Jordi Guimerà Aspectos Técnicos de la Utilización/Reutilización de Aguas mediante Recarga Artificial de Acuíferos: Experiencia en España Jornadas Técnicas ALSHUD, Santiago de Chile, 28 abril 2011

AGRADECIMIENTOS ALSHUD por la invitación. Contribuciones a la presentación. – Amphos 21/ Jorge Molinero, Salvador Jordana, Miguel Luna, Iker Juárez, Joaquín Salas, Beatriz de la Loma. – CETAQUA, SGAB/ Grupo Agbar, Barcelona, Joana Tobella, Josep Lluís Armenter. – CIRSEE/ Suez Environment, París, Jean Jacques Grandguillaume. – Inst. Jaume Almera de C. de la Tierra/ CSIC, Barcelona, Jesús Carrera. – Agencia Catalana de lAigua, Barcelona, Alfredo Pérez Paricio, Felip Ortuño. – WATERNET, Amsterdam, Frank Smits.

ÍNDICE DE CONTENIDOS Conceptos básicos: Definiciones, Objetivos, Formas, Alcances Requerimientos básicos Ejemplos de aplicación Marco legal Posibilidades en Chile Conclusiones

Definiciones ¿Qué? Consiste en disponer agua superficial en balsas, surcos, zanjas o cualquier otro tipo de dispositivo (pozos), desde donde se infiltra y alcanza el acuífero. Implica aumento del recurso subterráneo Gestión de la recarga de los acuíferos x recarga artificial (Dillon, 2006) ¿Por qué? artificial: produce rechazo en la sociedad Muy frecuentemente, en literatura encontramos el término MAR (Managed Aquifer Recharge). ¿Por qué? Costes frente obras superficiales convencionales (presas, embalses). Minimización de CAPEX y OPEX del proyecto. Aprovechamiento del suelo como tratamiento primario de depuración filtración (en ocasiones secundario). ¿Para qué? Aprovechamiento recurso en condiciones favorables (aumento de la garantía de suministro) Mejorar caudales ecológicos, bosques de ribera y efectos en la calidad del agua superficial Elemento regulador en zonas de alta presión urbana y demanda estacional Mejorar la calidad del agua

Mejorar la calidad del agua: Good rivers demand good aquifers Gaining stream: Feeds flourishing trophic chains Rich biochemical reactions 1.Rivers are fed by aquifers 2.Persistence to the hydrological cycle 3.Resilience to water dependent ecosystems 4.Elimination of most nocious chemicals natural conditions Extinguished riverine vegetation Loosing stream (dry during droughts) Depleted aquifer Those functions are lost AR needed to restore river aquifer systems Heavily pumped aqfr

¿Aumentar y proteger los recursos disponibles? Example: Llobregat Delta Permissible increase in pumping comparable to recharge rate

¿Cómo? Bouwer (2002) Sistemas superficiales Pozos Mixtos (Soil-Aquifer Treatment, Aq.Storage & Recovery)

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Requerimientos básicos Zona target con necesidades concretas Disponibilidad de agua temporal o de forma permanente Acuífero donde recargar Superficie para las instalaciones Mantenimiento instalaciones Monitoreo del sistema Zona target con necesidades concretas Escasez crónica Demanda estacional Oferta estacional (caudales circulantes poco aprovechados) Oferta de recurso de baja calidad Zonas degradadas

Requerimientos básicos Disponibilidad de agua temporal o de forma permanente Caudal de los ríos poco aprovechados (posibilidad de inyección estacional) Acuíferos con alta capacidad reguladora (posibilidad de almacenamiento y bombeo posterior) Plantas potabilizadoras puntualmente sobredimensionadas (posibilidad de almacenamiento en épocas de alta producción de agua para ASR) Plantas depuradoras (posibilidad de tratar efluentes para usos no potables, depuración adicional) Existencia de acuíferos Presencia de formaciones geológicas permeables A poder ser con infraestructura (ayuda a minimizar inversiones). Características de la zona no saturada pueden condicionar requerimientos de tratamiento previo Capacidad de adsorción y de reacción en la matriz del acuífero

Requerimientos básicos Sistemas Disponibilidad de espacio a título indicativo, balsas pueden necesitar 0.5 km 2 + instalaciones de transporte pozos menos demanda de espacio Mantenimiento instalaciones Superficiales, necesitan retiro de capas impermeables Pozos necesitan bombeo reversible para limpieza preventiva Monitoreo Efectos sobre las instalaciones (colmatación) y sobre el acuífero (niveles y composición química)

