Evaluación de la recarga y la hidrodinámica de acuíferos en climas áridos e hiper-áridos del Norte de Chile mediante la modelación inversa : Aplicación a las cuencas de Agua Verde y Laguna Tuyajto
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Universidad Católica del Norte,
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Los cambios en las características de las precipitaciones constituyen uno de los principales aspectos del cambio climático, ya que afectará a diversos componentes hidrometeorológicos en el mundo. Estos cambios en las precipitaciones tendrán un mayor impacto en los sistemas hidrológicos de climas áridos e hiper-áridos, como el norte de Chile, debido a su alta sensibilidad a pequeños cambios que puedan experimentar diversos parámetros climáticos. Lo anterior evidencia que la comprensión de los procesos hidrológicos (particularmente la recarga) en estos climas pueden ser herramientas útiles para evaluar dichos cambios en la hidroclimatología, y por tanto, mejorar la comprensión de la vulnerabilidad de estos sistemas hídricos al cambio climático. Es por esto, que el objetivo del presente trabajo es adquirir una mejor comprensión de la recarga y la hidrodinámica de acuíferos en climas áridos e híper-áridos de la Región de Antofagasta, Norte de Chile, con énfasis en sus valores, mecanismos y distribuciones parcial. Para lograr este objetivo, se escogió como caso de estudio el acuífero de Agua Verde para investigar la recarga e hidrodinámica en un clima hiper-árido y la Laguna Tuyajto en un clima árido. En el caso de Agua Verde, se implementó un modelo numérico basado en un modelo conceptual construido sobre información geológica e hidrogeológica actualizada. Desde 2002 hasta 2015, la transferencia lateral de agua subterránea desde la Precordillera se reveló como el principal mecanismo de recarga y tiene un valor de 4481 m3/día. Esta entrada lateral de agua subterránea es constante durante el período de simulación porque los niveles piezométricos en los pozos AV-39, AV-42, AV-43 y AV-49 permanecen constantes durante todo el período de observación. En cambio, las descargas del acuífero se producen mediante la extracción de agua de los pozos de bombeo y la descarga natural del acuífero a Quebrada Taltal. La extracción de agua ha producido un agotamiento continuo del almacenamiento del acuífero, lo que se refleja en las tendencias decrecientes del nivel piezométrico, que en algunos pozos alcanzan los 40 m en 13 años (como los pozos 864 y 846), y en una disminución de la descarga natural a Taltal (desde 4366 m3/d en condiciones naturales a 1700 m3/d en condiciones actuales). La evaporación directa del nivel freático juega un papel menor en el balance hídrico del acuífero, incluso bajo las condiciones naturales (menos del 3% del balance hídrico total). Esta recarga es más baja que en otros sistemas, como la Pampa del Tamarugal, ya que existe la cuenca Preandina del Salar de Punta Negra, que almacena una gran parte del volumen de agua que se recarga en los Andes, donde hay una mayor precipitación (media anual de 200 mm/año). Si las extracciones de agua subterránea aumentan para satisfacer las necesidades futuras de los recursos hídricos por parte de la industria minera, causará un mayor agotamiento del almacenamiento del acuífero. Si la cantidad de agua extraída se duplica, el almacenamiento del acuífero disminuirá casi 2 veces más y el nivel piezométrico promedio disminuirá 20m más. A su vez, si se considera que la recarga disminuirá a la mitad de su valor actual como consecuencia del cambio climático y se mantienen las tasas de extracción actuales, el almacenamiento del acuífero disminuirá aproximadamente 2 veces más y el nivel promedio del acuífero disminuirá 15 m. Las simulaciones también muestran que, si las extracciones de agua se detiene completamente, el acuífero no alcanzará los niveles piezométricos naturales,considerando como fecha límite 2024, que es donde llegan las proyecciones de uso de agua de la DGA. En Tuyajto, la estimación de la recarga se evaluó y cuantificó a través de un modelo acoplado de balance de energía a la capa de nieve y un balance de agua en el suelo, considerando la contribución de la nieve y la lluvia. La recarga corresponde, aproximadamente, a un 23% de las precipitaciones, aunque es mayor en altitudes sobre los 4700 ms.n.m. La contribución del deshielo a la recarga es estacional, siendo Septiembre, Octubre y Noviembre los meses con mayor contribución, mientras que la lluvia es importante durante los meses de Verano, especialmente durante Febrero,donde ocurren eventos de lluvia intensos y de poca duración. Estos resultados son ligeramente más altos que los estimados en las cuencas andinas ubicadas más al norte porque, en dichas cuencas, la nieve no es un componente importante en el balance hídrico. También se ha determinado que, aunque la recarga difusa es importante (70% de la recarga total), es necesaria una entrada de agua subterránea lateral de la cuenca de El Laco para justificar las observaciones (30% de la recarga total). La descarga de agua subterránea a la cuenca del Salar de Aguas Calientes-3 se calculó en 4388 m3/día y proviene del agua recargada en el volcán Tuyajto y de la Laguna Tuyajto, con menores cantidades (cerca de un 10%) provenientes del volcán Incahuasi Sur. El nivel de agua de la Laguna Tuyajto es sensible a los valores de conductividad hidráulica de las unidades volcánicas más jóvenes, las ignimbritas y al albedo, densidad de nieve y longitud de rugosidad de la nieve. Cualquier escenario de cambio climático que produzca variaciones en el albedo causará cambios en el nivel de la laguna. Como la Laguna Tuyajto es poco profunda (unos 40 cm en Invierno), solo se necesitan pequeños cambios para secarlo completamente. La variabilidad anual del nivel del lago es una consecuencia primaria de la tasa de evaporación y los caudales de los manantiales, ya que la contribución del acuífero es casi constante durante el año. El modelo de transporte de cloruro mostró que, para reproducir las observaciones, es necesario agregar un flujo de soluto en los bordes orientales de las cuencas de Pampa Colorada y Laguna Tuyajto que representan la disolución de halita. Además, una considerable entrada de cloruro de El Laco permite justificar las altas concentraciones observadas en la parte norte de Pampa Las Tecas. Las altas temperaturas y los valores de concentración de las observaciones ubicadas en la frontera del volcán Tuyajto sugieren una contribución volcánica de cloruro. Finalmente, los valores de recarga se incrementaron en múltiplos de sus valores actuales para evaluar los posibles valores que son necesarios para que el Lago Tuyajto esté 40 m por encima de su nivel actual durante el último glaciar. Los valores de evaporación entre 1000 y 1500 mm/año y las recargas entre 2 y tres veces su valor actual permiten simular la extensión de la laguna durante el último intervalo de humedad del glaciar.
Doctorado.
Incluye bibliografía h.: 151 [12].
Doctorado.
Incluye bibliografía h.: 151 [12].