No description available.

Los recursos hídricos, como en toda ciudad, son de vital importancia tanto para el consumo humano como para las diversas actividades que se realizan en la zona. Para el caso de los distritos de la Yarada y los Palos, en Tacna, una forma de abastecimiento del recurso es mediante la obtención del mismo a través de los acuíferos, por ello es de gran importancia que se evite la contaminación de ellos. Sin embargo, actividades como la agricultura han ocasionado una demanda tan importante del recurso que hizo que a lo largo de estos años se llegue a pensar en la presencia de altos índices de nitrato, boro o hasta incluso agua salina (proveniente del mar), siendo componentes muy perjudiciales para las aguas dulces. Ante ello, se ve necesario hacer una evaluación de las vulnerabilidades en los acuíferos con el propósito de reconocer los niveles de contaminación que existe. Tal evaluación se obtiene de los resultados de los métodos GOD, DRASTIC y GALDIT, el cual consiste en la combinación de diferentes mapas aplicando procesamiento de los datos, imágenes satelitales y cartografía con el uso del sistema de información geográfica (SIG). Al aplicar a cada mapa que se obtiene un factor según el método que se aplica se llegan a obtener los 3 mapas de vulnerabilidad, el cual nos permite visualizar la representación en áreas del área de estudio. Una vez que se obtienen los mapas de vulnerabilidad, el análisis de los resultados indicará qué mapa con los métodos aplicados tendrá un mejor ajuste y si efectivamente evidencia o no regiones con alta vulnerabilidad en el área de estudio. Para las áreas que tengan altos valores de vulnerabilidad es necesario realizar diversas recomendaciones y brindar alternativas de solución con el propósito de mitigar a estos agentes externos que perjudican al acuífero. / Tesis

Memoria para optar al título de Geógrafo / La sobreexplotación de los recursos de aguas subterráneas es un grave problema que afecta a los acuíferos de diversos países, generando problemas de abastecimiento hídrico para diversos fines y para millones de personas en el mundo. En el caso de Chile, la extracción de aguas subterráneas es regulada legalmente por el Código de Aguas de 1981, el cual entrega Derechos de Aprovechamiento de Aguas a perpetuidad. Este estudio trata específicamente de una evaluación de disponibilidad hídrica del Sector Acuífero Chacabuco-Polpaico, ante las solicitudes de otorgamiento de nuevos Derechos Provisionales de aprovechamiento de agua, considerando que este sector acuífero ya fue decretado como Área de Restricción, donde ya no se pueden entregar nuevos derechos definitivos, no obstante se pueden seguir otorgando nuevos derechos en carácter de Provisionales. La evidencia de actual escasez hídrica en el área de estudio queda reflejada en el agotamiento de los cauces, esto motivó la elaboración de una estimación de recarga efectiva del acuífero a través de un estudio, cuyos resultados muestran un Balance Hídrico negativo reflejado en el descenso sostenido de los niveles freáticos del acuífero. Este se explica principalmente por la gran evapotranspiración y la extracción de agua para riego, motivando como recomendación el decretar este Sector Acuífero como una nueva Área de Prohibición en el país.

