La demanda de agua en Chilca ha aumentado considerablemente en la última década, debido al aumento de la población y el desarrollo económico en la zona, y a la falta de recursos hídricos disponibles en la cuenca. Esta situación ha incrementado la sobre explotación de los recursos hídricos subterráneos. Estudios actuales revisados arrojaron evidencias de la contaminación del agua extraída. Por lo tanto, esta investigación plantea determinar el grado de extensión de la intrusión marina en la zona costera de Chilca, Lima. Para tal efecto, se modela numéricamente el flujo del agua subterránea con MODFLOW, que incluyen parámetros hidrogeológicos e hidrodinámicos del acuífero. Asimismo, se representa la dinámica de la intrusión marina con el modelo numérico SEAWATER INTRUSION. Se utilizaron datos de cargas hidráulicas en una red de pozos desde el 2005 al 2014, los que se usaron para calibrar el modelo y realizar un análisis de sensibilidad. Con el modelo calibrado, se simuló la intrusión marina en 10, 20 y 40 años. Los resultados muestran que la extensión en longitud de la intrusión podría avanzar hasta 4350 m con respecto al litoral para el año 2057. / The water demand in Chilca has increased considerably in the last decade, due to the increase in population and economic development in the area, and the lack of available water resources in the basin. This situation has increased the overexploitation of groundwater resources. Current studies reviewed showed evidence of contamination of extracted water. Therefore, this research proposes to estimate the extent of the marine intrusion in the coastal zone of Chilca, Lima. For this purpose, first, the groundwater flow is represented using MODFLOW model, which include hydrogeological and hydrodynamic parameters of the aquifer. Second, the dynamics of the marine intrusion is represented with the numerical model SEAWATER INTRUSION. Hydraulics heads from 2005 to 2014 were used from a network wells, which were used to calibrate the model and perform a sensitivity analysis. With the calibrated model, the marine intrusion was simulated in 10, 20 and 40 year-periods. The results show that the extension in terms of length of the intrusion could advance up to 4350 m from the coast line by the year 2057. / Tesis

Por años, la humanidad ha intentado aproximarse a las complejidades de la naturaleza, formulando principios y herramientas numérica para la modelación del escurrimiento subterráneo, el aprovechamiento de data medida en campo (piezómetros, registros de sondeos diamantinos y aforos) y análisis estadístico, permite proyectar y/o proponer modelos de flujo (circulación) dentro de unidades geológicas, como es el caudal de filtraciones una variable dependiente, y su importancia de ser estimado y drenado adecuadamente conllevaría a establecer indicadores de monitoreo y control del caudal dentro de masas geológicas. La información que fue recopilada e interpretada, está en función a la data obtenida de campo, los cuales permitieron proponer un modelo conceptual de flujo que considerase las características del o los macizos rocosos presentes en el Derrumbe 5, estableciéndose una primera estimación del caudal de filtraciones dentro de estas masas geológicas. El modelo conceptual de flujo y geológico inferido, fue implementado usando el código FEFLOW 7.1, permitiendo establecer una solución de aproximación numérica bajo la técnica de elementos finitos, asignándose condiciones iniciales y valores de permeabilidad para cada masa geológica de constitución compleja, la comparación de los datos observados en campo versus los resultados del modelo numérico, permitió establecer la curva de calibración, obteniéndose resultados RMS por debajo del 5%, Anderson (1986), valor aceptable en técnicas de modelación, los valores que fueron estimados para el caudal de filtración en las galerías se estimaron en el orden 2.1 l/s a 5.0 l/s basada en la interpretación de los datos medidos en campo (aforos) versus los estimados numéricamente. / For years, the human being has tried to approximate the complexities of nature, the principles and the numerical tools for the mode of superficial and subterranean clarification, the use of the data measured in the field (piezometers, records of diamond drilling and gauging) and its statistical treatment, allows to infer and / or predict flow models (circulation) within the geological masses, this flow of filtrations being a dependent variable, and its importance to be estimated and drained adequately, as well as to the monitoring indicators and control of the flow within geological masses. The information that was collected and interpreted, is based on the data obtained from the field, which allowed us to propose a conceptual flow model that considered the characteristics of the rock mass (s) present in Collapse 5, and establishing a first estimate of the flow of leaks within these geological masses. The conceptual model of inferred flow and geology was implemented using the FEFLOW 7.1 code, allowing to establish a numerical approximation solution under the finite element technique, assigning initial conditions and permeability values for each geological mass of complex constitution, comparing the data observed in the field versus the results of the numerical model, allowed to establish the calibration curve, obtaining RMS results below 5%, acceptable value in modeling techniques, the values that were estimated for the flow of filtration in the galleries were estimated in the order 2.1 l / s at 5.0 l / s based on the interpretation of the data measured in the field (aforos) versus the numerically estimated ones. / Tesis

