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Fundada en 1962

SOC

IEDA

D GEOLOGICA DE CH

ILE

la serena octubre 2015

RECARGA ARTIFICIAL DE ACUÍFEROS EN LA CUENCA DEL RÍO MAULE: DETERMINACIÓN DE SECTORES FAVORABLES Y EVALUACIÓN ECONÓMICA Daniela Moreno1* Carlos Parraguez2 1 Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Departamento de Geología, Universidad de Chile, Plaza Ercilla 803, Santiago, Chile 2 CPH y Asociados, Santiago * email: danielamp@ing.uchile.cl Resumen. Debido a que la cuenca del río Maule juega un rol protagónico en el desarrollo agrícola nacional, y dado que este sector es aquel que consume el mayor porcentaje de agua dulce disponible, una escasez hídrica, proyectada para mediados de siglo, a raíz del cambio climático global, ocasionaría graves problemas sociales y económicos. La recarga artificial de acuíferos se plantea como una estrategia recomendable para suplir las necesidades futuras. En la cuenca del Maule existe un sector, altamente favorable para efectuar proyectos de recarga. Dentro de dicho sector, y para una permeabilidad de 6m/día, las cuatro alternativas de recarga propuestas: zanjas, pozos en la zona vadosa, pozos en la zona saturada y una alternativa mixta de pozos y zanjas, resultan en proyectos viables. Sin embargo, la ejecución real de un proyecto requiere de mayores y más exactos antecedentes, como de también un mejor diseño. Palabras Claves: Cambio Climático, Recarga artificial,

Cuenca del río Maule. 1 Introducción Existe una fuerte preocupación actual por las consecuencias que ocasionaría el cambio climático global. Numerosos estudios (Ministerio del Medio Ambiente, 2011; CEPAL, 2009; CONAMA, 2006), utilizando modelos de circulación global (GCM), bajo distintos escenarios de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), proyectan una disminución de las precipitaciones que afectarían a la zona central y sur del país (entre los paralelos 30º y 42ºS, aproximadamente). Esta reducción se haría más importante hacia fines del presente siglo, con valores que bordean el 30%. Contemporáneamente, se han realizado estudios sobre la ocurrencia de eventos extremos de precipitaciones, estimándose un aumento en la probabilidad de incidencia de eventos de sequía, de precipitación intensa y de aumento de temperatura, aumentando el riesgo de inundaciones hacia mediados y fines de siglo, (CEPAL, 2012). La Cuenca del río Maule, concentra gran parte del desarrollo agrícola del país. Junto a las Regiones V, Metropolitana y VI, representan más del 80% de la superficie plantada (CONICYT, s.f). Este rubro, además, hace uso de cerca del 80% del agua dulce disponible

(Ministerio del Medio Ambiente, 2011). Por otro lado, según el crecimiento demográfico, pronosticado para mediados de siglo, se espera que la producción de frutas y hortalizas aumente acorde a la demanda. Sin embargo, la escasez de agua pronosticada, podría ocasionar graves problemas sociales y económicos. Esta situación, de alta vulnerabilidad al cambio global, debería ser incorporada, para una correcta planificación, a la gestión de los recursos hídricos a nivel país (Ministerio del Medio Ambiente, 2011). La gestión de la recarga de acuíferos, constituye una alternativa para almacenar excedentes invernales de agua, y aprovecharlos en verano, donde el recurso es escaso y altamente demandado. Por ello, el presente estudio tiene como objetivo buscar sectores, dentro de la cuenca del Maule, que respondan favorablemente a un proceso de recarga, además de, evaluar económicamente la factibilidad de un posible proyecto. 2 Marco Hidrogeológico La Cuenca del Maule se compone, básicamente, de tres tipos de unidades hidrogeológicas que, según su importancia hidrogeológica (IH), se clasifican en: unidad de roca, de baja a nula IH; depósitos de media a baja IH; y depósitos de media a alta IH (Figura 1). De la unidad de media a baja IH, cabe mencionar los depósitos cineríticos (Qc), los cuales se componen en general de niveles de cenizas y tobas de lapilli. Se encuentran, generalmente, compactos, y se les ha asignado una permeabilidad de 10-9 a 10-6 cm/s (Espinoza, 2005). Por otro lado, de la unidad de alta a media IH, destacan aquellos depósitos fluviales de cauces antiguos del río Maule (Qfcam), los cuales se componen de ripios, gravas y gravas arenosas, con algunas intercalaciones limo-arcillosas, y a los cuales se les ha asignado una permeabilidad de 10-6 a 10-2 cm/s (Espinoza, 2005). Además, se tienen depósitos de abanico fluvial del río Maule (Qafm), cuya composición incluye bolones, ripios, gravas y arenas, con muy escaso limo y arcilla, y a los cuales se le asocia una permeabilidad de 10-2 a 1 cm/s (Espinoza, 2005).

