'-?'; KG, IAEA-R-80Q-P Application of Isctopic Technique in the Hydrolog-Ical Study of the Aconcagua River Basin L Wqvember

'-?'; KG, IAEA-R-80Q-P

Application of isctopic technique in the hydrolog-ical study of the Aconcagua River Basin

_l_Wqvember 1969 - 20 November 1972

F.Alamos C.

Corporación de Fomento de la Producción Departamento de Recursos Hidráulicos Santiago, Chile

June 1973 CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN CHILE

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"ÜSC L;L TECKlC-.S lSOÍC.'lC. ,3 Lí>¡ JL, ¿JTUDIG HlJRüLOGICÜ

DL Li--. CUhiKCA 2_,L RIO ACONCAGUA - CHILE"

CONTRATO NS 809/R2/RB

Investigación realizaba por el Departamento de Recursos Hidráulicos de la Corporación de Fomento de la Producción, Chile, con la cooperación técnica y financiera de la Internacional .atomic Energy Agency con sede en Viena, Austria.

Investigador Principal : Fernando Alamos Cerda Investigadores Ayudantes: Fernando Rodríguez Roa "i Osamu Suzuki Soné

Julio 1970 - Junio 1973 H

! ,t ! :¡J. CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN CHILE

- I -

Se hace una descripción breve de la hidrología del Valle del Aconcagua, Chile, en forma independiente para cada una de sus 4 secciones en cue está lecalmente dividido, "con el objeto de familiarizar al lector de las interre laciones entre aguas superficiales y subterráneas; también se dá una breve visión de los principales consumos del agua. üntre los objetivos de la investigación, pueden citarse: — medición cíe caudales turbulentos; — medición de caudales máximos o peaks, provocados por los deshielos; — determinación del origen de la recarga para los diferentes acuíferos existentes en el valle; — deternin¿.r dirección y velocidad del escurrimiento subte rraneo; — Formar personal familiarizado con el uso de radioisótopos en hidrología. Para la medición de caudales, se utilizó el Mé- todo ue Cuentas totales, desarrollado por .HULL, usándose un escalímetro y una sonda gamma Base. Para detectar la dirección y velocidad del escu rrimiento subterráneo se utilizó el método de dilución puñ tual, usando como trazador radioactivo Rosa de Bengala mar cado con ll31f frente a zonas acuíferas de buena permeabilidad. i'ara el origen de la recarga se obtuvieron mués tras por bombeo de pozos profundos, las que debidamente en vasadas se analizaron en laboratorios de la A.I.E.A. en Viena. '-' La medición de aforos turbulentos mediante el uso de radioisótopos resulta exitosa y semejante a las efec: tuadas por métodos tradicionales cuando se pudieron hacer CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN CHILE

Abstract (cont.) ambas en forma comparativa. En cuanto a aforos de caudales extremos no se obtuvo éxito debido al gran arrastre de só- licJos debido al deshielo y velocidad del agua, los cue da- ñaron la sonda, debiendo haberse utilizado un estanaue de paso, alimentado por motobomba. 2e aforaron caudales entre 0,31 y 50,20 m3/seg. ¿n cuanto al origen de recarga de los diversos acuíferos existentes, se descubrió que el acuífero de la zona de Rinconada de Los Andes tiene su recarga en aguas provenientes del Estero Pocuro y nó del Río Aconcagua como el resto de la la. Sección del Valle. En el resto del valle, la información obtenida concuerda con la obtenida por métodos tradicionales. Hesrecto a mediciones para detectar el sentido del escurrimiento, éstas concuerdan con las obtenidas mediante curvas equipotenciales del nivel estático del.acuí- fero, salvo la del pozo Romeral que vino a evidenciar el cono de influencia de la calería Las Vegas. Para lograr una mayor agilidad en la obtención de resultados, debería contarse en Chile con un laboratorio adecuado a los requerimientos. Mediante este contrato puede contarse hoy en día en Chile con 3 profesionales especializados en esta nueva tecnología y con los equipos de terreno necesarios para efectuar las mediciones. CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN CHILE

- II -

ÍNDICE Página Abstract I índice II Planos, ricuras y Tablas III Bibliografía IV 1. Introducción 1 1.1. Ubicación 1 1.2. Oivisión del Velle en sectores 2 1.3. Demandas de agua 5 2. Objetivos del presente estudio 6 3. Metodología empleada 7 3.1. Hidrometría 7 3.2. xlidrogeologia 9 4. Resultados obtenidos 10 4.1. Hidrometría 10 4.2. Hidrogeologia 14 5. Conclusiones y Recomendaciones 18 CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN CHILE

- III -

FLaMOS, FIGURAS Y TÁBLAS

PLAKOS: 1. hoya 307, Aconcagua 1 Q 2. Contenido de 0 ; D y T. 3. Dirección de Escurrimiento

íIGURAS: 1. Perfil Con-Cón 2. Curva de descarga, Chacabuquito

1. /.foros con isótopos 2. Listado de muestras y Análisis 3. Dirección de Escurrimiento CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN CHILE

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BIBLIOGRAFÍA

1. Experiencias de Recuperaciones en Río Aconcagua. F.Rodriguez - CORFC 2. Influencia de Embalse L-untilla del Viento en los Recursos de la Hoya Intermedia del Río Aconcagua. F.Rodriguez - CCRFO -' 3. i-rinciples of the ¿.pplication of Muclear Techniques to hydrologic Investigations. L.L.Thatcher U.ó.Geological Survey 4. Vater Tracing in the Hydrologic Cycle L.L.Thatcher Reprinted from Geophysical ixonograph NQ 11

5. Guidebook on Nuclear '.Techniques in Hydrology I.A.o.*. - 1969 Technical Reports Series CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN CHILE

1.- INTRODUCCIÓN 3e ha estimado conveniente describir las carac terísticas hidrológicas generales del valle del Aconcagua y las demandas principales-de su agua, antes de entrar a describir las experiencias y resultados obtenidos con el uso de radioisótopos, para tener así un mejor elemento de juicio sobre los objetivos de la investigación. 1.1. Ubicación Esta hoya hidrográfica está ubicada entre las latitudes 32° 15' y 33Q 11' S y entre las longitudes 702 CC y 71^ 32' '.•!» riene una superficie aproximada de 7.500 Km2, abarcando parte de las Provincias de Aconcagua y Va_l paraíso. (V^r ?lano NQ 1) ¡Je acuerdo con el Mapa Hidrográfico de Chile y la clasificación de cuencas allí contenida, la cuenca del Aconcagua está ubicada en la zona 4 y signada con el núme ro 307. Corresponde a la denominación de Hoya Andina, por cuanto su cabecera coincide con las altas cumbres de la Cordillera de Los Andes. el valle del río Aconcagua es uno de los más fértiles del país, debido a la calidad de sus suelos y a la incomparable regularidad de su clima, apto para gran va- riedad de cultivos. Está situado en envidiable posición frente a los dos mayores centros de consumo: Santiago y Va_l paraíso. Los centros más destacados del área son las ciu dades de Los Andes, San Felipe, Llay-Llay, Calera, Quillo- ta y Limache. El río Aconcagua tiene un desarrollo aproximado de 190 Kms. desde su nacimiento en la cordillera hasta su desembocadura en el Océano Pacífico, en Con-Cón. Nace con el nombre de río Juncal, posteriormente recibe los aportes del río Blanco por el Sur y de los ríos Colorado y Putaen- do por el Norte. Otros afluentes de menor importancia que se encuentran a lo largo de su recorrido son: los esteros Pocuro, Lo Campo, Las Vegas, Rabuco, San Pedro y Limache por el Sur, y los esteros Quilpué, Catemu, Romeral, El Li- tre y Lo Rojas por el Norte. CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN CHILE

El caudal del rio Aconcagua a su entrada en el valle, por ser de régimen nival, presenta grandes diferen cias a lo largo del año, siendo máximos a fines de primave ra y comienzos del verano (período de deshielo) y mínimos en los meses de invierno. En la parte baja del valle el río cresenta dos máximos muy marcados, uno en invierno y otro en el período de deshielo, denotando un claro régimen nivopluvial. La cuenca tiene clima mediterráneo, con invier- nos lluviosos y veranos secos, ?or situarse en el límite Norte de esta división climatológica del país, presenta tam bien caracteres de clima semi-de:értico, siendo factor de- terminante los desplazamientos del Anticiclón del Pacífico y del i-'rente Polar en dirección N-S. Sus precipitaciones son de carácter ciclónico y también orográfico. La influencia del relieve se manifiesta claramente en la parte alta del valle, al observar como aumentan las lluvias considerablemente a medida que se avan za hacia la Cordillera de Los Andes. La precipitación media anual en la ciudad de Los Andes es de 308 mm. E^n la región cordillerana es muy superior, excediendo los 2.000 mm. en laguna del Inca donde cae en forma de nieve. La red fluviométrica, en general es escasa y de precarias condiciones. Las estaciones de mayor continuidad y confiabilidad son Chacabuquito y Resguardo Los Patos, que controlan precisamente los caudales de los ríos Aconcagua y Putaendo en su entrada a los valles. Sus gastos medios anuales son de 29.0 m3/seg. y 7.8 m3/seg. respectivamente. 1.2. División del Valle en Sectores. Con relación a la distribución y derechos de a- gua, el valle del Aconcagua se encuentra dividido en 4 secciones legales; Primera Sección Abarca la zona del Aconcagua que va desde la Cor dillera de Los Andes hasta la ciudad de San Felipe. De acuer do a la reglamentación vigente posee una superficie de riego permanente de 20.000 Has. y una eventual de 4.000 Más. Esta sección tiene derechos sobre la totalidad de los recur CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN CHILE

sos del río y prácticamente no sufre penuria de agua en años secos normales. ,;, Referente al agua subterránea existe un acuífe_ ro freático con sedimentos de origen fluvial. El nivel es_ tático se encuentra a profundidades suneriores a los 100 mts. en las vecindades de Los ¿\ndes, disminuyendo hacia a— guas abajo hasta alcanzar niveles del orden de 10 mts. bajo nivel del terreno en San Felipe. ¡Jsta sección presenta grandes posibilidades para la explotación de agua subterrá nea, dada la alta transmisibilidad del acuífero. En cuanto a las oscilaciones del nivel freático, existen fluctuaciones estacionales apreciables en las pro- ximidades de Los Andes, las que tienden a atenuarse hacia la parte inferior de esta óección. De acuerdo a las corridas de aforo, las pérdidas de conducción en el lecho del río, infiltraciones, no son significativas, salvo en períodos de crecidas. Segunda Sección Se extiende desde San Felipe a Puntilla de Rome ral. La superficie regada es de 17.700 Has. En esta sección también encontramos un acuífero freático, pero con niveles estáticos cercanos a la superfi cié. A lo largo de ésta, la nap'á subterránea alimenta el río y afluentes. En efecto, los cordones de cerros transver_ sales que limitan la cuenca por el korte y por el Sur, pro ducen un marcado angostamiento, a partir de San Felipe, lo cual sumado al aporte de agua , subterránea del Valle Putaeri do, origina un fuerte afloramiento del agua subterránea que se manifiesta en la formación de abundantes vegas y produce al mismo tiempo un notable incremento del caudal del río y afluentes a lo largo de su desarrollo en el sector. 2stos aportes naturales del embalse subterráneo hacia los cauces superficiales son conocidos como recuperaciones.

