los sistemas de flujos subterráneos en el norte de la provincia de santa fe, argentina

7/23/2019 Los Sistemas de Flujos Subterráneos en el Norte de la Provincia de Santa Fe, Argentina

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Los Sistemas de Flujos Subterráneos en el Norte de laProvincia de Santa Fe, Argentina

Dora Sosa 1; Eduardo Diaz Ucha 2 ;Zuleica Marchetti 3 ;

Miguel Genesio 1; Enzo Vergini 1.1 Instituto Nacional del Agua, Centro Regional Litoral (CRL), Patricio Cullen 6161, (3000) Santa Fe, Argentina

2 Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad Nacional de Entre Ríos (UNER), Ruta Provincial 11, km 10.5, (3101) Oro Verde, Entre Ríos, Argentina.

3 Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas, Universidad Nacional del Litoral (UNL), Ciudad Universitaria. Ruta Nacional N°168 - Km 472,4. (3000) Santa Fe.

Argentina.

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RESUMEN

Los sistemas de llanura se caracterizan por las bajas velocidades de los flujos

superficiales y subterráneos, ello incide en los tiempos de transito y la capacidad deintercambiar los componentes físicos químicos entre las formaciones geológicas y lasaguas contenidas en ellas. Con el objeto de estudiar los flujos subterráneos en elnorte de la provincia, en un contexto regional, se realizaron muestreos de agua en laFormaciones Pampeano y Puelches, y en siete lagunas seleccionadas en las que sedeterminaron cuarenta y siete iones mayoritarios, minoritarios y elementos traza. Lainterpretación de la información se realizó con análisis multivariado de loscomponentes físicos químicos y de los sitios de muestreo, además se complementócon diagramas logarítmicos de iones mayores y menores. Los resultados obtenidosdemuestran la importancia del movimiento vertical del agua subterránea de los flujoslocales e intermedios y su relación con las aguas de las lagunas, que se comportancomo niveles de descarga, sus propiedades físicas químicas presentan elementos

comunes con las determinadas en las formaciones hidrogeológicas. El modeloconceptual del flujo subterráneo propuesto por Tóth, resultó adecuado para explicarlos procesos en el área.

Palabras claves: Flujos Subterráneos, Hidroquímica, Modelo conceptual de Tóth,

ABSTRACT

The plain systems are characterized by low speed surface and groundwater flows, thisaffects the transit times and the ability to exchange the physical chemical components

between the geological formations and the water contained in them. In order to studythe groundwater flows in the north of the province in a regional context, sampling wascarried out of water in the Pampeano and Puelches Formations, and in seven selectedlagoons, forty-seven major, minority ions and trace elements were identified. It´s wasapplied multivariate analysis of the chemical and physical components and thesampling sites, in addition was complemented with logarithmic diagrams of major andminor ions. These results demonstrate the importance of the vertical movement of thegroundwater of the local and intermediate flows and its relation with the waters of thelagoons, which behave as discharge levels, its physical chemical properties havecommon elements with the determine in the hydrogeological formations. Theconceptual model of the groundwater flow proposed by Tóth is appropriate to explainthe process in this area.

Keywords: Underground flows, hydrochemistry, Tóth´s conceptual model.



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1 INTRODUCCIÓN

La zona de estudio ocupa el sector norte de la provincia de Santa Fe, quecomprende principalmente los departamentos 9 de Julio y Vera. Se caracteriza por serun sector de baja pendiente comprendido entre dos dorsales, al oeste el labiolevantado de la falla Tostado Selva y la este por el albardón del sistema del Paraná, las

actividades productivas están muy condicionadas por el comportamiento del agua. Laproducción es principalmente ganadera aunque en los últimos años se puede observarun incremento en las labores agrícolas a pesar de la presencia de suelos pocoadecuados para estas.

El clima es mesotermal subhúmedo húmedo. La precipitación media anual oscilaentre 900 y 1000 mm con concentración estivo-otoñal, con extremos de 1600 mm a400 mm anuales. Existe un ligero déficit en el verano dada la elevadaevapotranspiración. La temperatura media anual es de 21ºC, con temperaturasestivales que superan los 40ºC. Mientras que las condiciones de sequía suelenmanifestarse en forma homogénea en toda el área, las precipitaciones abundantestienen una distribución heterogénea, por lo que los anegamientos pueden tener origen

en eventos localizados. Cuando los excesos pluviales se dan en toda la regiónsimultáneamente las inundaciones suelen alcanzar magnitudes catastróficas (Veizagaet al., 2009). Lewis et al. (1981), destacan la existencia de un ciclo anual deinundaciones y sequías. Analizando las series de precipitaciones de las estacionesVilla Minetti, Tostado y San Cristóbal, desde 1940 hasta el año 2000, se observa quelos mayores incrementos se producen en el mes de abril.

