Made available in DSpace on 2014-06-12T17:41:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6306_1.pdf: 1809780 bytes, checksum: 0f9d1e0f689b488d0ca44a72b7c82c91 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2004 / A recarga artificial de aqüíferos pode ser empregada no aumento de disponibilidade e armazenamento de água, controle de salinização e de subsidência de solos. O sistema aqüífero da Planície do Recife (PE) é composto por dois aqüíferos profundos, Cabo e Beberibe, de características semiconfinadas, recobertos por um aqüífero freático, o Boa Viagem. Com a superexplotação dos aqüíferos confinados, devido principalmente às estiagens de 1992/1993 e 1998/1999, seus níveis potenciométricos encontram-se extremamente rebaixados. Desta forma, destaca-se a relevância de se avaliar o potencial da recarga artificial, que pode ser efetuada utilizando água de chuva como alternativa para recuperação dos níveis potenciométricos. O objetivo desse trabalho é avaliar o potencial da recarga artificial através de poços de injeção para recuperação dos níveis potenciométricos do aqüífero Cabo, o mais intensamente explorado na planície do Recife. Para isto foi montado um experimento em escala piloto, onde foram realizados ensaios de campo, a fim de verificar a resposta do aqüífero à recarga artificial. Assim, foi possível ajustar um modelo matemático para simular diversos cenários de recarga. A partir do modelo ajustado, foram realizados três cenários de recarga: 1 recarga com diferentes vazões de injeção, 2 influência da variação do comprimento do filtro do poço injetor e 3 - período prolongado de recarga (três meses). O modelo implementado consegue simular com bons resultados diversos cenários de recarga; faz-se necessário implementar modelos regionais para cenários mais complexos, que permitirão analisar melhor o efeito da recarga utilizando-se diversos poços de injeção

Ingeniero Civil / El sostenido aumento de la población y de las áreas residenciales e industriales está creando una reducción en la recarga y un aumento en las extracciones de aguas subterráneas en la Región Metropolitana. Esto ha motivado un creciente interés en la recarga artificial de acuíferos como una forma de paliar los descensos de niveles observados en los acuíferos de la zona. El propósito de este trabajo de título es estudiar el potencial de efectuar recarga artificial de acuíferos con aguas provenientes del río Maipo, que son transportadas por la red de canales de la Sociedad del Canal del Maipo dentro de la Región Metropolitana. Como primera parte de este estudio se recopilan antecedentes bibliográficos para conocer los distintos criterios de diseño de los métodos de infiltración existentes y los resultados que se esperarían con su aplicación. Luego, se selecciona un sitio que cumpla con dichos criterios y se recolecta toda la información necesaria para la construcción de un modelo hidrogeológico. Finalmente, se desarrolla un modelo numérico mediante una modelación telescópica desde el modelo hidrogeológico Maipo-Mapocho del año 2000. Con ese modelo se calculan las tasas de recarga tentativas para el sector mediante un sistema de pozos de infiltración gravitacional. Los resultados del modelo son tasas de infiltración gravitacional de aproximadamente 20 l/s cuando los pozos se llenan de aproximadamente de 10 metros de agua. Estas tasas son muy sensibles a la conductividad hidráulica aledaña a los pozos por lo cual es importante poder determinar el valor real de dicho parámetro efectuando pruebas de bombeo adecuadas para la zona. Por último, se hace hincapié en la importancia de la calidad del agua usada para la recarga, debido a que puede ser una limitante para el éxito de cualquier tipo de proyecto que recargue directamente a la zona saturada, por lo que se recomienda en el futuro ahondar más en este tema y en la legislación vigente para este tipo de proyectos.

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.

