CARACTERIZACIÓN DE LA INTERACCIÓN AGUA SUPERFICIAL

UNIVERSIDAD DE LA SERENA
FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO INGENIERIA DE MINAS
CARACTERIZACIÓN DE LA INTERACCIÓN AGUA
SUPERFICIAL / AGUA SUBTERRÁNEA POCO PROFUNDA
EN LA PARTE BAJA DE LA CUENCA DEL RÍO LIMARÍ, A
TRAVÉS DEL USO DE HERRAMIENTAS HIDROQUÍMICAS
E ISOTÓPICAS.
ELIZABETH ANDREA JOFRÉ SAPIAIN
Memoria para optar al Título de
INGENIERO CIVIL AMBIENTAL
Comisión Revisora:
Dr. Ricardo Oyarzún L. – Profesor Guía
Dr. Jorge Oyarzún M.
Dr. Hugo Maturana C.
La Serena, Noviembre 2011
AGRADECIMIENTOS
Agradezco en primer lugar a mi profesor guía, Ricardo Oyarzún, por su
consideración, apoyo, orientación y comprensión en el desarrollo de mi memoria, y
al proyecto CHI 8029 “Implementación y Evaluación de Técnicas Isotópicas e
Hidrogeoquímicas para el Manejo Sustentable de Recursos Hídricos en Cuencas
Áridas del Norte de Chile”.
A los profesores, Jorge Oyarzún y Hugo Maturana, por su ayuda y orientación en
el desarrollo de este estudio.
Dirección de Obras Hidráulicas, y al Sr. Gustavo Freixas de la Dirección General
de Aguas por su disposición en la entrega de información.
Finalmente, a mi familia por su apoyo y comprensión en cada etapa de mi vida
académica.
DEDICATORIA
Este trabajo está dedicado a:
A mis Padres, por su amor, esfuerzo
y
dedicación
en
mi
crianza
y
enseñanza.
A mi Mamá Lidia, por sus años
dedicados a mí.
A mi esposo Pablo, nos encontramos
en la mitad del camino, para terminar
de recorrer juntos esta bella etapa de
mi vida.
A mis hijos, Benjamín y Sofía, que
llegaron en el lugar y momento
indicado.
A la familia ICA, gracias por tan bellos
y felices momentos vividos.
A los profesores, Hugo Maturana,
Jorge Oyarzún y Ricardo Oyarzún,
gracias
carrera,
por
sus
crear
tan
hermosa
conocimientos
los
seguiré plasmando en el lugar que
me encuentre.
Elizabeth Jofré Sapiain
CONTENIDOS
RESUMEN ...............................................................................................................1
ABSTRACT ............................................................................................................2
1 INTRODUCCIÓN .................................................................................................3
2 OBJETIVOS .........................................................................................................9
3 MATERIALES Y MÉTODOS .............................................................................10
3.1 Área de Estudio ............................................................................................ 10
3.1.1 Clima ...................................................................................................... 10
3.1.2 Hidrografía .............................................................................................. 11
3.1.3 Geomorfología ........................................................................................ 12
3.1.4 Geología e Hidrogeología ....................................................................... 12
3.1.5 Actividades Económicas ......................................................................... 15
3.2 Campaña de Obtención de Datos ................................................................. 17
3.3 Análisis Isotópico ......................................................................................... 24
3.3.1 Deuterio y Oxígeno 18 ........................................................................... 24
3.3.2 Radón 222 .............................................................................................. 25
3.3.3 Análisis preliminar de Recarga .............................................................. 26
3.4 Análisis de la Información
.......................................................................... 27
3.4.1 Métodos Gráficos ................................................................................... 27
3.4.2 Métodos Estadísticos ............................................................................. 28
3.4.2.1 Métodos Estadísticos Simples ......................................................... 28
3.4.2.2 Métodos Estadísticos Multivariados................................................. 28
4 RESULTADOS Y DISCUSIONES ......................................................................32
4.1 Grupo Final de Datos Analizados ................................................................. 32
4.2 Hidroquímica ................................................................................................. 35
4.2.1 Análisis Estadístico Simple Descriptivo .................................................. 35
4.2.2 Análisis Gráfico: Variaciones Espaciales ................................................ 35
4.2.2.1 Parámetros de Terreno ....................................................................38
4.2.2.2 Cationes Mayores ............................................................................ 42
4.2.2.3 Aniones Mayores ............................................................................. 46
4.2.2.4 Metales ........................................................................................... 54
4.2.3 Análisis Gráfico: Diagramas Ternarios ................................................. 58
4.2.4 Análisis Gráfico: Diagramas Stiff ........................................................... 62
4.2.5 Análisis Gráfico: Diagramas Araña para Aguas Superficiales. .............. 66
4.2.5.1 Río grande ...................................................................................... 66
4.2.5.2 Río Hurtado .................................................................................... 66
4.2.5.3 Estero El Ingenio ............................................................................ 67
4.2.5.4 Río Limarí ....................................................................................... 68
4.2.5.5 Estero Punitaqui ............................................................................. 69
4.2.6 Relaciones concentración–profundidad para aguas subterráneas. ....... 71
