La Importancia de las Aguas Subterráneas como Recurso Hídrico para el País
Eugenio Celedón Cariola
Presidente de ALHSUD Capítulo Chileno A.G.
Hidrogeólogo – Gerente General HIDROGESTION S.A. Octubre 2013
2SEMINARIO NACIONAL ALHSUD 2013
NECESIDADES DE AGUA DEL PAIS
• Para que Chile pueda ser Potencia Agroalimentaria, necesita generar del orden de 530.000 l/s de agua para atender la necesidad de nuevo riego de 500.000 hectáreas, sobre el millón actual determinadas por MINAGRI.
• Complementario a los recursos aportados por el Plan de Construcción de Embalses Superficiales 2010-2020 de la DOH del MOP, se requieren en base a aguas subterráneas del orden de 370.000 l/s de nuevos recursos para riego.
• Significa casi duplicar los derechos de aprovechamiento de aguas subterráneas constituidos por la DGA hasta el año 2009, que suman aproximadamente 410.000 l/s en todo el país.
El Valor del Agua
3SEMINARIO NACIONAL ALHSUD 2013
PROPUESTAS COMPLEMENTARIAS
Para dar solución de abastecimiento en base a derechos de agua subterránea en la magnitud que significa atender ese aumento de la demanda, el gobierno ha fijado los siguientes caminos:– Desarrollo del Mercado del agua– Aumento del recurso por:
• Infiltración al acuífero• Construcción embalses superficiales• Reuso y mejoramiento de eficiencia
– Trasvase de Cuencas– Fiscalización extracciones Ilegales
Aprovechamiento del Volumen y Regulación del Embalse Subterráneo, Monitoreo a Distancia, Control de Extracciones y Niveles del Agua Gestión dinámica del acuífero por los usuarios organizados Administración por Cuencas con Soluciones Coordinadas por las Comunidades
de Usuarios
POLITICAS DGA
El Valor del Agua
4SEMINARIO NACIONAL ALHSUD 2013 El Valor del Agua
DESCARGA AL MAR CUENCAS EN CHILE
RIOSUPERFICIE TOTAL DE LA HOYA KM2
CAUDAL MEDIO ANUAL ESTIMADO EN
DESEMBOCADURA m3/seg.
COPIAPO 18.400 3,0
HUASCO 10.700 4,3 ELQUI 9.657 11,1
LIMARI 11.800 6,7 CHOAPA 8.100 12,4 ACONCAGUA 7.500 41,8 MAIPO 14.600 106,9 RAPEL 14.177 221,1 MATAQUITO 5.300 150,6 MAULE 20.000 588,3 ITATA 11.000 214,0 BIO-BIO 24.000 761,0 IMPERIAL 12.050 657,8 TOLTEN 7.600 516,3 VALDIVIA 11.000 448,0 BUENO 15.000 721,0 MAULLIN 4.500 81,0 CHAMIZA 1.000 44,6 PETROHUE 3.000 277,0 PUELO 8.830 685,0 TOTAL 5.551,9
COPIAPO
HUASCO
ELQUI
LIMARI
CHOAPA
ACONCAGUA
MAIPO
RAPEL
MATAQUITO
MAULE
ITATA
BIO-BIO
IMPERIAL
TOLTEN
VALDIVIA
BUENO
MAULLIN
CHAMIZA
PETROHUE
PUELO
- 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0 800.0
3.0 4.3
11.1
6.7
12.4
41.8 106.9
221.1
150.6 588.3
214.0
761.0
657.8
516.3 448.0
721.0 81.0
44.6
277.0 685.0
DESCARGA AL MAR
m3/seg. media anual
Ho
ya
5SEMINARIO NACIONAL ALHSUD 2013
COMPARACION INVERSIONESEMBALSES VS ACUIFERO