Los acuíferos de los primeros espesores corresponden a un ambiente sedimentarioheterogéneo, con mezclas de diferentes materiales y granulometría, que constituyen un“Sistema Hidrogeológico No Típico”, Sosa et al. (2011) y Sosa (2013).

Los mismos han sido descriptos por Bojanich y Risiga (1975), La primeraclasificación de las aguas en el área de estudio fueron desarrollados en los

Departamentos 9 de Julio y Vera por Gollán .y Lachaga (1939). En la región se hanrealizados numerosos estudios entre los que se cuentan las determinacioneshidroquímicas efectuadas por Bielsa y Fratti (1981), en especial de aguassuperficiales, y en menor medida de las subterráneas.

Según Fili et al. (1977) la columna hidrogeológica regional de la provincia seresume desde los estratos más antiguos a los más modernos: Basamento, SecciónHipoparaniana, Sección Paraniana, Sección Epiparaniana inferior y superior.Basamento: compuesta por rocas ígneas y metamórficas de características acuífugas.En el oeste afloran en las sierras Pampeanas y en el Este en el Uruguay y la isla MartínGarcía, en la provincia su profundidad es variable, en Calchaquí a los 2500 m no seencontró, ni en la localidad de Las Mochas en el Departamento 9 de Julio a los 3200 m.

Las secciones por encima del basamento, Hipoparaniana, Paraniana y Epiparanianaestán constituidas por materiales de características acuícludas, acuitardas y acuíferas,que intervienen en los flujos regionales e intermedios y por ultimo en los locales, dondela componente vertical tiene su expresión en la composición química de las aguas.

La cobertura acuitarda se vincula con el ciclo hidrológico exterior; las áreas derecarga, transferencia y descarga se corresponden con la morfología topográfica, elnivel de descarga está dado por el valle aluvial del Río Paraná. Fili y Tujchneider(1977).

La clasificación química de las aguas corresponde mayoritariamente a cloro-sulfatadas sódicos-cálcicas con sales totales que superan frecuentemente las normasde potabilidad y en algunos casos se observa la presencia de aguas con salinidades

mayores aun que las aguas marinas.



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2 METODOLOGIA

Recopilación y análisis de información sobre aguas superficiales y subterráneas delos bajos submeridionales, La información se proceso a través de un Sistema deinformación Geográfica para analizar mapas e imágenes.

En el Sector Norte, de los Bajos Submeridionales, se relevó información de pozossomeros, consistente en niveles de profundidad del agua freática y obtención demuestras para análisis físico químicos de aguas.

En la toma de muestra de las aguas para los análisis de iones mayores y menoresse procedió en cada punto de medición a la extracción de 3 muestras de agua para suposterior análisis físico- químico e isotópico. Las muestra se envasaron en botellas deplástico de 60 cm3, con doble tapa y por cada punto de muestreo una de las 3muestras se acidificó para realizar determinación de metales. Se registró in situ(Temp, CE, Eh, pH, OD y alcalinidad) de lagunas y de agua subterránea de laFormación Puelches.

Se utilizo el software infoStat (2008) que realiza entre otros tratamientos

estadísticos, el agrupamiento de objetos multivariados. El que recurre a técnicas deconglomerados, cuando no se conoce una estructura de los datos “a priori” y elobjetivo operacional es identificar el agrupamiento natural de las observaciones. Lastécnicas de clasificación basadas en agrupamientos implican la distribución de lasunidades de estudio en clases o categorías de manera tal que cada clase(conglomerado) reúne unidades cuya similitud es máxima bajo algún criterio. Es decirlos objetos en un mismo grupo comparten el mayor número permisible decaracterísticas y los objetos en diferentes grupos tienden a ser distintos.

InfoStat utiliza el análisis por casos o variables para lo que emplea un algoritmoestadístico- matemático.

3 RESULTADOS

Para elaborar el modelo hidrogeológico conceptual del funcionamiento del sistema,se utilizó el esquema de Tóth (1963), Fig. 1.