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Figura 1. Mapa Hidrogeológico de la Cuenca del río Maule. Fuente: modificado de Hauser (1995). 3 Resultados 3.1 Sectores Favorables En la cuenca del Maule existen ocho sectores que poseen una profundidad del nivel freático de al menos, 30 m (Figura 2).

Figura 2. Profundidades del Nivel Estático en la Cuenca del

Maule y sectores potenciales de infiltración (S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7 y S8). Fuente: elaboración propia mediante interpolación por kriging ordinario de datos puntuales de DGA (2010). De los ocho sectores anteriores, existe uno en particular, el Sector S4, que alcanza las mayores profundidades del nivel estático (hasta 85 m), y que además, corresponde al más extenso. Por ello, este sector sería el más adecuado a la infiltración. 3.2 Sector S4 El sector S4, de acuerdo a las distintas permeabilidades asignadas a las unidades hidrogeológicas presentes, por Espinoza (2005), se ha subdividido, en tres subsectores: SS4.1, SS4.2 y SS4.3 (Figura 3). De estos subsectores, el único que posee una fuente efectiva y cercana de agua para la recarga (río Lircay), corresponde al subsector SS4.2. Dado, además, que esta fuente de agua posee mediciones de caudales en la Estación Fluviométrica Río Lircay en Puente Las Rastras (Figura 3), la evaluación económica preliminar se ha realizado, únicamente en dicho subsector.

Figura 3. Subsectores SS4.1, SS4.2 y SS4.3. Fuente: elaboración propia. 3.3 Viabilidad económica para la recarga en el

subsector SS4.2 El análisis económico, en el subsector SS4.2, ha contemplado la realización de supuestos proyectos de recarga para una probabilidad de excedencia en los caudales del río Lircay de 30%, es decir, para años relativamente lluviosos. El caudal estacional (abril-septiembre), percibido en la Estación Fluviométrica Río Lircay en Puente Las Rastras, es de 23.910 l/s (DGA, 1992). Sin embargo, asegurando el otorgamiento del

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AT 2 geología económica y recursos naturales

derecho de aprovechamiento superficial, concedido al Fisco, de 7.900 l/s (DGA, 2015) (ver Figura 3), el caudal susceptible de infiltrar descendería a 15.237 l/s. Las alternativas propuestas para el subsector SS4.2, son las siguientes: zanjas (1); pozos en la zona no saturada (2); pozos en la zona saturada (3); zanjas y pozos en la zona saturada (4). Para una tasa de infiltración de 6 m/día (CIREN, 2012), en la primera alternativa se ha propuesto utilizar zanjas de 25 m de largo, 2 m de ancho y 5 m de profundidad, cuyo caudal de recarga correspondería a 21 l/s. En la segunda alternativa se propone utilizar pozos de 20 m de profundidad y 2 m de diámetro, cuyo caudal de recarga correspondería a 4,4 l/s. La tercera alternativa supone la utilización de pozos de 60 m de largo, 12’’ de diámetro y habilitado con cribas en 8 m, bajo el nivel freático. Esta alternativa posee un caudal de recarga de 21 l/s. Por último, la cuarta alternativa corresponde a una configuración mixta entre las alternativas 1 y 3. Dado que infiltrar un caudal de 15.237 l/s, requeriría de un número excesivo de estructuras de recarga (3.500 pozos en la zona no saturada; 730 zanjas o pozos en la zona saturada), así, como también de un área significativamente grande, se ha planteado recargar solo el 5% de dicho caudal, lo que equivale a infiltrar únicamente 761,85 l/s. Finalmente, asumiendo un periodo de 4 meses de infiltración, se han estimado los posibles volúmenes totales de agua infiltrada, los cuales se muestran en la Tabla 1. Por otra parte, suponiendo que se vende solo el 50% del agua infiltrada, a un precio de $500/m3, y que los costos anuales asociados al proyecto corresponden al 10% de la inversión, calculando un valor actual neto (VAN) a 5 años, con una tasa de interés anual del 6%, los resultados de la evaluación económica son los mostrados en la Tabla 1. Tabla 1. Resultado de la evaluación económica preliminar de las

cuatro alternativas en el subsector SS4.2. Vol. Inf: volumen infiltrado. Costos e ingresos anuales*. Fuente: elaboración