El objetivo de la presente memoria de tesis es la modelación y estudio de problemas de tratamiento de recursos acuíferos mediante la utilización de biorreactores. En la Introducción de esta memoria se hace una revisión del problema de las aguas residuales, los métodos y fases del tratamiento de descontaminación, y se enfatiza la etapa de tratamiento secundario, cuya finalidad es la reducción de la materia orgánica presente en las aguas. Se introduce al biorreactor como herramienta para el tratamiento de la materia orgánica mediante el uso de microorganismos, los cuales se alimentan de ella. Se realiza una revisión de los modelos existentes para biorreactores, tanto en el caso determinista como en el estocástico, remarcándose la existencia de resultados de extinción de la biomasa y exclusión competitiva en el caso de dos especies. La presente tesis se divide en dos partes. En la Parte I se estudia un modelo estocástico de tratamiento de aguas mediante un biorreactor secuencial por lotes. Para ello, en el Capítulo 2 se desarrolla un modelo estocástico de biorreactores; esto se hace mediante un límite de aproximaciones de la dinámica del biorreactor por procesos de nacimiento y muerte. En el Capítulo 3 se estudia la existencia y unicidad de soluciones de la ecuación diferencial estocástica controlada que define la dinámica del biorreactor, cuyos coeficientes no cumplen las condiciones de tipo Lipschitz habitualmente requeridas para este tipo de resultados. En el Capítulo 4 se plantea el problema de descontaminación de aguas a tiempo mínimo mediante el uso de biorreactores secuenciales por lotes, con el modelo obtenido en el Capítulo 2, y se muestra que bajo cualquier estrategia admisible, la probabilidad de extinción de la biomasa es positiva, lo que hace que el tiempo esperado de tratamiento sea infinito. Con esto se prueba que el problema así formulado no tiene solución factible. En particular, esto muestra que la estrategia de llenado más rápido no es óptima para el problema estudiado, no obstante lo era para el problema determinista. Se plantean entonces otros problemas de control estocástico relevantes para el biorreactor secuencial por lotes, que pueden ser abordados en el contexto del modelo desarrollado. En la Parte 2 se estudia un problema de biorremediación de recursos acuíferos naturales mediante el uso de quimiostatos. En el Capítulo 5, se estudia el problema de descontaminación de recursos de gran volumen mediante un quimiostato de volumen mucho menor. Esto hace que haya zonas con difícil acceso al aparato descontaminante, por lo que se produce un gradiente de concentraciones en el recurso y no se puede aplicar la hipótesis de homogeneidad de sustrato. Esto se modela mediante la separación del recurso en dos zonas, llamadas zona activa, la que tiene fácil acceso a la descontaminación, y zona muerta, la que se descontamina por difusión con la zona activa. Se busca encontrar estrategias de descontaminación a tiempo mínimo controlando la velocidad de bombeo del quimiostato, y comparar dichas estrategias con la del caso homogéneo. Finalmente, se presentan las conclusiones, los problemas abiertos, y posibles direcciones de trabajo futuro.

Geóloga / El presente trabajo resume el análisis de las características geológicas e hidrogeológicas de la cuenca de Santiago, tales como el tipo de relleno sedimentario, la profundidad del nivel estático, la permeabilidad del relleno y la red hidrográfica, con el fin de determinar los sectores idóneos para la infiltración artificial de agua en el acuífero, junto con el mejor método de infiltración según las características hidrogeológicas del sector elegido. Los criterios usados para discriminar si un sector es apropiado para infiltrar son un nivel estático superior a 45m de profundidad y una permeabilidad del relleno superior a 7,5x10-5 m/s. Estos valores garantizan una capacidad de almacenamiento suficiente del acuífero en el sector. Además de los criterios anteriores, también se incluye la factibilidad de transportar agua hasta el sector elegido por medio de la red de drenaje. Una vez preseleccionados los terrenos, se revisa la estratigrafía en pozos y perfiles cercanos para determinar la presencia de capas impermeables en profundidad lo que, junto con la profundidad del nivel estático y la extensión del terreno disponible, son los criterios para seleccionar la obra de infiltración más adecuada. Los terrenos más apropiados para realizar la infiltración artificial se ubican al norte del río Maipo, en la comuna de la Pintana. En este sector la permeabilidad es de 1x10-3 m/s y la profundidad del nivel estático es en promedio 120m. La presencia de canales de regadío en el sector hace posible el transporte de los excedentes de verano del río Maipo al lugar seleccionado. No es necesario un mayor tratamiento del agua a infiltrar dado que el origen del agua de los canales y de la napa es la misma, el río Maipo. Sin embargo, sí se requiere un filtrado previo para eliminar sólidos en suspensión. Se propone la realización de 70 pozos de inyección de 130m de profundidad, que en total infiltrarían 26,1 millones de m3 por año. La infiltración se realizaría durante el verano, cuando el caudal es mayor debido a los deshielos, cuando éste supere una probabilidad de excedencia del 20%, lo que sucedería con un periodo de retorno de 5 años. Se propone comenzar con un proyecto piloto, evaluar el comportamiento del agua en profundidad y luego seguir con proyectos de mayor envergadura. Se estima un aumento del nivel freático de unos 20m por cada evento de infiltración, lo que da un margen de capacidad de almacenamiento para al menos 5 eventos de infiltración. El cálculo del VAN del proyecto indica que éste es rentable a corto y mediano plazo.