En el estudio se realizó, un muestreo de agua en 50 perforaciones para análisis deaniones, cationes, pH y conductividad eléctrica que permitieron clasificar las aguas encuatro grupos principales. A partir de estos es posible deducir algunos procesos derecarga-descarga. Estos grupos fueron las sulfatadas-sódicas; cloruradas sódicas,sulfatadas-cloruradas sódicas y finalmente las bicarbonatadas sódicas.

La recarga local se produce en los sectores donde el acuífero se comporta comolibre en el oeste del sistema. Es posible inferir, a través de los resultados de losanálisis químicos, que los flujos locales están asociados a aguas del tipo

bicarbonatadas, y los flujos intermedios pueden estar asociado a elevados contenidosde cloruros y sulfatos, Toth (1963,op cit). El sistema de flujo regional considerado es elque circula a mayor profundidad en comparación con los flujos locales e intermedios,recargándose en áreas de mayor altitud y finalizando en las zonas donde descarga encotas inferiores, por lo que se pueden encontrar varios sistemas de flujo local sobreéste y uno o varios del tipo intermedio. Químicamente el agua de este flujo tiene un altocontenido en sales disueltas.

Es posible que las descargas de los flujos intermedios se produzcan en el acuíferosuperior salinizándolo cuando se presentan periodos secos y por extracciones debidoa flujos verticales.



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Figura 1. Modelo de Flujos de Toth (1963)

Las entradas y salidas del sistema y las variaciones dentro del mismo estándeterminadas por: las recargas locales y regionales y la descarga del aguasubterránea. Localmente de producen recargas vinculadas a los ciclos externos losque generan en profundidad interfases agua dulce-salada similares a las planteadaspor la Fórmula de Ghyben-Herzberg. Cuando se modifican las condiciones deequilibrio, producto de excesos de precipitaciones las que generan ascensos de losniveles freáticos durante períodos prolongados, la condición de equilibrio entre aguadulce-agua salada se desplaza en profundidad. El proceso inverso ocurre cuando anivel regional presentan períodos de precipitaciones mínimas o nulas. Por ellos seconcluye que el sistema hidrogeológico estudiado tiene un alto grado de complejidadproducto de la heterogeneidad de la columna sedimentaria, transfiriendo, pordiferencias de cargas piezométricas, aguas de mayor salinidad hacia la superficie y es

posible realizar una a interpretación sobre el modelo conceptual de funcionamiento delflujo subterráneo.

Se realizaron muestreos en lagunas y perforaciones que exploran la FormaciónPuelches con el objeto de estudiar los flujos dentro de un contexto regional. Sepresenta en la Fig. 2 con los puntos muestreados y los sistemas fluviales donde seencuentran.

En la Tabla 1 se presentan los promedios de los parámetros físico-químicosregistrados en campo para cada uno de los puntos muestreados. Las muestras seprocesaron en los laboratorios de Actlabs Group Canadá, donde se determinaroniones mayores, menores, metales por ICP- OES e ICP-MS.

En cada punto de medición se extrajo una muestra de agua para su posterioranálisis físico- químico.

En principio, los resultados obtenidos muestran la importancia del movimientovertical del agua subterránea que se manifiesta en la zonas de descarga de flujos quese generaría por recarga no local. En efecto, las condiciones de escala esperadasdonde el flujo subterráneo se desarrolla (cientos de kilómetros en la horizontal y variosde espesor) y las características geomorfológicas de “los bajos” de la planicie deinundación, plantean la presencia de zonas de descarga de flujos con un recorrido degran distancia horizontal y una presencia de zonas de recarga inherente a flujos de tipolocal.



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Figura 2 sistemas fluviales, unidades geomorfológicas y ubicación de los puntos de muestreo

Tabla 1. Tabla de valores medios de los parámetros físico-químicosPuntos demuestreo

Temp.(ºC)

C. E.(µS/cm)

O. D.(mg/l )

pH Eh(mV)

Laguna del Plata 20.8 1545 0.97 8.23 185Laguna la Tigra 27.5 16000 4.6 8.36 132Laguna La Zorra 21.8 1235 - 8.36 162

Laguna La Blanca 15.5 573 - 8.72 161Laguna del Palmar 17.2 3049 2.4 8.16 134Laguna la Verde 21.8 3148 0.08 9.56 122Laguna La Loca 18.9 539 - 7.28 163Pozo en la Fm.