propia. Ítem Alternativas

1 2

Nº estructuras 36 174

Vol. Inf (m3) 7.840.800 7.867.584

Área 60.000 50.000

Inversión $ 157.308.431 $ 278.131.495

Costos* $ 15.730.843 $ 27.813.150

Ingresos* $ 39.327.107.698 $ 69.532.873.791

VAN $ 8.033.503.028 $ 7.889.990.881

Ítem Alternativas

3 4

Nº estructuras 36 36

Vol. Inf (m3) 7.837.553 7.839.718

Área 22.500 43.200

Inversión $ 2.088.358.326 $ 796.691.729

Costos* $ 208.835.833 $ 79.669.173

Ingresos* $ 522.089.581.500 $ 199.172.932.298

VAN $ 5.285.605.456 $ 7.123.648.487

4 Conclusiones En la cuenca del Maule, existen al menos ocho sectores favorables a la recarga, considerando una profundidad mínima de nivel estático de 30 m. De estos sectores, existe uno, en particular, denominado sector S4, que, debido a su extensión y profundidad del nivel estático, posee las características más atractivas, para efectuar proyectos de recarga artificial. Por otro lado, dado las distintas permeabilidades asignadas a las unidades hidrogeológicas presentes dentro del sector S4, existirían, además, tres subsectores, de los cuales solo uno, subsector SS4.2, posee una fuente cercana de agua y con mediciones de caudales disponibles, correspondiente al río Lircay. Para el subsector SS4.2 se concluye que todas las alternativas propuestas presentarían un VAN positivo, lo que convertiría todas las alternativas, a modo preliminar, en proyectos viables. Cabe mencionar, sin embargo, que la evaluación económica realizada en este estudio, no ha considerado factores como depreciaciones, impuestos, costos de inversión de decantadores, filtros, pozos de observación, etc. La distribución del agua no constituiría un gasto para el proyecto, ya que se utilizaría la capacidad de transmisión del acuífero. Por otra parte, la extracción de recurso desde el acuífero sería responsabilidad de los consumidores. La elección de la mejor alternativa de recarga, para el subsector SS4.2, estaría sujeta a la disponibilidad real del terreno, a un mejor conocimiento de la estratigrafía del sector, y a los tiempos de puesta en marcha del proyecto. Debido a que, si bien, las zanjas poseen un alto caudal de recarga, de 21 l/s, ocupan una superficie considerable; en contraposición, los pozos de recarga a la zona saturada, poseen el mismo caudal de recarga, pero ocupan un área significativamente menor. Por otro lado, las zanjas de recarga requieren que en la zona vadosa no existan capas impermeables que obstruyan el flujo hacia el acuífero, por lo que asegurar su buen funcionamiento dependería de un mayor conocimiento de la estratigrafía subsuperficial. Los tiempos de puesta en marcha de un proyecto son importantes de considerar dado que existen alternativas de recarga, como los pozos en la zona no saturada, que poseen un tiempo de vida corto, ya que tienden a colmatarse rápido sin posibilidad de mantención. Se recomienda, para la obtención de cálculos más certeros, realizar mediciones en terreno de las reales tasas de infiltración del suelo, para la profundidad a la que se realizaría la recarga. Además, se estima conveniente la necesidad de realizar un estudio más detallado de la estratigrafía de la zona vadosa, realizando perfiles geofísicos TEM para conocer con mayor exactitud la

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profundidad del nivel freático y la estratigrafía. Por otro lado, se recomienda realizar mediciones de la calidad del agua que se infiltraría al acuífero, debido a las exigencias legales al respecto. Adicionalmente, en el caso de efectuar proyectos de recarga, se recomienda crear una red de monitoreo que controle el comportamiento de los niveles freáticos, instalando pozos de observación también aguas abajo, con el fin de prevenir inundaciones no deseadas. Por último, se recomienda que previamente a efectuar proyectos de recarga, se implementen proyectos piloto, que evalúen el real comportamiento hidrogeológico del sector escogido. Finalmente, se sugiere que la planificación y ejecución de proyectos de recarga, dentro de la cuenca del Maule, deberían incorporarse a la gestión de los recursos hídricos a nivel nacional, debido a las inminentes consecuencias que el cambio climático global depara. Ante esto, cabe mencionar que la inviabilidad económica de un proyecto de recarga, no debiese significar un impedimento para la realización de dichas iniciativas, ya que el recurso hídrico constituye un bien imprescindible para el bienestar de la comunidad, y del cual, por lo tanto, el Estado debiera, en última instancia, hacerse cargo. Agradecimientos A Linda Daniele y Sergio Krainz, por su orientación para abordar este tema, por sus correcciones, y por la disponibilidad de resolver mis dudas. Referencias

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