INTRODUCCIÓN

El presente estudio fue realizado dentro del marco de un convenio suscrito entre la Dirección General de Obras Hidráulicas del anterior Ministerio de Obras Públicas, Transportes y Medio Ambiente (MOPTMA) y el CEDEX. El objetivo principal del estudio ha sido la obtención de información básica que pueda mejorar el conocimiento que se tiene sobre el comportamiento dinámico de los acuíferos carbonatados de Sierra Gorda, Sierra Tejeda y del acuífero aluvial de Zafarraya. El estudio se enmarca dentro de un programa de la Confederación Hidrográfica del Guadalquivir para la evaluación de recursos hídricos subterráneos en el curso alto del río Genil, dentro del tramo comprendido entre la cabecera de este río y su desembocadura en el embalse de Iznájar. Aparte de estos acuíferos, el estudio comprendió también las aguas subterráneas de la vega de Granada y de sus alrededores, cuyos resultados serán presentados en un número próximo de esta revista. 

Las técnicas utilizadas en el estudio han incluido la realización de aforos diferenciales con trazadores en el río Genil, la determinación de la composición química tanto de las aguas superficiales como subterráneas, la medida de los isótopos estables del agua, deuterio y oxígeno-18 y la medida del tritio natural procedente, principalmente, de los ensayos nucleares realizados a partir del año 1952.

La geología de superficie de la zona del estudio se muestra en la figura 1. La unidad hidrogeológica de Sierra Gorda, se compone, principalmente, de dos subunidades: el acuífero carbonatado de Sierra Gorda que pertenece al Lías Inferior y el acuífero cuaternario detrítico del polje de Zafarraya. El macizo de Sierra Gorda tiene una superficie aproximada de unos 260 km² y una potencia máxima que debe superar los 1000 metros. Sus flancos suelen ser abruptos, alcanzándose alturas de hasta 1600 metros. En la parte superior, de topografía más suave, se observa un desarrollo espectacular de formas cársticas de absorción. La potencia del acuífero asciende a varios centenares de metros, si bien no se conoce con precisión. El substrato no llega a aflorar, pero se supone que está constituido por materiales triásicos (Keuper), en el que predominan las margas con algunas intercalaciones de evaporitas.

FIGURA 1. Geología de la zona y ubicación de los manantiales

El acuífero de Sierra Gorda se comporta como un acuífero fisurado y carstificado, generalmente de carácter libre, excepto en sus bordes norte y este y en la zona ocupada por el polje de Zafarraya. De una manera general, este acuífero presenta los siguientes límites impermeables:

a) Por el sureste: metapelitas de la unidad geológica de Sierra Tejeda.

b) Por el suroeste y oeste: materiales del complejo geológico de Colmenar- Periana.

c) Por el norte y noroeste: depósitos del Trías (Keuper).

d) Por el este: depósitos cretácicos y neógenos.

Los valores de transmisividad obtenidos para este acuífero, oscilan entre límites muy amplios, desde 40 a 16.000 m²/día. El coeficiente de almacenamiento se estima en un valor del 1,5 %.

Enclavado dentro de esta formación, se encuentra el polje de Zafarraya, el cual constituye un acuífero cuaternario formado, fundamentalmente por materiales detríticos margoarenosos terciarios y aluviones cuaternarios de unos 100 m de potencia, materiales que se encuentran cabalgando sobre los materiales carbonatados antes mencionados. Este polje forma una cuenca endorréica de unos 40 km² de superficie, a cotas comprendidas entre 885 y 900 m.s.n.m. La mayor parte de la recarga se produce a través del arroyo de la Madre que, procedente de Sierra Tejeda, recorre longitudinalmente la superficie del polje.

La pluviometría anual en la zona del polje es alrededor de 850 mm. Se acepta que alrededor del 40 % de la precipitación se infiltra y el resto se evapora. Los registros piezométricos de la zona de Zafarraya muestran la existencia de una divisoria de aguas situada en la parte occidental del polje, que separa el flujo en ambas direcciones (norte y sur). Se ha detectado la existencia de varios sumideros, a través de los cuales el agua del acuífero cuaternario drena hacia el acuífero carbonatado. Estos sumideros determinan en gran parte la superficie piezométrica. La profundidad del nivel freático varía, según los sectores, entre 25 y 100 metros, observándose grandes oscilaciones del mismo.