4.3 Isótopos ...................................................................................................... 75
4.3.1 Análisis Preliminar General ................................................................... 75
4.3.2 Análisis Particulares .............................................................................. 82
4.3.2.1 Razón δ 2H / δ18O ........................................................................... 82
4.3.2.2 Relaciones Valor- δ Altura, aguas superficiales ............................. 84
4.3.2.3 Relaciones Valor- δ Profundidad, aguas subterráneas ................... 86
4.4 Análisis químico – isotópico .......................................................................... 93
4.4.1 Análisis Gráfico Simple, variación espacial ........................................... 93
4.4.2 Análisis Isotopía Radioactiva ............................................................... 102
4.4.3 Estimación de la Tasa de Recarga en aguas subterráneas ................. 108
4.5 Análisis Multivariado ................................................................................. 110
4.5.1 Análisis de Cluster ............................................................................... 110
4.5.2 Análisis de Componentes Principales ................................................. 118
5 CONCLUSIONES .............................................................................................121
REFERENCIAS ...................................................................................................124
ANEXOS .............................................................................................................129
Anexo A ..................................................................................................... 130
Anexo B ..................................................................................................... 131
Anexo C ..................................................................................................... 132
Anexo D ..................................................................................................... 138
Anexo E ..................................................................................................... 140
Anexo F ......................................................................................................143
Anexo G ..................................................................................................... 148
Anexo H ..................................................................................................... 153
Anexo I ....................................................................................................... 154
Índice de Tablas
Tabla 1: Número de muestras ........................................................................... 17
Tabla 2: Identificación de los puntos de muestreo. ............................................ 18
Tabla 3: Caudales de los ríos en los meses de campañas ................................. 19
Tabla 4: Metodología de Análisis ....................................................................... 23
Tabla 5: Ubicación de estaciones de muestreo de aguas lluvias ....................... 27
Tabla 6: Concentraciones medias mundiales ..................................................... 28
Tabla 7: Errores analíticos para cada punto de muestreo .................................. 33
Tabla 8: Porcentaje de datos censurados para los diferentes parámetros
obtenidos del total de análisis (muestras) ........................................................... 34
Tabla 9: Estadísticos descriptivos agua superficial ............................................. 36
Tabla 10: Estadísticos descriptivos agua subterránea ....................................... 37
Tabla 11: Clasificación de aguas por subcuencas. ............................................ 62
Tabla 12: Líneas meteóricas locales .................................................................. 75
Tabla 13: Líneas de tendencia aguas superficiales y subterráneas ................... 79
Tabla 14: Concentraciones de 222Rn (Bq/m3) determinadas en aguas
superficiales y aguas subterráneas obtenidas en diferentes estudios .............. 103
Tabla 15: Estimación tasa de recarga en aguas subterráneas ......................... 109
Tabla 16: Promedios de parámetros químicos e isótopos para cada grupo ..... 111
Tabla 17: Peso de cada parámetro en los cuatro componentes principales
significativos, los valores propios, varianza explicada y varianza explicada
acumulada de cada componente principal........................................................ 118
Tabla 18: Resumen de interpretación de los tres primeros componentes
principales ......................................................................................................... 119 Índice de Figuras
Figura 1: Mapa de ubicación Provincia del Limarí, donde se destaca el área de
estudio .................................................................................................................. 11
Figura 2: Mapa geológico parte baja de la cuenca del Río Limarí ........................ 13
Figura 3: Ubicación de sitios de muestreo de agua superficial y subterránea ......20
Figura 4: Detector electrónico RAD H2O ............................................................... 25
Figura 5: Variación espacial de pH en agua superficial ....................................... 38
Figura 6: Variación espacial de pH en agua subterránea ..................................... 39
Figura 7: Conductividad eléctrica en agua superficial y subterránea ................... 40
Figura 8: Variación de la conductividad eléctrica y pH en agua superficial y
subterránea .......................................................................................................... 42
Figura 9: Calcio, magnesio y sodio en aguas superficiales y subterránea ........... 43
Figura 10: Razón Ca/Mg en agua superficial y subterránea ................................ 44