ÍNDICE DE CONTENIDOS Conceptos básicos: Definiciones, Objetivos, Formas, Alcances Requerimientos básicos Ejemplos de aplicación Marco legal Posibilidades en Chile Conclusiones Áreas de: Barcelona París Amsterdam

Río Besós Río Noguera-Pallaresa Río Ebro Río Segre Río Llobregat FRANCIA MAR MEDITERRÁNEO ACUÍFERO LLOBREGAT ACUÍFERO BESÓS E. LA BAELLS 109 hm 3 E. SANT PONÇ 24 hm 3 E. SAU 165 hm 3 E. SUSQUEDA 233 hm 3 E. LA LLOSA DEL C. 80 hm 3 ETAP CARDEDEU ETAP BESÓS ETAP ST. J. DESPÍ ETAP ABRERA Río Ter Barcelona Configuración del sistema hídrico en el entorno de Barcelona Caso de estudio: Barcelona. Infiltración agua de río, agua potabilizada, agua reutilizada, ensayos de degradación de contaminantes Tomado de Armenter, 2007

Número habitantes suministrados Número municipios abastecidos23 Longitud red de distribución4.467 km Consumo medio diario m 3 Volumen anual agua entregada a la red240 hm 3 Superficial río Llobregat hm 3 Superficial río Ter hm 3 Subterránea río Llobregat hm 3 Subterránea río Besós3 - 4 hm 3 Datos del abastecimiento a Barcelona y Área metropolitana Caso de estudio: Barcelona

BARCELONA ETAP BESÒS ETAP BESÒS ETAP ABRERA ETAP ABRERA POZOS ACUÍFERO LLOBREGAT POZOS ACUÍFERO LLOBREGAT ETAP CARDEDEU ETAP CARDEDEU ETAP SANT JOAN DESPÍ ETAP SANT JOAN DESPÍ TRINITAT II 100 m ( m 3 ) TRINITAT II 100 m ( m 3 ) DESALADORA 60 hm 3 /any DESALADORA 60 hm 3 /any FONTSANTA 54 m ( m 3 ) FONTSANTA 54 m ( m 3 ) 22,4% 23,6% 5% 37% 2% 10% ATLL: 51% AGBAR: 49% Suministro: situación futura Esquema de funcionamiento del nuevo sistema Caso de estudio: Barcelona Esquema de funcionamiento

Río Llobregat. Captación planta Sant Joan Despí (junio ) Caso de estudio: Barcelona

MARTORELL EL PRAT DE LLOBREGAT DE LLOBREGAT M A R M E D I T E R R Á N E O M A R M E D I T E R R Á N E O SANT BOI DE LLOBREGAT VILADECANS CASTELLBISBAL SANT ANDREU DE LA BARCA LHOSPITALET DE LLOBREGAT EL PRAT DE LLOBREGAT SANT FELIU DE LLOBREGAT SANT JOAN DESPÍ DE LLOBREGATCORNELLÀ SANTA COLOMA DE CERVELLÓ CASTELLDEFELS MOLINS DE REI EL PAPIOL PALLEJÀ SANT VICENÇ DELS HORTS GAVÀ Río Llobregat ACUÍFERO DEL VALLE BAJO ACUÍFERO DEL DELTA ACUÍFERO LIBRE ACUÍFERO CONFINADO MARTORELL EL PRAT MOLINS DE REI PALLEJÀ SANT FELIU CORNELLÀ Mar Mediterráneo Superficie: Capacidad útil: Longitud del acuífero libre: Mínima anchura del acuífero libre: Máxima anchura del acuífero libre: Longitud del acuífero confinado: Máxima anchura del acuífero confinado: 110 km hm m 250 m m m m Acuíferos del Valle Bajo y del Delta del río Llobregat Caso de estudio: Barcelona

Recarga artificial del acuífero Martorell Castellbisbal Santa Andreu de la Barca Molins de Rei Pallejá Sant Vicenç Sant Boi de Llobregat Viladecans Gava Castelldefels El Prat de Llobregat Río Llobregat Mar Mediterráneo LHospitalet Sant Joan Despí Cornella de Llobregat Sant Feliu de Llobregat RECARGA SUPERFICIAL (escarificación del lecho del río) RECARGA EN PROFUNDIDAD Caso de estudio: Barcelona