PROYECTO ACONCAGUA - MOP - DOH
EMBALSE PUNTILLA DEL VIENTO SIN POZOS
ESTUDIOS MM $CH MM US$ OBRAS MM US$ MM US$
Prefactibilidad 400 0,80 EMBALSE
Factibilidad 600 1,20 ELECTRICAS ESTUDIOS +
Diseño Ingeniería 1.000 2,00 CARRETERA OBRAS
EIA 1.000 2,00 FFCC TOTAL
TOTAL 3.000 6,00 TOTAL 279,00 285,00
SUPERFICIE RIEGO 47.000 HAS
TASA DE RIEGO 10.000 m3/ha/año US$/HA
VOLUMEN EQUIV. 470 Hm3 6.064
MAYOR VOLUMEN EN DERECHOS DE AGUA SUBTERRANEAS US$/HA1.377
MODELACION HIDROGEOLOGICAESTUDIOS MM $CH MM US$ OBRAS MM US$ MM US$Modelación 80 0,16 BATERIA POZOS 3,96Geofisica 90 0,18 ELECTRICAS 2,20 ESTUDIOS +Pruebas de Bombeo 75 0,15 BOMBAS 2,75 OBRASConstruccion pozos 450 0,90 HIDRAULICAS 48,04 TOTALTOTAL 695 1,39 TOTAL 56,95 58,34
MAYOR VOLUMEN EQUIV. CAUDAL EN D° AGUACAUDAL DGA 2001 15,16 m3/s DISPONIBLE Hm3 HA. RIEGO 51,61 m3/sCAUDAL MOD 2008 19,08 m3/s 124 12.362 63,85 m3/sCAUDAL CON REGUL. 32,51 m3/s 547 54.715 131,00 m3/sDIFERENCIA POR > EXPLOTACION AGUAS SUBTERRANEAS 424 42.353 67 m3/s
TIPO DE SUPERFICIESOLUCION ESTUDIOS + OBRAS TOTAL RIEGO US$/HA
EMBALSE PUNTILLA DEL VIENTO SIN POZOS 6,00 279,00 285,00 47.000 6.064MAYOR VOLUMEN EN DERECHOS DE AGUA SUBTERRANEAS 1,39 56,95 58,34 42.353 1.377
MM US$
El Valor del Agua
6SEMINARIO NACIONAL ALHSUD 2013
LlayLlay
Río Aconcagua
Embalse Puntilla del Viento
División Andinade Codelco
Panquehue
Curimón
Baterías de Pozos DOH
Tercera Sección Segunda Sección Primera Sección
EJEMPLO GLOBALVALLE ACONCAGUA
El Valor del Agua
7SEMINARIO NACIONAL ALHSUD 2013
APROVECHAMIENTO EMBALSE SUBTERRANEO
PROFUNDIDAD (m)RELLENOSEDIMENTARIO
San Felipe
Los AndesPozos Curimón
El Valor del Agua
8SEMINARIO NACIONAL ALHSUD 2013
AUMENTO DEL RECURSO POR USO DE REGULACION
MODELACION HIDROGEOLOGICA VALLE DE ACONCAGUA
RESULTADO A: N° POZOS
Q seg. Jurid.
(m3/s)
Q compensación al río (m3/s) Observaciones
ANTES DE MODELACION DOH: MODELACION DGA 2001 10,20 0,00 Caudal máximo definido por DGA con Modelo anterior
INCREMENTAL DGA 2002 12,08 0,00Caudal corregido por DGA a solicitud DOH con Modelo anterior
CON MODELACION DOH: ESCENARIO 1 (MOS-MW 2008) 4.684 15,16 0,00 Situación con derechos otorgados DGA a 2007ESCENARIO 2 (MOS-MW 2008) 4.799 16,45 0,00 Caudal máximo con criterios DGA SIN compensación al ríoESCENARIO 3 (MOS-MW 2008) 4.972 18,31 0,43 Caudal máximo con criterios DGA CON compensación al río 5.017 19,08 0,85 Se relaja el criterio de secado en último acuíferoESCENARIO 4 (MOS-MW 2008) 26,16 1,00 Simulación 1. Permite 41% VARIACION VOLUMENCon uso del volumen acuífero 32,51 1,00 Simulación 2. Permite 47% VARIACION VOLUMEN
MODELACION HIDROGEOLOGICA VALLE DE ACONCAGUA
RESULTADO A: N° POZOSQ seg. Jurid.