El objetivo general del presente trabajo de título es modelar y analizar el efecto que tiene la recarga artificial sobre el funcionamiento y la operación del dren Las Vegas. Se entiende por recarga artificial la acción de ejecutar obras que generen un transporte de agua desde la superficie hasta la napa subterránea, en condiciones en que sin intervención directa dicho transporte nunca hubiera ocurrido. Se estudia el caso de la Planta de Tratamiento de Agua Potable Las Vegas, que tiene la particularidad de recoger agua cruda de fuentes superficiales y subterráneas a la vez. La captación superficial corresponde a una bocatoma ubicada cerca del fin de la segunda sección del río Aconcagua, mientras que la captación subterránea es un dren construido a 40 [m] bajo la superficie. El dren Las Vegas aprovecha el angostamiento del valle para establecerse como una barrera que intenta captar el mayor caudal posible. Para aumentar el caudal captado por el dren existen las llamadas lagunas de infiltración, que tienen por misión aprovechar el agua sobrante de la bocatoma e infiltrarla al acuífero. La experiencia de recarga artificial en la Planta de Tratamiento de Agua Potable Las Vegas es una de las pocas que está en funcionamiento pleno en Chile, pero aún así tiene mucho por donde mejorar su gestión. En el mundo la recarga artificial es utilizada ampliamente para administrar los recursos hídricos, desde zonas áridas como el medio oriente hasta zonas costeras y con ríos abundantes como Ámsterdam y París. Se recopilaron los antecedentes pertinentes para poder construir un modelo hidrogeológico utilizando Visual MODFLOW, entre ellos, topografía del recinto, estudios hidrogeológicos y datos hidrológicos. Las fuentes principales de información fueron estudios de terreno realizados en el momento de construcción del dren y modelos hidrogeológicos de la cuenca del río Aconcagua encargados por la Dirección General de Aguas. El modelo resultante fue ajustado para que representara fielmente lo observado en terreno entre los meses de enero de 2008 y marzo de 2009. El modelo ajustado fue utilizado para establecer la tasa de recarga para cada sector del recinto donde podrían emplazarse nuevas lagunas de infiltración. Posteriormente se calcula la superficie necesaria para construir dichas lagunas, teniendo en cuenta consideraciones de acceso y mantención. Además, se calcula la cantidad de lagunas necesarias para distintos escenarios de demanda al dren. Asumiendo un valor deseable de caudal captado por el dren de 1.250 l/s se estima que se necesita inundar 17 [Há], equivalente aproximadamente a 50 lagunas pequeñas. Se concluye que puntos interesantes de estudiar serían: la calidad del agua infiltrada y como afecta al acuífero, la precisión de los datos con los que se trabajó y el grado de influencia de ellos en el resultado, la factibilidad de realmente establecer un régimen de mantención serio y sus posibles implicancias económicas.

Ingeniero Civil / La agricultura constituye una de las principales actividades económicas en la región de Arica y Parinacota. El Valle de Azapa alberga el área agrícola más importante de la región con cerca de 3.000 [ha] cultivadas, y como ocurre en todo el norte del país, el factor limitante para el desarrollo de dicha actividad es el recurso hídrico. En diferentes estudios el déficit hídrico se ha estimado entre 250 y 500 [l/s], y a raíz de aquello se han observado descensos continuos de los niveles de los pozos por periodos de hasta 20 años. El objetivo de este trabajo fue realizar una caracterización de la cuenca del río San José para determinar el potencial de implementar un sistema de recarga artificial de acuíferos en el Valle de Azapa, como alternativa para mitigar el déficit hídrico de la zona. Luego de analizar preliminarmente los antecedentes, tanto de metodologías de recarga existentes como las características propias del valle, se determinó que la infiltración de las aguas del río San José mediante lagunas de infiltración, y la recarga de las aguas residuales de Arica mediante pozos serían alternativas factibles de implementar en este caso. Se estimó la disponibilidad hídrica del río San José en base a la estadística de caudales diarios de las estaciones de monitoreo Ausipar y San José en Bocatoma Azapa. Se encontró que considerar un caudal de diseño de 0,6 [m3/s] sería razonable, lo cual permitiría infiltrar en promedio 2,45 [hm3] anualmente y se requerirían 15,9 [ha] para hacerlo mediante lagunas. Sin embargo, se requiere una importante remoción sedimentos para evitar problemas de colmatación y existe el riesgo de contaminar el acuífero con arsénico por sus elevadas concentraciones en el agua superficial. Las aguas residuales presentan una disponibilidad de 864 [l/s] y para infiltrarlas requieren tratamiento terciario y elevar el caudal hasta el punto de inyección. Se identificaron dos sectores de adecuada permeabilidad para la recarga: uno en la parte baja del Valle entre los kilómetros 5 y 12 del Camino Azapa con un potencial de almacenamiento de 6,2 [hm3] y otro en la parte alta entre los kilómetros 18 y 30 con un potencial para almacenar 18,5 [hm3]. Así, un buen lugar de emplazamiento para la infiltración por lagunas sería entorno al kilómetro 30 cercano a la Bocatoma Azapa, mientras que la infiltración por pozos sería recomendable emplazarla entorno al kilómetro 12. La infiltración por pozos asoma como la alternativa más recomendable por el mayor caudal que podría ser recargado y el alto grado de seguridad respecto de su disponibilidad, a diferencia de la infiltración por lagunas donde sería necesario remover el arsénico y los sedimentos que arrastra el río San José, la disponibilidad de terreno es limitada, no hay certeza respecto de la disponibilidad de agua y las crecidas del río constituyen un riesgo importante para las obras hidráulicas. Finalmente cabe destacar que para implementar un proyecto de este tipo se requiere mejorar de manera importante tanto la cantidad como la calidad de la información de caudales y aumentar la cobertura de monitoreo de la calidad química de las aguas subterráneas.