Condiciones: Caudal: entre 10 y 35 m 3 /s Turbidez: < 100 NTU Amonio: < 1 mg/l Cloruros: < 350 mg/l Capacidad de recarga estimada: m 3 /día Coste agua recargada: 0,03/m 3 Recarga artificial en superficie Caso de estudio: Barcelona

POZOS APORTACIÓN ETAP Recarga artificial en profundidad Caso de estudio: Barcelona

Tubería de recarga Recarga artificial en profundidad Caso de estudio: Barcelona

Número pozos extracción/recarga: 12 Capacidad de recarga: m 3 /día Coste agua recargada: 0,09 /m 3 Recarga artificial en profundidad Caso de estudio: Barcelona

Calidad agua superficial río Llobregat Color: 30 mg Pt/l Turbidez: 250 NTU Olor: 25 Amonio: 1,2 mg/l TOC: 8 mg/l Absorción UV: 15 (100 cm, 254 nm) Cianuros: 0,02 mg/l Cromo hexav. 0,02 mg/l Cadmio: 0,002 mg/l Plomo: 0,01 mg/l Níquel: 0,015 mg/l Detergentes: 0,3 mg LSS/l Conductividad: 1700 µS/cm pH: entre 7,5 y 9 Condiciones para la recarga artificial en profundidad acuífero Delta del río Llobregat Caso de estudio: Barcelona

Calidad agua tratada ETAP Sant Joan Despí Color: 3 mg Pt/l Turbidez: 0,2 NTU pH: entre 6,5 y 8 Sulfatos: 200 mg/l Magnesio: 30 mg/l Sodio: 200 mg/l Aluminio: 0,15 mg/l Nitratos: 20 mg/l Amonio: 0,1 mg/l TOC: 3 mg/l Detergentes: 0,1 mg LSS/l Trihalometanos: 0,1 mg/l Condiciones para la recarga artificial en profundidad acuífero Delta del río Llobregat Caso de estudio: Barcelona

Explotación del acuífero del Valle Bajo y del Delta del río Llobregat Caso de estudio: Barcelona

Los acuíferos del río Llobregat han constituido durante más de cien años un recurso estratégico para Barcelona y su área metropolitana, donde han sido una pieza fundamental para su desarrollo demográfico, industrial y económico. Las aportaciones de agua para abastecimiento procedentes de las aguas superficiales de los ríos Llobregat y Ter han permitido en los últimos cincuenta años preservar en buena medida estos acuíferos y destinar sus aguas para complementar la demanda en periodos de déficit hidrográfico o en episodios de deficiente calidad de las aguas de los ríos. Para ello ha sido imprescindible velar por las aguas almacenadas en los acuíferos, evitando su deterioro y sobreexplotación, e incrementando las reservas mediante operaciones de recarga artificial, que han tenido y tienen un importantísimo papel en la utilización sostenible de las aguas subterráneas. El poder dar cumplimiento a los valores paramétricos de ciertas sustancias que la actual legislación para las aguas de consumo regula con exigencia, hace que en ciertos periodos la mezcla de aguas de ambas procedencias, superficial y subterránea permita un aprovechamiento óptimo de los recursos disponibles, que por separado no sería posible.

Barrera hidráulica contra la intrusión marina en el acuífero del Llobregat. Inyección con agua tratada de depuradora Caudal de infiltración actual (real): m 3 /d 14 pozos de inyección Profundidad de inyección 60 – 80 metros Estado de la intrusión marina: 2008 Simulación al año 2036 con barrera

Fase 1: 3 pozos 03/2007 Fase 2 – 7 pozos 04/2010 Fase 2 – 4 pozos 04/2010 Planta de tratamiento de El Prat

Planta de Tratamiento de El Prat SecundarioTerciario Lagunas y río Mar Ultrafiltración ÓsmosisDesinfección Inyección al acuífero Esquema del proyecto: 1) Origen del agua Procesos en planta de depuración 2) Tratamientos adicionales para agua de inyección 3) Instalaciones de inyección

Evaluación

Volúmenes: – Aproximadamente m 3 /año (16 L/s) Mantenimiento: – Limpieza por bombeo /aire comprimido cada 2 semanas Algunos costes: – Proyecto: 20 M (aprox 30 M USD) – 80% finaciado por UE – 0.5 USD/ m 3 (básicamente, tratamiento)

Ensayo de infiltración en zona de baja permeabilidad (CUADLL y ACA) Del 9 al 31 de marzo de 2009 Superficie de infiltración de 120 m 2 Tasa de infiltración de 5 m 3 /m 2 /dia (120·5·300 d/a= 0.2 Hm 3 /a Modelización y previsión impactos en vía ferrocarril alta velocidad Evaluación de la capacidad de infiltración e impacto hidrogeológico de las balsas de recarga artificial del Baix Llobregat