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Realiza una evaluación del sistema de abastecimiento de agua del Hospital Nacional Edgardo Rebagliati Martins, especialmente del pozo Nº 01, y mide el rendimiento hidráulico a través de la prueba de aforo con la finalidad de efectuar los cálculos hidráulicos y la selección de la electrobomba sumergible para la extracción de agua subterránea, complementaria a la red pública de abastecimiento, para satisfacer la demanda de agua en dicho hospital. / Trabajo de suficiencia profesional

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Evalúa las características hidrogeológicas del acuífero y selecciona el área favorable para la perforación del pozo proyectado, a través del cual se debe extraer agua subterránea en la cantidad, oportunidad y calidad apropiada que permita atender la demanda de agua potable para el distrito de Hualmay, ubicado en la ciudad de Huacho, Lima. Asimismo, define la ubicación de un pozo de explotación de agua subterránea, proponiendo el anteproyecto de la obra de captación (diseño y presupuesto referencial). La ciudad de Huacho, incluyendo el distrito de Hualmay, actualmente tiene como fuente primaria de abastecimiento de agua potable, once pozos de donde se extrae agua subterránea, principalmente ubicados hacia el norte de la ciudad en cercanías al valle aluvial del río Huaura. Dentro de este contexto, de expansión poblacional, en la zona noroeste de la ciudad, ha motivado efectuar el estudio hidrogeológico de localización y diseño de pozo, para la explotación del potencial de agua subterránea existente en el subsuelo, con fines de abastecimiento de agua potable para uso poblacional de esta futura expansión urbana desconcentrando de esta manera, la demanda de agua, cada día más creciente para la ciudad que debe ser satisfecha por la empresa de agua potable EPS EMAPA Huacho S.A. / Trabajo de suficiencia profesional

La realización de este proyecto de investigación consiste en realizar primeramente un muestreo de la zona en la cual se escogió 10 puntos específicos para la toma de muestras de los pozos tubulares de cada caserío escogido, se realiza un estudio general para verificar que tipo de agua se está consumiendo y en ellas se encuentran anomalías como son los metales pesados, posterior a ello se realizará mapa de isoconcentraciones y piezométricos para ver las zonas más vulnerables referidos a la concentración de metales pesados, se elabora un inventario de todas las características presentadas en el pozo tubular, con finalidad de que la población sepa que agua consume, todo ello conlleva la investigación de mi tesis titulada: “Caracterización hidrogeoquímica y calidad del agua subterránea del distrito de Jayanca, departamento de Lambayeque”. El distrito de Jayanca es un distrito que no cuenta con estudios generales de aguas subterráneas según el ANA, por ello se necesita realizar dichos estudios para identificar qué clase de agua consumen los pobladores de la zona rural en los diferentes pozos tubulares de cada caserío escogido en la presente investigación en el distrito de Jayanca.