La necesidad de regular la emisión de residuos a diferentes ambientes hídricos ha motivado el desarrollo de diversas normativas entre las que se destacan las desarrolladas para aguas subterráneas, particularmente el D.S. N° 46 de 2002 “Norma de Emisión de Residuos Líquidos a Aguas Subterráneas” en la cual se establece la necesidad de determinar la calidad natural ante la eventualidad de que se tenga una vulnerabilidad alta en la zona de infiltración. La falta de una metodología para dicho fin motiva el desarrollo de este trabajo de Tesis. Para desarrollar la metodología fue necesario conocer el contexto bajo el cual se determina la vulnerabilidad, así como también se estudió la metodología aplicada en Chile para su determinación, comprendiendo así el contexto general bajo el que se debe definir la calidad natural de un determinado lugar. Entendido esto último se definió el concepto de calidad natural, el cual corresponde a las características físicas y químicas que las aguas subterráneas adquieren producto de la interacción, tanto química como física, con el medio con el cual está en contacto, sin que las concentraciones de los más importantes cationes y aniones originados por las actividades antrópicas generen influencias perceptibles a los provenientes de las rocas o el suelo. A partir de lo anterior se desarrolló la metodología para determinar calidad natural, la cual se basó en diferentes esquemas internacionales estudiados y adaptados a las condiciones nacionales en relación a los niveles de información existentes, y que a partir de una serie de parámetros mínimos a monitorear y la recopilación de la información hidroquímica histórica, geológica e hidrogeológica y junto al catastro de las actividades antrópicas desarrolladas en el sitio de estudio definido para el caso, permite, utilizando una serie de criterios entre los cuales se destacan la preselección de muestras, valores límites para parámetros asociados a contaminación antrópica, entre otros, definir la calidad natural de un determinado lugar, lo cual se complementa con la incorporación de información más detallada, en términos geológicos, hidrogeológicos e hidroquímicos. Así mismo esta metodología tiene como objetivo adicional identificar los procesos involucrados en la hidroquímica natural del agua subterránea, lo cual se efectúa a partir de la medición de parámetros como Nitrato, Hierro, Oxígeno Disuelto, Potencial Redox, entre otros. Para analizar los alcances de la aplicación de la metodología a diferentes escalas y niveles de información, ésta fue aplicada en dos casos: el primero a nivel nacional, en el cual se hizo latente la inaplicabilidad de la metodología producto de que la información existente a estas escalas no es detallada o no existe, así como también se hizo presente la distribución espacial no homogénea de la red de monitoreo de calidad en ciertas regiones; no obstante lo anterior, sí fue posible analizar la distribución, por zonas, de los parámetros más importantes, comparándose con los valores normativos existentes, dando como resultado una tendencia general al cumplimiento de éstas. En el segundo caso, la metodología fue aplicada a un nivel de escala menor, particularmente en el acuífero de la cuenca del río Aconcagua, caso en el cual la metodología pudo ser aplicada con relativo éxito, dado que los niveles de información eran suficientes para determinar de forma cuantitativa los rangos máximos y mínimos de las concentraciones de una serie de parámetros, sin embargo, la falta de información más detallada no permitió identificar los probables procesos y las condiciones existentes en el acuífero, como tampoco identificar el origen real de la contaminación. A modo de síntesis, se puede afirmar que, a partir de las discusiones generadas en la aplicación de la metodología, se pudo establecer que la aplicabilidad de ésta depende de factores críticos como el nivel de información disponible para las escalas a las cuales se desee trabajar, ya sea geológica o hidrogeológica, contar con datos hidroquímicos históricos, monitoreo de parámetros asociados a los procesos que modifican la calidad de las aguas así como también de aquellos parámetros que permitan evaluar el grado de impacto antrópico existente en un determinado sitio. Finalmente, se realiza una serie de recomendaciones, las que apuntan fundamentalmente a una mejora de la red de monitoreo de calidad de aguas subterráneas existente y la incorporación de parámetros a los análisis que se realicen a las muestras de la red de calidad, entre otros.