Los recursos totales de esta unidad hidrogeológica se estiman en 115 hm³, de los cuales unos 100 hm³ drenan hacia el norte de Sierra Gorda, principalmente, a través de los manantiales de Loja, situados a una cota aproximada de 500 m y de los manantiales de Riofrío, si bien en esta zona hay otros manantiales de carácter salino que proceden de los materiales triásicos situados al oeste de Sierra Gorda.

La figura 2 muestra los caudales medios mensuales de los manantiales de Loja de acuerdo con los datos históricos publicados por el ITGE. En esta figura se indican asimismo los caudales obtenidos por los autores de este informe durante el curso del estudio, mediante aforo diferencial del río Genil, aguas arriba y aguas abajo de Loja. Se observa que estos últimos fueron sistemáticamente algo más elevados que los valores medios históricos. La diferencia se explica por el hecho de que los valores históricos corresponden a la suma de los afloramientos más importantes (ocho en total) y no se tiene en cuenta la contribución de otros afloramientos de pequeño caudal localizados de forma más o menos difusa en la zona.

FIGURA 2. Caudales medios históricos, obtenidos por el ITGE, de los 8 manatiales más importantes de Loja y algunos valores obtenidos en este estudio mediante aforo diferencial del río Genil

La descarga anual del acuífero hacia el sur se ha estimado en sólo 3 hm³ y tiene lugar, principalmente, a través del nacimiento del río Guaro, que se encuentra situado en la cota 700.

Muy cercano a Loja y en su parte norte, existe otro afloramiento carbonatado, denominado Hacho, que está formado por dolomías y calizas del Lías Inferior y Medio. La superficie de este afloramiento es de unos 9 km² y su recarga anual se estima en un valor comprendido entre 2 y 3 hm³. Se ha insinuado por algunos autores que este macizo puede contribuir al caudal de algunos de los manantiales de Loja, concretamente, del manantial El Frontil, que se encuentra al pie del mismo en la margen derecha del río Genil (todos los manantiales restantes se encuentran en la margen izquierda), lo cual no sucede, como se demuestra en este trabajo.

Otro importante acuífero carbonatado de la zona es el constituido por los mármoles de Sierra Tejeda, donde predomina la erosión de tipo lineal con barrancos profundos y vertientes abruptas. La infiltración del agua tiene lugar a través de las numerosas fracturas existentes. El substrato de este acuífero puede estar formado por los micaesquistos y cuarcitas situados en la base de los mármoles y en unidades inferiores. Una parte de la descarga del acuífero se produce a través de los manantiales de Nícar, Játar y el nacimiento del río Alhama. El primero se encuentra entre los mármoles, y los otros dos en el contacto tectónico de los mármoles con los micaesquistos de las unidades superpuestas.

Se analizaron cincuenta y cuatro muestras de agua. Por razones de espacio, no se presentan la totalidad de los resultados, sino solamente un resumen de los mismos, que se muestra en las tablas 1 y 2. Las cifras entre paréntesis en estas tablas indican el número de puntos promediados en el caso de la tabla 1 y el número de análisis de la misma muestra promediados en el de la tabla 2. Aparte de estos análisis, se analizaron en campo otras veinticinco muestras, determinándose la temperatura, conductividad, pH y alcalinidad o ion bicarbonato, así como otras doce muestras del acuífero aluvial de Zafarraya, en las cuales se determinó solamente el ion nitrato.

Como era de esperar, tratándose de aguas que están en contacto con materiales carbonatados, todas las muestras, a excepción de la del pequeño manantial de La Alcaicería, se encuentran saturadas en calcita. El agua de este último manantial procede de niveles superiores de las formaciones coluviales próximas al mismo. Las aguas procedentes de los niveles superiores de los dos acuíferos carbonatados formados, respectivamente, por las sierras Gorda y Tejeda tienen como componentes iónicos predominantes CO₃H^-, Ca⁺⁺ y Mg⁺⁺. Ello indica un contacto casi exclusivo del agua con las calizas y dolomías de estos acuíferos y casi nulo con el substrato triásico. El contacto con este último se reflejaría por la presencia de iones procedentes de la disolución de materiales evaporíticos, tales como halita y yeso. Los manantiales de Loja, de Riofrío y del nacimiento del río Guaro son claros exponentes de las aguas procedentes de Sierra Gorda, en tanto que los manantiales de Játar y los que dan origen a los ríos Alhama y Bermuza lo son de las procedentes de Sierra Tejeda. Tanto la composición química del agua, como los análisis isotópicos, que se presentan más adelante, demuestran que los manantiales de Játar y el del nacimiento del río Alhama proceden de una misma vía de descarga del acuífero de Sierra Tejeda. En cambio, claros exponentes de aguas que han tenido un contacto con los materiales del substrato y, por tanto, de aguas profundas son el manantial termal de Alhama, la fuente de los Cinco Caños de Alcaucín y los dos manantiales de El Salar (El Membrillo y Bañuelo).