Región de estudio: Pozos tubulares, Jayanca-Lambayeque. La ciudad de Jayanca tiene como abastecimiento el agua superficial y algunos lugares que son los caseríos se abastecen de agua subterráneas. Para la verificación y el manejo del consumo sostenible se desarrolla los inventarios de aguas subterráneas, la determinación de las características físicas, químicas, organolépticas y bacteriológicas que puedan afectar a estas aguas, es vital. Se realizaron análisis químicos en muestras de aguas subterráneas de 10 pozos tubulares en la ciudad de Jayanca y con todos estos datos, mediante el uso de diagramas Piper, también el diagrama de Gibbs con la comparativa de Sodio, Cloruro y Bicarbonato, se realizó el diagrama de Schoeller y mapas de Isoconcentraciones, determinan los procesos hidrogeoquímicos que controlan la composición y determinación de las aguas subterráneas en los pozos tubulares estudiados. Los nuevos conocimientos adquiridos sobre la hidrología fueron aplicados para los diferentes estudios de los pozos tubulares del distrito de Jayanca. El elemento que más ha predominado en el estudio de investigación es el Na+K. Por consiguiente, tenemos el cloruro en un gran porcentaje, pero también se puede encontrar los iones como va a ser el sulfato, bicarbonato, calcio y los metales pesados que encontramos el mayor predominante es el arsénico.

El agravamiento del estrés hídrico tanto en el sector urbano como en el rural motiva cada vez más a los tomadores de decisión a impulsar la explotación sostenible de este recurso. Para ello, se requiere conocer con certeza los emplazamientos con un mayor potencial de explotación. Para hacer frente a este problema sin recurrir a perforaciones directas, la presente investigación tiene como objetivo principal explorar el potencial hidrológico subterráneo del Perú correspondiente a acuíferos de baja profundidad mediante la aplicación de modelos de clasificación de bosques aleatorios y redes neuronales, dos algoritmos de aprendizaje automatizado. Esta rama de la inteligencia artificial permite generar modelos multidimensionales y con variables complejas sin efectuar presuposiciones estadísticas. Para explicar el potencial de agua subterránea, se recurren a variables topográficas, hidrológicas, geológicas, pedológicas y ambientales que influyen en diferente medida en la conductividad hidráulica subterránea y en la tasa de recarga de los acuíferos. Los resultados obtenidos indican que el mejor desempeño equiparable al estado del arte se obtiene para el modelo de bosques aleatorios (exactitud=0.77, puntaje F1=0.73, AUC=0.88) y que la construcción de modelos especializados en una región dada permite mejorar la capacidad de los modelos al reducir la varianza de los datos. Las variables más importantes en los modelos fueron: aspecto, densidad de drenaje, elevación, NDWI y precipitación. La principal limitación identificada en el desempeño de los modelos es la escasa cantidad y distribución irregular de los pozos de caudal conocido en el Perú, factor que parcializa el modelo hacia la costa, la región mejor documentada. El presente estudio sirve como marco referencial para la construcción de futuros modelos de aprendizaje automatizado una vez se amplíe el inventario público de pozos de agua subterránea o en caso privados introduzcan su propio inventario. El código empleado para el procesamiento de variables geoespaciales se encuentra en https://code.earthengine.google.com/fe63cd6184b009824ed3c843fdc5544d. El código utilizado para la construcción de modelos se encuentra registrado en Github en https://github.com/cesport/Tesis. Aplicaciones para visualizar los resultados de manera interactiva están disponibles para computadoras en https://cesarportocarrero.users.earthengine.app/view/gwp-peru y dispositivos móviles en https://cesarportocarrero.users.earthengine.app/view/gwp-peru-movil.

