Cuenca del Salar del Hombre Muerto

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Figura 51 - Simulación del cono de depresión del nivel freático y su persistencia hasta después de un año del cese del bombeo de un pozo ubicado en el cono aluvial de Catua. Valores expresados en metros

5.3.3 Cuenca del Salar del Hombre Muerto

69 Modelado del medio de circulación:

Para el modelado hidrogeológico de la cuenca Hombre Muerto se definieron 4 niveles o capas como resultado del análisis de informes geofísicos, perforaciones y geología del área.

A cada capa se le asignó una profundidad (eje Z) respecto a la superficie y permeabilidades (Kx) horizontales (eje X e Y). La primera capa, denominada acuífero superior, se extiende desde la superficie hasta los 40 metros de profundidad y busca simular el nivel superior del salar y la cubierta aluvional de los ríos (depósitos cuaternarios). La segunda capa, acuífero medio, simula el espesor de los depósitos ignimbríticos, el cual se considera mayor que el de los depósitos aluvionales y se extiende de los 40 a los 140 metros. La tercera capa, el acuífero inferior, con un espesor que va de los 140 a los 340 metros de profundidad, representa los depósitos ubicados entre las capas superiores y el basamento. Por último, se definió una capa asociada al basamento del salar, roca de fondo, que se extiende desde los 340 metros hasta los 2500 metros de profundidad. A todas las capas se las consideraron como acuíferos confinados con conductividad hidráulica vertical (Kz) igual a 0.

El segundo paso, fue asignar diferentes valores de permeabilidades a cada unidad litológica aflorante. Como no se contaban con datos medidos en campo se les asignó un valor K obtenido de la bibliografía. De esta manera, se obtuvieron 6 unidades que se describen a continuación:

Figura 53 - Unidad Hidrogeológica del Basamento Meta-Cristalino de la Cuenca Hombre Muerto

70 Basamento meta-cristalino: en esta unidad se incluyen todas las formaciones consideradas en un principio impermeables por su litología: esquistos, gneis, granitos, granodioritas. A todas ellas se les asignó una permeabilidad del orden de 1E-14 que luego fue cambiada a valores de 8,46E- 5 (Figura 53). Este cambio se justifica porque si bien estas rocas tienen una permeabilidad primaria baja pueden presentar permeabilidad secundaria producto de los procesos tectónicos.

Verticalmente se extiende esta capa desde techo del acuífero superior del modelo (Model Top - superficie topográfica-) hasta el piso del acuífero inferior (Aquifer inferior bottom).

Rocas Volcánicas Lávicas Mio-Pleistocenas: En este grupo se incluyeron aquellas formaciones asociadas al volcanismo consistentes en basaltos, andesitas, dacitas, ignimbritas daciticas, y algunos sedimentos no consolidados. Se les asignó una K de 0,00864 por presentar en algunos casos permeabilidad secundaria (Figura 54). La extensión vertical es la misma que la de las unidades del basamento.

Figura 54 - Unidad Hidrogeológica de Rocas Volcánicas Lávicas Mio-Pleistocenas de la Cuenca Hombre Muerto

Figura 55 - Unidad Hidrogeológica de Depósitos Piroclásticos Mio-Pleistocenos de la Cuenca Hombre Muerto

71 Depósitos Piroclásticos Mio-Pleistocenos: representados por ignimbritas del Complejo Volcanico Cerro Galan. Se considera que son depósitos de permeabilidad primaria alta aunque variable según el grado de consolidación y/o soldamiento que posean. Se propuso una permeabilidad de 0,0864 para esta unidad (Figura 55). Para el caso de la subcuenca Los Patos la extensión vertical en el modelo abarca desde la superficie hasta el piso del acuífero inferior. Para el caso de la subcuenca Trapiche también va desde la superficie pero hasta el piso del acuífero medio.

Depósitos sedimentarios no consolidados: constituidos por gravas, arenas y arcillas, con permeabilidad de 0,864. La extensión vertical abarca desde la superficie del modelo hasta el piso del acuífero superior, en la subcuenca Los Patos.