Las recuperaciones registradas en,los esteros Lo Campo, Las Vegas y Catemu, revisten gran Importancia. tuede decirse que las corridas de aforo realizadas señalan que las recuperaciones de dichos afluentes son del mismo orden de magnitud que las registradas en el río, en el sec tor. Las recuperaciones de la zona se caracterizan por presentar gran constancia en sus valores. l¿n el año rne CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN CHILE

dio alcanzan a 25 m3/seg., de los cuales aproximadamente 15 m3/seg. se producen en el lecho del río y los otros 10 m3/seg. en los esteros afluentes, üst'.is recursos adi- cionales con que dispone esta zona, permiten que sea la única Sección del Valle que no presente problemas de esca sez de agua. Tercera Jección ¿stá comprendida entre Puntilla de Romeral y la bocatoma del Canal Rautén ubicada a 3 Kms. aguas arriba del I:uente Tabolango, próximo a la ciudad de O.uillota. ^sta sección está considerada como una de las más productivas del valle, debido a las condiciones excep- cionales de clima y al desarrollo industrial alcanzado. El área regada en forma rnás o menos permanente es de 18.500 Has. y en forma eventual de 6.000 Has. Las recuperaciones del río son de relativa importancia durante la tem :orada de riego y se caracterizan en general por una gran variabilidad, producto principalmente de microvariaciones del nivel estático que está pró- ximo a la superficie en casi toda el área. La zona sufre de gran escasez de agua y el río está sometido a turno con frecuencia, razón por la cual desde el punto de vi.vta del desarrollo del agua subterránea es el área que presenta mayor interés, actualmente en ella se concentra gran parte de los sondajes del valle. Sin e-nbargo, en invierno, esta área tiene fuer- tes excedentes ce agua, derivados en gran .i.arte de las recuperaciones provenientes de la 2a. Sección, y del escurrj. miento de aguas de lluvias. De ahí la necesidad de construir obras de regulación en el Aconcagua, a fin de lograr un ra atonal aprovechamiento de la cuenca. Cuarta Sección Se desarrolla entre la bocatoma del Canal Rau- tén y la desembocadura del río al mar. Comprende una superficie cultivable de 1.800 Has. Los recursos de agua superficial se presentan en este sector aún más limitados que en el anterior. En cuanto a sus características hidrogeológicas, ellas son similares hasta CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN CHILE

la angostura de i-iauco. Desde es-ce 1-. :_,ar hacia aguas abajo comienza a evidenciarse la existencia de dos acuíferos, uno freático y otro confinado, separados por un estrato de arcilla cuyo espesor aumenta paulatinamente a medida o_ue nos acercamos a la desembocadura del río, donde alean za un espesor de 20 mts. '¿1 acuífero frrático está conectado al río y sólo tiene un espesor de 15 a 25 mts., en cambio el acuífero confinado tiene un espesor promedio de 80 mts. (Ver Figura 1) ¿n los últimos años se ha comenzado a explotar en forma intensiva el agua subterránea de esta sección y en especial en la cercanía de la desembocadura del río Aconcagua, (Con-Cón) a objeto de abastecer de agua potable a Valparaíso y Viha del Mar y a las industrias situadas en las cercanías. La industria principal es la refinería de petróleo de ¿NAt' (ünpresa ¡Caciona}. de Petróleo) que extrae 50 lts./seg. en forma continua del acuífero confinado. ¿1 agua potable de Valparaíso y Viña del Mar tiene una red de sondajes conectados en su mayoría al acuífero freático y sólo algunos al confinado, extrayendo en los meses de demanda máxima 750 lts./seg. Como puede apreciarse la zona de Con—Con sufre de una explotación intensiva del agua sub terránea.

Valle '-utaendo £n relación a este valle, cabe mencionar que ad, ministrativamente no forma parte de ninguna de las 4 seccio nes en cue se ha dividido el Aconcacua. La superficie de riego bajo canal alcanza a 7.000 Has. Los recursos de agua superficial que dispone son lirr.itados y aún en años normales el río debe ser sometido a turno. 1.3. Demandas de Agua. 1.3.1. iroblacional En relación a las demandas de agua potable cabe decir que la extracción más importante para abastecer esa demanda, es actualmente la galería subterránea de Las Vegas ubicada en sentido transversal a la dirección de escurrimieri to del río a la altura de Romeral. Esta galería sirve los consumos provenientes del sector costero, principalmente de Valparaíso y Viña del Mar. Cl gasto medio entregado durante este último período es del orden del 1.5 m3/seg. CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN CHILE

Una estimación de las necesidades globales del agua potable para Valparaíso y Viña del Mar, según la Di- rección de Obras Sanitarias, indica los siguientes rasulta_ dos:

Necesidades actuales (1969) Necesidades año 2.000

2.2 r.3/seg. 5.2 m3/seg.

otra extracción de iirr.ortar.cia, con el mismo ob jetivo, es la extracción de 750 Its./seg. del acuífero frea tice de Con-C'ón.

/.dicionalmant--, las poblaciones principales del /alie, a excepción de Los ..ndes, se abastecen mediante csj_ taciones de aguas subterráneas.

1.3.2. Industrial. deferente al uso industrial hay que distinguir entre pequeña, mediana y "ran industria. ^1 consumo de la pe-íueña industria está incluido en el agua potable, ¿.n cuan to al de la mediana industria se estima en 1.0 m3/seg.

Con el objeto de no gravar las necesidades aarí colas se estima conveniente que la gran industria, instala_ da en el sector cortero del area (.Con-Cón) , utilice cornple mentariamente tres fuentes de abastecimiento: el agua so- brante en el río, el acuífero subterráneo y el aqua del océano.

1.3.3. Agrícola.

'¿I área de riego bajo canal alcanza a 79.000 Has., de las cuales 68.000 están ubicadas en el Valle Acón caoua, 7.000 en el Valle 1 utaendo y 4.000 en el área del sector Chacabuco-1 olpaico; estas últimas situadas en la Cuenca del I-Saipo, vecina 6ur de la cuenca del Aconcagua.

Considerando una tasa media de riego de 0,92 Its./seg./Ha. en el mes de máximo consumo, se tiene una de m?nda de 72 rn3/sec.

2.- OBJETIVOS DEL I-RKSEKTI-, S3TUDIO Desde hace unos años atrás, y en especial a pair tir de la s.:quía ocurrida durante los años 1967 y 1968, el Departamento de Recursos Hidráulicos de CORFO ha venido ej3 tudiando en forma intensiva la hidrología de la cuenca deT Río Aconcagua. CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN CHILE

Con mira.-, a complementar estos estudios se está, mó cíe sumo interés el empleo de téci.ic?s modernas tales co mo el uso de trazadores radioactivos. Dentro de los programas de investigación y eva- luación del r'curso agua su,.>erf icial, se hizo necesario te ner una mayor precisión en las corridas de aforos que la que normalmente se obtiene a partir de los métodos tradicio nales, principalmente en secciones naturales con oran caudal y escurrimiento turbulento, como también en lo que a medición de creces de refiere. i or otra oarte, con el objeto de definir las po líticas a futuro tendientes a obtener el óptimo manejo y uso de los acuíferos del valle, principalmente en relación a la 3a. y 4a. sección, se contempla, mediante la utiliza- ción de técnicas isotópicas, afinar el conocimiento de los valores de velocidad y dirección del escurrimiento subte- rráneo co::.o también determinar el origen de la recarga en los acuíferos allí existentes. Un buen ejerrplo para este último aspecto se encuentra en el sector costero de Con-Cón; existen allí dos acuíferos, uno freático conectado directamente con el río y ctro confinado. Is de gran irrpoetcncia conocer el mecanis mo de recarga de este último, para lo cual ofrece un aran atractivo el empleo de estas técnicas. r'inalmonte, se persigue conocer y familiarizar- se con esta nueva herramienta de medición y análisis, a fin de e3tar preparados para poder abordar con mejores medios y condicionas, problemas hidrológicos que por su com- plejidad y/o características requieran de su utilización en diversas cuencas hidrológicas del País. Para ésto se ha preparado personal, se han adquirido instrumentos y r,e ha podido preparar, a lo menos en -arte, un laboratorio espe- cializado; todo ésto, en gran medida basado =u el aporte efectuado por este Convenio.