Las aguas de los manantiales de Loja, presentan todas ellas una composición química muy parecida entre sí. Sin embargo, se observan determinadas diferencias que reflejan la existencia de vías de descarga separadas, al menos en el último tramo de su curso. La diferencias más significativas afectan a las concentraciones de los iones Cl^-, SO₄⁼, Na⁺ y, en el caso de los manantiales La Cadena y Porrina, el Ca⁺⁺. Basándose en estas diferencias los manantiales de Loja, pueden agruparse en las cuatro parejas siguientes: 

a) Plines y Genasal .

b) Borbollote y El Frontil.

c) El Terciado y Manzanil.

d) Porrina y La Cadena. 

Por otra parte, dada la gran similitud de los parámetros isotópicos que se mostrarán más adelante para las aguas de estos manantiales, parece lo más probable que estos ocho manantiales deben proceder de un almacenamiento subterráneo común y que las pequeñas diferencias de composición química son establecidas en el último tramo del recorrido del agua antes de su afloramiento. Las diferencias de composición química entre las aguas de los cuatro flujos subterráneos indicados puede explicarse de dos formas diferentes: 

En una de las campañas realizadas, cuando las condiciones hidrológicas eran más estables, se investigó el cambio de la composición química del agua del río Genil, en el tramo comprendido entre Huétor Tájar y un punto próximo a la cola del embalse de Iznájar, cambio producido por la descarga de aguas subterráneas. La figura 3 muestra los valores obtenidos para la conductividad y para la concentración del ion Cl^-, como parámetros que ofrecen las mayores ventajas para los fines perseguidos, debido, en el caso de la conductividad, a su facilidad de medida y, en el del ion Cl^-, a su carácter conservativo. Los elevados valores de ambos parámetros encontrados en Huétor Tájar, se justifican por el hecho de que la mayor parte del agua en este punto procedía de la descarga del acuífero de la vega de Granada, así como por los aportes salinos provenientes de los manantiales de Villanueva de Mesía y Brácana. Evidentemente, la disminución de los valores de dichos parámetros a lo largo del río, era debida a los aportes subterráneos que se producen en este tramo, exceptuando el pequeño caudal que era aportado por el arroyo Vilano.

siendo C_s la conductividad media de los aportes subterráneos.  

A través del estudio realizado, se ha puesto de manifiesto que la composición química del agua subterránea varía muy poco de unos manantiales a otros (véase tabla 2). Igualmente, las variaciones a lo largo del año son mínimas, como era de esperar. Por tanto, de acuerdo con los datos de esta tabla, la ecuación anterior puede utilizarse de forma aproximada tomando para C_s una conductividad media igual a 570 µS/cm y una concentración media de ion Cl^- igual a 37 mg/l. Con los datos presentados en la figura 3, se obtienen, para la totalidad del tramo investigado, unos valores de f iguales a 0,57 y 0,65, respectivamente, con los dos parámetros anteriores. Como el caudal aforado en el punto del río situado aguas abajo de Loja, fue de 4,3 m³/s, se obtiene para el caudal producido por la descarga de aguas subterráneas, utilizando el valor de f proporcionado por el ion Cl^- que tiene una mayor fiabilidad, un valor igual a 4,3x0,65 = 2,79 m³/s.

FIGURA 3. Situación de algunos de lospuntos de mustreo en el tramo del río Genil comprendido entre Huétor Tájar y aguas abajo de Loja, con los valores correspondientes de conductividad (µS/cm) y concentración de ion cloruro (mg/l)

En el cálculo anterior no se ha tenido en cuenta el caudal del arroyo Vilano, debido a que era despreciable en el momento del muestreo. Sin embargo, cuando ello no sea sí, deberá tenerse en cuenta el aporte de ion Cl^- producido por este arroyo o bien su influencia en la conductividad del agua del río Genil.

El estudio realizado demuestra la posibilidad de controlar de forma continua el caudal de agua descargado por el macizo carbonatado en este tramo del río Genil, mediante registro de la conductividad del agua en los dos puntos extremos del mismo. Lógicamente, el método exige conocer el caudal del río en el punto de aguas abajo, lo cual obliga a disponer en el mismo de una estación de aforos. Aparte de los ocho manantiales mencionados en el apartado anterior, existen en la zona de Loja otros muchos pequeños afloramientos dispersos que no pueden ser aforados. Algunos de estos afloramientos se encuentran aguas debajo de Loja. Por tanto, la situación correcta de dicha estación sería en un punto situado entre 3 y 5 km aguas abajo de esta localidad o, mejor aún, lo más próximo posible a la cola del embalse lleno de Iznájar.