(m3/s)Q compensación
al río (m3/s)Aumento por Uso
Regulación
CON MODELACION DOH:
ESCENARIO 1 (MOS-MW 2008) 4.684 15,16 0,00 1
ESCENARIO 4 (MOS-MW 2008) 32,51 1,00 2
EMBALSE PUNTILLA DEL VIENTO SIN POZOS EN ACONCAGUAAumento por Uso
Regulación
VOLUMEN FISICO EMBALSE 128 Hm3 1
SUPERFICIE RIEGO 47.000 HAS
TASA DE RIEGO 10.000 m3/ha/año
VOLUMEN EQUIV. EMBALSE 470 Hm3 3,7
El Valor del Agua
9SEMINARIO NACIONAL ALHSUD 2013
INVERSION PARA CONOCIMIENTO DISPONIBILIDAD ACUIFEROS CHILE
MODELACION HIDROGEOLOGICA CUENCAS ESTUDIO DETERMINACION DISPONIBILIDAD DE AGUA SUBTERRANEAS
VALOR ESTUDIOS
VALOR ESTUDIOS
CON POZOS SIN POZOSESTUDIOS MM $CH MM US$ CHILE (*) N° MM US$ MM US$Modelación 80 0,16 CUENCAS 101 140 49Geofisica 90 0,18 SUBCUENCAS 420 584 206
Pruebas de Bombeo 75 0,15SUB-SUBCUENCAS 1100 1.529 539
Construccion pozos 450 0,90 (*) Revista Ecoamérica - Agosto 2010 - Año 11 N° 100
TOTAL 695 1,39INVERSIONES EN EMBALSES MM US$ VOL. Hm3ACONCAGUA PUNTILLA DEL VIENTO 300 120LIGUA PETORCA 4 EMBALSES 350 180
El Valor del Agua
10SEMINARIO NACIONAL ALHSUD 2013
EQUIPOS DE MONITOREOY CONTROL
El Valor del Agua
11SEMINARIO NACIONAL ALHSUD 2013
MONITOREO Y CONTROL DEDATOS A DISTANCIA
El Valor del Agua
12SEMINARIO NACIONAL ALHSUD 2013
MEDICION DE CAMBIOS YANALISIS DE VARIABLES REALES
El Valor del Agua
13SEMINARIO NACIONAL ALHSUD 2013 El Valor del Agua
COSTOS DE INVERSION DE MONITOREO TOTAL
COSTO PAIS DE CONTROL Y MONITOREO DE LAS AGUAS SUBTERRANEAS PARA GESTION DINAMICA DE LOS ACUIFEROS POR CUENCA
(Total 100.000 Pozos)
INVERSION (1 sola vez)
525 MMUS$ Equipamiento telemetría y medidores pozos país
OPERACIÓN (valor anual)
251 US$ Telemetría Anual por Pozo
25 MMUS$ Costo Anual total País Telemetría y Control
249 MUS$ Costo Anual Cuenca Ppal. Telemetría y Control
20.000.000 Usuarios Telefonía celular en Chile 100,0%
100.000 Conexiones Telemetría Pozos 0,5%
14SEMINARIO NACIONAL ALHSUD 2013
COMPENSACION Y EVALUACIÓN DINAMICA DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS
Nombre Recarga Total
[m³/año]
Demanda Comprometida[m³/
año] Demanda
Total [m³/año]
Dem. Compr./Rec. Total (veces)
Dem. Total/Rec
. Total (veces)
Río Hurtado 6.102.216 1.533.674 2.130.398 Río Ponio 1.305.590 184.486 203.722 Río Rapel 4.017.686 298.172 581.681 Río Grande 9.094.982 3.588.796 3.970.603 Cogotí 2.415.658 2.051.101 3.654.007 Combarbalá 1.296.130 1.965.161 2.899.541 * 1,5 2,2 Río Pama 1.419.120 2.637.670 3.803.241 * 1,9 2,7 Quebrada Grande 747.403 867.082 2.124.548 * 1,2 2,8 Higuerilla 665.410 719.652 1.016.090 * 1,1 1,5 El Ingenio 4.023.994 17.024.173 21.021.535 * 4,2 5,2
Río Limarí 18.464.328 23.971.800 27.396.855 * 1,3 1,5 Guatulame 7.505.568 14.337.495 18.683.534 * 1,9 2,5
Punitaqui 23.421.787 36.412.900 50.112.091 * 1,6 2,1 Limarí Desembocadura 532.958 35.320 154.368
TOTALES 81.012.830 105.627.482 137.752.214 1,3 1,7( *) Sectores en los cuales la demanda comprometida supera la recarga total (conforme a los cálculos de consultor Dictuc para la DGA en su Informe Técnico S.D.T. Nº 268.