3.- METODOLOGÍA O 3.1. Hidrometría. Se utilizó el r-iétodo de Cuentas Totales, desarrollado por Hull, y que consiste en agregar una actividad conovida Á del trazador, por medio de una inyección rápida CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN CHILE

de un volumen V, de concentración C,. Aguas abajo, a una distancia adecuada para due se produzca una buena mezcla, el trazador es de.sctado por rneaio de una sonda sumergida en el río. De acuerdo al principio de conservación de la actividad C. V, = c/cJV (1) 11 J donde c es la concentración del trazador en el río y dV un elemento de volumen de agua. Ya que el volumen total que oasa por una sección üada del río en un tiempo t está dado por V = Q t (2) y que C. V., = A (accividad total inyectada) (3) se tiene oue el número de cuentas registradas por el detec tor estará dado por N = F fcút (4) donde ir es una con-tante que de;-ende de la eficiencia del detector para una geometría de centeo determinada. De la ecuación (4) se desprende que: N/F = /c dt . S» , e insertando este resultado en la ecuación (3), tenemos Q = F A / N : ¡j Las condiciones necesarias para la validez de este razonamiento soni • a) Que no haya pérdida del trazador entre el punto de inyec_ -ción y el de detección. b) Que el Qasto permanezca constante durante el tiempo que se realiza la medición. CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN CHILE c) _iue la geometría de conteo sea la misma en la determina- ción del factor de calibración F y en la medición del gasto. d) _¡ue el trazador inyectado esté mezclado uniformemente con el anua del río antes del lugar en que se realiza la detección. La distancia mínima necesaria para lograr una buena mezcla, se puede calcular por varias fórmulas,entra las cuales tenemos: L . = 50Q para una inyección en el centro del río. L . = 200 U para una inyección cerca de la orilla. donde Q es el gasto aproximado del escurrimiento. astas fórmulas funcionan bien en flujos de tipo turbulento, co;;.o el de nuestras mediciones. Las experiencias se realizaron utilizando un es- calíir.etro y una sonda gamma fiase. 3.2. hidroqeoloqía. 3.2.1. Jecerminación de dirección del escurrimiento subte- rráneo. Se utilizó el método de dilución consistente en inyectar dentro del pozo, una cantidad determinada de trazja dor radioactivo (Rosa de Bengala marcado con I-^l) frente a una zona acuífera de buena permeabilidad. El escurrimiento propio del agua subterránea concentrará, en la dirección del flujo, una mayor cantidad de trazador, lo cual se detec ta mediante una sonda, detectora de radiación y colimada, que tiene a su vez un lóntoo graduado, lo cual permite determinar la dirección del flujo. (Equipo dejaco en el País por el Profesor Meihoffer). 3.2.2. Determinación de la recarga mediante muestreo de Isó- topos estables, Tritio y C^" Las muestras obtenidas desde pozos profundos se realizaron mediante bombeo. Para asegurarnos que ellas fii£[ sen representativas, se bombeó durante un tiempo lo suficien temente largo antes de obtener la muestra. ~" CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN CHILE 10. En el caso" de isótopos estables (C y D) y rri tio se envasaron en frascos de hermeticidad comprobada, pa ra evitar la contaminación con el ambiente y la evaporación. Las muestras de Cl4 se obtuvieron mediante el decantador de carbonatos. En las muestras tomadas en el río se ton.ó la pre_ caución de extraerlas en sectores representativos del curso principal. 3.2.3. Determinación de la velocidad de escurrimiento» Mediante el equipo del profesor Keyhoffer, se pretendió obtener medidas de velocidad, utilizando como tra_ zador ll31 aislando sectores de acuíferos dentro de un pozo SÍD' nte habilitado.

/'*~ -•'^¿"^'iV- ^ UBTSi.'IDÜS 4.1. Hidrometría ' Las corridas de aforo efectuadas en el lecho del río Aconcagua tienen por objeto medir el aporte natural del acuífero subterráneo al csuce de escurrimiento superficial o viceversa, ^ste a orte reviste gran importancia en el caso del Aconcagua, y repres- nta un re-uso del agua, del orden de un 80% de los recursos cordilleranos que ingresan a la cuenca. De ahí que es imprescindible, para un estudio adecuado de regulación y aprovechamiento más económico de los recursos de agua del valle, tener un conocimiento cabal de la magnitud y comportamiento de su régimen hidrológico. Estas experiencias o corridas de aforo consisten en controlar todos los saques y entradas de agua al río, tratando de ir a una velocidad comparable a la del agua. Ll balance global permite deten..inar así el caudal infiltrado o recuperado en el lecho del cauce, de acuerdo a la interc£ nexión río - acuífero. ~" Se han registrado pérdidas por infiltración en el río en la Primera Sección, de 5 a 10 m3/seg. en los meses de máximo caudal durante el periodo de deshielo (Nov.- Diciembre - Enero). Sin embargo si consideramos el caudal medido en aquellas oportunidades en Chacabuquito y San Feli pe, del orden de 60 y 25 m3/seg. respectivamente, se apre-~ cia la importancia de afinar al máximo los aforos en esas secciones, ya que la magnitud del error puede ser del mismo CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN CHILE

11. orden que lo que se desea medir, debido por una parte al error inherente al ¡netoao cié d.oro con ¡.loiinete, y or otro a la calidad de la sección de medida, eye por su alto cos- to no siempre es posible revestir. Con este objeto se programó un concrol hidromé- trico de ambas secciones de aforo del río Aconcagua en Cha- cabuquito y San Felipe, con el uso de trazadores radioactivos, uentro del programa se incluyeron también las medidas de los esteros Lo Campo y Las V- gas por carecer éstos de secciones de aforo adecuadas y ,oseer régimen turbulento, caract.rísticas que los nacen especialmente adecuados para ls aplicación de estas nuevas técnicas. ¿>e efectuaron 20 aforos con isótopos para caudales entre 0,31 y 50,20 m3/ser¡. en distintas épocas del año. Los resultados obtenidos se indican en la Tabla I. 1Y.3LA I

AJL-'LKCS VALLE ^ 7, /I .-.concagua en Chaca_ Estero Lo Campo en Fecha .Aconcagua en 3n r' (Estero Las Vegas en z buquito desembocadura . • desembocadura o experiencia C rr.Ci Q(m3/s.)M mC5 Q (m3/s.) mCi mCi ..Q (m3/s.) h 131 J .,.131 131 u lim I Isótooo " molinete Isótooo .molinete xsotopos 1 ^molinete /isótopos /

13.11.7C 1.00 205.0 40.10 •3 u 16.1.71 0.86 235.0 31.30 52.0 3.30 3.10 p 8.7.71 C.45 39.5 8.88 25.6 0.34 7.8 3.60 3.39 10.0 4.20 3.60 II 27.10.71 1.03 55.9 37. 9C 20.0 7.0C «2 ü 1.12.71 1.16 98.0 50.2C 50.0 5.00 5.7 0.81 0 .92 5. 6 0. 75 0 .78 i 2?. 80 3.c 0.31 w 2.2.72 O.Sü 35.5 0.41 5.5 0.7G 0 .71 5. 4 1. 17 1.00 a 17.4.72 0.50 35.0 8.34 6.9 1.80 1 .80 6. 7 1. 93 1.85 z o2 SC ses CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN CHILE 13. ¿n aquellos aforos en que las condiciones lo pe£ mitieron, se hizo también el aforo con el equipo tradicional de barra y molinete. Se observa que los resultados conseguí dos con ambos procedimientos son bastante similares.

La estación limnigráfica de Chacabuquito es sin duda la de mayor importancia en el valle, ya que controla las aguas del Aconcagua aguas arriba del área de riego pro- piamente tal. 3u sección Ja aforo, de contorno rocoso, presenta características de escurrimientc favorables y de gran estabilidad. La curva de descarga obtenida a partir de los resultados conseguidos al usar l!31 se indica^ en Fig. 2. La dispersión máxima de los aforos realizados con relación 3 la curva a ellos ajustada, se tiene para la medida de -.toril de 1972, y es de un 20%.

Para la calibración de la sonda se utilizó un e¿ tanque rectangular de concreto de 1.985 m x 1,96 m. con di¿ tintas alturas de aoua, con objeto de reproducir en el labo ratorio las geometrías de centeo del terreno correspondien- tes a cada aforo. El trazador 1 era inyectado en el estanque en la misma forma que en las mediciones del río y afluentes, í-osteriormente se verificaba la homogenización de la solu- ción mediante conteo en distintos puntos del estanque. En todas las calibraciones hechas, la sonda se ubicaba en distintas posiciones y a distintas profundidades con lof'cuáT se obtenían diferentes valores de F, los que eran grafica- dos en función de la profundidad de la sonda, usando como ¡arámetro la altura de agua en el estanque. De los gráficos, se obtenía posteriormente el valor correspondiente para cada aforo.

Como una de las conclusiones principales de esta parte del estudio se observa que para mejorar aún más la precisión de los aforos es fundamental el uso de un equi po adicione! en terreno, formado por un estanque de paso y"" una motobomba que impulse el agua al recipiente. De esta manera la sonda se introduciría directamente al estanque en vea de sumergirla en el río, manteniendo así una. geometría de conteo constante. Las ventajas son obvias, ya que por un lado se evita la calibración de la sonda en el laboratorio para cada aforo y por otro se mejora la precisión de la medida al eliminar el grado de indeterminación que significa tratar de reproducir en el laboratorio la geometría o carac: terísticas propias de la sección de aforo del cauce cuyo e][ currimiento se esté midiendo: CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN CHILE Sonda 14.

En relación a la sensibilidad de la sonda se ha podido comprobar que para evitar problemas de contaminación del agua, y trabajando siempre dentro de las normas permiso. Jáes, basta con inyectar una concentración de 1 mCi por cada m3/seg. cue se desee medir, .'ale decir que si se desea medir un caudal del orden de 100 m3/seg» se deberá inyectar una cantidad de 100 mCi de I"l. Considerando que el costo unitario es del orden de US$ 0.40/mCl, se tiene que para aforar dicho caudal se requiere una inversión de 40 dólares, valor que en realidad es superior debido a que los isótopos deben ser importados y por lo tanto pedidos con un cierto porcentaje adicional de actividad, de forma de disponer, en el momento del aforo, de la cantidad requerida. De lo anterior se desprende que el aforo mediante isótopos puede alcanaar una gran precisión, ser de mucha utilidad particularmente para afinar las partes altas- de las curvas•de descarga de las principales secciones hidronié tricas con que cuenta el país. Sin embargo, su alto costo hace que su uso sea restringido y empleado solamente en aque líos casos en que los métodos tradicionales presenten limi- taciones. Se programaron también aforos con isótopos en épocas de creces. En En^ro de 1973, aprovechando el eran deshielo existente debido a la intensa pluviosidad anterior _;;? pretendió aforar en Chacabuquito. Debido al gran arrastre de sólidos de gran tama- ño, éstos impactaron la sonda gamma cortando el cable y per diéndose ésta en el río, imposibilitando la medición. En el futuro se recomienda efectuar este tipo de mediciones dentro de un estanque de paso y mediante una motobomba, tal co mo se explicó recientemente. 4.2. Kidroqeoloqía 4.2.1. Isótopos estables. Tritio y C1 Para un mejor conocimiento de los acuíferos exis tentes en el Valle del Aconcagua, se pretendió mediante ía CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN CHILE 15. utilización de técnicas isotópicas, det;r.dnar el oricen de la recarga, obteniéndose resultados bastante exitosos dada su concordancia con los métodos tradicionales. Para una mejor observación del fenómeno de la recarga, se programaron mediciones cada 4 meses acordes con las diversas épocas hidrológicas del valle (precipitaciones, derretimiento de hielos, creces, etc.) 2n la zona de Con-Cón se estimó necesaria sólo una muestra de C^4 tendiente a detectar la existencia o nó de recarga reciente en el acuífero. Se efectuó un plan de muestras de estos tres trazadores, en base a 6 puntos escogidos en el lecho del río y 61 pozos distribuidos en las distintas secciones del Valle. Le. ubicación de cada punto puede verse en el plano ¡í2 2 adjunto, así como sus resultados. En la tabla 2 se presenta en forma detallada las fechas y el objetivo de ca da muestra, como también los resultados obtenidos de las 118 muestras analizadas. Los análisis de todas las muestras se realizaron en el Laboratorio de la OJEA en Viena, por no contarse en Chile con un laboratorio equipado para este tico de ana lisis. Esto representa un serio inconveniente para fu- turos programas que se deseen realizar en Chile. Los resultados de río y ó 0 así corno también los de contenido de tritio se llevaron a un plano de ubiqa ción en el valle del Aconcagua (ver rlano MO 2 adjunto). ~ A través de estos rc-sult.dos, conjugados con el conocimien to hidrogeologico y en general hidrológico del valle, se ~ pudo extraer una serie de conclusiones y visualizar un mecanismo de recarga que deberá, ser corroborado mediante fu- turos estudios, utilizando tanto métodos convencionales, como técnicas isotópicas.

