Investigadores de Stanford y la Universidad de Calgary han transformado pulsos de corriente eléctrica enviados 1, 000 pies bajo tierra en una imagen de donde el agua de mar se ha infiltrado en los acuíferos de agua dulce a lo largo de la costa de la Bahía de Monterey.

Los resultados, que se publicará en un próximo número de la Revista de hidrología pero están disponibles en línea ahora, ayudar a explicar los factores que controlan este fenómeno, llamada intrusión de agua salada, y podría ayudar a mejorar los modelos de agua subterránea que utilizan los administradores de agua locales para tomar decisiones sobre el bombeo de agua subterránea para satisfacer las necesidades de beber o de agricultura.

"La esperanza es que los administradores de agua locales puedan utilizar estos hallazgos para identificar mejor las regiones más afectadas por la intrusión de agua salada donde las prácticas de manejo específicas se pueden implementar de manera más efectiva, "dijo la coautora del estudio, Meredith Goebel, un candidato a doctorado en la Escuela de la Tierra de Stanford, Ciencias energéticas y ambientales.

Consejero de posgrado de Goebel, Caballero Romero, se especializa en la adaptación de herramientas de imágenes geofísicas para monitorear y administrar los recursos de agua dulce. "De la misma manera que las imágenes médicas han revolucionado el enfoque de la gestión de la salud humana, Creo que las imágenes de la Tierra que utilizan métodos geofísicos pueden revolucionar el enfoque para gestionar la salud de nuestros sistemas de aguas subterráneas, "dijo Knight, quien es el profesor George L. Harrington en Stanford.

Según las Naciones Unidas, más de la mitad de la población mundial vive a menos de 37 millas (60 kilómetros) de la costa, y tres cuartas partes de todas las grandes ciudades están ubicadas en áreas costeras. Muchas comunidades costeras dependen del agua subterránea para satisfacer sus necesidades de agua potable y agrícola. Pero eliminar demasiada agua subterránea puede cambiar la presión del fluido de los acuíferos subterráneos, arrastrando agua de mar hacia los acuíferos costeros y corrompiendo los suministros de agua. La intrusión de agua salada suele ser irreversible.

ERT

Para determinar el alcance de la intrusión de agua salada en la región de la Bahía de Monterey, El equipo de investigación utilizó una técnica de imágenes geofísicas llamada tomografía de resistividad eléctrica (ERT) para mapear la salinidad del agua subterránea a lo largo de un tramo de costa de 28 millas (45 kilómetros) desde Aptos hasta Monterey. ERT mide una propiedad llamada resistividad eléctrica. El agua de mar es conductora de electricidad debido a su alto contenido en sal, mientras que el agua dulce es eléctricamente resistiva.

ERT podría proporcionar una alternativa mejor y más barata que el método actual utilizado para monitorear la intrusión de agua salada, que implica la perforación de pozos "centinela" en ubicaciones específicas. "A diferencia de los pozos, que solo le brindan información en una ubicación, ERT le ofrece un corte bidimensional completo con una cobertura espacial que simplemente no es posible con pozos, "Dijo Knight.

Los pozos centinela también son costosos:cuatro de los pozos utilizados para monitorear la intrusión de agua salada a lo largo de la Bahía de Monterey cuestan casi $ 1 millón para perforar. A diferencia de, la encuesta del equipo de Stanford costó aproximadamente $ 200, 000.

Las encuestas ERT también podrían repetirse en el mismo lugar para observar cambios a lo largo del tiempo, dijo el coautor del estudio Adam Pidlisecky, quien es el director de investigación de Aranz Geo. "Observar las diferencias a lo largo del tiempo a menudo puede ser más útil que tratar de comprender una sola imagen, "dijo Pidlisecky, quien realizó la investigación mientras estaba en la Universidad de Calgary en Canadá.

Consejo de teléfono

Para Knight, el estudio, que es el más largo y profundo de su tipo, representa la culminación de un ambicioso experimento que comenzó con una sugerencia telefónica hace seis años. "Un hidrólogo que trabaja en el área de Monterey me dijo que había mucho interés en lo que está sucediendo con la intrusión de agua salada a lo largo de la costa y sugirió que podría ser un proyecto interesante para mi grupo, "dijo Knight, quien también está afiliado al Instituto Stanford Woods para el Medio Ambiente.