Ensayo infiltración y modelo Calibración de los parámetros del modelo a partir del experimento in situ (del 9 marzo al 31 de marzo de 2009) mediante un modelo 2D transitorio (no saturado). Condiciones de contorno: variación de niveles del experimento en puntos de control. Condiciones iniciales a partir de un estacionario de referencia. Balsa experimental SC11-S SC3-P q = 0 H1H1 H2H2 Punto de control SC12-S H 1 > H 2 Condiciones iniciales a partir del estacionario

Ensayos de degradación de contaminantes Agua de río con diferentes contaminantes recalcitrantes y diferentes estados redox Comprobar la regeneración del agua 8 aerobic 8 NO 3- reduction 8 Mn(IV) reduction 8 Fe(III) reduction 8 SO 4 2- reduction 5 reactions * 8 measurements = 40 Batch Tests A Blank NATURAL EFFLUENT: NO additional e - aceptor additional organic substr. Until effluent DOC NO bubbling with Ar and closing the bottle Blank NATURAL RIVER: NO additional e - aceptor additional organic substr. until river DOC NO bubbling with Ar and closing the bottle TOT 96 bottles +=+ 12 measurements = 12 Batch Tests B1 *2 (reproducibility) 12 measurements = 12 Batch Tests B2 + BIOTIC: For each reaction: e - aceptor (to be added): enough for monitoring the process organic substrate (to be added): detectable quantity and as much as to be COMPLETELY degradated in the reaction under investigation + the previous ones 5 reactions * 4 measurements + 6 measurements Blank Nat. River + 6 measurements Blank Nat. Effluent = 32 Batch Tests C ABIOTIC: For each reaction, is the same of A and B but sterilized (autoclave: T=120ºC and P=P atm +1atm)

Bank filtration y bombeo vs. planta de tratamiento convencional (París). Objetivos: reducir costes de tratamiento y residuos asociados a la planta y mejorar la calidad del agua 1 paso 2 pasos

Objetivos: Mejorar el estado ecológico del campo de dunas y aumentar la disponibilidad de recursos en un acuífero de mayor y tamaño con agua superficial Amsterdam: infiltración superficial y profunda en el campo de dunas

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En España, el R.D. 1620/2007 de reutilización de aguas depuradas establece criterios de calidad en función de los posibles usos. Para MAR,

Recarga Artificial y Normativa Chilena Cambio de punto de captación – Para adaptar el esquema de explotación/gestión dentro de la cuenca (fuente) Cambio de fuente de abastecimiento – Entre agua superficial/subterránea y entre acuíferos conectados (fuente) Concesiones de exploración – Para buscar mejores sitios para realizar la inyección o recarga Recarga artificial (Artículo 66 Código de Aguas) – Cualquier persona podrá realizar obras de recarga artificial para incrementar los recursos disponibles. Memoria técnica proyecto recarga artificial (Art. 34 Res. DGA 425/2007) – Establece requisitos mínimos del proyecto de recarga artificial. Derechos provisionales de agua subterránea (Artículo 66 Código de Aguas) – Otorgados a preferencialmente a quien haga recarga artificial. Normas de Emisión de Residuos Líquidos a A. Subterráneas (D.S. N°46/2002) – Aplica a obras de recarga artificial? En qué casos aplicaría? (Gracias Orlando!)

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CONCLUSIÓN FINAL Aspectos Técnicos de la Utilización/Reutilización de Aguas mediante Recarga Artificial de Acuíferos: Experiencia en España La recarga artificial de acuíferos es una práctica común en el mundo y estandarizada a todos los efectos. Tiene beneficios en cantidad y calidad de los recursos Requiere de menores inversiones iniciales y de mantenimiento que otras obras hidráulicas Ayuda a mantener un recurso estratégico (el subterráneo) junto con el superficial Debe utilizarse con sentido común, buenas prácticas técnicas y planificada a nivel estratégico y aplicado Requiere de monitoreo y cuidado intensivo: no se puede descuidar la inversión! Requiere del marco legal adecuado para facilitar el aumento y mejora de los recursos

1.(espacio reservado para la discusión) 2.conversar y converger requerimientos básicos y marco legal Posibilidades en Chile

AGRADECIMIENTOS A ustedes, por su atención