Como puede verse en la tabla 2, las concentraciones de ion NO₃^- en las aguas procedentes de los macizos carbonatados Sierra Gorda y Sierra Tejeda son muy bajas, tal como era de esperar. En cambio, las concentraciones encontradas en los manantiales de Loja son mucho más elevadas. En el subsuelo no existen, por regla general, rocas nitrogenadas que aporten este componente al agua, por tanto, las elevadas concentraciones de ion NO₃^- de los manantiales de Loja sólo puede justificarse por el aporte de agua procedentes del acuífero cuaternario de la cuenca endorréica de Zafarraya, donde las concentraciones de este ion son muy elevadas, debido al uso de abonos minerales con fines agrícolas. Esta circunstancia permite determinar la fracción f de agua que llega a los manantiales de Loja procedente de este último acuífero por medio de una ecuación similar a la ecuación (1):

donde C_Z, C_SG y C_ML representan, respectivamente, las concentraciones medias de ion NO₃^- en el acuífero aluvial de Zafarraya, en el de Sierra Gorda y en los manantiales de Loja. 

Debido al uso de abonos minerales con fines agrícolas, las concentraciones de ion NO₃^- en los pozos y sondeos del acuífero de Zafarraya, varían dentro de límites muy amplios. Con el objeto de obtener un valor medio de la concentración de ion NO₃^- que pueda considerarse representativo para las aguas de este acuífero, se llevó a cabo una campaña para muestreo específico de puntos de agua para la determinación de este ion. Se muestrearon trece puntos de agua, obteniéndose las concentraciones siguientes: 16,8; 88,2; 40,0; 84,0; 105,0; 99,6; 37,0; 188,8; 127,6; 183,0; 40,0; 40,1 y 82,0 mg/l. La concentración media asciende pues a 87,1±41,5 mg/l, si bien la desviación media es elevada.

Por otra parte, el valor de C_SG, es decir, la concentración de ion NO₃^- procedente, directamente, del acuífero carbonatado, se estima a partir de los datos obtenidos en un valor próximo a 1,9 mg/l. El origen de estos nitratos es, en parte, la disolución de materiales nitrogenados que pueden encontrarse en la capa superior del suelo procedente de la descomposición de la materia orgánica y, en parte, la disolución de óxidos de nitrógeno existentes en el aire. El valor de C_ML, es decir, la concentración media de ion NO₃^- en los manantiales de Loja, asciende a 8,6±0,39 mg/l. 

Con los valores anteriores, la aplicación de la ecuación (2) proporciona un valor de f igual a 0,0786, es decir, aproximadamente, el 7,9 % del agua de los manantiales de Loja procede del acuífero aluvial de Zafarraya. Como el caudal medio total de estos manantiales es de unos 2,8 m³/s, el caudal aportado por el acuífero cuaternario de Zafarraya sería de unos 220 l/s. Para los manantiales de Riofrío, con una concentración de ion NO₃^- igual a 7,3 mg/l, la contribución del acuífero de Zafarraya asciende sólo al 6,3 %. 

Por otra parte, el hecho de que las concentraciones de ion NO₃^- de todos los manantiales de Loja, sean casi iguales indica que, probablemente, el agua de estos procede de un mismo almacenamiento subterráneo bien mezclado que luego se bifurca en diferentes flujos en una zona próxima a la de afloramiento. Más adelante veremos como los isótopos estables y el tritio apoyan esta hipótesis.

El hecho de que los pozos existentes en la zona de Llanos de la Dona tengan una composición isotópica bien diferente de la que tienen los manantiales de Loja, demuestra que estos pozos no interceptan el flujo subterráneo que alimenta a esos manantiales.

Lógicamente, la mayor parte de las aguas que descargan por estos manantiales proceden de Sierra Gorda, pero, además de la contribución del acuífero aluvial de Zafarraya, demostrada por la concentración del ion nitrato, los isótopos estables sugieren, como veremos, la posible existencia de una contribución significativa de Sierra Tejeda. Como puede verse en la tabla 3, la desviación isotópica d¹⁸O de los manantiales de Loja, tiene valores intermedios entre los correspondientes a las aguas subterráneas de la zona de Llanos de la Dona, los sondeos del IRYDA y los obtenidos para los manantiales que drenan Sierra Tejeda. Aparte del manantial que forma el nacimiento del río Guaro, no existen otros sondeos o manantiales que puedan proporcionar información precisa sobre la composición isotópica media de las aguas de lluvia infiltradas en el acuífero de Sierra Gorda.