No description available.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico / Una de las variables hidrológicas que mayor grado de incertidumbre genera en las cuencas de alta montaña es la determinación de la recarga de acuíferos, pues en general existe un conocimiento parcial del funcionamiento hidrológico a escala de cuenca y se desconocen los tiempos y magnitudes de los procesos que ocurren en el medio de paso entre la superficie y el nivel freático. En este estudio se adoptó una metodología que permitió identificar zonas potenciales de recarga utilizando información de sensores remotos y geoprocesamientos en programas SIG, y se aplicó un método químico ambiental basado en el balance del ion cloruro para estimar la recarga. La zona de estudio corresponde a la cuenca del estero Yerba Loca ubicada en la subcuenca del río Mapocho Alto, Chile Central. Para la caracterización de la cuenca este estudio desarrolló una revisión de información de los aspectos hidro-meteorológicos, geológicos y geomorfológicos. Se realizaron actividades de terreno para la instrumentación, las pruebas de infiltración y la recolección de muestras de agua de la zona no saturada, de escurrimientos, de la precipitación y del afloramiento, y de muestras de suelo en los lugares donde se instalaron los lisímetros de succión. Se realizaron análisis químico y textural con las muestras de agua y suelo, respectivamente. Se construyó un modelo conceptual de la zona no saturada. Se usó el método del balance del ion cloruro para el periodo de nov/2016 a jul/2017. Se llevó a cabo una modelación con HYDRUS-1D simulando el flujo de agua y transporte del cloruro en los primeros 100 cm de profundidad de la zona no saturada. Los resultados de la recarga potencial obtenida con ambos métodos fueron comparados entre sí. El 70,8% del área total de la cuenca presenta un potencial de recarga de Moderada a Pobre y que sólo en el 0,1% el potencial sería Bueno de acuerdo a la clasificación de Dar et al. (2010). Éste último principalmente en la parte media de la cuenca donde existen depósitos no consolidados y el relieve es ligeramente inclinado a inclinado lo cual favorece la recarga, estimada en dicha parte de la cuenca entre 4,3 y 9,5 cm (14 y 32% de la precipitación) para el periodo analizado aplicando el balance del ion cloruro y de 17,8 cm (57% de la precipitación) según el modelo numérico. Los resultados obtenidos indican que se requieren mediciones a otras cotas de elevación para la estimación de la recarga en toda la cuenca.

