Modelo Conceptual Acuifero Santiago Norte Sergio Iriarte Diaz

Modelo Conceptual AcuiferoSantiago NorteSergio Iriarte DiazProject RLA/8/031Sustainable Management of theGroundwater Resources in Latin America

• Importantes descensosde los niveles estáticos(10 a 20 m)Problemática• Niveles de nitratos ysulfatos por sobre lanorma de agua potable• Unica fuente de aguapotable para parteimportante de lapoblación (Quilicura,Huechuraba y Renca)y único recurso enperiódos de sequía

Posible factoresdel problema• Crecimiento exponencialde la ciudad desde ladecada de los 60’• La población y lasuperficie de la ciudadhan crecido más de 5veces en solo 30 años• Cambio de uso del territorio, deagricola a urbano-industrial

Objetivos del estudio• Caracterización del sistema hidrogeológico(unidades acuíferas, sistema flujo, recarga,descarga, etc.)• Identificar las fuentes de recarga del sistemasubterráneo• Identificar las fuentes de contaminación• Desarrollo de un modelo conceptual delsistema acuífero

De donde proviene el aguasubterránea en las grandes• Recarga• Fuentes Naturales• Precipitación• Infiltración de escorrentiasuperficialciudades?• Fuentes Urbanas• Perdidas de alcantarillado• Perdidas del agua potable• Descargas industriales• Infiltración desde parques yjardines• Infiltración desde actividadesagrícolas

Posibles fuentes de recargaIndustrialRecarga LocalAgrícolaPerdidas desdecanales de regadioPerdidas desde lossistemas de aguapotable yalcantarilladoUrbanoRecargaRegional

• Nitratos:• Sulfatos:Posibles fuentes denitrato y sulfato• Fertilizantes• Desechos animales• Alcantarillados y fosas sépticas• Fuentes atmosféricas (antropogénicas)• Emisiones volcánicas• Rocas con sulfato o sulfuros

Metodología• Uso de técnicas convencionales• Geología (distribución de facies)• Hidrogeología (caracterización de los acuíferos y de lasdirecciones de flujo subterráneo con datos recopilados en pozosexistentes)• Hidroquímica (caracterización hidroquímica de los acuíferos yde las fuentes de recarga por medio de muestreos de elementosmayores y menores)• Uso de técnicas isotópicas:• Isotopos del agua ( 18 O, 2 H y 3 H)• Isotopos del sulfato ( 34 S and 18 O)• Isotopos del nitrato ( 15 N y 18 O)• Isotopos de Carbono ( 14 C)

DatosQuímicos e hidrogeológicosEstratigráficos

Geología• Depósitos aluvialesdel Río MapochoLacustrineDeposits• Depósitos lacustres• Ignimbrita PudahuelAlluvial DepositsMapocho River Fan

Geología

Hidrogeología

HidroquímicaVertientes y arroyos (recarga local):• Bajo sulfato < 60 mg/l• Bajo cloruro < 7 mg/l• Alto bicarbonato > 110 mg/lAguas tipo Río Mapocho :• Bajo a mod. sulfato 60 - 100 mg/l• Bajo cloruro < 9 mg/l• Mod. bicarbonato 50-70 mg/lAguas tipo Río Maipo:• Alto sulfato >250 mg/l• Alto cloruro 40 - 55 mg/l• Mod. a alto bicarb. 70 - 100 mg/l

Hidroquímica

Hidroquímica

Concentración de nitratos enpozos someros

Tendencia delnitrato a lo largo delflujoCanal San Carlos

Concentración de sulfato enpozos someros

Tendencia del sulfatoa lo largo del flujoCanal San Carlos

Técnicas Isotopicas• Se basan en la propiedad de los isotopos deconcentrarse o fraccionarse debido afactores fisicos, químicos o biológicos.• Isotopos son un mismo elemento (igualnúmero de protones) con diferente masa(diferente cantidad de neutrones)

Isotopos de la molecula de agua16O = 8 protones, 8 neutrones (99.76 %)18O = 8 protones, 10 neutrones (0.2 %)1H = 1 protón (99.985 %)2H = 1 protón, 1 neutrón (0.015 %)

Isotopos de agua• La diferencia de relievetopográfico produce un efectoaltitud sobre los isotopos dela molecula de agua ( 18 Oand 2 H)-10 /-9 ‰-12 /-14 ‰-18 /-15 ‰

Composicion isotópica de la lluvia

Composicion isotópica defuentes superficiales

Composiciónisotopica aguassubterráneas

Oxigeno 18(H2O)

Fuentes de sulfatoy 34 SMina Disputada• Porfido cuprífero de tamañomundial• Alto contenido de pirita (Fe 2 S)• Escasas vetillas de yeso yanhidrita34S Volcánico ymagmático : cerca a 0‰PórfidocupríferosMinerales de Sulfato34S: valores positivosAfloraminetos de yeso• Evaporitas oxfordianasmarinasCompuestosreducidos de S :valoresnegativos 34 S

Composición isotopica desulfatos de diferentes fuentesOxidación de piritaDisolución de YesoFeS 2 + 3.5 + O 2 + H 2 O fi Fe 2+ + 2SO 42-+ 2H + d 34 S = 12 / 14 ‰CaSO 4 *2H 2 O fi Ca 2+ + SO 42-+ 2H 2 Od 34 S = -5 / 3 ‰d 18 O = 0 /-15 ‰d 18 O = 15 / 17 ‰

Azufre 34 y Oxigeno 18

Azufre 34 y Oxigeno 18

Nitrogeno 15 y Oxigeno 18

Nitrato y nitrogeno15

Modelo Conceptualhidroquímico

Modelo conceptual isotópicoRecarga tipo Rio MaipoRecarga UrbanaRecarga tipo Río MapochoRecarga Regional NaturalCon tritioCon tritioSin tritioSin tritioRecarga Local

Modelo Conceptual de recargaFlujo SuperficialFlujo Profundo

Conclusiones• Las principales fuentes de recarga al sistema acuífero son las perdidasde sistema de agua potable y alcantarillado y la recarga regional desdeel río Mapocho. Los acuíferos del sector norte reciben una recargaimportante desde las filtraciones de los canales de regadío. Solo en elsector nor-poniente se aprecia algo de recarga local.• Las concentraciones de Sulfato y cloruro junto al Oxigeno 18 y Azufre34 mostraron que la principal fuente de sulfato está en las pérdidas delagua potable y en la de los canales de infiltración. Procesos deevaporación-disolución son las responsables del incremento de sulfatoen la zona norte.• La distribución de las concentraciones de nitrato y cloruro más la señalisotopica del Nitrogeno 15 prueban que la principal fuente de nitratosproviene de las perdidas del alcantarillado. Otras fuentes menores denitratos estan asociados a desechos animales (areas rurales deHuechuraba y La Pincoya) y del Vertedero Cerros de Renca.

Conclusiones• La contaminación de sulfato y nitrato esta relacionada a unidades conalta permeabilidad y con acuíferos someros (sectores de vulnerabilidadalta).• La conductividad hidráulica de la zona no saturada puede verseincrementada debido al alto contenido de humedad generado por loextenso de las perdidas de la red de agua potable. Esto produce unaumento en la vulnerabilidad de todos los sectores.• Las perdidas del sistema de agua potable pueden llegar a constituir másdel 50% de la recarga total del acuífero (aprox. 1500 l/s considerando30% perdidas). Cualquier cambio (reparaciones) en el sistema de aguapotable puede producir descenso más pronunciados en los niveles deagua. Del mismo modo puede afectar a la zona norte la eliminacióndel Canal El Carmen.