El cultivo de arroz es una de las actividades económicas más importantes en el distrito de San Pedro de Lloc, en la región de La Libertad Perú. En consecuencia, el uso intensivo de fertilizantes nitrogenados y el riego por inundación ocasiona contaminación de aguas subterráneas impactando negativamente en las reservas naturales y en la salud humana. Los nitratos presentes en estas aguas se reducen a nitritos al formar metahemoglobina y disminuye así la capacidad de oxigenación en la sangre, lo que se manifiesta por la coloración azulada de la piel y llegando al coma o la muerte de los niños expuestos. En este proyecto se diseñó y ejecutó un protocolo de monitoreo de agua subterráneas para esta zona. En los pozos seleccionados se tomó muestras para análisis de parámetros físicoquímicos y, en particular, contenido de nitratos, bajo metodologías estándar EPA o SM-AWWA. Las estaciones de muestreo fueron elegidas en zonas agrícolas, ganaderas y urbanas. El primer muestreo, abril 2007, se desarrolló durante la campaña principal de cultivo y el segundo muestreo, junio 2007, a mediados de las campañas complementaria y chica en el año 2007. Los análisis revelaron una concentración de nitratos inferior a los límites de calidad válidos en el país a la fecha de estudio, lo cual es una respuesta tranquilizadora pero puntual. El pH se encuentra en el rango establecido para su categoría. En cuanto a la conductividad, sólo un pozo da un valor de conductividad mayor al límite. En ningún caso, los cloruros sobrepasan los límites legales y, observándose concentraciones más altas en los pozos abandonados o cercanos al mar. Más del 90% de las estaciones de muestreo se encuentran en categoría de aguas muy duras, es decir, concentraciones superiores a 300 mg CaCO3/L. Un pozo en un área de actividad agrícola intensa presenta niveles de ortofosfato mayores durante el segundo muestreo, lo que muestra la relación directa actividad agrícola-calidad de agua. En cambio, en los pozos abandonados el contenido de este analito baja lo que podría ser por desuso de fertilizante o actividades agrícolas cercanas. En el caso de los metales, las concentraciones obtenidas de plomo, cadmio, hierro y cobre están por debajo de los límites establecidos.

El proceso de dispersión de solutos en el seno de un medio poroso heterogéneo ha sido el objetivo de numerosas investigaciones en las últimas décadas debido tanto a las limitaciones de las ecuaciones matemáticas que lo describen como a la necesidad de describir y predecir el movimiento de contaminantes en acuíferos reales, con la complejidad derivada de los patrones espaciales de heterogeneidad reales y otras incertidumbres en el conocimiento del medio. Las técnicas de modelación actuales se centran generalmente en un único parámetro para explicar la desviación del comportamiento de un penacho de soluto frente a los resultados predichos por la ADE: la variabilidad de la conductividad hidráulica. En ningún caso se hace referencia o se tiene en cuenta la variabilidad espacial de la dispersividad. La dificultad para medir o estimar este parámetro y su enorme dependencia de la escala de la discretización numérica han limitado esta vía de investigación. Esta tesis presenta el primer intento de modelar la variabilidad local de la dispersividad basándose en un experimento de flujo y transporte de solutos en un tanque de experimentación de escala intermedia (Intermediate Scale Experiment, ISE). En esta investigación, se ha construido un medio poroso artificial inserto en un tanque de experimentación cuasi-2D, cuyos patrones de heterogeneidad estaban basados en datos de conductividad hidráulica procedente de una formación natural altamente heterogénea de características no gaussianas Controlando el potencial hidráulico a la entrada y la salida del tanque, se crearon condiciones de flujo estacionario en las que se llevaron a cabo varios ensayos de transporte de trazadores conservativos. Este tanque, construido en metacrilato, fue monitorizado con una red de transductores de presión de alta precisión y se tomaron fotografías digitales de la evolución del penacho de trazador coloreado. / Sanchez Fuster, I. (2011). Modelación de parámetros físicos de la ecuación de advección-dispersión utilizando un tanque de experimentación de escala intermedia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14635