Fuente: Departamento de Administración de Recursos Hídricos (DARH) de la DGA en el Informe Técnico S.D.T. Nº 268 de Diciembre de 2008, denominado “Evaluación de los Recursos Hídricos Subterráneos de la Cuenca del Río Limarí”,
Extracto de la Figura total
El Valor del Agua
BALSAS O LAGUNAS DE INFILTRACION
15El Valor del AguaSEMINARIO NACIONAL ALHSUD 2013
FUNCIONAMIENTO DE UN POZO BOMBEO O INFILTRACIÓN
16
sENDNconSr
Tt
KH
Qs
i
....
25,2ln
4 2
hENDNconSr
Tt
KH
Qh
i
....
25,2ln
4 2
donde:h = carga hidráulica total en un punto en ms = depresión total en un punto en mQi = Caudal de bombeo o infiltración individual de cada pozo en m3/s
T = Transmisividad en m2/s = KHK = Permeabilidad del acuífero en m/sH = Espesor saturado del acuífero en mS = Coeficiente de Almacenamiento en m/mt = Tiempo de bombeo en segundosri = Distancia de cada pozo al punto de medición en m
= Eficiencia sondajeN.E. = Nivel estático del agua subterránea en mN.D. = Niel dinámico del agua en el punto de medición en m
EXPRESION DE JACOB:
Pozo de Bombeo:
Pozo de Infiltración:
BASE
NE = Nivel Estático
ND = Nivel Dinámico
+Q = Caudal Bombeo
s=depresión
H
-Q = Caudal Infiltración
K, S características acuífero
Nivel terreno
h= carga hidráulica
El Valor del AguaSEMINARIO NACIONAL ALHSUD 2013
17SEMINARIO NACIONAL ALHSUD 2013
Capacidad de Infiltración y Bombeo
Características Pozos: Qinf = 15 l/s; Qbombeo = 30 l/s
CAUDALES BOMBEOE INFILTRACION
0
20
3545
-40
-30
-20
-10
0
10
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50N
ivel
din
ámic
o (m
)
Caudal (l/seg)
Nivel Terreno Bombeo Gasto Variable Infiltración 100%
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
-40
-30
-20
-10
0
10
Series1
Nivel Terreno Bombeo Gasto Variable Infiltración 100%
Caudal (l/seg)
Niv
el d
inám
ico
(m)
El Valor del Agua
18SEMINARIO NACIONAL ALHSUD 2013
SOLUCION PRIVADA POZO BOMBEO E INFILTRACION
TRANQUEDECANTACION
CAUDAL REGULADO
CAN
AL D
E RI
EGO
CANALALIMENTADOR
A TRANQUE
TUBERIA DEINFILTRACION
A POZO
POZO
TUBERIA DERIEGO
A PREDIO
RIEGO
El Valor del Agua
SOLUCION COLECTIVA INFILTRACIÓN Y NUEVOS DERECHOS DE AGUA
Tranques DecantadoresTratamiento Primario
Canal Alimentador
Cámara – FiltroTratamiento Secundario
Medidor Caudal - Parshall
Matriz Infiltración Pozos
19
Canal de Riego
CAUDAL DISEÑO= 1000 l/s
El Valor del AguaSEMINARIO NACIONAL ALHSUD 2013
COSTOS INVERSION Y OPERACIÓN INFILTRACIÓN Y NUEVOS D° AGUA
•El costo alternativo de comprar l/s de derechos consuntivos de carácter permanente sería de UF 34.400, es decir, un valor de 35 UF/(l/s)
Dimensiones Mínimas SedimentadorQ 0,250 m3/s Caudal a tratar en sedimentadorH 3,00 m Alto Interior del sedimentadorL1 100,00 m Largo interior del sedimentadorW 10,00 m Ancho interior del sedimentador
Velocidad de Sedimentación
s D Vs Vh ts tH Remoción
mm m/s m/s seg. seg. %2 0,000662 0,005 0,013 645,1 7620,8 total
*** Condición necesaria para remoción total: ts<th
Q 1,000 m3/s Caudal a tratar en sedimentador 900 m3/hNº Decantadores 4