jor las condiciones generales del valle y basan donos en la división utilizada anteriormente considerare-" mos sólo dos sectores que serían: la primera sección, que coincide con la la. Sección legal, y la Hoya Intermedia que corresponde a la segunda, tercera y cuarta sección legal del valle Aconcagua. Una vez hecha la división del valle, analizaremos ambos sectores en base a los resultados de db!8 y CTD y T. CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN CHILE 16,

Priiaera Jeccion La primera conclusión que resalta, es el alto contenido isotópico de la muestra tomada al sur de esta Sección y cue corresponde a la región denominada Rinconada de Los Andes, ¿ste contenido isotópico, difiere bastante del existente en el resto de la la. Sección, lo cual puede deberse a un enriquecimiento producido por un proceso eva— porativo o ser de un orinen diferente. 31 único proceso eva porativo factible serla el sufrido a lo largo ele la.conduc ción y en si ricino, con lo cual se estaría pensando 'en una recarga por percolación en las épocas de riego; sin embar- c,o creemos que esta alternativa debemos rechazarla pues de ser éste el mecanismo de recarga, el contenido isotópico general de esta sección sería similar, pues por el tipo de relleno existente, no se puede pensar que solo en la región de rinconada de Los rj. =s exista recarga por riego y nó en el resto del área en -1 ;stión. Luego debemos concluir que el c.gu¿. subterránea de. área de Rinconada de Los Andes tiene un origen diferente que el resto del sector estudiado y aue estas aguas r -J provendrían del río Aconcagua, ^sta hipó; t'-sis es de hechc más factible, a la vista de los resultados de contenido isotópico, pues la diferencia con los resultados de las otras muestras, c rresponde a precipitaciones caídas a diferencias de alturas de alrededor de 3.00C mts. lo ^ue concuerda con la diferencia de altura entre la hoya del -istero y o curo y la del Río Aconcagua. Podernos por lo tanto suponer que la región de rinconada de Los Andes recibe aguas desde la hoya del estero rocuro, en cambio el resto de la primara sección tendría recarga desde el río Aconcagua, cuando sus aguas provienen del derretimiento de la nieve caída, sexe los 3.00C rci.s.

Señalamos anteriormente que de existir una recar ga del acuífero, preponderantemente por riego, el contenido isotópico de toda la primera .sección sería similar y que ejs taría enriquecida con respecto al agua que escurre por el río,.! sin embargo podemos advertir que ello no se cumple pues la zona de Rinconada de Los Andes muestra un agua de distin- to origen. Sn cuanto al resto de la primera sección, el agua subterránea tiene un contenido isotópico menor que el agua del río. Esto nos hace pensar que la recarga proviene principalmente del lecho del río Aconcagua y en época de creces, cuando el aqua del Río proviene del derretimiento de la nie ve de las altas cumbres de la Cordillera de Los Andes. Debe CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODl'CCION CHILE

17.

mos considerar que er: la época del muestrec principal (Septiembre 1970) el agua del río provenía de orecipita- ciones áe baja altura, pues todavía no comenzaba la época del deshielo. A pesar de lo antee expuesto, y antes de dese- char el riego como fuente importante de recarga convendría determinar mediante la medición del contenido de T de algu nos sondajes, cuál es la real fuente de recarga (Regadío versus infiltración en el lecho del río), para el sector que tiene aguas cuyo origen es el a-ua del río Aconcagua. Isto se debe fundamentalmente a que las muestras de tritio analizadas fueron insuficientes -ara formarse una idea más detallada. Hoya Intermedia 21 resi.lbado del contenido isotópico y tritio, ha servido para corroborar la hipótesis sobre recarga y de_s carga del acuífero deducida de las investigaciones realizados por métodos convencionales y es así como vemos ura clara conección río-acuifero, aguas abajo de Puntilla de Romeral, zona en la cual vemos que el contenido isotópico es prácti- camente i:

i^n el sector San Felipe-I untilla de Romeral que es una zona d._- recuperaciones vemos que el agua subterránea tiene un cont nido isotópico semejante al de la primera sec ción, lo cucil es lógico, pues el agua infiltrada en la primera sección escurre subterráneamente hacia la sección si- guiente para luego aflorar en el río como recuperaciones. Zona de Cón-Cón

De la zona de Gon-Cón se obtuvieron 2 análisis de tritio y uno de C^ con los cuales se pudo constatar que el acuífero confinado tiene aguas modernas, es decir la recarga es reciente, lo cual estaría en concordancia con la teoría existente de que este acuífero está conectado al río en la zona de angostura de Mauco, ubicada a 12 Kms. aguas arriba de la desembocadura del río Aconcagua. 4.2.2. Uso de equipos de uilución Puntual. Se había programado efectuar doce medidas de velocidad de escu ;rimiento y dirección de las aguas subterrá- CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN CHILE 18. neas, en pozos ubicados en la tercera sección del Valle; sin embargo, por falla en el equipo, sólo se pudieron efec tuar medicas de dirección en 9 uozos. Los resultadas de estas ¡:;ea; Jas, son los sinuien tes:

IV.ÜLA :i2 3

— N •r ,b ,.¡It TFNT0

fabuco - 2 323° Koraeral 152° Ucoa - 3 329° o an i-.ntonio 153° La Caoilla 188S Conchalí 2 2786 La quinta 288° ¿1 i- *-ogreso 88° Los Litres - 1 90S

Estos resultados están expresados en grados se- xagesimales y referidos al norte geográfico. (¡Mano NQ 3 adjunto) Los resultados obtenidos concuerdan plenamente con el sentido del escurrimiento obtenido mediante otras metodologías (Curvas de isonivel). Cabe destacar el interesante resultado obtenido en el pozo Romeral, el cual discrepando con el sentido nor mal del eccurrimiento vino a demostrar la influencia que la Galería Subterránea de las Vegas, ubicada sólo a 1 Km. aguas arriba del pozo, ejerce sobre las aguas subterráneas del Sector al desarrollarse el cono de Influencia.

5.- CC KCLUSXONL'S Y R^COM¿riDACIONSS - Lil aforo mediante técnicas radio-isotópicas puede alcanzar gran precis ion,''para lo cual es requisito disponer en forma adicional en terreno, de un equipo motobomba y un estanque de paso. - Se estima adecuada una concentración de 1 mCi de I "por cada m3/seg. aforado. Evidentemente este valor dependerá directamente del grado de sensibilidad de la sonda. CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODVCCION CHILE 19.

• Ll aforo con isótopos resulta oneroso, por lo cual su uso debe ser restringido a aquellos casos e^¡ que el aforo con molinete resulta imprecisa, como pe ría ser e:¡ caucalis turbulentos.' • Se recomienda afinar mediante este método le: sirtes altas, (creces), de las curvas d" descfrm q- o las seccio- nas hidr-ométricas .r.ás importantes del país así lo justi- fiquen. Uel análisis de contenido de C 18 y V se puede suponer que el agua subterránea del sector de Rinconada de Los Andes reciLe aguas de.ode el estero _ ocuro y éste sería su fuente principal de recarga. -.1 resto de la primera sección muestra un agua subterrá- nea cuya procedencia es sin duda el río Aconcagua. .•e recomienda efectuar análisis de contenido ce tritio en 2 ó 4 puntos de la primera sección con el objeto de clarificar más la procedencia de la recarga, ¿e podrá e_s pecificar si la r .carga se produce por riego o desde el lecho del río durante las creces. Ln tercera sección leral muestra una elcra conección río- acuífero, manifestado por la semejanza en el contenido isotópico del agua subterránea con el agua del rio. ¿1 acuíf:ro confinado de Con—Con tiene recarga reciente y el contenido c'e tritio de las muestras señalen que la hipótesis de recarga desde la zona de Angostura de ¡-lauco es factible. Las 9 experiencias efectuadas de direcciones de escurri- mivnto, determinadas con -.razadores radioactivos (l!31)( son consecuentes cen las obtenidas por .-nétodos convenció n files. La utilización del método de dilución puntual para dete£ minar la velocidad d-?l escurrimiento subterráneo requie~ re de la construcción y habilitación de sondajes especia les, lo cual requiere una alta inversión que podría careí cer de justificación, debido al grado de precisión de los resul '_ados. La aplicición de las técnicas isotópicas es de gran utilidad, sin embargo su aplicación estará sujeta a la info£ macaón que sean capaces de entregar los métodos convenció nales. CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN CHILE 20.