(-8,37) f + (-7,38) ((1-0,079)-f) + (-7,51) 0,079 = -7,55; dando f = 0,16

Con este dato, la contribución aproximada de cada acuífero al caudal de los manantiales de Loja, quedaría de la forma siguiente: 76 % del acuífero de Sierra Gorda, 8 % del acuífero de Zafarraya y 16 % del acuífero de Sierra Tejeda.

5. ANALISIS DE TRITIO

Se analizaron cincuenta y seis muestras de agua. Los resultados más significativos se muestran en la tabla 4, agrupados de forma similar a como se ha hecho para los isótopos estables. Estos resultados de la concentración de tritio se expresan, como es usual en estudios hidrológicos, en unidades de tritio (UT). La unidad de tritio equivale a una relación T/H igual a 10^-18 en número de átomos. Las equivalencias con otras unidades de radiactividad son:

1 UT = 3,1927 x 10^-3 m Ci/m³ y también 1 UT = 0,11813 Becquerelios/litro (Bq/l)

El error analítico de cada determinación, representado por la desviación estándar, varió entre 0,25 y 0,46 UT. Lógicamente, cuando se han promediado varios datos, el error es menor.

Debido a las bajas concentraciones de tritio que se encuentran en las aguas naturales, su medida sólo es posible mediante un proceso de concentración, que se realiza por vía electrolítica. En este proceso, se somete a electrólisis un volumen de agua de 500 ml y el proceso se interrumpe cuando el volumen de agua remanente es de unos 12 ml. En este volumen se encuentra, aproximadamente, el 80 % del tritio contenido en la muestra original. Como el factor de reducción de volumen es, aproximadamente, de 42, la concentración de tritio en la muestra final será unas treinta y cuatro veces mayor que la existente en la muestra original.

El tritio es el isótopo del hidrógeno de número de masa 3, es decir, ³H. Pequeñas actividades de tritio, son producidas de forma natural en la alta atmósfera a partir de determinadas reacciones nucleares inducidas por los neutrones liberados en la misma por la radiación cósmica. Este tritio natural se incorpora al agua de las precipitaciones en forma de agua tritiada (THO), produciendo concentraciones muy bajas pero que se pueden medir perfectamente con las técnicas actuales de medida. A partir del año 1952, las precipitaciones en todo el globo y, principalmente, las del Hemisferio Norte, han contenido concentraciones de tritio muy superiores a las producidas de forma natural, debido a los ensayos nucleares realizados en la atmósfera, mayormente, durante los años 50 y 60 (ensayos termonucleares). Este tritio ha producido el marcado natural de todas las aguas meteóricas del globo y, por tanto, también de los acuíferos donde se produce una renovación rápida del agua. Debido a este origen reciente del tritio termonuclear y al corto período de semidesintegración de este isótopo (12,43 años), el tritio se utiliza en Hidrología para identificar aguas modernas. Las aguas procedentes de precipitaciones anteriores a 1952, tendrían ahora concentraciones difícilmente detectables.

Para poder interpretar de forma correcta los valores de concentración de tritio obtenidos, es necesario conocer las concentraciones que tuvieron las precipitaciones en la zona del estudio a partir de 1952, cuando se iniciaron los ensayos termonucleares atmosféricos. Estas concentraciones son conocidas gracias a las medidas directas realizadas por el CEDEX desde 1970 en las precipitaciones medias de diferentes zonas de la península Ibérica sobre la base de muestras medias mensuales. Los resultados obtenidos demuestran que las concentraciones medias sólo han experimentado variaciones pequeñas dentro de dicha península. Sin embargo, las concentraciones medidas en zonas próximas a la costa, concretamente en Málaga y Pontevedra, fueron alrededor del 10 % inferiores a las de Madrid, debido al efecto de dilución como consecuencia de la proximidad del mar. Los resultados obtenidos para esta última estación se muestran en la columna 3 de la tabla 5. La columna 2 de esta tabla muestra un modelo válido para el Hemisferio Norte, elaborado por A. Plata con datos de más de cuarenta estaciones pertenecientes a la red OIEA-OMM. Se trata de un modelo único, debido a que las concentraciones de tritio estuvieron determinadas por la intensidad y frecuencia de los ensayos nucleares realizados desde 1952 y éstas han sido las mismas para todo el globo.