Figura 11: Razón Ca/Na en agua superficial ....................................................... 45
Figura 12: Razón Ca/Na en agua subterránea ......................................................46
Figura 13: Sulfato en agua superficial y subterránea ........................................... 47
Figura 14: Cloruro en agua superficial y subterránea .......................................... 49
Figura 15: Bicarbonato en agua superficial y subterránea ................................... 50
Figura 16: Nitrato (expresado como nitrógeno) en agua superficial .................... 51
Figura 17: Nitrato (expresado como nitrógeno) en agua subterránea ................... 52
Figura 18: Sulfato, cloruro y bicarbonato en aguas superficiales y
subterráneas……………………………………………………………………………...53
Figura 19: Razón SO4/Cl en aguas superficiales y subterráneas ......................... 54
Figura 20: Hierro en agua subterránea ................................................................. 55
Figura 21: Boro en agua superficial y subterránea ............................................... 57
Figura 22 Diagrama de Piper para aguas superficiales ........................................ 59
Figura 23: Diagrama de Piper para aguas subterráneas ...................................... 60
Figura 24: Diagrama de Piper para los promedios de cada subcuenca ................ 61
Figura 25: Diagrama de Stiff en aguas superficiales ............................................ 63
Figura 26: Diagrama de Stiff en aguas subterráneas ............................................ 64
Figura 27: Diagrama de Stiff con todos los puntos de muestreo ........................... 65
Figura 28: Razón entre la concentración de los puntos muestreados en la
subcuenca del Río Grande y la media mundial ..................................................... 66
Figura 29: Razón entre la concentración de los puntos muestreados en la
subcuenca del Río Hurtado y la media mundial .................................................... 67
Figura 30: Razón entre la concentración de los puntos muestreados en estero El
Ingenio y la media mundial ................................................................................... 68
Figura 31: Razón entre la concentración de los puntos muestreados en Río Limarí
y la media mundial ................................................................................................ 69
Figura 32: Razón entre la concentración de los puntos muestreados en Estero
Punitaqui y la media mundial ................................................................................ 70
Figura 33: Promedio de cada subdivisión de la cuenca del Río Limarí y la media
mundial ................................................................................................................. 70
Figura 34: Relaciones entre la profundidad de la bomba - zona ranurada y las
concentraciones de sulfato, cloruro y nitrato ........................................................ 72
Figura 35: Relaciones entre la profundidad del pozo y las concentraciones de
sulfato, cloruro y nitrato ......................................................................................... 74
Figura 36: Señales isotópicas de precipitaciones año 2009 ................................. 75
Figura 37: Señales isotópicas de precipitaciones año 2010 ................................. 76
Figura 38: Resultados señal isotópica en todos los puntos de muestreo .............. 77
Figura 39: Resultados señal isotópica en todos los puntos de muestreo .............. 78
Figura 40: Resultados señal isotópica en agua superficial
................................. 80
Figura 41: Resultados señal isotópica en agua subterránea ................................. 82
Figura 42: Razón 2H/18O en agua superficial ........................................................ 83
Figura 43: Razón 2H/18O en agua subterránea ..................................................... 84
Figura 44: Relación entre altura del punto de muestreo y la señal isotópica de
deuterio (δ2H) en agua superficial .......................................................................... 85
Figura 45: Relación entre altura del punto de muestreo y la señal isotópica de
oxígeno 18 (δ18O) en agua superficial.................................................................... 85
Figura 46: δ2H en agua subterránea. δ2H en agua subterránea con exclusión de
puntos .................................................................................................................. 87
Figura 47: δ18O en agua subterránea. δ18O en agua subterránea con exclusión de
puntos .................................................................................................................. 88
Figura 48: Razones isotópicas en agua subterránea en relación a la profundidad
del pozo: δ2H ........................................................................................................ 89
Figura 49: Razones isotópicas en agua subterránea en relación a la profundidad
del pozo: δ18O ...................................................................................................... 90
Figura 50: Razones isotópicas en agua subterránea en relación a la profundidad
de la bomba: δ2H ................................................................................................. 91
Figura 51: Razones isotópicas en agua subterránea en relación a la profundidad
de la bomba: δ18O ................................................................................................ 92
Figura 52: Cloruro y δ2H agua superficial............................................................... 94
Figura 53: Cloruro y δ18O agua superficial ............................................................. 94
Figura 54: Cloruro y δ2H agua subterránea ........................................................... 95
Figura 55: Cloruro y δ18O agua subterránea .........................................................95
Figura 56: Relación cloruro e isótopos estables..................................................... 99