PRESUPUESTO ESTIMADO DE INVERSION Y OPERACIÓN
1.- Movimiento de Tierra Cámara Pozo1,1 Excavación en terreno común m3 22487 0,16 0,20 4.557,521,2 Preparación sello de excavación m2 4000 0,03 0,04 153,371,3 Emplantillado base m2 4000 0,22 0,27 1.095,531,4 Retiro de excedentes m3 23611 0,20 0,25 5.820,082.- Obras Anexas2,1 Obras de Arte Gl 4 1.314,64 1.643,30 6.573,182,2 Obras de Tratamiento Gl 1 3.943,91 4.929,89 4.929,892,3 Obras de Medición Parshall Gl 1 1.752,85 2.191,06 2.191,06
ST 1 25.3213.- Operación (Valor Presente)3,1 Limpieza Anual 1.890,443,2 Operarios Tratamiento 7.201,66
ST 2 9.092
TOTAL NETO 34.413
Operación Año MesTecnico Operador 14.400.000 1.200.000
Ayudante 4.800.000 400.000
Total 19.200.000 1.600.000
20El Valor del AguaSEMINARIO NACIONAL ALHSUD 2013
COSTO AGUAS SUBTERRANEASPOZO BOMBEO P: 100m. ND: 80 m.
21
sENDNconSr
Tt
KH
Qs
i
....
25,2ln
4 2
donde:h = carga hidráulica total en un punto en ms = depresión total en un punto en mQi = Caudal de bombeo o infiltración individual de cada pozo en m3/s
T = Transmisividad en m2/s = KHK = Permeabilidad del acuífero en m/sH = Espesor saturado del acuífero en mS = Coeficiente de Almacenamiento en m/mt = Tiempo de bombeo en segundosri = Distancia de cada pozo al punto de medición en m
= Eficiencia sondajeN.E. = Nivel estático del agua subterránea en mN.D. = Niel dinámico del agua en el punto de medición en m
EXPRESION DE JACOB:
Pozo de Bombeo:
BASE
NE = Nivel Estático
ND = Nivel Dinámico
+Q = Caudal Bombeo
s=depresión
H
K, S características acuífero
Nivel terreno
Profundidad: 100 m. Costo Perf.: 30 UF/m +IVAN. Dinam.: 80 m. Costo Bba.: 5 UF/Hp + IVAQ medio: 20 l/s Costo KwH.: 130 $ + IVAVida Util: 30 años Tasa Interes: 8 % anual
INVERSION (1 sola vez)250 UF Estudio Hidrogeológico US$ 11.634
3.570 UF Construcción Pozo Captación US$ 166.129380 UF Equipamiento Bombas y descarga Pozo Captación US$ 17.683500 UF Instalaciones Eléctricas y SE US$ 23.267120 UF Equipamiento telemetría y medidores pozo US$ 5.584
4.820 UF TOTAL INVERSION POZO CAPTACION US$ 224.297OPERACIÓN (valor anual)
510 UF Energía eléctrica Anual por Pozo US$ 23.7335 UF Telemetría Anual por Pozo US$ 251
515 UF Costo Anual Operación y Control US$ 23.984ANUAL: RIEGO (m3) INVERSION OPERACIÓN TOTAL UF/m3 TOTAL US$/m3
240.000 0,0067 0,0022 0,0089 0,41
COSTO POZO DE CAPTACION DE AGUAS SUBTERRANEASRIEGO 20 HAS. - TASA RIEGO: 12.000 m3/Ha/año (80% uso país)
El Valor del AguaSEMINARIO NACIONAL ALHSUD 2013
22SEMINARIO NACIONAL ALHSUD 2013
VENTAJAS DEL AGUA SUBTERRANEA
• Otras ventajas del máximo aprovechamiento de las aguas subterráneas, se refiere a:– Versatilidad en la ubicación de las fuentes respecto de las demandas, lo
que representa bajas inversiones en la solución por transporte y elevación.– Sistemas colectivos que resuelven para toda una comunidad aspectos
difíciles de abordar individualmente como compensación de derechos superficiales, fuentes de emergencia para abastecimiento en periodos de sequía, individuales o colectivos.