Figura 56 - Unidad Hidrogeológica de Depósitos no consolidados de la Cuenca Hombre Muerto

Depósitos aluvionales: conformado por los depósitos aluvionales propiamente dichos, fluviales y eólicos más recientes. El valor de permeabilidad asignado fue de 0,432 pero se separaron en dos grupos variando su extensión vertical. Un grupo fue representado con profundidades desde el techo al piso del acuífero superior (unidades amarillo oscuro en la Figura 57) y el otro con una extensión desde el techo al piso del acuífero inferior (unidades amarillo claro).

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Figura 57 - Unidad Hidrogeológica de Depósitos aluvionales de la Cuenca Hombre Muerto

Depósitos del Salar: se divide en tres capas, una interna que corresponde a la parte oeste de Farallón Catal a la cual le fue asignada una permeabilidad de 0,000864 y una extensión vertical que abarca desde la superficie hasta el piso del acuifero medio (unidad celeste claro en la Figura 58). Otra capa por debajo de la anterior, que se extiende por toda la superficie del salar que va desde el acuifero medio hasta el piso inferior, con permeabilidad de 0,00864 (unidad azul); y por último una capa con la misma extensión que la anterior pero que abarca desde la superficie del modelo hasta el piso del acuífero medio con una permeabilidad mayor de 0,432 (unidad celeste oscuro).

Figura 58 - Unidades Hidrogeológica del Salar en la Cuenca Hombre Muerto.

En la siguiente Figura 59 se puede observar la distribución de las permeabilidades en las diferentes capas.

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Figura 59 - Valores de permeabilidad de las unidades para las diferentes capas en la cuenca Hombre Muerto

Modelado del drenaje:

Figura 60 - Cauces fluviales incluidos en el modelado de drenaje

74 En la cuenca existen ríos de carácter permanente (Aguas Caliente, Los Patos, Trapiche, Peñas Blancas), con caudales significativos y muchas veces variables según la epoca del año. En algunos sectores, por las características estructurales y litológicas, estos cauces se insumen y reaparecen aguas abajo. La presencia de manantiales atermales y termales también forman parte de la red de drenaje en la zona.

Para el modelado se digitalizaron los cursos de agua o tramos de cursos de agua observados en Google Earth y constatados en la bibliografia. En Modflow se utilizo el paquete de drenaje (DRN), con un valor de 8.46E-2 de conductancia para los rios (Figura 60).

Modelado de la evapotranspiración

La evapotranspiración es la suma de la evaporación de una superficie y la transpiración de las plantas. Es una medida muy útil en un balance hidrológico porque representa parte de la salida del sistema. Generalmente no se cuentan con datos medidos en campo por lo que se debe recurrir a diferentes fórmulas (de Turck, Thornthwaite, etc) para obtener una aproximación del valor.

Para el modelado se consideró que sólo en el área del salar ocurre evapotranspiración y para su simplificación se utilizó el paquete DRN simulando un drenaje con una conductancia de 389.

Modelado de la recarga:

Conocer el volumen de la recarga en el sistema, también es una componente indispensable para realizar un balance hidrológico, junto con la descarga, el resultado permite encontrar un equilibrio entre el aporte al sistema y lo que puedo extraer.

Las precipitaciones líquidas y sólidas son la principal fuente de recarga pero lamentablemente se desconoce sus volúmenes a lo largo de la cuenca. Los proyectos para la explotación y exploración de litio registran esta variable pero la interpolación a toda la cuenca es indispensable. A continuación (Figura 61) se muestra un mapa de precipitaciones medias realizado con la base de datos espaciales de WorldClim (worldclim.org).

Figura 61 - Mapa de precipitaciones medias (en mm) para la cuenca Hombre Muerto

75 La cantidad y la facilidad con que el agua llega a un acuifero, depende de varios elementos (permeabilidad, precipitaciones, escurrimiento, pendiente) que se interrelacionan y que mediante el paquete de Modflow de recarga (RCH) se pueden observar los diferentes valores en el area de estudio.

El siguiente mapa de la Figura 62 permite interpretar que la mayor recarga tiene lugar en las zonas deprimidas constituidas por los depósitos aluviales y coluviales y en zonas aledañas formadas por ignimbritas. Los sectores con mínima recarga ocurre principalmente en las zonas de mayor altitud conformada por rocas metamórficas e ígneas de poca permeabilidad primaria, y con recarga nula el area de descarga del salar. Tambien es interesante comparar el mapa de isoyetas con el de recarga, ya que se observa que al sur de la cuenca es la zona donde mas precitacion ocurre coincidiendo con la máxima recarga.