Figura 57: Relación Sulfato e isótopos estables en aguas superficiales .............. 100
Figura 58: Relación sulfato e isótopos estables con exclusión de E3 .................. 101
Figura 59: Valores de 222Rn (Bq/m3) determinados en muestras obtenidas en
aguas superficiales y aguas subterráneas en la cuenca del Río Limarí ............... 104
Figura 60: Variación de la actividad de 222Rn en el segmento longitudinal del Río
Limarí ................................................................................................................... 105
Figura 61: Variación de la actividad de 222Rn en el segmento longitudinal del
Estero El Ingenio - Río Limarí .............................................................................. 106
Figura 62: Variación de la actividad de 222Rn en el segmento longitudinal del Río
Hurtado - Río Limarí ............................................................................................. 107
Figura 63: Dendograma grupos subdivididos ....................................................... 110
Figura 64: Porcentaje de muestras de agua superficial y subterránea para cada
grupo .................................................................................................................... 111
Figura 65: Promedios de las concentraciones de los parámetros químicos y el pH
para cada grupo ................................................................................................... 114
Figura 66: Diagrama de Piper para clusters ......................................................... 115
Figura 67: Promedio de razones isotópicas para cada grupo .............................. 116
Figura 68: Distribución espacial de los distintos grupos en la cuenca ................. 117
Figura 69: Ubicación de los grupos obtenidos en el análisis de clusters según los
componentes principales ..................................................................................... 120
1 RESUMEN
La presente memoria expone los resultados de un estudio hidroquímico e isotópico
de las aguas superficiales y subterráneas de la cuenca hidrográfica del Río Limarí,
para establecer así el grado de interacción entre ambas. El estudio incluyó dos
muestreos, realizados respectivamente en Abril y Noviembre del 2010. El trabajo
expuesto fue realizado como parte de las actividades del Proyecto CHI 8029
“Implementación y Evaluación de Técnicas Isotópicas e Hidrogeoquímicas para el
Manejo Sustentable de Recursos Hídricos en Cuencas Áridas del Norte de Chile”,
financiado por la Agencia Internacional de Energía Atómica, y coordinado por el
Departamento de Ingeniería de Minas de la Universidad de La Serena.
Entre los principales resultados obtenidos destaca la influencia de la actividad
minera y agrícola en el Estero El Ingenio, especialmente en las concentraciones
de SO4 y N-NO3, el efecto de los embalses sobre las aguas de los Ríos Grande,
Hurtado y Limarí, y la influencia de la cercanía a la costa sobre el Estero Punitaqui
y Rinconada de Punitaqui.
Finalmente, se logró establecer que existe interacción entre aguas superficiales y
subterráneas en todas las subcuencas del Limarí, con excepción de Rinconada de
Punitaqui, la cual los resultados confirman su origen y recarga directa por
precipitación atmosférica. Los resultados obtenidos y la concordancia tanto en
aguas superficiales como en aguas subterráneas indican la gran utilidad del uso
simultáneo de herramientas químicas, isotópicas y del análisis multivariado para
establecer cierto grado de interacción.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
2 ABSTRACT
This graduation work describes the results of a hydrochemistry and isotopic study
of surface water and groundwater at the Limarí River hydrographic basin, in order
to establish the degree of interaction between them. The study comprised two
sampling campaigns, performed in April and November 2010. The study was
carried out as part of the activities of the CHI 8029 Project “Isotopic and hydrogeochemistry techniques for the sustainable management of water resources in an
arid watershed of north Chile”, funded by the International Atomic Energy Agency,
and coordinated by the Mining Eng. Department of the University of La Serena.
Among the main results stand out the influence of mining and agriculture in the
Ingenio creek, especially in the concentrations of SO4 and N-NO3, the effect of
reservoirs on the Grande, Limarí and Hurtado Rivers, and the influence of the
proximity to the coast on the Punitaqui creek and Rinconada de Punitaqui
Finally, it was established that there is interaction between surface water and
groundwater in all the subbasins of Limarí River, with exception Rinconada de
Punitaqui where the results are consistent with its direct origin and by atmospheric
precipitation. The results obtained and the concordance in both surface water and
groundwater indicate the great utility of the simultaneous use of chemical, isotopic
and multivariate analysis to establish the degree of interaction.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
3 1 INTRODUCCIÓN
Actualmente la escasez de recursos hídricos en nuestro país ha llevado a tener un
creciente interés en su gestión, tanto en aspectos de cantidad como de calidad. En
el caso de la región de Coquimbo, es de gran importancia este tema, por ser una
zona de características climáticas de tipo árida a semiárida. Especial relevancia
adquiere esto en la Cuenca del Río Limarí, la cual ha sido declarada agotada en
términos de sus recursos hídricos superficiales, es decir, que no se pueden
otorgar nuevos derechos de aguas (Álvarez y Oyarzún, 2006). Esta situación y la
creciente
demanda
de
recursos
hídricos
en
la
zona,
relacionados
mayoritariamente con el aumento de superficie plantada (desarrollo agrícola), y en
menor volumen para la minería, han llevado a la preocupación por parte de las
autoridades y de los usuarios sobre el uso de aguas subterráneas y la gestión
integrada de recursos hídricos.