– Permanencia en el tiempo, abastecimiento más constante y seguro que las fuentes superficiales.
– Existencia con cobertura en la mayor parte del país.– Solución más rápida y económica que construcción de embalses,
desalinización, transporte por trasvase de cuencas, etc.
El Valor del Agua
23SEMINARIO NACIONAL ALHSUD 2013
APROVECHAMIENTO INTEGRAL Y DINAMICO DE LOS RECURSOS HIDRICOS
OBJETIVO Mejor Uso de los Recursos Hídricos:Progreso y Desarrollo de Chile
ACTORES Administración – Gestión de Cuencas
Usuarios Agua Superficial y Subterránea
PRINCIPIOS CONDICIONANTES
Sustentabilidad
•Aprovechamiento Intensivo•Aplicación del Conocimiento Técnico•Cooperación•Mercado•Información y Transparencia
DGA – DOH – CNR – CORE
El Valor del Agua
24SEMINARIO NACIONAL ALHSUD 2013
GESTION INTEGRADA DE RECURSOS HIDRICOS
• Para dar cumplimiento a este objetivo, se requiere:– Hacer participar obligatoriamente a los titulares de derechos en las organizaciones de usuarios, tanto
superficiales en las Juntas de Vigilancia como subterráneas en las Comunidades de Aguas Subterráneas (OUAS).
– Estudios hidrogeológicos de las cuencas con evaluación del recurso subterráneo.– Control y Monitoreo de Caudales de extracción y variación del nivel del acuífero.– Uso y consideración del concepto de embalse subterráneo, con utilización de un volumen parcial en épocas
de estiaje y recuperación en épocas húmedas.– Definición por cuencas de soluciones de largo plazo que aporten proyectos para la mejor utilización de los
recursos, que constituyan un Plan de Inversiones continuo asumido por el país.– Construcción de pozos profundos comunitarios de parceleros en reemplazo de norias que quedan colgadas.– Construcción de pozos profundos colectivos que permitan compensar los efectos de interferencia río-acuífero
en la cuenca.– Construir balsas y pozos de infiltración que mejoren la recarga a los acuíferos con recursos superficiales de
invierno, con embalses medianos o pequeños intraprediales de regulación.– Fomento de la redistribución de los derechos de aprovechamiento, en función de la mayor disponibilidad por
zona, superficiales, subterráneos, desalinizados.– Establecer sistemas simplificados y en linea, tanto administrativos como de información, de transferencia,
arriendo, usufructo u otras formas de mercado del agua, que opere a nivel de cuenca.
El Valor del Agua
25SEMINARIO NACIONAL ALHSUD 2013
RESUMEN
• VALORES ASOCIADOS AL APROVECHAMIENTO DE AGUAS SUBTERRANEAS:
– INVERSION ESTUDIO HIDROGEOLOGICO 101 CUENCAS: MMUS$ 140
– INVERSION ABASTECIMIENTO AGRICOLA AGUAS SUBTERRANEAS: US$/HA 1.380
– REGULACION DEL ACUIFERO POR OPERACIÓN COMO EMBALSE: 2 VECES D° AGUA
– COSTO TOTAL INVERSION MONITOREO DINAMICO POZOS EN CHILE: MMUS$ 525
– COSTO ANUAL OPERACIÓN MONITOREO DINAMICO POZOS EN CHILE: MMUS$ 25
– COSTO INFILTRACION COLECTIVA EN POZOS AGUAS SUBTERRANEAS: UF/(l/s) 35
– COSTO TOTAL PRODUCION AGUA DE RIEGO:US$/m3 0,41
El Valor del Agua
26SEMINARIO NACIONAL ALHSUD 2013
VISION DE ALHSUD CAPITULO CHILENO
UNA POLÍTICA HÍDRICA PARA CHILE DEBE BASARSE EN EL CONOCIMIENTO, LA CUANTIFICACIÓN Y LA BUENA ADMINISTRACIÓN DE LOS RECURSOS, MEDIANTE UNA OPERACIÓN INFORMADA Y MONITOREADA EN TERRENO, EN CONJUNTO CON LOS USUARIOS DEL RECURSOY NO DESARROLLARSE DESDE LA ESCASEZ.
El Valor del Agua
MUCHAS GRACIAS