MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO Juan Carlos Salgado González División de Estudios y Planificación_DGA Contacto: juan.salgado@mop.gov.cl

ESTRUCTURA DE LA PRESENTACIÓN MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO ESTRUCTURA DE LA PRESENTACIÓN INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS USADOS EN LA DGA SITUACIÓN LOCAL Dirección General de Aguas | División de Estudios y Planificación

MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL Para un buen entendimiento de la hidrogeología es fundamental tener conocimientos básicos de terminología y de conceptos que se utilizan a diario en nuestro Servicio. En esta presentación se espera aclarar y dar a conocer algunos de los conceptos más utilizados en el ambiente del recurso del hídrico subterráneo. Dirección General de Aguas | División de Estudios y Planificación

Cuenca Cerrada (endorreica): MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL Cuenca: Cuenca Hidrográfica: Es el territorio en que las aguas fluyen al mar a través de una red de cauces secundarios que convergen en un cauce principal único. Cuenca Cerrada (endorreica): Área en que el agua no tiene salida fluvial hacia el océano (generalmente, cuencas de Salares) Dirección General de Aguas | División de Estudios y Planificación

La DGA delimitó las cuencas del país el año 1978. MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL Cuenca: La DGA delimitó las cuencas del país el año 1978. Que tuviera en cuenta las características hidrológicas, que fuera compatible con el Banco Nacional de Aguas. Que se adecuara a la división regional. 1° y 2° dígito representa a la Región, 3° dígito a una cuenca, 4° dígito a una subcuenca y 5° dígito a una subsubcuenca. Se avanzará desde norte a sur y de este a oeste. En Chile existen 101 cuencas delimitadas, 467 Subcuencas y 1496 Subsubcuencas Dirección General de Aguas | División de Estudios y Planificación

MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL Ciclo Hidrológico: El ciclo hidrológico es la continua circulación del agua sobre nuestro planeta. Dirección General de Aguas | División de Estudios y Planificación

Conceptos de Orden Natural: Flujo superficial (ríos, esteros), MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL Ciclo Hidrológico: En el Ciclo Hidrológico están presentes una serie de conceptos que se relacionan entre ellos, y todos ocurren en la cuenca. Conceptos de Orden Natural: Flujo superficial (ríos, esteros), Eventos meteorológicos (precipitación, evaporación, etc) Escorrentía, lagos, glaciares, entre otros. Flujo subterráneo (acuíferos), Conceptos de Orden Antrópico: Canales, Embalses, bocatomas, pozos. Dirección General de Aguas | División de Estudios y Planificación

MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL Flujo Subterráneo: Acuíferos: capas de terreno que son capaces de alojar agua en sus poros y fisuras. Acuitardos: capas de terreno capaces de almacenar mucha agua, pero de transmitir poca. Acuícludos: capas de terreno capaces de almacenar mucha agua, pero con nula transmisión de la misma Dirección General de Aguas | División de Estudios y Planificación

Porosidad Total (mt): vol. de huecos/vol. total. MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL Flujo Subterráneo: Porosidad: Porosidad Total (mt): vol. de huecos/vol. total. Porosidad eficaz (me): vol. de agua drenada/vol. total. También se define como porosidad eficaz el volumen de huecos disponibles para el flujo respecto del volumen total. Dirección General de Aguas | División de Estudios y Planificación

MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL Flujo Subterráneo: Superficie Freática: Los poros o fisuras del terreno, están llenos de agua (saturados)hasta cierto nivel que se denomina superficie freática. Por debajo de esta superficie, en donde los poros están con agua, se le llama Zona Saturada. Por encima, Zona no saturada. Dirección General de Aguas | División de Estudios y Planificación

Flujo Subterráneo: Acuíferos: MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL Flujo Subterráneo: Acuíferos: Acuífero libre: es aquel en que la presión del agua en la zona superior es igual a la presión atmosférica, aumentando en profundidad a medida que aumenta el espesor saturado. Acuífero confinado: formación en que el agua subterránea se encuentra encerrada entre dos capas impermeables y es sometida a una presión distinta a la atmosférica. Acuífero semiconfinado: cuando el estrato del suelo que lo cubre tiene una permeabilidad significativamente menor, pero no llegando a ser impermeable Dirección General de Aguas | División de Estudios y Planificación