Para poder sustentar los diferentes usos que se le da al agua, en particular en la
actividad agrícola que alcanza una superficie regada de aproximadamente 70.000
hectáreas, la Cuenca del Limarí cuenta con uno de los
mejores sistemas de
almacenamiento y distribución de agua para riego del país, con tres embalses
interconectados que forman parte del Sistema Paloma, dando a la provincia un
gran potencial en cuanto a desarrollo agrícola, capacidad y seguridad de riego.
(Gutiérrez, 2007). Estos tres embalses acumulan en conjunto 1000 millones de
metros cúbicos (Mm3) y junto a éstos existe una red de 466 canales que permiten
la distribución de este recurso (DGA, 2008).
Teniendo en cuenta lo señalado, es importante conocer la interacción entre aguas
superficiales y subterráneas para así establecer balances entre dichos
componentes del sistema hidrológico y poder así determinar los límites
sustentables de extracción, especialmente de las aguas subterráneas, para
asegurar el abastecimiento de los derechos actualmente otorgados, logrando así
un manejo sostenible de los recursos hídricos.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
4 Cabe señalar que respecto a la interacción que existe entre los cauces naturales y
los acuíferos en la Cuenca del Limarí, hay poca información, sólo la obtenida por
las explotaciones de pozos, usando el método de Jenkins, en las que se han
obtenido valores de interacción que varían desde un 60% a un 99% del caudal del
pozo (es decir, entre un 60% y un 99% del caudal bombeado por el pozo proviene
desde el cauce superficial) (DGA, 2008). Esta información lleva a confirmar en
parte que los acuíferos se presentan interconectados con los cursos superficiales,
siendo en algunos casos afluentes y en otros casos influentes, dependiendo de las
características fisiográficas de la cuenca y de las áreas de recarga (SERPLAC,
1979). Por lo tanto, es relevante conocer esta relación más en detalle, para así
establecer si la disponibilidad de uno se ve afectado por efecto de la extracción del
otro, evitando el uso ineficiente y poco sustentable del agua, en una zona donde la
escasez del recurso es importante, y muchas veces un factor limitante para el
desarrollo de actividades como agricultura y minería.
Según Álvarez (2006), es esencial el estudio sistemático de las relaciones de
interferencia río-acuífero para dar a instituciones como la Dirección General de
Aguas (DGA) y a los usuarios, las herramientas necesarias que permitan realizar
una correcta gestión volumétrica de las aguas de la cuenca. Una opción considera
el uso tanto de expresiones analíticas como de modelos numéricos para la
estimación de la relación agua superficial – agua subterránea. Sin embargo, el uso
de cualquiera de las dos herramientas mencionadas se condiciona a la
disponibilidad de información de terreno (niveles piezométricos, caudales, etc.).
Entre los diferentes métodos y técnicas existentes, los trazadores ambientales han
probado ser excelentes indicadores de los patrones espaciales y temporales de
los intercambios río-acuífero (Constantz et al. 2003), entendiéndose por
trazadores ambientales a “constituyentes disueltos, isótopos, o propiedades físicas
del agua que ocurren en forma natural y que son usados para rastrear el
movimiento del agua a través de una cuenca”. Los trazadores ambientales son de
utilidad cuando su concentración en el agua subterránea es relativamente
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
5 uniforme y significativamente diferente a aquélla del agua superficial (Cook et al.,
2003). Así, trazadores ambientales típicamente usados son, entre otros,
(a) aniones y cationes mayores, (b) isótopos estables de la molécula de agua
como (18O) y (2H), y (c) isótopos radioactivos como el radón (222Rn)
(Winter et al., 1998).
Uno de los métodos a considerar es utilizar las características hidroquímicas, tanto
de componentes mayoritarios como de minoritarios, e isotópicas (estables y
radioactivos) del sistema en cuestión (Baskaran et al., 2009). En efecto, diversos
estudios muestran la utilidad en el uso de esta información, tanto química e
isotópica, ya que son herramientas que pueden caracterizar en forma integrada
sistemas río – acuífero y su interacción (Cook et al., 2003; Yidana et al., 2008;
Green & Stewart 2008; Carvajal, 2010).