El presente trabajo de tesis tiene como finalidad el estudio de la adsorción de los aniones nitrato y nitrito en soluciones acuosas empleando arcillas organofílicas como adsorbentes. Las arcillas organofílicas se obtuvieron mediante la sustitución de los cationes de cambio presentes en las arcillas precursoras por cationes amonio cuaternario, para ello se emplearon dos arcillas precursoras, una arcilla cálcica natural (FS) y la misma arcilla intercambiada con Na+ (CP) y dos cationes amonio hexadeciltrimetilamonio (HDTMA) y benciltrietilamonio (BTEA) con cantidades equivalentes a 1.5, 2.5 y 4.0 de capacidad de intercambio catiónico (C.E.C.) de la arcilla precursora. Para determinar las características estructurales, morfológicas y texturales de las arcillas precursoras y organofílicas se emplearon técnicas analíticas e instrumentales. Los difractogramas de rayos X (DRX) obtenidos mostraron una variación significativa en el espaciado basal d001 entre las arcillas precursoras y las arcillas organofílicas. Además, la presencia de los grupos –CH2 y C-N en los espectros FTIR confirmaron la presencia de los cationes amónicos en las arcillas organofílica. Este intercambio también fue evidenciado mediante la titulación Boehm y el análisis del punto de carga cero. Del análisis de sorción de N2 se observó una reducción del área superficial en las arcillas organofílicas. Considerando la capacidad de adsorción de las arcillas organofílicas para ambos aniones (nitrato y nitrito) se encontró el siguiente orden: CP-HDTMA-4.0 > CP-HDTMA-2.5 > FS-HDTMA- 4.0 > FS-HDTMA-2.5 > CP-HDTMA-1.5 > > FS-HDTMA-1.5 > CP-BTEA-4.0 > CP-BTEA-2.5 > FS-BTEA- 4.0 > FS-BTEA-2.5 > CP-BTEA-1.5 > FS-BTEA-1.5. La adsorción de nitrato y nitrito fue rápida en los primeros minutos logrando alcanzar el equilibrio entre los 8 - 15 min. El modelo cinético que presentó un mejor ajuste con los resultados experimentales de la adsorción de ambos aniones fue el de pseudo-segundo orden. Con respecto a las isotermas de adsorción de nitrato se encontró un mejor ajuste con los modelos de Redlich-Peterson y Langmuir, mientras que para la adsorción de nitrito, las isotermas se correlacionaron mejor con el modelo de Langmuir. Al evaluar los factores que influyen en la capacidad de adsorción de nitrato y nitrito se logró alcanzar la máxima adsorción a pH = 4 y con una cantidad de sal amónica equivalente a 4.0 C.E.C de la arcilla precursora, mientras que a pH = 10 y con una cantidad de sal amónica de 1.5 C.E.C se obtuvo una mínima adsorción. / The present thesis aimed to study the adsorption of nitrate and nitrite anions in aqueous solutions using organophilic clays as adsorbents. The organophilic clays were obtained by replacing the exchange cations present in the precursor clays with quaternary ammonium cations. For this purpose, two precursor clays were used, was the one natural calcium clay (FS) and the other was the same clay exchanged with Na+ (CP) and two ammonium cations, hexadecyltrimethylammonium (HDTMA) and benzyltriethylammonium (BTEA) with amounts equivalent to 1.5, 2.5 and 4.0 cation exchange capacity (C.E.C) of the precursor clay. In order to determine the structural, morphological and textural characteristics of the precursor clays and the organophilic clays, instrumental and analytical techniques were used. The obtained X-ray diffractograms (XRD) showed a significant variation in the basal spacing d001 between the precursor clays and the organophilic clays. In addition, the presence of the -CH2 and C-N groups in the FTIR spectra confirmed the presence of the ammonium cations in the organophilic clays. This exchange was also evidenced by the Boehm titration and the zero charge point analysis. From the N2 sorption analysis, a reduction of the surface area was observed. Considering the adsorption capacity of the organophilic clays for both anions, the following order was found: CP-HDTMA-4.0 > CP-HDTMA-2.5 > FS-HDTMA-4.0, FS-HDTMA-2.5 > CPHDTMA- 1.5 > FS-HDTMA-1.5 > CP-BTEA-4.0 > CP-BTEA-2.5 > FS-BTEA-4.0 > FS-BTEA-2.5 > CPBTEA- 1.5 > FS-BTEA-1.5. The adsorption of nitrate and nitrite was fast in the first few minutes, reaching equilibrium at 8 - 15 min. The kinetic model that presented a better fit with the experimental results of the adsorption of both anions was pseudo-second order. With respect to the nitrate adsorption isotherms, a better fit was found with the Redlich-Peterson and Langmuir models, while for the nitrite adsorption, the isotherms were better correlated with the Langmuir model. When evaluating the factors that influence the adsorption capacity of nitrate and nitrite, it was possible to reach the maximum adsorption at pH = 4 and with an amount of ammonium salt equivalent to 4.0 C.E.C of the precursor clay, while at pH = 10 and with an amount of ammonium salt of 1.5 C.E.C a minimum adsorption was obtained. / Tesis