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El objetivo principal del presente trabajo de título es identificar distintas metodologías que permitan cuantificar el transporte dispersivo de contaminantes en agua subterránea, con el objeto de mejorar la capacidad predictiva del comportamiento de una pluma de contaminante bajo condiciones de gradiente natural y para el diseño de técnicas de remediación. Las metodologías que permiten determinar valor de la dispersividad longitudinal son clasificadas en tres grupos: técnicas de laboratorio, técnicas de terreno y soluciones bibliográficas. Las dos primeras utilizan soluciones analíticas, mientras que soluciones bibliográficas corresponden a gráficos y expresiones matemáticas desarrolladas a partir de la recolección de datos, siendo de gran utilidad cuando no se dispone de información de la zona de estudio. De acuerdo a los antecedentes presentados en este trabajo, un modelo de simulación de transporte debe considerar que el valor de la dispersividad en la dirección principal de flujo aumenta a medida que la distancia recorrida por el contaminante aumenta. Adicionalmente, el valor de dispersividad depende de la estructura del acuífero. Luego, no existe una expresión universal que permita estimar el valor de la dispersividad longitudinal de manera exacta. No obstante, a escala de terreno, se sugiere estimar el valor de dispersividad longitudinal mediante soluciones bibliográficas con el objeto de definir un rango de valores o el orden de magnitud del valor esperado. Si el objetivo es caracterizar en detalle parámetros de transporte en un acuífero en particular, se sugiere implementar técnicas de terreno con trazadores. Mediciones de concentración en puntos de monitoreo permiten evaluar el valor de dispersividad longitudinal mediante el ajuste de soluciones analíticas que asumen un medio idealizado. Considerando lo anterior, el presente trabajo presenta un análisis crítico de soluciones analíticas para evaluar el valor de la dispersividad longitudinal a partir de técnicas de terreno. Se realizaron una serie de simulaciones numéricas en dos técnicas de terreno: prueba de pozo individual con fases de inyección y extracción, y prueba de dos pozos caracterizada por un flujo de tipo dipolo y una inyección de tipo instantánea sin recirculación. La modelación numérica se realizó en MODFLOW y MT3DMS, los cuales permiten modelar el flujo de aguas subterráneas y el transporte de solutos, respectivamente. Se seleccionó al método numérico TVD como técnica de solución por presentar un buen manejo de dispersión numérica y oscilaciones artificiales. Las técnicas de terreno son simuladas en tres tipos de acuífero: (1) acuífero confinado-homogéneo con el objetivo de validar soluciones analíticas; (2) acuífero libre-homogéneo para evaluar el efecto de la velocidad del flujo de agua subterránea generado por un gradiente natural constante; (3) acuífero libre y heterogéneo para analizar el efecto de la variabilidad natural del medio.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico / Ingeniero Civil / Los procesos de transporte de masa en flujos de agua subterránea han sido estudiados ampliamente en la literatura, debido a que gobiernan el transporte de contaminantes u otras sustancias disueltas. Una buena caracterización de los procesos de transporte ha de permitir por ejemplo, la optimización de sistemas de remediación o la predicción de las trayectorias y tiempos de viaje de contaminantes en acuíferos, lo que podría tener importancia en el análisis de la contaminación de pozos y aguas superficiales, entre otros. Diversos estudios coinciden en el importante rol que cumple la heterogeneidad en los procesos de mezcla transversal, dado que las líneas de corriente tienden a converger o divergir dependiendo de la distribución de permeabilidades. La convergencia de las líneas de corriente en zonas de mayor conductividad hidráulica aumenta los gradientes de concentración en la dirección transversal al flujo, lo que tiene como efecto una mayor mezcla transversal y dilución natural, procesos responsables de permitir las reacciones químicas entre especies en el agua subterránea. Una aplicación importante de este fenómeno es la remediación de sitios contaminados a través del uso de barreras reactivas permeables, donde se dirige el flujo a una zona de mayor permeabilidad, en la cual se llevan a cabo procesos químicos o físicos que permiten tratar agua contaminada. El uso de técnicas de análisis de imágenes para el estudio de los procesos de transporte en medios permeables se ha vuelto más común en los últimos 20 años, pues permite caracterizar campos de concentraciones de un soluto mediante el estudio de fotografías. Este trabajo desarrolló un montaje experimental que busca emular el transporte de un trazador conservativo en dos tipos de medios permeables saturados bidimensionales (uno homogéneo y otro heterogéneo). Se realizaron diferentes ensayos para caracterizar las propiedades hidráulicas de los medios utilizados (microesferas de vidrio) y las características ópticas del trazador (Blue Brilliant). A través de análisis de imágenes se logró calcular el campo de concentraciones de ambos experimentos, resultados que fueron comparados a soluciones teóricas y modelos numéricos. Los resultados de ambos experimentos fueron comparados entre sí, cuantitativamente, a través del índice de dilución relacionado al flujo (Rolle et al., 2009). Se obtuvo que en el caso heterogéneo el índice de dilución es 1,51 veces mayor al del caso homogéneo, similar a resultados de estudios anteriores que postulan que la heterogeneidad aumenta la mezcla transversal de un trazador conservativo.

