HIDROGEOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN GEOQUÍMICA DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS EN UNA ZONA TÍPICA AGRÍCOLA A PEQUEÑA ESCALA DE JAPÓN

HIDROGEOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN GEOQUÍMICA DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS EN UNA ZONA TÍPICA AGRÍCOLA A PEQUEÑA ESCALA DE JAPÓN

Ciudad de Tsukuba se encuentra en el centro de la llanura de Kanto, la mayor cuenca en Japón. Su espectacular aumento de la población y la agricultura tural de producción hacen que sea imprescindible para cuantificar el sistema de aguas subterráneas para garantizar la sostenibilidad a largo plazo del recurso. En respuesta a esta necesidad, la hidrogeología y la química de las aguas subterráneas en una cuenca agrícola típico de la región se ca- zado en una escala detallada con el fin de servir como una herramienta científica para la gestión de las autoridades locales. Las tierras altas incluyen dos acuíferos sepa- arated mediante el confinamiento de las arcillas. En las tierras bajas, estos acuíferos se comportan como una sola unidad. La infiltración de la precipitación recarga la las aguas subterráneas, que se mueve lateralmente a través de las arenas y lo descarga sobre todo en un drenaje artificial. La edad de la creciente de las aguas subterráneas í con la distancia desde el desagüe, con un máximo de 63 años para las partículas que se originaron en la divisoria de captación. La química de la superficialidad bajo las aguas subterráneas refleja la fuente de fertilizante, con aproximadamente el 75% de las muestras recogidas dentro de las tierras de cultivo superiores a la de Japón los estándares de agua potable para NO UN 3 . Los procesos bioquímicos y la ausencia de prácticas agrícolas reducen las concentraciones de sales todo el resto de la zona. Mejor calidad del agua se encuentra en la profundidad, donde el agua subterránea de Ca-HCO 3 Tipo prevalece. Ó 2006 Elsevier Ltd. Todos los derechos reservados.