La Recàrrega Artificial d'aqüífers és una tècnica extremadamente poderosa per optimitzar la gestió dels recursos hídrics. De cara a eliminar actituds escèptiques respecte a la seva aplicabilitat en nombroses situacions, és essencial adquirir més coneixements sobre els conceptes quantitatius més importants. Un tema crític és el de la minimització de la colmatació en dispositius de recàrrega. Atesa la extraòrdinaria importància d'aquest problema, es va efectuar una intensa recerca bibliogràfica que permetés determinar els processos bàsics que tenen lloc en la colmatació de plantes de recàrrega. Això, juntament amb la informació de tipus tecnológic subministrada per gestors de plantes de recàrrega, ha permès proposar un model matemàtic conceptual que integra els processos principals: retenció de partícules en suspensió portades per l'aigua de recàrrega, precipitació de minerals, creixement bacterià, generació de gas y compactació. Amb l'ajuda dels codis ja existents, l'esmentat model fou posteriorment incorporat a un programa d'elements finits tridimensionals que és capaç de tractar els cinc processos citats. El programa ha estat aplicat a tres casos de laboratori i a un experiment de camp amb el fi d'establir la validesa del marc conceptual adoptat.Aquesta tesi descriu els aspectes principals del model, els seus fonaments teòrics, la implementació numèrica i l'aplicació als exemples citats. La varietat de condicions simulades i els resultats aconseguits confirmen que el programa pot reproduir de forma satisfactòria una ampli ventall de problemes de colmatació, entre les quals s'inclouen sistemes superficials (bassas) i profunds (pous), flux radial i vertical, transport reactiu multicomponent, i d'altres. Això demostra la utilitat del programa per integrar dades de naturalesa completament diferente. A pesar de les limitacions inherents a tota formulació matemàtica, la modelació integrada proporciona estimacions quantitatives del potencial colmatant. Consegüentment, pot ser considerada com a una eina bàsica per al disseny i gestió de plantes de recàrrega i, eventualment, amb un fi predictiu. / La Recarga Artificial de acuíferos es una técnica extremadamente poderosa para optimizar la gestión de los recursos hídricos. De cara a eliminar actitudes escépticas respecto a su aplicabilidad en numerosas situaciones, es esencial adquirir más conocimientos sobre los conceptos cuantitativos más importantes. Un tema crítico es el de la minimización de la colmatación en dispositivos de recarga. Dada la extraordinaria importancia de este problema, se efectuó una intensa búsqueda bibliográfica que permitiera determinar los procesos básicos que tienen lugar en la colmatación de plantas de recarga. Esto, junto con la información de tipo tecnológico suministrada por gestores de plantas de recarga, ha permitido proponer un modelo matemático conceptual que integra los procesos principales: retención de partículas en suspensión en el agua de recarga, precipitación de minerales, crecimiento bacteriano, generación de gas y compactación. Con la ayuda de códigos ya existentes, dicho modelo fue posteriormente incorporado en un programa de elementos finitos tridimensional que es capaz de tratar los cinco procesos citados. El programa ha sido aplicado a tres casos de laboratorio y a un experimento de campo con el fin de establecer la validez del marco conceptual adoptado.Esta tesis describe los aspectos principales del modelo, sus fundamentos teóricos, la implementación numérica y la aplicación a los ejemplos citados. La variedad de condiciones simuladas y los resultados logrados confirman que el programa puede reproducir de forma satisfactoria una amplia gama de problemas de colmatación, entre las que se incluyen sistemas superficiales (balsas) y profundos (pozos), flujo radial y vertical, transporte reactivo multicomponente, y otros. Esto demuestra la utilidad del programa para integrar datos de naturaleza completamente diferente. A pesar de las limitaciones inherentes a toda formulación matemática, la modelación integrada proporciona estimaciones cuantitativas del potencial colmatante. Por consiguiente, puede ser considerada como una herramienta básica de cara al diseño y gestión de plantas de recarga y, eventualmente, de cara a la predicción. / Artificial Recharge of groundwater is an extremely powerful technique to optimise the management of water resources. In order to eliminate sceptical misconceptions concerning its applicability to numerous situations, it is essential to gain insight into the fundamental quantitative concepts. A critical point is the minimisation of clogging of the recharge device. Given the extraordinary importance of this problem, an intensive bibliographic research was conducted to determine the basic processes underlying the clogging of recharge plants. This, in combination with technological information supplied by Artificial Recharge operators, allowed to propose a conceptual mathematical model that could integrate the main processes. Attachment of suspended solids carried by recharge water, mineral precipitation, bacterial growth, gas binding and compaction of the upper soil layer were found to be determinant in clogging development. Based on existing investigation codes, such model was implemented into a three-dimensional finite element code that is able to cope with the referred mechanisms. The code was applied to three laboratory cases and to one field experiment in order to assess the validity of the adopted framework.This thesis includes the main concepts of the model, its theoretical background, numerical implementation and the application to the referred cases. The variety of simulated conditions and the results achieved with the model confirm that the code can reproduce successfully a wide range of clogging problems, including surface (basins) and deep (wells) systems, vertical and radial flow, multiphase transport and other options. This demonstrates the usefulness of the code to integrate data which are completely different in nature. In spite of the limitations inherent to all mathematical formulations, integrated modelling provides quantitative estimates of the clogging potential. Consequently, can be considered as a basic tool for design and management of recharge plants, and, eventually, for predictive purposes.