Para logar una mayor agilidad en la oLtención de resulca dos debería contarse en Chile con un laboratorio adecuado a los reqU'rimientos. I ediante las experiencias realizadas en b.^se a este contrato, se puede contar hoy en día en Chile con 3 profesionales especializados en es¿a nu¿va tecnología y con los equipos de terreno necesarios ^ara efectuar las medí ciones. je desea en especial agradecer el interesante aborte téc nico y financiero ue la organización Internacional de energía Atómica, factor esencial para el correcto desarrollo de las experiencias. ;PA¿LA NS 2

LUTADO US MUESTRAS Y A/ÍAL13IS

C CRüi;NA! RiSULTAÓC^ OBTENIDOS TCÍ-:ADA 18 D ,14 i yu 32S40' - 71S10* D-l 15-9-70 x s ¿L MELON 21-1-71 X o 6-5-71 X K o. AGDA - C j?a'-BLi2 32Q40' - 71S10» D-3 8-9-70 x 13.2 20-1-71 X 13.1 5,5-71 X

!• A i. S.-.Z. TO El 32Q40* - 71Q10' D-4 15-9-70 X •12.7 20-1-71 X -12.6 1 6-5-71 X íij ¡'"-.-.RJ-i.AS 32S40' - 71210» JJ-5 2-9-70 X •12.3 a 20-1-71 X -12.4 6-5-71 X

"J KQ 2 32S40' - 71S10» 2-9-70 X -12.2 as 20-1-71 X -11.8 o o. 2b-4-71 X o 32S40' - 71S10' J-14 15-9-70 X •13.0 u t INAL 20-1-71 X •12.8 14-5-71 X

32Q40' - 71Q101 D-16 15-9-70 xxx -12.0 1S-1-71 xxx -12.8 14-5-71 xxx 8.7 + 0.6 CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN CHILE

J C 'X n cn V* t>. H b > p > o tr1 r E l-l tr^t'J •n o ' rn> V, JO H M o; P. t-j i. P >' ivj o ri D 1 o tn 10 ; -, ir t-9 r1 PJ 53 2Í C fU 10 ¡0 10 PJ H o 1 Ti iv I\J IT Í-' 10 O D C-i 1 I LO IV

LO w u> LO U> to LO IV IV IV IV IV IV IV IV IV D 10 !0 10 10 10 10 10 10 !0 10 n ui un Ul Ul Ul c O o o O o o o b O

I -o H O o H1 H to IO o o 10 IO 10 10 10 IO 10 10 1 O Ul .fc. H h- M H Ul en o O o O O o o o o

tu c c D I o I I en CTi cn tu IV O 00 vo Ul

rv [v H w rot-1 to H IV IV FVJ HI\3M IV 01 03 H 03 Ul .p» >j> en iii. ^J s] O^ VO -OMOD Oí ,P- CD ,p» O LO lO liO •tí- CD Ul lit III I III I I I I I I • I I I I I C I". 1 1 tfc. H VO £5. H VO ,fc. M <>D ,Fi H VO Ul (-• KO LT1 H VO LTI I- VO Ul M VO Ul H VO n o III III •J I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I •O --J J -4 -J «J ~J -J -0 -J >J -J •^J -^J -^J «*J *J xj -J ~3 -J 1 HHO HHO !-• M t) O HHO HHO HHO I- H O HHO

HI o XXX XXX X >', X XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX t'=- t. XXX XXX XXX D i-3

I I I I I I I I I I I I I I I I 1 H H H H H H H H I- M I-11-> H H H H ro iv CO i|S> LO •> w LO LO IV IV IV M ro iv IV to IV IV I • • I • • • • • I • • CD CO VO LO it* Ul VO LO LO Ul Ul *» LO C0 t'J Cn a o > D Oí C

c 00 s I? 1+ PJ o H o sa COORDENADAS FSCH/v MUESTRA RESULTADOS OBTENIDOS MUESTRA TOMADA L8 D T c,14

r'UNDi SL KAITEN 32Q50' - 71Q00' A-7 1-9-70 x •12.0 -98.1 8-1-71 x •13.1 5-5-71 x

ACUA rCTA 32250' - 71S00' a-2 30-4-71 XXX i ESr.ERALDA 32S50» - 71910' A-10 15-9-70 X •11.7 o 12-1-71 X -11.7 u w Q ¡ÓCU-LA D-. CA3/.LL... .IA 32250 «-71Q10 ' 3-6 7-5-71 X O 1 £ C.NS.RV. S CÚÍMT.-.UKO 32250 - 71210' 13-7 10- 9-70 X -11.8 12- 1-71 X -12.5 7- 5-71 X

1 5U..ÜL LO LO I iJÍ 32250' - 71S10 B-10 15-9-70 XXX •12.2 12-1-71 XXX •12.5 Ú 7-5-71 XXX 1 o rU';.3L0 ú± IMJIOS 32Q5O - 71Q10" 3-13 3-5-71 F.-.S:{~lCr. CO'.SELVAS a Q EL GLOBO 32240»- 70230' C-l 9- 9-70 XXX -15.0 6- 1-71 XXX 2 7- 4-71 XXX 3 eUNDC LAS t£i',A3 NQ1 32240' - 70230' C-3 9- 9-70 X -15.3 es o 6- 1-71 X -15.2 a. as 28- 4-71 X o o : .-.RCELA ESK1T.HALDA 32S40' - 70230' C-5 16- 9-70 XXX -14.8 6- 1-71 XXX -15.1 2 7- 4-71 ..XX 12.4+0.7

FD0..J-.3 [-¿.A3 NS2 32240' - 70230' C-6 9- 9-70 X -15.4 28- 4-71 X CORPORACIÓN E FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN C H IL E

H HI tr tr1- U" H H !"" H V í . C, c; i-: L: IT. '(/• o t-! t-J M H :-' el hij 'JJ CJ c O c ( J [" r. \ -í ir1 pi >-• t" ' 1 ' M o o ÜJ u o PC H i-a D R

0J •*" CE • r- ' c! r: jr1 (/I ~ ' PJ <^ O Ir' \_. ra H í -' PJ D: •"••» i' o o (/ Hi n o OT -I o f] 7^» *V.' o H o p r? IO

CO W w w CO CO CO OJ LO IV) ro ro ro ro n IO 10 10 10 10 10 10 10 10 IO !0 r l> o o o o O tP> O b o b O

I I I -J -.1 -J -«1 o o o o O O o o o o o 10 10 10 10 10 10 10 its» 10 10 1f0 10 .p> o o o o O o 'o b o o

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U) oD in O 5J 3

H D o C/3 CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN CHILE

03 2 O o o C, H O H c; H W O s c; H C o ce c O o v n <"• ir. H o ir. c ,-3 O O H O H to H 1 •2. C 11 tr o o O O F: S3 ü el H O o n 5-' a K < t-'J O O .D-í

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I I 1 1 1 1 II II H H H o 00 ro ro OJ OJ JS Ul I I • I • • 1 •> * 1 • • I . . I • • o P3 IV) IX) Ul ui oo -j o H in 00 1 00 vQ D o

M S H O O la n H a. te O Q a u a a a u CU O RACK i FOMENTO CCION CHI] 7 NCKliRE NS 2 NS1 Í-'JJC .SANTAVTCTxI CHACRA LC¿TILOS FDO.ST.-. VICTCxI« VILLA MERCEDES CUVAI_ CAWU¿LARIA CGH-CON 9 CCN -CO3 CCN-CCN 8 C0N-CCÁ 7 CON-CON 6 RIC ACONCAGUA CON-CCN 5 L-UMTI: LADEVIENTO COCRDENA 32250* - 32250' 32250' - 32250' 32250' - 32Q50' - 32250' - 32250' - 32250' - 32250' - 32Q50' - 32950» - COO R D SI.'A w iS - 70230' - 71230' • 71230' • 71220' • 71220" - 71220» • 71220» • 71210' • 71210» - 71210» DAS - 71210' 71210' B-15 C-38 B-21 B-17 E-23 C-41 C-40 D-2 B-4 B-5 3 B-16 FECHA 14-1-71 15-9-70 21-1-71 16-9-70 21-1-71 14-5-71 18-1-71 15-9-70 16-9-70 23-9-70 10-1-71 10-8-71 12-8-71 22-9-70 1168-71 30-4-71 19-1-71 -'rXKA 7-5-71 7-5-71 7-5-71 6-8-71 4-8-71 5-8-71 7-5-71 MUESTRA TOMADA MUESTRA XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX xx:; XXX XXX X X X X X X X X X -12.3 -12.4 -12.7 -12.7 -12.6 -12.4 -12.0 -12.2 -12.5 -12.7 -14.7 -14.5 18 0 RESULTADOS OBTENIDO S - - - - - RE -86.6 ¿ULTA.DCS OBTENIDO -30.1 D TC14 2.5¿r0.2 925Í+.2.1 2.9+0.2 1.1+0.2 28.0+1.2 COORDENADAS KUüSTRA RESULTADOS OBTENIDOS MUESTRA TGKADA ,14 D

SAN I' 32240* - 70240* D 22-9-70 XXX -14.1 19-1-71 XXX -15.2 30-4-71 XXX 32S50' - 71S001 22-9-70 XXX -13.4 19-1-71 XXX -13.5 i 30-4-71 XXX yu oa aiJUÜLAS 32250* - 71200* A 22-9-70 XXX -12.7 ü 19-1-71 XXX -13.2 30-4-71 XXX

CALARA 32Q40' - 712101 22-9-70 XXX -11.5 19-1-71 XXX -11.8 a 30-4-71 XXX 10.2+ 0.6 a " RIO FÜTA2ND0 32S401 - 70S40' 22-9-70 XXX -13.6 l 19-1-71 XXX -14.1 l 30-4-71 XXX o ti. CHACEA nI'"'.Ar'L0R2S 32240* - 71210* D-19 10-9-70 X -12.7 tú 14-1-71 X -12.5 a 7-5-71 X § lñ f~r '3ó *J t) os x - muestra tomada para análisis de O y D. o TO xxx = muístra tomada para análisis de G , D y T. CORFO-DEPTO. RECURSOS HIDRÁULICOS Fig A/2 / DIRECCIÓN ESTE OESTE

NIVEl DEL MAR

SUPERIOR

ACUIFERO INFERIOR

HORIZONTAL I: 1000 ESCALAS VERTICAL 1: 60.000

CONVENIO CORFO/AEIA 809/R2/RB CORFO-DEPTO. RECURSOS HIDRÁULICOS Fig N° 2 ACONCAGUA EN CHACABUOUITO CURVA DE DESCARGA

h Urn

J 30 50 m /s

CONVENIO CORFO/AIEA 809/R2/ R B CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN DEPTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS CONVENIO CORFO/AIEA «09 R2/RB VALLE ACONCAGUA HOYA 307

•tro Í-at -tit •ll.S -JL -9».¡ l^>

CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN DE?TO OE'¡ECUHSOS HlC.^iUUCOS CONVENIO CORFO/AiEA 80Í R2/RB VALLE ACONCAGUA CONTENIDO DE OIS;D y T

V ' \-",2 rI -IS 2 _—_ ':

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CORPORACIÓN DZ FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN OEfTO DC i£Ct/^50? HIDRÁULICOS CONVENIO CORFO/AIEA 309 R2/RB

CONTENIDO DE O'°;D y T

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CORPORACIÓN OE FOMENTO Of LA PRODUCCIÓN DEPTO.OE RECURSOS HIDRÁULICOS convenio

VALLE ACONCAGUA DIRECCIÓN DE ESCURRIMIENTO >c/io JI/S/73 iattu,4 J CL N-3 SECTJM 2 PRODUCCIÓN JUCOS H2/RB CORPORACIÓN DE FOMENTO DE LA PRODUCCIÓN OEPTO.OE RECURSOS HIDRÁULICOS IA CORFO/S-ICA 60&R2/R8

IM1ENT0 VALLE ACONCAGUA

DIRECCIÓN DE ESCURRIMIENTO 73-7121 Translated from Spanish

APPLICATION OP ISOTOPE TECHNIQUES IN THE HYDROLOGICAL STUDY OP THE ACONCAGUA RIVER BASIN

Contract No. 809/R2/RB

Investigation carried out by the Department of Water Resources of the Corporation for the Promotion of Production (CORFO), Chile, with the technical and financial co-operation of the IAEA

Principal investigator: Fernando Alamos Cerda

Assistant investigators: Fernando Rodríguez Roa Osamu Suzuki Sone

July 1970-June 1973 ABSTRACT

A t>rief account is given of the hydrology of the Aconcagua valley in Chile with separate descriptions of the four sections into which it is legally divided, in order to familiarize the eader with the interrelationships between surface and ground waters; a t>rief indication is also given of the principal water consumers.