INTRODUCCION

Contaminación del agua subterránea ha sido reconocido como uno de los problemas ambientales más graves en Japón desde la Agencia de Medio Ambiente del Japón (EAJ) llevó a cabo una investigación a nivel nacional en 1982 ( Tase, 1992 ). A pesar de la alerta temprana, ni el gobierno ni el público han dado cuenta de la dimensión real del problema hasta recientemente. Por lo tanto, la contaminación de las aguas subterráneas continuó creciente en relación con la expansión de las zonas urbanas y áreas industriales, y la intensificación de la agricultura prácticas para hacer frente a la creciente demanda de alimentos suministro en la región. Una gestión inadecuada de las aguas subterráneas promueve el rápido deterioro de la de recursos, poniendo la comunidad humana bajo una severa riesgo. Entre las fuentes de contaminación, la agricultura ejerce efectos directos e indirectos sobre las tarifas y los com- posiciones de recarga de aguas subterráneas y acuíferos biogeográfica química ( Böhlke de 2002 ). Agricultura constituye el mayor usuario del recurso, con un promedio de alrededor del 70% de todos suministro de agua dulce a escala global ( Ongley, 1996 ). En Japón, muchos acuíferos superficiales en todo el país tienen sido severamente degradada por el uso excesivo de fertilizantes y por pesticidas cidas, y ahora son aptos para el consumo humano especialmente debido al alto contenido de NO UN 3 y no UN 2 ( tase, 2004 ). Cantidades significativas de nutrientes se pueden exportar de las zonas agrícolas en los ríos y lagos a través de Var- vías hidrológicas pagarés y de todos ellos, puede ser se espera una gran contribución especial del subterráneas ter, ya que se mantiene en contacto con los medios de comunicación durante geológica períodos más largos, y por lo general presenta concentraciones más altas de sólidos disueltos que el agua de lluvia o de superficie. Así, la comprensión de los patrones y tasas de flujo de agua subterránea es el primer y más importante paso antes de investigar la migración de contaminantes en cualquier sitio específico. Cuantitativa tativos estimaciones de las trayectorias de flujo permiten una mejor definición de la extensión y movimiento de los contaminantes dentro de la sistema ( Buxton et al., 1991 ), mientras que la química de subterráneas agua es un parámetro esencial para evaluar la ambiental características de un área. A escala nacional, la contaminación de las aguas subterráneas tiene ha informado de concentrarse fundamentalmente en los municipios dentro de la llanura de Kanto ( Tase de 1992 de 2004 ), la más grande y la cuenca más alterado de Japón. A pesar de que el la Geología gía de la llanura ha sido estudiado intensamente (por ejemplo, Kimura, et al., 1991; Suzuki, 1996; Marui y Seki 2003 ), La mayoría de La investigación se limita a la escala regional, a veces con vistas a heterogeneidades locales y variaciones de acuerdo a la ubicación. Por otra parte, otros estudios sólo se comparan las concentraciones de los iones principales en las aguas subterráneas contra estándares de agua potable, sin ninguna preocupación de su relación con otros parámetros. En el centro de la llanura de Kanto, la zona de Tsukuba Cien- cia de la ciudad merece una consideración especial. La ciudad era diseñado para descongestionar el área metropolitana de Tokio, y como resultado se está experimentando un desarrollo estable y dra- matic intensificación de la producción agrícola, con la con- Sist presión sobre el sistema de agua. Mientras que la ciudad tenía una población de 188.000 en el año 2000, se espera para llegar a 350.000 en 2025 ( Municipio de Tsukuba, 2005 ). En vista de esto, hay una necesidad urgente para gestionar adecuadamente envejecer el uso de los recursos hídricos con el fin de asegurar una fiable y la provisión sostenible en un futuro próximo. El propósito de este estudio es definir un marco conceptual de la superficialidad bajos depósitos subyacentes un Catch-agrícola representativa Ment dentro de Tsukuba, y describir los patrones y tasas del movimiento del agua subterránea dentro de ella. Además, las principales iones se analizan para obtener una mejor comprensión de la la química del agua subterránea del sitio, y como base para la construcción de un modelo numérico de transporte contaminante puerto en el distrito. Por último, la presente investigación tiene como objetivo a ayudar a los planificadores en el desarrollo de la ciudad.

AREA DE ESTUDIO

Una cuenca agrícola típico de aproximadamente 400 · 300 m fue seleccionado para la investigación en la parte norte del tsu- Kuba City, Prefectura de Ibaraki, a unos 60 km de norte este de Tokio, Japón. El sitio está ubicado en el límite entre las tierras altas de la meseta de Tsukuba, y la llanura de inundación del Sakura River (Sakuragawa Teichi), con alturas que van desde casi 28 m sobre el nivel del mar en la línea divisoria de las cuencas, 16 m de las tierras bajas ( Fig. 1 ). Una serie de fuertes pendientes, formado como consecuencia de los deslizamientos de tierra, se ajusta la transcripción sición entre ambas zonas. Unos pasillos del valle tienen sido diseccionado en un patrón semi-paralelo a lo largo de la baja tierras, aunque se mantienen secos durante la mayor parte del año, in- cando que el flujo superficial se limita a las fuertes tormentas. Sobre el Por otro lado, una corriente permanente se origina en el Sur esquina occidental del área de estudio, y un con- drenaje abierto institutos el colector de escape del sistema, la eliminación de agua desde el sitio hacia el río Sakura aproximadamente 1 km hasta la norte. Los promedios de anchura del canal 1 y m es sólo parcialmente lleno. El flujo es lento, a veces incluso estancada, como resultado del bajo gradiente y la presencia de raíces de las plantas y materiales en la parte inferior obstrucción. La agricultura es el uso predominante del suelo, principalmente desarrollado en pequeñas granjas distribuidas por todo el relativamente plana tierras altas. Los cultivos principales son el repollo chino, trigo y pastos. De acuerdo con información de los agricultores ción, hay una entrada aproximada de 400 kg ha A1 de fertilidad izers N: P: K 14% en cada temporada de cultivo de trigo, 1000 kg ha A1 de N: P: K 15:10:10 y 400 kg ha A1 de urea 45% para el repollo, y 380 kg ha A1 por mes para el pastos. Un bosque denso cubre una parte de las tierras altas, extendiéndose ción a lo largo de las orillas de la corriente y de la pendiente escarp- mentos. Una zona de ribera y humedales se encuentran cuesta abajo en las tierras bajas, justo arriba del canal de drena.