Cuando Knight se puso en contacto con los funcionarios de la ciudad local para obtener permiso para comenzar su encuesta, algunos de ellos no podían creer lo que oían. "La respuesta de uno para mí fue, 'Acabo de gastar cientos de miles de dólares perforando un pozo, ¿y me estás diciendo que puedes hacer esto caminando por la playa? ”, dijo.

Obtener los permisos requeridos de las ciudades y los propietarios privados tomó cerca de un año, pero en el otoño de 2014, el equipo estaba listo para comenzar su encuesta. En el transcurso de unas dos semanas, Investigadores de la Universidad de Stanford y la Universidad de Calgary trabajaron con ingenieros de la empresa de ingeniería WorleyParsons para tender una larga hilera de cables eléctricos a lo largo de la playa. Los cables fueron puntuados por electrodos de acero de 4 pies hundidos en la arena.

Después de colocar una serie de electrodos, el equipo bombeó diminutos pulsos de electricidad a través del cable de conexión. La corriente se extendió por debajo del suelo, y midiendo el voltaje entre pares de electrodos, el equipo pudo crear un mapa de resistividad del subsuelo. Menos resistencia significaba que había más agua salada debajo. Una vez que el equipo examinó una sección de la costa, sacaron las estacas y repitieron el proceso en otros lugares.

La encuesta implicó pasar largas horas al sol transportando equipo pesado y cubriendo minuciosamente casi toda la costa de la Bahía de Monterey una milla a la vez. pero el esfuerzo valió la pena. "Esta es la primera vista a escala regional del subsuelo que muestra claramente el impacto de la geología en la distribución de fluidos, así como la influencia del bombeo cerca de la costa, ", Dijo Pidlisecky." A lo largo del proceso, nos hemos conectado activamente con administradores de aguas subterráneas y profesionales técnicos en la región, así como el público en general. Estamos entusiasmados de llevar este compromiso más allá con la publicación y el intercambio de estos resultados a través de un portal web interactivo en 3D ".

Los datos que recopiló el equipo arrojaron un colorido, mapa bidimensional de resistividad de la costa que revela patrones complejos de intrusión de agua salada en la región hasta una profundidad de 1, 000 pies y destaca la interacción entre la geología y las actividades humanas que controlan la distribución de agua dulce y salada de la región. Por ejemplo, el equipo descubrió un cuerpo dinámico, o "lente, "de agua dulce cerca de Marina formada a través de la infiltración de los estanques de escorrentía de aguas pluviales suprayacentes en un área que de otra manera estaría sufriendo intrusión de agua salada. El mapa también mostró que los esfuerzos del Distrito de Administración de Agua de Pajaro para reducir el bombeo de agua subterránea proporcionando agua reciclada a los regantes estaban funcionando según lo planeado .

Keith Van Der Maaten, gerente general del Distrito de Agua de Marina Coast, dijo que los nuevos hallazgos podrían ayudar a llenar numerosos vacíos en sus datos sobre los recursos de agua subterránea. "El mapeo actual de la interfaz agua dulce-agua salada en nuestra región tiene muchos problemas y es engañoso, ", Dijo Van Der Maaten." Los datos de ERT nos ayudarán a darnos una imagen más completa para que podamos avanzar con nuestra planificación del suministro de agua y los esfuerzos de sostenibilidad de las aguas subterráneas ".

Estudio de seguimiento aerotransportado

Dado que la resistividad eléctrica es una propiedad presente en todos los materiales, ERT podría tener aplicaciones más allá de la gestión del agua. "Cada vez que lo que intentas obtener en el subsuelo tiene una resistividad diferente a la del material que lo rodea, deberías poder utilizar este método, "Dijo Goebel.

Knight aún no ha terminado con la región de la Bahía de Monterey, sin embargo. Su equipo se ha asociado con el Marine Coast Water District para realizar un estudio de seguimiento en helicóptero que emplea una técnica geofísica diferente para mapear la resistividad eléctrica del subsuelo en las áreas del interior de la región.

"En lugar de solo una porción, la encuesta aérea nos dará cientos de cortes y nos permitirá armar una imagen tridimensional de la distribución subterránea de agua dulce, "Dijo Goebel.