituto Geológico y Minero de España. 426 pp.

Virgos Soriano, L; Batlle Gargallo, A.; Martín Machuca, M y Martínez Alfaro, P. E. 1983-c. Modelo Hidrogeológico Digital del Aluvial del Guadalquivir y Calcarenitas de Carmona. III Simposio de Hidrogeología. Madrid. Hidrogeología y Recursos Hidráulicos. (9). 93-101.

Downloads

Published

2014-06-30

How to Cite

Murillo, J. M. (2014). Hydrodynamic analysis of the artificial recharge of aquifers during the planning stage. Results obtained in the Quaternary aquifer in the Valley of the Guadalquivir (Spain). Boletín Geológico Y Minero, 125(2), 235–262. https://doi.org/10.21701/bolgeomin.125.2.009

Issue

Section

Articles