MATERIALES Y METODOS

El subsuelo se estudió a través de una red de 43 pozos, 23 de los cuales siguió un corte transversal a lo largo de la esperada dirección aguas subterráneas. Aunque, algunas irregularidades en su diseño fuera inevitable, se colocó el transecto multinivel en el centro del sitio estudiado que ofrece el máximo la cobertura de uso de la tierra y las unidades geológicas. La instalación proceso implicó el uso de barrenas de mano (DIK-100A-B1, U70: Daiki Rika Kogyo Co.) y una máquina de perforación (Sistemas GeoProbe Modelo 4220), lo que resulta en un conjunto de bore- agujeros con una profundidad de 1 a 10 m. Fueron estabilizados Todos los pocillos por un paquete de arena, impedido con bentonita, y supervisado a establecer su elevación absoluta. La estratigrafía se determinó por la tala bien, y Se tomaron los núcleos de sedimentos no perturbados para las mediciones de la conductividad vertical y porosidad. hidráulica horizontal conductividad se estimó por medio de pruebas de babosas en varias de las los pozos de monitoreo, y su valor calculado por la solución de Bouwer y Rice (1976) . Precipitaciones (1,272 mm) se obtuvo promediando los valores medidos desde 1991 en una de las instalaciones de automática de observación situada en Tsukuba, automatizado meteorológica sistema de adquisición de datos (AMEDAS), cuyos datos son de publi- dominio lic. Evapotranspiración real se interpola de la tura ratura de acuerdo con el uso de la tierra. Se extiende de 537 mm año A1 en las tierras de cultivo ( Nakagawa, 1984 ) A un max- imo de 1.043 mm año A1 dentro del humedal ( Takamura, 2001 ). Las muestras de las aguas subterráneas, la corriente principal, y el drenaje se recogieron aproximadamente sobre una base mensual durante 14 meses. Antes de las aguas subterráneas de muestreo, el profundidad de la tabla de agua se determinó usando un medidor la cinta y el silbato Fox. Los análisis químicos de las principales cationes fueron realizados por un plasma de argón acoplado por inducción espectrofotómetro de emisión atómica (ICP-AES; Nippon Jarrel Ash-757V ICAP), mientras que no se UN 3 ; NO UN 2 ; do UN l ; y entonces 2À 4 se midieron mediante un Shimadzu CDD-10A ion cromatográfica graficar tanto en la Universidad de Tsukuba. Amonio DNH þ 4 Þ concentraciones se determinaron mediante un DKK Corp IOL-40 multímetro canal iónico. bicarbonato ðHCO UN 3 Þ se calculó por el método de titulación usando un multi E645 Dosimat dispositivo. Una solución de ácido sulfúrico M 0.005 era utilizado como reactivo. Conductividad eléctrica, temperatura, pH, potencial redox (ORP) y oxígeno disuelto (DO) se midieron en el campo por un sensor de Quantas, Hydrolab Corp. Como las observaciones de campo están restringidos por la densidad de la puntos de medición, el flujo de agua subterránea fue deter- extraído a través de un modelo tridimensional desarrollado por MODFLOW el programa de diferencias finitas ( McDonald y Harbaugh, 1988 ). PLAGAS ( Doherty et al., 1994 ) Fue uti- lized para calibrar el modelo, y MODPATH ( Pollock, 1989 ) Calculado los pathlines advección del agua partículas.

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