The purposes of the investigation were as follows:

- To measure rates of flow in turbulent conditions;

- To measure peak flow ratea resulting from thaws;

- To determine the source of recharging of the various aquifers in the valley;

- To determine the direction and velocity of ground water movement;

- To train personnel in the use of radioisotopes in hydrology.

The flow-rate measurements were performed by the total count technique developed by Hull and based on the use of a sealer and a Base gamma probe.

For detecting the direction and velocity of the ground-water run-off, we used, the point dilution method with I-labelled rose bengal as tracer in aquiferous zones of good permeability.

To determine the source of recharging, samples were obtained by pumping from deep wells and these were suitably bottled and sent to the Agency's laboratory in Vienna for analysis.

The measurement of turbulent flows involving the use of radioisotopes was successful and results were similar to those obtained by conventional methods in those cases where it was possible to do it both ways for the sake of comparison. However, the measurement of extremely high discharges was not successful due to the amount of solids entrained during thawing and the velocity of the water which damaged the probe. It would have been necessary to use a pump—fed bypass tank for this purpose. Flow rates between 0.31 and 50.2 m /sec were measured.

As regards the source of recharging of the various aquifers, it was found that the aquifer of the Hinconada de Los Andes region is recharged by water coming from the Pocuro stream and not from the Aconcagua river like the rest of the first section of the valley. The data obtained for the rest of the valley agree with those obtained by conventional methods. II

The measurements to determine the direction of the run—off agree with the data derived from equipotential curves of the static level of the aquifer except in the case of the Romeral well, where the result served to show the range of influence of the Las Vegas gallery.

Results could be obtained more quickly if Chile had a laboratory specially equipped for this type of work.

Under the present contract Chile now has three specialists in this new technology, together with the field equipment necessary for performing the measurement s. III

CONTENTS

Page

Abstract I-II Contents III Maps, figures and tables IV

Bibliography V

1. Introduction

1.1. Situation

1.2. Division of valley into sections

1.3. Water reqtxirements

2. Purposes of the present study

3. Methodology employed

3.1. Hydrometry

3.2. Hydrogeology

4. Results obtained 4.1. Hydrometry

4.2. Hydrogeology 5. Conclusions and recommendations MAPS, FIGURES AND TABLES

Maps:

1. Basin 307, Aconcagua 2. Content of 0; D and T

3. Direction of run-off

Figures:

1. Profile of Con-CÓn

2. Discharge curve for Ghaoabuquito

Tables;

1. Measurements with isotopes

2. List of samples and analyses

3» Direction of run-off BIBLIOGRAPHY

1. Experiencias de Recuperaciones en Río Aconcagua (Recuperation líxperiments in the River Aconcagua) F. Rodriguez, CORK).

2. Influencia de Embalse Puntilla del Viento en los Recursos de la Hoya Intermedia del Rfo Aconcagua (The Effect of the Puntilla del Viento Reservoir on the Reí. urces of the Intermediate Basin of the River Aconcagua)

F. Rodrig-uez, CORK).

Principles of the Application of iJuclear Techniques to Hydrologic Investigations L.L. Thatcher U.S. Geological Survey

4» Water Tracing in the Hydrologic Cycle L.L. Thatcher Reprinted from Geophysical Monograph Wo. 11

5» Guidebook on Nuclear Techniques in Hydrology IAEA - 1969 Technical Reports Series Mo. 91 1. INTRODUCTION

It seems appropriate to indicate the general hydrological characteristics of the Aconcagua valley and its principal water consumers before describing the experiments performed and results obtained using radioisotopes, in order to provide a better basis for assessing the usefulness of the investigation.

1.1. Situation

This hydrographic basin is situated between lat. 32 15' and 33 11' S and between long. 70° and 71°32« W. It has an area of approximately 7500 Ian and includes part of the Provinces of Aconcagua and Valparaíso (see Map No. l).

In accordance with the hydrographic chart of Chile and the classification of the river basins therein, the Aconcagua basin is situated in zone No. 4 and assigned the number 307» It qualifies for the name Hoya Andina. (Andean basin), inasmuch as its headwaters are located in the high peaks o ." the Andes range»

The valley of the river Aconcagua is one of the most fertile in the country on account of the quality of its soil and the incomparable regularity of its climate, which is suitable for a great variety of crops. It is admirably situated relative to two major consumer centres — Santiago and Valparaiso. Other prominent centres in the area are the cities of Los Andes, San Felipe, Llay-Llay, Calera, Quillota and Limache.

The river Aconcagua runs for approximately 190 km from its source in the Andes to where it flows into the Pacific Ocean at Con-Cdn. Known as the Juncal river at its source,'the Aconcagua receives viater from the Blanco river in the south and the Colorado and Putaendo rivers in the north. Other lesser tributaries along its course are the Pocuro, Lo Campo, Las Vegas, Rabuco, San Pedro and Limache rivers in the south and the Quilpué, Catemu, Romeral, El Litre and Lo Rojas rivers in the north.

As the Aconcagua river is subject to a nival regime where it enters the valley, its flow rate varies greatly throughout the year, being at its maximum at the end of the spring and the beginning of summer (thaw period) and at its lowest in the winter months» In the lower part of the valley the river has two very marked peaks, one in winter and the other in the thaw period, indicating a clear nivopluvial regime.

The basin has a Mediterranean climate with wet winters and dry summers. Being situated at the northern limit of this climatological division of the country, it also has semi-desert climatic characteristics governed by the north to south movement of the Pacific anticyclone and the polar front. - 2 -

The precipitations are cyclonic and orographic in character. The influence of the relief is clearly apparent in the upper part of the valley with the rainfall increasing considerably towards the Andes range. The mean annual precipitation in the city of Los Andes is 308 mm. In the upper Andean region it is much higher, exceeding 2000 mm at Inca lagoon, where it falls as snow.

The fluviometric network is, in general, limited and its operation is precarious. The stations with most continuity and reliability are Chacabuquito and Resguardo Los Patos, which monitor precisely the flow rates of the rivers Aconcagua and Putaendo where they enter the valleys. Their mean annual flow rates are 29 m /sec and 7.8 m /sec respectively.

1.2. Division of the valley into sections

Por the purpose of the distribution of and the rights to its water the Aconcagua valley is divided by law into four sections:

First section

This covers the part of the Aconcagua valley from the Andes range to the city of San Felipe. On the basis of the existing regulations it has a permanent irrigation area of 20 000 ha and a temporary one of 4000 ha. This section has the right to all the water in the river and suffers practically no water shortage in normal dry years.

As far as the ground water is concerned, there is a phreatic aquifer with sediment of fluvial origin. The static level is at a depth of more than 100 m in the vicinity of Los Andes but this decreases progressively downstream to about 10 m at San Felipe. This section offers great possibilities for exploiting the ground water in view of the high transmissibility of the aquifer.

There are appreciable seasonal fluctuations in the water table in the vicinity of Los Andes but these are less pronounced near the lower end of this section.

According to our measurements the losses due to conduction into the river bed and infiltration are insignificant except in periods of flooding.

Second section

This extends from San Felipe to Puntilla de Romeral. The area irrigated is 17 700 ha.

:r¿;- - 3 -

This section also has a phreatic aquifer, but with static levels close to the surface. Throughout this section the aquifer supplies the river and its tributaries. The transverse chains of hills which bound the basin to the north and south produce a marked contraction of the valley starting from San Felipe which, coupled with the intake of ground water from the Putaendo valley, results in a considerable outflow of ground water, which manifests itself in the formation of vast swamps and at the same time causes an appreciable increase in the flow rate of the river and its tributaries along this section. These natural contributions from the underground reservoir into the river beds are known as recuperations»

The recuperations recorded in the Lo Campo, Las Vegas and Cat emu rivers are very significant. The measurements carried out indicate that the recuperations of these tributaries are of the same order as those recorded in the Aconcagua river in that section.

The recuperations in this area are characterized by very constant values. In an average year they amount to 25 m /seo, of which approximately 15 m /sec occur in the river bed and the other 10 m /sec in the tributaries. These additional resources make this the only section of the valley without water shortage problems.

Third section

This section runs from Puntilla de Romeral to the mouth of the Rautén canal, which is situated 3 km downstream from Puente Tabolang-o near the city of Quillota.

This section is regarded as one of the most productive of the valley on account of its exceptional climatic conditions and the degree of industrial development.

An area of 18 500 ha is more or less permanently irrigated, whilst about 6000 ha receive temporary irrigation.

The recuperations of the river are relatively significant during'the irrigation season and are generally very variable in character, due principally to microvariations in the static level, which is close to the surface in almost all of this area.

This section suffers from a great water shortage and the river is frequently regulated (i.e. water supply by rotation), for which reason this area is of major interest from the point of view of the ground - 4 -

water behaviour. At the moment the majority of the boreholes in the valley are concentrated in this section.

However, in winter this area Has large surpluses of water due largely to recuperations from the second section and to rainwater run-off. Hence the need to build control works on the Aconcagua, in order to optimize the use of the basin's resources.