Puelches-21.4 911 0.13 8.12 125

En lo que respecta a los Iones Mayoritarios y Minoritarios para su representación seseleccionó un diagrama tipo Schoeller- Berkaloff donde se representaron mg/l sobreun eje logarítmico, Ver Fig. 3, en la que se aprecia una tendencia similar en lasconcentraciones a excepción de la muestra del pozo de Las Gamas que marca el límiteinferior en la mayoría de los elementos. La laguna La Loca, a pesar que tiene menorconductividad eléctrica ( 539 S/cm) presenta una concentración mayor en loselementos minoritarios Al, Si, Mn, Fe, Co, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd,Tb, Dy, Ho,Er, Yb, Lu, Hf, y Pb, la misma tendencia se observa en los componentes de todas lasmuestras. La Laguna La Tigra que tiene una conductividad eléctrica de 16000 S/cmpresenta las mayores concentraciones para los iones mayoritarios correspondientes alCl, SO4, Ca, K, Na, Mg, y menores como los del Li, Ni, Cu y Mo.

Esta tendencia de los componentes minoritarios permite asumir la presencia deflujos intermedios en dichas depresiones que en conjunto con de los flujos locales y



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procesos de evaporación dan lugar a las características fisicoquímica de las aguas.

Para estudiar las relaciones se realizó un análisis multivariado sobreconglomerados cuyos resultados se presentan en los Dendrogramas de las Fig. 4 a 7.

La Figura 4 presenta el Dendograma de las distancias Euclideas considerando lospozos y componentes químicos, donde se aprecia que las conductividades eléctricasno pueden explicarse relacionadas a los otros componentes. Existe una fuertevinculación entre los cloruros y el sodio y ambos con los sulfatos y como es deesperar entre la alcalinidad, la dureza y los bicarbonatos.

En la Figura 5 se observa el Dendograma realizado con pozos y lagunas teniendoen cuenta los componentes químicos, donde se manifiesta la fuerte vinculación de loscloruros, sodio y sulfatos, que constituye única familia diferenciada.

La Figura 6 muestra el resultado de aplicar el análisis de conglomerados a loscomponentes minoritarios y mayoritarios de las lagunas, donde se observa una fuerterelación entre los componentes. La Sílice representa una condición singular que nopermite su agrupamiento con el resto de las variables, lo que puede explicarse por su

condición de geotermómetro.En la Figura 7, se muestra el resultado del análisis de conglomerados de las

lagunas; de ellas La Loca y La Tigra son las que presentan mayores contrastes dentrodel conjunto. Las demás presentan agrupamiento con la muestra del Pozo de lasGamas. En Síntesis, se puede concluir, que el agua de las lagunas presentaelementos comunes con la encontrada en la Formación Puelches.

También se observa que el agua de la freática en la región de los BajosSubmeridionales es clorurada- sulfatada sódica y se encontraron pocas muestras conpresencia de bicarbonatos.

Figura 3 Diagrama hidroquímico de iones mayores y menores

Diagramas Hidroquímicos- Lagunas y pozo

1.E-03

1.E-02

1.E-01

1.E+00

1.E+01

1.E+02

1.E+03

1.E+04

1.E+05

1.E+06

1.E+07 C l

S O 4

A l k

.

H C O 3 (

- )

C a

K N a

L i

M g

A l

S i

T i

M n

F e

C o

N i

C u

Z n

G a

G e

A s

R b

Y Z r

M o

C d

S n

S b

C s

B a

L a

C e

P r

N d

S m

E u

G d

T b

D y

H o

E r

Y b

L u

H f

W P b

T h

U

L o g µ g

/ L

LAG. LA BLANCA LAG. LA LOCA LAG. EL PALMAR LAG. DEL PLATA POZO LAS GAMAS LAG. LA TIGRA LAG. LA VERDE LAG. LA ZORRA



7

0 2 4 7 9 11 13 15 18 20 22

Conductividad

pH

Nitrato

K

Dureza

Dureza Calcio

Alcalinidad

Sulfatos

Cloruro

Na

Pozos Bajos Submridionales

Distancia: (Euclidea)

Figura 4 Dendograma de los componentes químicos de las perforaciones censadas

0 4 7 11 14

K

HCO3(-)

Na

Cl

SO4

Pozos y Lagunas


Figura 5 Dendrograma de componentes químicos de Pozos y Lagunas

0 5 10 15

CaLiK

MoCuTi

CoZrY

LaNdPbGaDyGeLuTbHoHfThEuEr

YbCdCsSbWPr

SmGdSnU

CeNi

RbAsMgMnZnBa

Alk.HCO3(-)