En este trabajo se aborda la problemática de la afección de la actividad agrícola sobre los recursos hídricos del acuífero de la Plana de Castellón, con énfasis en algunos aspectos que presentaban lagunas de conocimiento, bien porque no se les había prestado la atención necesaria o bien porque constituían nuevos escenarios hasta ahora no contemplados.El estudio hidrogeoquímico general del aquífero ha permitido conocer dos hechos de indudable transcendencia: el control estructural ejercido sobre la alimentación lateral subterránea, que es bicarbonatada-cálcica en el sector septentrional y sulfatada cálcico-magnésicas en el sector meridional, y el proceso incipiente de intrusión marina en el sector de la desembocadura del río Mijares.La aplicación de diversos métodos para el cálculo de la evapotranspiración y su comparación son los resultados obtenidos experimentalmente en la estación lisimétrica han puesto de manifiesto que las cifras tradicionalmente admitidas, que estaban basadas en estimaciones o en cálculos empíricos poco consistentes, no son realistas y que tanto la evapotranspiración real como el retorno del riego son sensiblemente diferentes a los aceptados. Es necesario, por consiguiente, replantear esta cuestión y realizar nuevas estimaciones del balance hídrico del acuífero si se quieren cuantificar fiablemente los recursos disponibles.La aplicación de fertilizantes nitrogenados es, sin duda, la principal causa de las elevadas concentraciones de nitratos en las aguas subterráneas, pero la lixiviación afecta a un porcentaje muy inferior al estimado anteriormente.Independientemente de los sulfatos procedentes de flujos regionales, que pueden afectar localmente al acuífero, las mayores entradas corresponden a la lixiviación de los fertilizantes sulfatados que se aplican en cantidades muy superiores a las necesarias.El riego con agua residual depurada presenta serios problemas de salinización y sodificación del suelo, e incrementa la mineralización del agua recirculada con el consiguiente deterioro de la calidad del agua subterránea.

Modelling seawater intrusion (SWI) has evolved from a tool for understanding to a water management need. Yet, it remains a challenge. Difficulties arise from the assessment of dispersion coefficients and the complexity of natural systems that results in complicated aquifer geometries and heterogeneity in the hydraulic parameters. Addressing such difficulties is the objective of this thesis. Specifically, factors that may affect the flow and transport in coastal aquifers and produce heterogeneous salinity distributions are studied.First, a new paradigm for seawater intrusion is proposed since the current paradigm (the Henry problem) fails to properly reproduce observed SWI wedges. Mixing is represented by means of a velocity dependent dispersion tensor in the new proposed problem. Thereby, we denote it as "dispersive Henry problem". SWI is characterized in terms of the wedge penetration, width of the mixing zone and influx of seawater. We find that the width of the mixing zone depends basically on dispersion, with longitudinal and transverse dispersion controlling different parts of the mixing zone but displaying similar overall effects. The wedge penetration is mainly controlled by the horizontal permeability and by the geometric mean of the dispersivities. Transverse dispersivity and the geometric mean of the hydraulic conductivity are the leading parameters controlling the amount of salt that enters the aquifer.Second, the effect of heterogeneity was studied by incorporating heterogeneity in the hydraulic permeability into the modified Henry problem. Results show that heterogeneity causes the toe to recede while increases both the width and slope of the mixing zone. The shape of the interface and the saltwater flux depends on the distribution of the permeability in each realization. However, the toe penetration and the width of the mixing zone do not show large fluctuations. Both variables are satisfactorily reproduced, in cases of moderate heterogeneity, by homogeneous media with equivalent permeability and either local or effective dispersivities.Third, the effect of aquifer geometry in horizontally large confined aquifers was analyzed. Lateral slope turned out to be a critical factor. Lateral slopes in the seaside boundary of more than 3% cause the development of horizontal convection cells. The deepest zones act as preferential zones for seawater to enter the aquifer and preferential discharging zones are developed in the upwards lateral margins. A dimensionless number, Nby, has been defined to estimate the relative importance of this effect.All these factors can be determinant to explain the evolution of salinity in aquifers such as the Main aquifer of the Llobregat delta. Finally, a management model of this aquifer is developed to optimally design corrective measures to restore the water quality of the aquifer. The application of two different optimization methodologies, a linear and a non-linear optimization method, allowed (1) to quantify the hydraulic efficiency of two potential corrective measures: two recharge ponds and a seawater intrusion barrier; (2) to determine the water necessary to be injected in each of these measures to restore the water quality of the aquifer while minimizing changes in the pumping regime and (3) to assess the sustainable pumping regime (with and without the implementation of additional measures) once the water quality has been restored. Shadow prices obtained from linear programming become a valuable tool to quantify the hydraulic efficiency of potential corrective measures to restore water quality in the aquifer.