Figura 62 - Valores de recarga calculados por el modelo para el área de la cuenca Hombre Muerto

Modelado de las observaciones

Con el paquete de observaciones de Modflow (OBS) se ubicaron puntos y líneas (Figura XX) que representan ya sea una medición del nivel freático (obtenido de perforaciones existentes) como también surgencias de agua y vegas que representan el nivel piezométrico.

Para el caso de los pozos la carga se realiza con la coordenada de la perforación y con una fórmula de elevación (Z) en la que se resta a la superficie del terreno (Model Top) la distancia a la que se encuentra el agua por debajo del brocal del pozo. Para la observación de surgencias, se consideró como coordenada Z, la superficie.

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Figura 63 - Ubicación de los puntos y líneas de observaciones introducidos al modelado

Resultados del modelado

Con la interpolación realizada por Modflow se puede observar como son las variaciones del nivel freático en la cuenca (Figura 64) respecto a la altura sobre el nivel del mar. El nivel freatico se encuentra más alto en las zonas donde la altitud es mayor.

Figura 64 - Nivel freático modelado para la cuenca Hombre Muerto

Todo modelo simulado con software necesita su validación mediante el conocimiento del experto. Para el caso del nivel freático, Modflow permite mediante operaciones aritméticas

77 calcular una resta entre la superficie de la cuenca (modelo de elevación digital-Model Top) y el nivel freático calculado por el modelo: Model Top- Water Table

El resultado de esta operación se presenta en un mapa en el cual se observan las diferencias de altura entre ambos niveles expresadas en metros (Figura 65).

Figura 65 - Mapa temático con las diferencias de altura entre el modelo digital de elevación y el nivel freático calculado por el modelo. Valores expresados en metros.

En la figura anterior, los resultados del modelo son algo exagerados y poco realistas ya que la leyenda no muestra un valor 0 que refleje la coincidencia de la presencia de agua (observadas en campo) con la superficie. Los valores negativos indican inundación de la superficie y los positivos la profundidad a la que se encontraría el nivel freático. Descartando estos valores extremos y considerando que a lo sumo podemos pensar que por encima de la superficie el agua puede llegar a alcanzar 1 metro y una profundidad 200 metros, el modelo quedaría como se muestra en la siguiente figura:

Figura 66 – Niveles de agua con una diferencia con la topografía menor a un metro.

78 Aunque aún el valor 0 no está reflejado en esta interpolación, se puede considerar que el modelo se ajusta un poco más a la realidad, ya que perforaciones realizadas en el salar como en la llanura aluvial del Río Los Patos, tienen sus filtros entre los 40 a 60 metros de profundidad, en las capas saturadas y en cuyo espesor el nivel freático podría fluctuar.

Cargados todos estos paquetes (DRN, RCH, OBS) y valores de K; se procedió a simular cual seria el escenario resultante de colocar un pozo de bombeo (cuadrado azul) que extrae agua en un periodo de tiempo y que luego cesa la operacion y un pozo de observacion (cuadrado naranjado) que permite ver el comportamiento del nivel freatico (NF) en cada periodo de estres.

Al iniciar el bombeo el NF es de 3,86 (Figura 67, A) con poca superficie de influencia; al cabo de un año el NF se encuentra a 17,48 (Figura 67, B) y el radio de influencia es mayor extendiéndose hacia el salar. Detenida la operación el NF se recupera y asciende a 13,7 (Figura 67, C) y luego de un año, el nivel se recupera a 2,26 (Figura 67, D).

Figura 67 - Simulación del cono de depresión de un pozo de bombeo ubicado en las proximidades del salar Hombre Muerto. Valores expresados en metros

En la siguiente figura (Figura 68) se observa en el eje Y el descenso del NF, en X los días de bombeo, la línea roja vertical indica hacia la izquierda que sucede con el NF mientras está en actividad el pozo, y a la derecha cuando ya se detuvo el bombeo. El pozo de observación registra un equilibrio en el nivel de descenso del NF mientras se bombea agua el cual, luego detenida la operación, se recupera hasta casi el nivel inicial.

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Figura 68 - Descenso del nivel freatico segun pozo de observacion

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