Flujo Subterráneo: Permeabilidad: MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL Flujo Subterráneo: Permeabilidad: Facilidad que un cuerpo ofrece a ser atravesado por un fluido, en nuestro caso el Agua. Sin embargo, en Hidrología Subterránea la permeabilidad o conductividad hidráulica (K), es la constante de proporcionalidad lineal entre caudal y gradiente hidráulica. Dirección General de Aguas | División de Estudios y Planificación

Flujo Subterráneo: Transmisividad: MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL Flujo Subterráneo: Transmisividad: Es el parámetro que nos indica la facilidad del agua para circular horizontalmente por una formación geológica. Es una combinación de la Conductividad Hidráulica y del Espesor . Transmisividad=Conductividad Hidráulica∗espesor Dirección General de Aguas | División de Estudios y Planificación

MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL Recarga: Entrada de agua, a la zona saturada, de agua disponible desde el nivel freático. Dirección General de Aguas | División de Estudios y Planificación

MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL Superficiales Bocatomas: Las bocatomas u obras de toma, son estructuras hidráulicas que se construyen en un río o un canal, con el objetivo principal de captar, o desviar, una parte o el total del agua que escurre por el cauce. Vertederos: Los vertederos son barreras que permiten el paso del agua por rebose al alcanzar la superficie de ésta un determinado nivel. Dirección General de Aguas | División de Estudios y Planificación

Subterráneas Pozos: Producción Observación Norias. Punteras MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL Subterráneas Pozos: Producción Observación Norias. Punteras Dirección General de Aguas | División de Estudios y Planificación

MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL Modelo Conceptual Un modelo conceptual es el reflejo del entendimiento de un problema o situación en cierta cuenca o cuencas, que generalmente se interpretan en un diagrama: Dirección General de Aguas | División de Estudios y Planificación

Modelo Conceptual Infiltración MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL Modelo Conceptual Infiltración La infiltración es el proceso mediante el cual el agua penetra desde la superficie del terreno hacia el suelo. Muchos factores influyen en la tasa de infiltración, incluyendo la superficie del suelo y su cubierta vegetal, las propiedades del suelo, tales como la porosidad, la conductividad hidráulica y el contenido de humedad presente en el suelo. Dirección General de Aguas | División de Estudios y Planificación

MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL Modelo Conceptual Dirección General de Aguas | División de Estudios y Planificación

Modelo Hidrogeológico MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL Modelo Hidrogeológico Son representaciones numéricas de un sistema hidrogeológico real. Éstos permiten observar, a escala, el comportamiento hidrogeológico de un acuífero como herramienta de investigación, la cual se fundamenta con información proveniente de terreno y de laboratorio. Entre estos modelos los más conocidos son, Visual Modflow, Groundwater Vistas, Feflow, etc… Dirección General de Aguas | División de Estudios y Planificación

Permite la obtención de los siguientes resultados: MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL Visual Modflow Como descripción general de este modelo se puede mencionar que es capaz de abordar simulaciones del flujo de aguas subterráneas en tres dimensiones, las cuales en conjunto con unas serie de paquetes que posee el programa (MT3D y RT3D) permiten abordar problemas de transporte de contaminantes. Permite la obtención de los siguientes resultados: Evolución de los niveles de aguas subterráneas. Velocidades de flujo en el entorno definido como zona de interés. Dirección General de Aguas | División de Estudios y Planificación

MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL Visual Modflow Dirección General de Aguas | División de Estudios y Planificación

En todo modelo hidrogeológico se trabaja con: MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL Un modelo es una representación simplificada de la compleja realidad, y por lo tanto no es perfecta. Un modelo de aguas subterráneas es un marco de trabajo que sintetiza observaciones de terreno y conceptualiza los procesos hidrogeológicos relevantes para el objetivo buscado. En todo modelo hidrogeológico se trabaja con: Hipótesis (validez de la Ley de Darcy, densidad constante, etc.) Limitaciones Escalas espaciales y temporales (Tamaño de malla, períodos de simulación, etc.) Condiciones reales del sistema Dirección General de Aguas | División de Estudios y Planificación

De manera general, un modelo numérico se compone de: MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL De manera general, un modelo numérico se compone de: Código de modelación (diferencias finitas, elementos finitos o volúmenes finitos). Malla o grilla de discretización. Condiciones de borde y condiciones iniciales. Parámetros de las celdas (hidráulicos, de transporte, etc.). Conjunto de observaciones (mediciones). Dirección General de Aguas | División de Estudios y Planificación