AlFeNaCl

SO4Si

Lagunas


Figura 6 Dendrograma de los componentes químicos (iones mayoritarios y minoritarios)lagunas y pozo en Fm.Pulches



8

0 2 5 7 9 11 14 16

LAG. LA BLANCA

LAG. DEL PLATA

LAG. LA ZORRA

LAG. EL PALMAR

LAG. LA VERDE

POZO LAS GAMAS

LAG. LA TIGRA

LAG. LA LOCA

Lagunas todos los componentes


Figura 7 Dendrograma entre lagunas y pozo en Fm. Puelches

4 CONCLUSIONES

El sistema hidrogeológico estudiado tiene un alto grado de complejidad producto de laheterogeneidad de la columna sedimentaria, transfiriendo por diferencias de cargaspiezométricas, aguas de mayor salinidad hacia la superficie, el movimiento vertical del aguaes importante y puede considerarse un Sistema Hidrogeológico No Típico. Las lagunas,presentan elementos comunes con la determinada en la Formación Puelches.

Los resultados obtenidos demuestran la importancia del movimiento vertical del aguasubterránea manifestado en la presencia de zonas de descarga de flujos locales eintermedios. Las condiciones de escala del flujo subterráneo y las características

geomorfológicas de “los bajos” de la planicie de inundación, plantean la presencia de zonasde descarga de flujos con un recorrido de gran distancia horizontal y una restringidapresencia de zonas de recarga inherente a flujos de tipo local.

El modelo conceptual del flujo basado en la propuesta Tóth explica el funcionamiento delas aguas subterráneas y permite dar respuesta a los comportamientos hidrogeoquímicos anivel regional. Se concluye la alta complejidad de este sistema. No obstante, todas estasafirmaciones deberán ser analizadas con más elementos aportados por análisis físico-químicos e isotópicos.

REFERENCIAS

Bielsa l. Y Fratti. R.,1983 Consejo Federal de Inversiones “Estudio de las condiciones químicas del

agua superficial y freática existente en áreas de embalse para estimar la calidad del agua queoperan las obras propuestas - Programa de desarrollo agropecuario para la región de bajossubmeridionales- provincias de Chaco, Santa Fe y Santiago del Estero.

Bojanich Marcovich, E. y Risiga, A.H. 1975. “Aguas subterráneas de la Provincia de Santa Fe”.Revista "Estudios de Geografía de la Provincia de Santa Fe". Soc. Arg. de Est. geográficos GAEATomo 9: 71-101.

Fili, M. y Tujchneider O. 1977, "Características geohidrologicas regionales del subsuelo de laprovincia de Santa Fe (Argentina)", Rev, Asoc, Cienc. Nat. Litoral V8.105-113.

Gollán J. y Lachaga D., 1939. Aguas de la Provincia de Santa Fe- Ministerio de Instrucción Pública yFomento- Instituto experimental de investigación y fomento agrícola ganadero- Departamento dequímica agrícola y edafología.

InfoStat®, (2008). InfoStat versión 2008. Grupo InfoStat, FCA, Universidad Nacional deCórdoba, Argentina.

Lewis, J.P.y Pire, E.F., 1981. “Reseña sobre el Chaco Santafesino”. INTA. Serie fitogeográfica 18: 1-48.



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Sosa, D. C.; Díaz E. L. , Castro, S. L. y Genesio, M. A., 2011 Sistemas hidrogeológicos no típicos enla llanura chaqueña y las obras de recarga VII Congreso de hidrogeología de Salta.

Sosa, D. C. 2013. “El Agua, Excesos Y Déficits, en La Producción Agrícola de Secano y PecuariaDentro De La Cuenca Inferior Del Río Salado” Tesis Doctoral. 234 Pag. Universidad de la CoruñaEspaña http://hdl.handle.net/2183/10158.

Veizaga E.; Sosa, D.; Genesio, M., 2009. “Diagnóstico y estrategias para la utilización de aguasubterránea para uso ganadero en Bajos Submeridionales provincia de Santa Fe”. Actas del VICongreso de Hidrogeología y IV Seminario Hispanolatinoamericano de temas actuales de laHidrogeología. La Pampa, Argentina. ISBN 978-987-1082-38-4. Páginas 13-21

Tóth, J.A. 1963. “Theoretical analysis of groundwater flow in small drainage basins”. J Geoph Res,Vol. 68(16), 1963, pp. 4795–4812.

los sistemas de flujos subterráneos en el norte de la provincia de santa fe, argentina

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