En cuanto al uso de herramientas isotópicas, éstas permiten establecer relaciones
de origen entre las muestras de agua, y la interacción de los ríos y aguas
subterráneas en las cuencas. Además, dan a conocer la información respecto de
la recarga de agua en los acuíferos, identificación del origen de ésta y su edad,
interconexiones hidráulicas entre acuíferos, mezcla de aguas de distinto origen,
vulnerabilidad de los acuíferos y la circulación de los contaminantes (Strauch et
al., 2009). Tradicionalmente, los isótopos más usados han sido aquéllos de la
molécula de agua, oxígeno 18 (18O) y deuterio (2H). Estos se caracterizan por su
estabilidad, y así se conocen como isótopos estables ambientales. También, los
datos de 2H y
18
O nos dan información sobre procesos secundarios que están
actuando sobre el agua. A su vez, debido al fraccionamiento isotópico se puede
establecer una cuantificación del tiempo de circulación, y así poder establecer una
dinámica de las aguas subterráneas. Cabe señalar además que generalmente las
aguas subterráneas son menos enriquecidas en
2
H y
18
O que las aguas
superficiales, por lo que el uso de estos trazadores los hace una herramienta
bastante efectiva para el estudio de esta interacción (Kalbus et al., 2006). Sin
embargo, existen otros isótopos ambientales, que son radioactivos, como el
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de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
6 Radón 222 (222Rn), que también puede ser usado para estos fines, ya que puede
haber una alta actividad en aguas subterráneas. De ahí, que su presencia es
importante, ya que ayuda a identificar las descargas y/o recargas entre aguas
superficiales y subterráneas, sólo por su presencia y determinada actividad. Por lo
tanto, es un buen indicador de esta interacción (Bertin et al., 1994; Stellato et al.,
2008; Ayala et al., 2009).
El radón 222 es un gas inerte con una vida media bastante corta, de 3,8 días, el
cual se libera a partir de los granos minerales, como consecuencia de la serie de
decaimiento radioactivo natural de
desintegración tipo α de
226
238
U, y como producto directo de la
Ra (Bertin et al., 1994). El uranio es un elemento
presente en las rocas ígneas (2,5 mg/kg en promedio, Raju 2009). El segundo,
elemento alcalino térreo, se suele encontrar en carbonatos y minerales de arcilla
(Smith, 2004). Cuando las rocas se meteorizan, el uranio tiende a migrar, de
manera que los sedimentos, excepto casos muy especiales, tienen menos uranio y
por lo tanto generan menos radón. En consecuencia, si el agua subterránea
procede de acuíferos constituidos por rocas ígneas fracturadas o de delgadas
capas de sedimentos que recubren rocas ígneas, su contenido de radón debe ser
mayor. Esto con mayor razón si se trata de rocas ígneas félsicas como granitos,
granodioritas, riolitas o dacitas, que presentan mayor contenido de uranio. Al ser
un gas noble, el Rn no interactúa con otras especies, y grandes cantidades se
pueden generar y encontrar en los acuíferos (Smith, 2004; Burtnett et al. 2010).
En efecto, altos niveles (actividades) de 222Rn en el agua subterránea se asocian a
menudo con tipos litológicos como granitos, rocas metamórficas de alto grado, y
rocas basálticas. Si se estima que en un lugar no hay mayor interacción entre el
río y el acuífero, debe ocurrir una disminución de la actividad de
222
Rn en el agua
superficial como consecuencia de la difusividad de éste hacia la atmósfera,
conocido como “modelo de renovación superficial”, que se ve favorecido por
condiciones de turbulencia en la corriente (Bertin et al., 1994). Cualquier
desviación de los niveles teóricos de
222
Rn puede ser relacionado con agua
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
7 subterránea que ingresa al sistema superficial en un cierto lugar (Stellato et al.
2008).
Según Cook (2003), una vez que el agua subterránea descarga en un río, las
actividades de
222
Rn disminuyen rápidamente, debido a su corta vida media, por
el intercambio gaseoso con la atmósfera y su decaimiento radioactivo. De ahí que
las actividades en aguas superficiales pueden ser escasas o casi nulas, por lo
tanto, el agua subterránea es la única fuente de 222Rn en flujos superficiales.
Las ventajas que posee la utilización de radón 222 como indicador es que éste se
produce naturalmente en todos los sistemas de agua subterránea, aunque las
concentraciones pueden variar en cada acuífero según la litología y geología.
También, otra ventaja es que el radón es fácil de medir y analizar (Stellatto et al.,
2008).