Para la zona del estudio, se han utilizado los valores de Madrid, multiplicados por un factor constante igual a 0,85, que corrige los valores por el efecto de la proximidad al mar y por las variaciones estacionales de la concentración de tritio en las precipitaciones (éstas son algo mayores durante el período de mayo a septiembre que para el resto del año). Los valores así obtenidos (columna 4) se han dividido por los correspondientes al modelo general para el Hemisferio Norte (columna 1 de la tabla), obteniéndose los factores que se indican entre paréntesis en esta misma columna, cuyo valor medio asciende a 1,41. Las concentraciones para los años en que se carece de datos, se han calculado multiplicando los valores correspondientes del modelo por este factor. Por último, la columna 5 muestra los valores de la columna 4 corregidos por desintegración radiactiva del tritio durante el intervalo de tiempo comprendido entre cada año y la fecha en que se midieron las muestras de agua, que representan, por tanto, las concentraciones de tritio que habrían tenido en 1995 las precipitaciones medias de los años anteriores, desde 1953 (ver la figura 6).

Puede verse que las precipitaciones medias posteriores a 1982 tendrían en la actualidad una concentración próxima a 6,5 UT. Esta sería, asimismo, la concentración aproximada que tendrían las aguas subterráneas alimentadas con estas precipitaciones. Lógicamente, la ausencia de tritio en el agua subterránea indica, asimismo, una ausencia de recarga procedente de precipitaciones posteriores al año 1953. Concentraciones mayores de cero pero inferiores a unas 5 UT indican la presencia de aguas anteriores a este año mezcladas con aguas posteriores al mismo. Concentraciones mayores de unas 7 UT indican la presencia de aguas procedentes del período 1958 a 1978, cuando las concentraciones de tritio en las precipitaciones fueron mayores.

Como puede verse en la tabla 4, la mayor parte de las muestras analizadas dieron concentraciones de tritio superiores a 6,5 UT, reflejando que se trata de aguas de recarga reciente. Las únicas excepciones encontradas corresponden a las aguas salinas de la zona de El Salar, las aguas del manantial termal del balneario de Alhama y las que afloran en la fuente de los Cinco Caños, situada en el pueblo de Alcaucín. Se trata, en estos casos, de aguas que contienen fracciones importantes procedentes de precipitaciones anteriores al año 1953 y, por tanto, de aguas con un tiempo largo de residencia en el acuífero. Todas estas aguas tienen concentraciones salinas y temperaturas más elevadas que las del resto de los manantiales salinos, indicando que debe tratarse de aguas profundas que, posiblemente, entran en contacto con los materiales triásicos del substrato.

Las aguas de los manantiales de Loja dieron concentraciones comprendidas entre 6,4 y 7,8 UT con un valor medio de 7,1 UT. Los valores más bajos (6,4 UT) corresponden a los manantiales de Borbollote y El Frontil, los cuales se encuentran en cotas más bajas y presentan concentraciones más elevadas de los iones Cl^-, SO₄⁼ y Na⁺. Esto sugiere que estos manantiales deben drenar pequeñas fracciones de agua procedente de la zona de El Salar.

En la zona de Llanos de la Dona, las concentraciones de tritio de los diferentes pozos muestreados mostraron valores muy variables, indicando una desigual distribución de la recarga y la ausencia de un flujo local importante que produzca el mezclado del agua subterránea.

Las dos muestras tomadas en pozos situados al pie de Sierra Tejeda, dieron una concentración casi idéntica con un valor medio igual a 10,2 UT. Concentraciones ligeramente superiores a ésta, se obtuvieron de los manantiales Gordo de Játar y en el nacimiento del río Alhama, lo cual demuestra, como era de esperar, que las aguas de estos manantiales proceden de Sierra Tejeda. La elevada concentración de tritio indica que se trata de aguas con un componente importante procedente de precipitaciones que tuvieron lugar dentro del período desde 1958 a 1978.

Como se sabe, las aguas subterráneas de acuíferos cársticos o, en general, de rocas fracturadas viajan a través de las cavidades y fisuras del terreno, de forma que las diferentes fracciones de agua que penetran en el acuífero cada año suelen mezclarse en un tiempo relativamente corto con las aguas almacenadas con anterioridad. En estas condiciones, la dinámica de renovación del agua dentro del acuífero se aproxima a la definida por un modelo de mezcla total o modelo exponencial (Plata, 1990 y 1995). En este modelo, se supone que el agua que se infiltra en un determinado volumen V del acuífero (que se considera constante), con una concentración de tritio igual a C₀(t) y un caudal igual a Q, se mezcla de forma instantánea con la existente previamente en el acuífero o en una zona determinada de éste, alcanzando una concentración C(t).