No autorizada por el autor a ser publicada a texto completo / En los últimos años se ha visto un explosivo crecimiento de la actividad minera en nuestro país, que si bien ha permitido avances en el tema económico, por otro lado ha causado graves externalidades al medio ambiente. En particular, faenas mineras como depósitos de relaves, pilas de lixiviación y botaderos han afectado los recursos hídricos subterráneos mediante la introducción de compuestos contaminantes ajenos a su calidad natural. El presente trabajo tiene como principal objetivo estudiar el uso de la alternativa de remediación de acuíferos llamada Barreras Reactivas Permeables, y evaluar su aplicabilidad en eventos de contaminación de aguas subterráneas por efluentes mineros. En una primera etapa de este trabajo se realizó una caracterización físico-química de la calidad de las aguas residuales de los procesos mineros de cobre y oro y de las aguas subterráneas impactadas por estos efluentes líquidos. También se abordaron dos casos internacionales en que se observaron sustanciales mejoras en términos de la calidad de los acuíferos contaminados, sin embargo todavía falta estudiar su efectividad en el largo plazo. En el caso de nuestro país, aunque se han llevado a cabo algunos avances, todavía no se ha implementado esta alternativa. Para estudiar la aplicabilidad de este método de tratamiento se emplea el programa computacional Visual MODFLOW para desarrollar un modelo conceptual y numérico que reproduzca el transporte y los mecanismos de remoción de contaminantes dentro de una Barrera Reactiva Permeable. Específicamente, se considera un escenario donde existe contaminación del medio saturado, debido a una infiltración continua de lixiviados con una alta carga de sulfatos y metales como fierro y cadmio, los cuales provienen principalmente de un depósito de relaves mineros afectado por drenaje ácido minero. Para determinar los procesos de remoción de estos contaminantes se revisó una serie de estudios recogidos de la literatura internacional para identificar los mecanismos de reducción de sulfatos y la precipitación química de los metales. Además, se simularon dos tipos de barreras reactivas, una a base de materiales orgánicos y otra con hierro cero-valente, donde esta última demostró ser más efectiva en la remoción de sulfatos con una eficiencia superior al 90%. Dentro de las modelaciones planteadas, se efectuó un análisis de sensibilidad de algunos parámetros hidrogeológicos y cinéticos para precisar la incidencia de éstos, sobre la eficiencia de remoción del tratamiento. Lo anterior, dio como resultado una gran variabilidad de algunos de ellos, siendo reconocidos como claves en el proceso de remediación. Por último, se validaron y compararon los resultados obtenidos en la simulación de una Barrera Reactiva que emplea como medio reactivo el uso de compuestos orgánicos, con un caso de contaminación ocurrido en Canadá, en el cual se emplea esta misma clase de barrera para la limpieza del acuífero. Al comparar ambos casos, los resultados en cuanto a eficiencias de remociones alcanzadas fueron muy similares. Por otra parte, los tiempos de residencia de los contaminantes dentro de la barrera presentan una diferencia de apenas un 6%. De acuerdo a estos resultados, el empleo de este software computacional es adecuado para modelar numéricamente el desempeño de una Barrera Reactiva Permeable.

Memoria (licenciado en ciencias jurídicas y sociales) / No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo / El principal propósito del presente trabajo es tratar los aspectos relativos al desarrollo de la Industria Minera y del como esta actividad productiva genera a su turno Impacto Ambiental, particularmente sobre el Recurso Agua En este afán, y atendido principalmente a que el objetivo central de esta tesis de grado, debe vincularse, como es lógico, a aspectos de Derecho; como asimismo, teniendo en cuenta que toda actividad del hombre, de alguno u otro modo se encuentra mayor o menormente reglada por el ordenamiento jurídico positivo, resultaba propio definir claramente al momento de comenzar la tarea, cual sería el enfoque que se daría a la misma y en este sentido, siendo partícipe de la opinión acerca de que el Derecho constituye un solo todo, un Universo integrado de normas que necesariamente se entrelazan y relacionan entre sí, y que para el solo y principal efecto de lograr un fin pedagógico, se acostumbra a dividir en diversas ramas que normalmente se estudian como Derecho Común y Ramas Especiales del Derecho. Sólo en consideración a lo anterior, he creído oportuno enfocar los temas propuestos desde un punto de vista del Derecho Minero, desde un punto de vista del Derecho de Aguas, y concluyendo rápidamente después de ello en la necesidad de también enfocarlo desde un punto de vista de la incipiente rama del Derecho llamada “Derecho Ecológico”