Para conocer la contribución de agua subterránea al flujo superficial se puede
estimar graficando las concentraciones de 222Rn a lo largo de la cuenca, dándonos
una curva aproximada. Una tendencia suave de la curva o la ausencia de “peaks”
elevados se puede interpretar como zonas de potencial infiltración de agua
superficial hacia zonas cercanas de acuíferos aluviales. Por el contrario, si se
observan zonas de “peaks” altos, indican una contribución de agua subterránea al
flujo superficial. (Baskaran et al. 2009). Así, el
222
Rn puede ser usado para
determinar el lugar y la cantidad de agua subterránea que ingresa a un río (Bertin
et al., 1994). Ha sido mostrado también que esta técnica puede ser usada para
detectar lugares (potenciales) de infiltración de agua desde el río hacia el acuífero
(Baskaran et al. 2009). Por lo tanto, el 222Rn se proyecta como una herramienta de
gran utilidad para determinar, al menos en un nivel exploratorio y cualitativo, el
grado de interacción río-acuífero en un lugar dado (Burtnett et al., 2010).
Finalmente, los métodos estadísticos multivariados han sido empleados para
extraer información crítica de un conjunto de datos hidroquímicos en sistemas
complejos. Estas técnicas pueden ayudar a identificar los límites de acuíferos,
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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8 líneas de flujos de aguas subterráneas o componentes hidroquímicos, los
controles sobre la composición geoquímica, y anomalías por separado, tales como
impactos antropogénicos en diferentes escalas (Thyne et al., 2004).
Estos métodos estadísticos usan generalmente el análisis de componentes
principales (PCA) y/o análisis de clúster, los cuales permiten caracterizar la
variación espacial de la química tanto de aguas superficiales como de aguas
subterráneas (Yidana et al., 2008).
En este contexto, el presente estudio pretende lograr establecer el grado de
interacción existente entre las aguas superficiales y subterráneas, a través de la
integración de información química e isotópica y la aplicación de análisis
multivariado en el tramo inferior de la Cuenca del Limarí.
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Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
9 2 OBJETIVOS
Objetivo General
Estimar el grado de interacción de aguas superficiales – aguas subterráneas en la
parte baja de la Cuenca del Limarí mediante el uso de información hidroquímica e
isotópica.
Objetivos Específicos
•
Analizar el comportamiento de los parámetros químicos del agua superficial
y subterránea.
•
Analizar el comportamiento de los parámetros isotópicos.
•
Integrar la información química e isotópica para la caracterización de la
interacción agua superficial – agua subterránea.
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10 3 MATERIALES Y MÉTODOS
3.1 Área de Estudio
La cuenca hidrográfica del Río Limarí está ubicada en la Región de Coquimbo, y
se sitúa entre los valles de los Ríos Elqui por el norte y Choapa por el sur. Se
extiende aproximadamente entre los 30°15’ y 31°20’ de latitud sur y entre las
longitudes 71º30´ y 70º15´ oeste, abarcando una superficie aproximada de 11.800
km2 (Fig. 1).
El área de estudio de esta memoria corresponde a parte de la cuenca hidrográfica
del Río Limarí, específicamente desde aguas abajo de los Embalses La Paloma y
Recoleta hasta cerca de la desembocadura del Río Limarí (localidad de Barraza).
Esto coincide con una de las áreas de interés del Proyecto CHI 8029
“Implementación y Evaluación de Técnicas Isotópicas e Hidrogeoquímicas para el
Manejo Sustentable de Recursos Hídricos en Cuencas Áridas del Norte de Chile”,
financiado por la Agencia Internacional de Energía Atómica, y coordinado por el
Departamento de Ingeniería de Minas de la Universidad de La Serena, en la cual
se desarrolló esta memoria.
3.1.1 Clima
La cuenca del Río Limarí, presenta tres tipos climáticos: semiárido con nublados
abundantes a lo largo de toda la costa, semiárido templado con lluvias invernales
situado en el valle del Río Limarí y semiárido frío con lluvias invernales localizado
en la Cordillera de Los Andes sobre los 3.000 metros de altitud. La estación
agroclimática Ovalle registra una temperatura media anual de 16,6°C, con una
mínima de 9,4°C y una máxima de 23,8°C. El total de agua caída por año alcanza
a 125,7 mm, mientras que la tasa de evapotranspiración total anual para la
Cuenca del Río Limarí alcanza aproximadamente 1.600 mm (Gutiérrez, 2007). En
general, debido a las escasas precipitaciones durante el año, y una alta tasa de
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11 eva
aporación, esta cuencca presenta
a durante nu
ueve meses del año un déficit híídrico
(DG
GA, 2008).