Si se supone que la recarga es igual que la descarga, el balance de tritio puede expresarse por medio de la expresión siguiente:

El tiempo t¢ corresponde al momento de realizar la toma de muestras. La ecuación anterior permite calcular la concentración de tritio que tendría el agua del acuífero en el momento del muestreo por integración de todas las fracciones recargadas desde 1953. La expresión integral se calcula a través de un sumatorio en el que intervienen todas las fracciones anteriores. La función de entrada C₀(t) corresponde a los valores indicados en la columna 4 de la tabla 5. El cálculo se realiza para diferentes valores del tiempo de renovación y se determina el valor de este parámetro que proporciona una concentración C_t igual a la encontrada en el acuífero.

La variación de C_t en función del tiempo de renovación obtenida con los datos de C₀(t) de la tabla 5, se muestra en la figura 7. La forma de campana de esta curva se debe a que la función C₀(t) tiene asimismo esta forma. Ello significa que, para concentraciones de tritio mayores de unas 6 UT, son posibles, teóricamente, dos valores diferentes del tiempo de renovación. Sin embargo, el tiempo de renovación proporcionado por la rama descendente de la curva tiene que ser descartado por razones estrictamente hidrológicas (tiempos de renovación mayores de veinte ó treinta años no son posibles en el caso presente).

De acuerdo con la curva de la figura 7, la concentración de tritio obtenida para los manantiales de Loja, no mezclados con aguas más antiguas (alrededor de 7,8 UT), correspondería a un valor del tiempo de renovación próximo a 5,8 años. Por tanto, si se toma un caudal 3 m³/s para la descarga media del acuífero, el volumen del almacenamiento subterráneo del que se alimentan estos manantiales sería, según el modelo, igual a 3x5,8x365x24x60x60 = 548 hm³.

Este corto tiempo de renovación explica el hecho de que algunos manantiales se sequen o experimenten grandes caídas de caudal durante los períodos de sequía prolongados. Para el acuífero de Sierra Tejeda, con 10,3 UT, el tiempo de renovación sería de unos nueve años. Suponiendo un caudal medio drenado de 0,7 m³/s (valor estimado), el volumen del almacenamiento ascendería a 199 hm³. Lógicamente, estos valores tienen un carácter estimativo.

Basándose en lo expuesto anteriormente y en la información descrita en los apartados anteriores, se ha tratado de representar de forma esquemática los flujos subterráneos existentes en la zona. Este esquema se muestra en la figura 8, según el cual, el acuífero de Sierra Tejeda descarga en sus niveles altos a través de los manantiales de: Játar, nacimiento del río Alhama, nacimiento del río Bermuza, la fuente de los Cinco Caños en Alcaucín y, tal vez, de La Alcaicería.

FIGURA 8. Esquema de flujos sugerido para los acuíferos Sierra Gorda, Sierra Tejeda y Cuaternario de Zafarroya

Una parte de la infiltración producida en este macizo, desciende a niveles profundos y viaja a través de los materiales triásicos, preferentemente, en dirección este, alimentando al manantial térmico del balneario de Alhama y más adelante, a los sondeos surgentes de Romilla y al manantial de La Malá, ambos termales y próximos a la ciudad de Granada. Otra parte del agua infiltrada se incorpora al flujo que alimenta a los manantiales de Loja.

El acuífero de Sierra Gorda alimenta a cotas altas al manantial del nacimiento del río Guaro y, a niveles más profundos, a todos los manantiales de Loja y Riofrío. La mayor parte del flujo que conduce a estos manantiales, circula a través de un nivel de carstificación profundo, situado cerca del contacto con los materiales triásicos. Este nivel de carstificación actúa como una red de drenaje que colecta la infiltración superficial y la descarga de numerosos acuíferos colgados existentes en la zona.

El acuífero cuaternario de Zafarraya descarga a través de diversos sumideros o depresiones piezométricas en el acuífero de Sierra Gorda, incrementando el flujo de éste. Debido a la depresión piezométrica producida por la extracción de agua, este acuífero recibe aportes procedentes del acuífero de Sierra Gorda y, probablemente, también del acuífero de Sierra Tejeda.

