UNIVERSIDAD DE CHILE FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS Y MATEMATICAS DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL METODOLOGÍA PARA DETERMINAR CALIDAD NATURAL EN ACUIFEROS TESIS PARA OPTAR AL GRADO DE MAGISTER EN CIENCIAS DE LA INGENIERÍA, MENCIÓN RECURSOS Y MEDIO AMBIENTE HÍDRICO MEMORIA PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO CIVIL FRANCISCO JAVIER AGUILERA PIÑONES PROFESOR GUIA: CARLOS ALBERTO ESPINOZA CONTRERAS MIEMBROS DE LA COMISION: MESENIA ATENAS VIVANCO ANA MARIA SANCHA FERNANDEZ SANTIAGO DE CHILE MAYO 2010 RESUMEN 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” dentro de la cual se establece la necesidad de determinar la calidad natural ante la eventualidad de que se tenga una vulnerabilidad alta en al zona de infiltración, pero dada la falta de una metodología que permita la determinación de la calidad natural, es lo que motiva el desarrollo de este trabajo de Tesis. Para desarrollar al metodología fue necesario conocer el contexto bajo el cual se debe determinar nn relación a esto se definió el concepto de vulnerabilidad, así como también se estudió la metodología aplicada en Chile para su determinación, comprendiendo así el contexto general bajo el cual 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 desarrollo 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 y 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 simplemente no existe, así como también se hizo presente la distribución espacial no homogénea de la red de monitoreo de calidad en ciertas regiones; sin embargo lo anterior , si fue posible analizar la distribución, por zonas, de los parámetros más importantes, comparándose con los valores normativos existentes, dado como resultado una tendencia general al cumplimiento de estas. 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 niveles más detallados de información no permitieron identificar los probables procesos y las condiciones existentes en el acuífero, como también identificar el origen real de la contaminación existente en el acuífero. Finalmente, y a manera de conclusión, se pude de decir que, a partir de las discusiones generadas en la aplicación de la metodología, se pudo establecer que la aplicabilidad de esta depende de factores críticos como el nivel de información disponible para las escalas a las cuales se desee trabajar ya sea geológica como 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. así como también se realizan una serie de recomendaciones las que apuntan fundamentalmente a una mejora en la red de monitoreo de calidad de aguas subterráneas existente, la incorporación de parámetros a los análisis que se realicen alas muestras de la red de calidad entre otros. INDICE DE CONTENIDOS 1 INTRODUCCIÓN. .............................................................................................................. 17 1.1 GENERALIDADES. ............................................................................................................. 17 1.2 OBJETIVOS. ....................................................................................................................... 19 1.3 METODOLOGÍA. ................................................................................................................ 20 1.4 RESULTADOS ESPERADOS. ................................................................................................ 23 1.5 CONTENIDO DEL INFORME. ............................................................................................... 24 2 ANTECEDENTES GENERALES ..................................................................................... 27 2.1 INTRODUCCIÓN. ................................................................................................................ 27 2.2 REDES DE MONITOREO. .................................................................................................... 27 2.3 VULNERABILIDAD DE ACUÍFEROS Y CALIDAD NATURAL ASOCIADA A LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS. ......................................................................................................................... 34 2.3.1 Aspectos generales. ................................................................................................ 34 2.3.2 Método de determinación de Vulnerabilidad aplicado en Chile. .......................... 35 2.3.2.1 Vulnerabilidad. ......................................................................................... 35 2.3.2.2 Metodología utilizada en Chile. ............................................................... 37 2.4 CALIDAD NATURAL. ......................................................................................................... 40 2.5 FACTORES QUE INCIDEN EN LA COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS. .. 42 2.5.1 Factores Físicos. .................................................................................................... 42 2.5.2 Factores Atmosféricos. ........................................................................................... 42 2.5.3 Factores Geológicos. ............................................................................................. 43 2.5.4 Factores Biológicos. .............................................................................................. 43 2.6 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS. ....................... 45 3 GEOLOGÍA E HIDROGEOLOGÍA. ............................................................................... 47 3.1 INTRODUCCIÓN. ................................................................................................................ 47 3.2 GEOLOGÍA. ....................................................................................................................... 47 3.2.1 Contexto General. .................................................................................................. 47 3.2.2 Contexto Geológico en Chile. ................................................................................ 55 3.3 HIDROGEOLOGÍA. ............................................................................................................. 58 3.3.1 Contexto General. .................................................................................................. 58 1 3.3.1.1 Depósitos Fluviales. ................................................................................. 58 3.3.1.2 Depósitos eólicos. .................................................................................... 59 3.3.1.3 Depósitos Glaciares. ................................................................................. 59 3.3.1.4 Rocas Sedimentarias. ............................................................................... 60 3.3.1.4.1 Areniscas. ................................................................................................. 60 3.3.1.4.2 Rocas Carbonatadas. ................................................................................ 60 3.3.1.5 Esquisto o pizarra. .................................................................................... 61 3.3.2 Rocas