E'ourth section

This section runs from the mouth of the Rautén canal to the river estuary and comprises a cultivable area of 1800 ha. The surface water resources in this section are even more limited than in the previous one. The hydrogeological characteristics are similar as far as the Mauco narrows, beyond which the existence of two aquifers becomes evident, one phreatic and the other confined, separated by a stratum of clay, the thickness of which gradually increases towards the estuary where it is 20 m thick. The phreatic aquifer is connected to the river and is only 15 to 25 m thick, whereas the confined aquifer has an average thickness of 80 rn (see Fig. l).

In the last few years the ground water of this section has been exploited more and more intensively, especially in the vicinity of the estuary (Con-C6n), in order to supply drinking water to Valparaiso and Viña del Mar and the industries situated nearby. The main industry is the petroleum refinery of the National Petroleum Company (ENAP) which takes 50 litres/sec continuously from the confined aquifer. The drinking water for Valparaíso and Viña del Mar is obtained via a system of boreholes, most of which are connected to the phreatic aquifer and only a few to the confined aquifer, the amount of water extracted being 750 l/sec in the months of highest demand. As can be seen, the area around Gon-C6n is subject to intensive exploitation of its ground water.

Putaendo valley

It should be mentioned that this valley does not belong administratively to any of the four sections into which the Aconcagua is divided.

The canalized irrigation area amounts to 7000 ha%

The surface water resources available are limited and even in normal years the river has to be regulated by rotation. - 5 -

1.3. Water requirements 1.3.1. Municipal supplies As far as demand for drinking water is concerned} it can be said that most of it is at present taken from the underground Las Vegas gallery situated transverse to the direction of flow of the Aconcagua at the level of Romeral. This gallery serves consumers in the coastal sector, principally in Valparaíso and ViKa del Mar. The average rate supplied in recent years is of the order of 1.5 m /sec.

An estimate of the total drinking water requirements for Valparaiso and Viña del Mar made by the Directorate of Health and Sanitation showed the following results:

Current requirement (1969) Requirement for the year 2000

2.2 m /sec 5.2 m /sec

Another important source of water for this area is the phreatic aquifer of Con-Con, from which 750 l/seo are extracted.

In addition, the principal towns of the valley with the exception of Los Andes are supplied by tapping the ground water.

1.3.2 Industrial supplies

It is necessary to distinguish between light, medium and heavy industry. The consumption of light industry is included in the supply of drinking water. The consumption of medium-sized industry is estimated at 1.0 m /sec.

In order not to interfere with the needs of agriculture, it is considered advisable for the heavy industry situated in the coastal area around Con-C<5n to make use of three supplementary sources of supply - surplus river water, ground water and sea-water.

1.3.3» Agri culture

The canalized irrigation area amounts to 79 000 ha, of which 68 000 ha are located in the Aconcagua valley, 7000 ha in the Putaendo valley and 4000 ha in the Chacabuco-Polpaico area; the latter are situated in the Maipo basin, southern neighbour of the Aconcagua basin.

Assuming a mean irrigation rate of 0.92 l/sec/ha during the month of maximum consumption, the demand works out at 72 m /sec. - 6 -

2. PURPOSES OF THE PRESENT STUDY

For a number of years now, and in particular since the drought which occurred in the years 1967 and 1968, the Department of Water Resources of CORFO hn.s been making an intensive study of the hydrology of the Aconcagua river basin and it was thought that this study would be greatly enhanced by the use of modern techniques such as radioactive tracers.

In the first place, the investigation and evaluation of surface water resources now calls for a greater degree of measuring accuracy than that normally obtainable with conventional methods, especially for measurements in natural sections with high flow rate and turbulent run-off, and also when measuring rivers in flood»

In the second place, in order to establish future policies leading to optimum management and utilization of the aquifers in the valley, especially those in the third and fourth sections, it was deemed appropriate to use isotope techniques to improve our knowledge of the rate and direction oT ground-water run-off and also to determine the source of recharging of the aquifers.

A good example of the latter problem is to be found in the Con-Cón coastal sector, where there are two aquifers; one is phreatic and connected direotly to the river, \-rtiile the other is confined. It is very important to know the recharging mechanism of the latter and radioactive tracers will be of great assistance in this respect.

Lastly, we wish to familiarize ourselves with this new measuring and analytical tool, so as to be better equipped to tackle complex hydrological problems in the various river basins of the country. With this end in view staff have been trained, equipment has been acquired arid a specialized laboratory set up - at least in part - all thanks in great measure to the impetus provided by this agreement.

3. METHODOLOGY EMPLOYED

3»1. Hydrometry

We used the total oount method developed by Hull which consists in adding a known activity A of tracer by rapid injection of a volume V, of concentration 0,. Downstream from that point, at a distance sufficient to ensure good mixing, the tracer is detected by a probe submerged in the river. - 7 -

In accordance with the principle of conservation of activity

where C is the concentration of tracer in the river and dV is an element of volume of water.

Since the total volume passing through a given section of the river in time t is given by

V = Q t (2)

and since

C V, = A (total injected activity) (3)

the number of counts recorded by the detector will be given by

N = P/cdt (4)

where P is a constant depending on the detector efficiency for a specific counting geometry.. Prom equation (4) it follows that: N/p =Jcdt (5)

and, substituting this result in equation (3), we obtain

Q = P A / N (6)

The conditions necessary for the validity of this arg'iment are:

(a) No tracer must be lost between the point of injection and detection;

(b) The flow rate must remain constant during the time of measurement;

(c) The counting geometry must be the same during the determination of the calibration factor P and during the measurement of the flow rate;

(d) The tracer injected must be uniformly mixed with the river water by the time it reaches the detection point.

The minimum distance necessary to achieve good mixing can be calculated by various fo.-niulae, including

L . = 50 Q for injection in the centre of the river, and

L . = 200 Q ' for injection near the bank,

where Q is the approximate flow rate.

These formulae work well for turbulent flows such as we are measuring.

The experiments were carried out using a sealer and a Base gamma probe.

f 3»2. Hydrogeology 3*2.1. Determining the direction of ground-water run-off We use the dilution method, which consists in injecting into a well a specific quantity of radioactive tracer (rose "bengal labelled with I) in an aquiferous zone of good permeability. The movement of the ground water will cause a greater quantity of tracer to be concentrated in the direction of flow which will be detected by a probe, radiation detector and collimator, which in its turn has a graduated ring enabling the direction of flow to be determined. (Equipment left in the country by Professor Mairhofer).

3.2.2. The use of stable isotopes, tritium and C to determine recharge The samples from deep wells were obtained by pumping. To ensure that these were representative, pumping was carried out for a sufficient length of time before sampling. i ft In the case of the stable isotopes ( 0 and D) and tritium, the samples were stored in sealed vessels, to avoid contamination from the atmosphere and evaporation. The G samples were obtained using a carbonate precipitating unit.

When samples were being taken from the river, care was taken to obtain them from sections representative of the main current.

3«2.3o Determination of the ground-water flow rate With the aid of Professor Mairhofer1s equipment, we tried to measure the flow rate using J' I as tracer and isolating the different aquifer sections in a well which had been properly cased.

4. RESULTS OBTAINED

4.1. Hydrometry

The object of the flow measurements performed in the bed of the Aconcagua river was to determine the natural contribution of the aquifer to the surface run-off or vice versa. This contribution is very significant in the case of the Aconcagua and represents a reutilization of water amounting to approximately 80$ of the Andean reserves which enter the basin. Hence, to make a proper study of the most economic control and utilization of the valley water resources, it is essential to have an exact knowledge of the hydrological regime. - 9 -

The programme involved monitoring all the losses and gains of water from and into the river, an effort "being made to maintain a velocity- similar to that of the water. From the over-all balance one can then determine the amount of water infiltrating or recuperated through the river bed in accordance with the river-aquifer interconnection.

Infiltration losses of 5 to 10 m /sec have been recorded in the first section of the river in the months of maximum flow during the thaw period (líoveníber—December—January). However, if one considers the flow rate measured in those months in Chacabuquito and San Felipe, of the order of 60 and 25 m /sec respectively, one realizes the importance of improving the flow-gauging measurements in these sections, because the magnitude of the error can be of the same order as the value being measured due, on the one hand, to the error inherent in measurements with current meters and, on the other hand, to the quality of the measuring section, which cannot always be covered in because of the high cost involved.

Accordingly we organized a hydrometric survey of both the flow-gauging sections of the Aconcagua river in Chacabuquito and San Felipe, using radioactive tracers. The programme also included measurements in the Lo Campo and Las Vegas rivers, since these do not have adequate flow- gauging sections and are subject to turbulent conditions, which makes them especially suitable for applying the new techniques.

Twenty measurements were carried out with isotopes for flow rates between 0.31 and 50.2 m /sec at different times of the year and the results obtained are shown in Table 1.

Whenever conditions permitted, measurements were also made with the conventional rod and current meter. The results obtained with both methods are quite similar.

The limnigraphic station at Chacabuquito is without doubt the most important in the valley, as it monitors the waters of the Aconcagua upstream of the irrigation area proper. Its gauging section which is rocky in profile has good and very stable run-off characteristics. The discharge curve fitted from the results obtained using ^ I is shown in Fig. 2. The maximum dispersion from the curve is 20$ for the measurement made in April 1972. - 10 -

For calibrating the probe we used a rectangular concrete tank measuring I.985 m x I.96 m with different levels of water, in order to reproduce in the laboratory the counting geometries of the terrain corresponding to each measurement.

The tracer I vías injected into the tank in the same way as in the measurements in the river and its tributaries. The homogenization of the solution was verified by counting" at different points in the tank. In all the calibrations performed, the probe was placed in different positions and at different depths, TO give different values of P, which were plotted as a function of the depth of the prcbe, the water level in the tank serving as parameter. The corresponding value for each measurement could then be obtained from the curves.

One of the main conclusions to be drawn from this part of the investigation is that, for the measuring accuracy to be improved still further, it is essential to use an additional piece of equipment in the field consisting of a bypass tank and a pump to deliver the water into the tank. With this arrangement the probe can be placed in the tank instead of being submerged in the river, thereby ensuring constant counting geometry. The advantages are obvious - it is unnecessary to calibrate the probe in the laboratory for each measurement, and the measuring accuracy is improved by eliminating the degree of indeterminacy involved in trying to reproduce in the laboratory the geometry or particular characteristics of a section of the river bed whose run-off is being measured.