Una conclusión importante derivada del estudio, es el esquema de los flujos subterráneos descrito en el apartado anterior. Aparte de este esquema, los resultados obtenidos han permitido llegar a las conclusiones siguientes:

Las aguas que afloran por los diferentes manantiales de Loja, son bicarbonatadas cálcicas y presentan todas ellas una composición química muy parecida entre sí. Las pequeñas diferencias de concentración, que afectan, principalmente, a los iones Cl^-, SO₄⁼ y Na⁺, se explican por el mezclado con pequeñas fracciones de aguas profundas y antiguas procedentes de la zona de El Salar. Estas diferencias permiten clasificar los ocho manantiales más importantes en las cuatro parejas siguientes: Borbollote y El Frontil, Plines y Genasal, Terciado y Manzanil y Porrina y La Cadena. La similitud de las composiciones químicas e isotópicas sugiere que todos los manantiales se alimentan de un mismo almacenamiento subterráneo bien mezclado.

Además de los ocho manantiales anteriores, existen en la zona otros pequeños afloramientos de pequeño caudal que aportan un caudal comprendido entre el 10 y el 20 % del caudal total que aflora en la zona. Basándose en las grandes diferencias de algunos parámetros físicos y químicos (por ejemplo, conductividad e ion Cl^-) que tienen las aguas de los manantiales de la zona, con respecto a la que circula, normalmente, por el río Genil, los incrementos de caudal producidos en este río por esos aportes subterráneos, pueden ser cuantificados de forma simple a través de la medida de los mismos. Registros continuos de la conductividad del agua en diferentes puntos del tramo afectado, pueden proporcionar las variaciones estacionales de los caudales descargados en dicho río.

A partir de las concentraciones de ion NO₃^-, se deduce que el acuífero cuaternario de la cuenca endorréica de Zafarraya, contribuye al caudal de los manantiales de Loja en una proporción aproximada del 8 %, es decir, en unos 240 l/s como valor medio. En cambio, la contribución de este acuífero a los manantiales localizados en las vertientes sur y este (manantiales que forman los nacimientos de los ríos Guaro, Bermuza y Alhama, así como la fuente de los Cinco Caños en el pueblo de Alcaucín) es nula.

Los isótopos estables del agua (deuterio y oxígeno- 18), indican que la mayor parte del agua subterránea de la zona, procede de precipitaciones de origen atlántico. Asimismo, indican que los pozos existentes en la zona de Llanos de la Dona, no interceptan el flujo subterráneo que aflora por los diversos manantiales de Loja. Las aguas de estos pozos proceden de la infiltración local, sin que exista una clara relación entre unos pozos y otros.

La composición isotópica del agua de los manantiales de Loja, no puede explicarse sin admitir la existencia de una contribución significativa de agua isotópicamente más negativa, procedente de Sierra Tejeda. Los resultados obtenidos permiten evaluar este contribución en un valor próximo al 16 %.

Las aguas subterráneas de la zona de El Salar, parecen proceder del mismo flujo que alimenta a los manantiales de Loja. Se trata de aguas de lenta renovación, desviadas del flujo subterráneo principal. Su salinización debe estar relacionada con el contacto con los materiales evaporíticos profundos de la zona.

Aparte de las aguas subterráneas de El Salar, las aguas de la fuente termal del balneario de Alhama, la de la fuente de los Cinco Caños en Alcaucín y la que se extrae de algunos pozos de la zona de Llanos de la Dona, contienen fracciones importantes procedentes de precipitaciones anteriores al año 1953.

Las aguas que afloran por los manantiales de Loja, proceden, en su mayor parte, de las precipitaciones de los últimos cinco a diez años. El modelo exponencial de renovación, proporciona un valor del tiempo de renovación (relación entre el espesor de la lámina de agua y la recarga) cercano a los seis años. Para una recarga igual al caudal medio de los manantiales (unos 3 m³/s), el volumen del almacenamiento subterráneo sería próximo a 600 hm³.

El agua subterránea de Sierra Tejeda, contiene proporciones significativas procedentes de precipitaciones que tuvieron lugar durante el período comprendido desde el año 1958 al 1978. El tiempo de renovación proporcionado por el modelo exponencial, asciende a unos nueve años y el volumen del almacenamiento subterráneo a unos 200 hm³.

(*) Licenciado en Ciencias Químicas. Centro de Estudios de Técnicas Aplicadas del CEDEX, (Ministerio de Fomento).

(**) Ingeniero de Caminos, C. y Puertos. Centro de Estudios de Técnicas Aplicadas del CEDEX, (Ministerio de Fomento).