Secciones transversales MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL ¿Qué necesito? Secciones transversales Identificación de unidades geológicas e hidrogeológicas Espesores Identificación de los acuíferos del área de estudio Límites impermeables ( Afloramiento de unidades impermeables, ubicación del basamento en profundidad, etc.) Dirección General de Aguas | División de Estudios y Planificación

MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL ¿Qué necesito? Hidrogeología del sector: Mapa de Niveles de Agua (Piezometría) Series históricas y fluctuaciones en el tiempo (Ej: piezometría de niveles máximos y piezometría de niveles mínimos, periodos húmedos y secos) Direcciones de flujo, velocidades, gradientes hidráulicos. Divisorias de agua subterránea El modelo geológico se transforma en modelo hidrogeológico VIDEO Dirección General de Aguas | División de Estudios y Planificación

Hidrogeología del sector (Condiciones de borde): MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL ¿Qué necesito? Hidrogeología del sector (Condiciones de borde): Zonas de Recarga y Descarga (Ej. Recargas laterales desde zonas altas y descargas laterales hacia el mar) Límites impermeables. Masas de Agua: lagos, ríos, etc. Estos pueden actuar como zonas de recarga o descarga. Pozos Principales (Pozos de extracción y pozos de observación de niveles) Parámetros hidráulicos de las unidades (conductividad hidráulica, coeficiente de almacenamiento) Hidroquímica. Balance hídrico. Dirección General de Aguas | División de Estudios y Planificación

RESUMEN MODELACIÓN HIDROGEOLÓGICA MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL RESUMEN MODELACIÓN HIDROGEOLÓGICA Dirección General de Aguas | División de Estudios y Planificación

¿Qué puedo hacer con un modelo? Predecir: MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL ¿Qué puedo hacer con un modelo? Predecir: Las consecuencias de una determinada acción. Interpretar: Estudiar y mejorar el conocimiento de sistemas dinámicos y/u organizar bases de datos de terreno. Uso general: Estudiar interacciones entre componentes a distintas escalas. Analizar riesgos ambientales: Determinar la dirección mas probable de un contaminante Predecir la concentración de un contaminante en el receptor Dirección General de Aguas | División de Estudios y Planificación

¿Qué puedo hacer con un modelo? Usos geotécnicos y mineros: MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL ¿Qué puedo hacer con un modelo? Usos geotécnicos y mineros: Drenaje de minas Flujo a través de presas de tierra Mejorar el conocimiento de la hidrogeología: Comportamiento del sistema hidrogeológico, balances hídricos, piezometría, etc. Gestionar y manejar los recursos de Agua Subterránea: Determinar caudales de bombeo máximos Calcular áreas de protección de pozos Predecir impactos en el agua subterránea

Los Modelos son herramientas de gestión: MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL ¿Qué puedo hacer con un modelo? Los Modelos son herramientas de gestión: Toma de decisiones requiere conocer la respuesta de un sistema frente a determinadas acciones o estrategias de explotación. La mejor herramienta disponible actualmente para poder predecir el comportamiento de sistemas de aguas subterráneas es un modelo de simulación hidrogeológica. Un modelo de simulación hidrogeológica representa una aproximación de un sistema acuífero real, que puede predecir las consecuencias de determinadas acciones sobre la cantidad y calidad del agua subterránea.

Situación a diciembre de 2013: MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL Situación a diciembre de 2013: En la Provincia de Petorca existen 2 acuíferos: Acuífero río La Ligua Acuífero río Petorca Ambos declarados áreas de restricción por la DGA. Esta situación conlleva a numerosos problemas en cuanto a la Administración del Recurso. Por lo tanto, para facilitar el análisis y mejoras en la gestión de los Recursos subterráneos. Se decide utilizar la delimitación realizada en el estudio: “Modelación Hidrogeológica de los acuíferos de Ligua y Petorca” de febrero de 2014.

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MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS CAPTACIONES MODELOS SITUACIÓN LOCAL Cabe señalar que para la sectorización se utilizaron criterios Hidrológicos e Hidrogeológicos. Con la Modelación realizada fue posible obtener el volumen embalsado en cada uno de los 12 acuíferos, lo que ha permitido a la DGA poder administrar de mejor manera el recurso hídrico subterráneo.

MARCO CONCEPTUAL Y CONTENIDOS TÉCNICOS REFERIDOS A LOS ACUÍFEROS Y SU MODELAMIENTO …MUCHAS GRACIAS… Juan Carlos Salgado González División de Estudios y Planificación_DGA Contacto: juan.salgado@mop.gov.cl