DIAGRAM (page 14 of original)

Key; 1. River

2. Pump

3. Probe

4. Bypass tank

With regard to the question of probe sensitivity, it has been shown that, to avoid problems of contamination and always remain within the permissible standards, it is sufficient to inject a concentration of 1 mCi for each m /sec which it is desired to measure. This means that - 11 -

if one wishes to measure a flow rate of the order of 100 m /sec, one needs to inject a quantity of 100 mCi of I. Since the material is priced at approximately US $0.40/mCi, the cost of measuring such a flow rate is US $40, a figure which is in fact too low, because the isotopes have to be imported and therefore ordered with a certain additional percentage of activity, in order to be sure to have the required amount at the time of measurement.

From what has been said above, it follows that measurements with isotopes can achieve very high accuracy and be of great advantage, especially for refining the high parts of the discharge curves of the principal hydrometric sections of the country. However, the high cost involved means that the use of isotopes has to be restricted to cases where conventional methods are inadequate.

We also planned to perform measurements with isotopes during times of flood. In January 1973» taking advantage of the abundant thaw resulting from earlier heavy rains, we started to carry out measurements at Chacabuquito.

Unfortunately, the water contained a large amount of heavy solids and the impact of these, on the gamma probe caused the cable to break, so that the probe was lost in the river, making further measurements impossible. In future it is recommended that this type of measurement be carried out with a bypass tank and pump, as described above.

4.2. Hydrogeology

4.2.1. Stable isotopes, tritium and C

In order to gain a better understanding of the aquifers in the Aconcagua valley, isotope techniques were employed to determine the origin of the recharge and the results obtained were quite successful, inasmuch as they agree with those of conventional methods.

For a better observation of the recharging phenomenon the measurements were carried out every four months in accordance with the different hydrological periods of the valley (precipitation, thaw, floods, etc.).

In the Oon-Cón area it was considered that a single sample of C would be sufficient to establish whether or not there had been recent recharging of the aquifer. - 12 -

A sampling programme for the three tracers: mentioned was undertaken on the basis of six points selected on the bed of the river and sixty—one wells distributed over the different sections of the valley. The location of each point can be seen on the annexed map Mo. 2, together with the results. Table 2 shows in detail the dates and object of each sampling as well as the results obtained from the 118 samples analysed. All the analyses were carried out in the Agency's laboratory in Vienna, as there is no suitably equipped laboratory in Chile. This is a serious obstacle to any future programmes which it might be desired to carry out

-i Q The results for 6 0 and &D as well as those for tritium content were put on a map of the Aconcagua valley (see annexed map No. 2). Considering these results in conjunction with existing knowledge of the hydrogaology and hydrology of the valley, it was possible to drw a number of conclusions and visualize a recharging mechanism; this will have to be corroborated by future investigations using both conventional methods and isotope techniques. In view of the general conditions of the valley and bearing in mind the division made previously, we shall consider only two areas, namely the first section, which coincides with the first legal section, and the intermediate basin, which corresponds to the second, third and fourth legal sections of the Aconcagua valley. Having thus divided up the valley, we shall analyse both sections on the basis of the results for 6 0 and &D and T.

The first section

The first striking fact is the high isotope content of the sample taken from the south of this section, corresponding to the region called Rinconada de Los Andes. This differs appreciably from that in the rest of the first section, which could be due to enrichnent caused by an evaporative process or to some other reason. The only possible evaporative process would be that occurring along the course of the river and in the irrigation channels, which would imply recharging by percolation during the irrigation season; however, we believe that this possibility should be rejected because, if this were the recharging mechanism, the isotope content of this section would be the same everywhere, because in view of the type of filling here, it is inconceivable that recharging via irrigation would occur on]y in the area of Rinconada de Los Andes and not in the rest of the area. Thus we have to conclude that the - 13 -

ground water of the area of Rinconada de Los Andes has a different origin from that of the rest of the area investigated and that this water would appear not to come from the Aconcagua river. This hypothesis is.all the more likely in the light of the isotope contents recorded, because the difference between the result for Rinconada de Los Andes and the results for the other samples corresponds to the different precipitations at altitude differences cf around 3000 m, which agrees with the difference in altitude between the Pccuro river and the Aconcagua river basin.

We can therefore take it that the region of Rinconada de Los Andes receives water from the Pccuro river basin, whereas the rest of the first section is recharged from the Aconcagua river when its water originates from the melting of snow above 3000 m.

We indicated above that, if the aquifer were recharged largely by irrigation, the isotope content of the whole of the first section would be similar and that it would be enriched with respect to the water flowing in the river. However we can state that this is not the case, because the region of Rinconada de Los Andes is shown to have water of different origin. As regards the rest of the first section, the ground water has a lower isotope content than the water of the Aconcagua river. This suggests that the recharge derives principally from the bed of the Aconcagua river, and at periods of flood, when the water in the river comes from snow melting high up in the Andes. We should remember that during the initial sampling period (September 1970) the river water originated from low altitude precipitation, because the thaw period had not yet commenced.

Despite what has been said, it would be appropriate, before rejecting irrigation as a major source of recharging, to determine what the actual recharging source is (irrigation or infiltration through the river—bed) by measuring the tritium content in a number of boreholes in the section whose water originates from the Aconcagua river. The reason for this is that the tritium samples analysed were insufficient for firm conclusions to be drawn.

Intermediate basin

The isotope contents recorded have served to confirm the theory concerning the recharge and discharge of the aquifer deduced from investigations carried out by conventional methods and it is thus that we see a definite river-aquifer connection downstream from Puntilla de Romeral, an area in which we find that the isotope content of the ground water is practically - 14 -

the same as that in the river but enriched with respect to the water entering the valley due to a process of evaporation and mixing with water precipitated at low altitude.

In the section between San Filipe and Puntilla de Romeral, which is a recuperation zone, we find that the ground water has an isotope content similar to that of the first section which is logical, since water infiltrating in the first section runs off underground into the next section to appear again in the river as recuperated intake.

Con-Cdn zone

In this zone we made two analyses of tritium and one of C, from which we established that the confined aquifer contains modern water, that is to say the recharge is recent, which is in agreement with the existing theory that this aquifer is connected to the Aconcagua river in the area of the Mauco Narrows 12 km upstream from the river estuary.

4*2.2. Use of point dilution equipment

We had planned to carry out 12 measurements of the rate and direction of ground-water movement in wells situated in the third section of the valley but, due to lack of equipment, it was only possible to carry out direction measurements in nine wells.

The results of these measurements are shown in Table 3»

These results are expressed in degrees referred to geographic north. (Map No. 3 annexed).

The results obtained agree completely with the direction of movement determined by other methods (isonival curves).

We should point out the interesting result obtained in the Romeral well which disagrees with the normal direction of movement and serves to show the effect which the Las Vegas underground gallery, situated only 1 km upstream of the well, has on the ground water of the section, as its range of influence develops.

5. CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS

Flow measurements based on the use of radioisotope techniques can achieve a high degree of accuracy but it is necessary to have a bypass tank and pump available.

- A concentration of 1 mCi of I is considered adequate for each m /sec measured. Obviously this value will depend directly on the sensitivity of the probe. - 15 -

Plow gauging with isotopes is costly and therefore their use should "be restricted to cases where the ordinary current meter gives inaccurate results, as for instance with turbulent flows.

It is recommended that this method be used to refine the high parts (floods) of the discharge curves as this would be justified for the most important hydrometric sections of the country.

From analysis of the 0 and D contents it can be taken that the ground water system in the area of Rinconada de Los Andes receives water from the Pocuro river and this would appear to be its principal source of recharge.

Over the rest of the first section the ground water undoubtedly derives from the Aconcagua river.

It is recommended that the tritium content be analysed at two or four points in the first section, in order to clarify the source of recharge. It should be possible to establish whether the recharge originates from irrigation or infiltration through the river-bed in times of flood.

In the third legal section there is a clear connection between river and aquifer manifested by the similarity in isotope contents of the ground water and id ver water.

The confined aquifer at Con-Cón has a recent recharge and the tritium content of the samples supports the hypothesis that the recharge derives from the Mauco Narrows area.

The results of nine experiments to determine the direction of ground-water movement with the aid of radioactive tracers ( I) are in agreement with those obtained using conventional methods.

The use of the point dilution method to determine the rate of ground water movement calls for the construction and casing of special boreholes, the cost of which would not be justified by the level of accuracy of the results.

The application of isotope techniques is very useful but should be restricted to cases where conventional methods cannot supply the required information.

Chile needs a suitably equipped laboratory to enable the results to be obtained more quickly. - 16 -

Thanks to the work carried out on the basis of this contract, Chile now has three professional—grade officers specialized in this new technology together with the field equipment necessary for carrying out the measurements.

Special thanks are due to the Agency for all its technical and financial assistance which was essential for the success of the experiments.

ímes Table 1

Measuremen-ts v;ith isotopes in the Aconcagua Valley

Aconcagua at Aconcagua at Mouth of river Mouth of river Chacabuquito San Felipe Lo Campo Las Vegas Bate of mCi Q(m3/s.) (m3/s.) experiment mCi __ ft (m37s7) mGi mCi _ ft (m3/sT h 131 .r131 Current _ , Current^ T131 Current T . lim I Isotopes I . Isotopey s Isotopes I . Isotopes meter I meter meter *

13.11.70 1.00 205.0 40.10

18.1.71 0.86 235.0 31.30 52.0 3.30 3-10

8.7.71 0.45 39.5 8.88 25.6 0.34 7.8 3.60 3.39 10.0 4.20 3.60

27.10.71 1.03 55.9 37.90 20.0 7.00

1.12.71 1.16 98,0 50.20 50.0 5.00 5.7 0.81 0.92 5.6 0.75 O.78

2.2.72 0.88 35.5 29.80 3.8 0.41 0.31 5.5 O.78 0.71 5.4 1.17 1.00

17.4.72 0.50 35.0 8.34 6.9 1.80 1.80 6.7 1.93 1.85 TaMe 2

List of samplings and analyses

Results Obtained Date of Sample 1R Hame (site) Co-ordinates sampling taken 0iO D T ,14

CO i

18, x Sample taken for analysis of """O and 1). xxx Sample taken for analysis of 0, D and T. - 19 -

Table 3

Direction of ground-water movement

Raqueo -2 323° Romeral 152 Ocoa - 3 329° San Antonio ...... 153 La Capilla 188° Conchalí -2 278° La Quinta 288° El Progreso 88° Los Litres - 1 90°