Figura 1: Map
pa de ubicacción Provinccia del Limarrí, donde se destaca el área de estudio.
(Fuentte: Gobernación Provinccial del Lima
arí, 2010)
3.1.2 Hidrogra
afía
En cuanto a su sistema
a hidrográfico, el Río Limarí se forma por la unión de
e los
Río
os Grande y Hurtado,, ambos de
e régimen nival, aproxximadamen
nte 4 km aguas
arriba de la ciudad de Ovalle.
O
El Río
R Hurtado
o no tiene afluentes
a
de importancia y
nstituye el único y gra
an dren de
e la parte norte
n
de la cuenca de
el Limarí. En
E su
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plazado el embalse Recoleta,
R
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Mm
m3. El Río Grande
G
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e
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nar: el Río Rapel, el Río Mosta
azal y el Río Huatulam
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ú
“Caracterización
a
n de la interaccción agua superficial/agua
a subterránea
a poco profunda en la parte
e baja
de la Cuenc
ca del Río Lim
marí, a través del uso de Herramientas Hidroquímica
H
s e Isotópicass”
A
Jofré Sapiain/2011
Elizabeth Andrea
12 regulado por el embalse Cogotí de 150 Mm3 de capacidad. En la confluencia del
Río Huatulame con el Río Grande se encuentra el embalse La Paloma, con un
volumen de regulación de 750 Mm3. Entre la ciudad de Ovalle y su
desembocadura, el Río Limarí recibe dos afluentes principales, los esteros
El Ingenio por el norte y Punitaqui por el sur (DGA, 2004).
Desde Ovalle hacia el mar, el Río Limarí corre por valles muy abiertos, extensos y
repetidamente aterrazados, en donde se presentan muy buenas tierras de cultivo.
Al acercarse al mar, el valle se estrecha notablemente y entrega sus aguas por un
cauce de más o menos 500 m de ancho (Baldessari, 2007).
3.1.3 Geomorfología
Dentro de la geomorfología de la cuenca, existen cuatro unidades geográficofísicas que pueden ser claramente identificadas. Estos son la alta Cordillera de
Los Andes, la montaña media que corresponde a los “cordones transversales”, los
grandes valles transversales fluviales, y la franja costera o litoral. En cuanto a la
franja litoral, en este ambiente se inicia el dominio de las terrazas de
sedimentación marina, cuya génesis se encuentra ligada a episodios de
solevantamiento tectónico y erosión desde el Plioceno medio hasta el Holoceno.
Los valles fluviales Transversales, donde se enfoca la memoria,
su forma es
producto de la actividad de las aguas corrientes, con alturas que no superan los
300 m en su curso inferior. Estos valles fluviales se caracterizan por tener en sus
cursos medio e inferior un completo sistema de terrazas que corresponden a las
superficies de sedimentación marina descritas anteriormente. De esta forma, estas
terrazas se correlacionan con los cambios sufridos por el nivel del mar durante el
cuaternario (Baldessari, 2007).
3.1.4 Geología e Hidrogeología
En cuanto a la geología, a grandes rasgos, la zona de estudio se divide en dos
grandes grupos: rocas consolidadas y rocas no consolidadas. Dentro de lo que se
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
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Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
13 puede mencionar acerca de las rocas consolidadas, es que presentan
permeabilidad preferentemente secundaria, esto quiere decir que la infiltración del
agua se produce a través de fracturas presentes en el macizo rocoso. Sobre las
rocas no consolidadas se puede señalar que corresponden a unidades
sedimentarias de baja compactación depositadas entre el Mioceno Superior y el
Holoceno, las cuales corresponden a depósitos fluviales actuales, depósitos
fluviales de terraza, depósitos aluviales de terraza, depósitos de conos aluviales,
depósitos coluviales, escombros de falda y depósitos lacustres (Anacona, 2010).
Lo anterior se puede apreciar con mayor detalle en la Figura 2.
Figura 2: Mapa geológico parte baja de la cuenca del río Limarí (Anacona, 2010, adaptado
de Espinoza, 2005)
Referente a la hidrogeología, el sector de mayor interés dentro de la subcuenca
del Río Limarí, se extiende desde la zona de Ovalle hasta la Panamericana, y
representa por su extensión y su capacidad de almacenamiento el área de mayor
importancia de toda la cuenca.
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14 El agua subterránea se presenta saturando dos tipos de acuíferos, uno
correspondiente a un relleno fluvial moderno de mayor permeabilidad (presenta
valores de conductividad hidráulica que varían entre 100 – 10-2 cm/s), y bajo éste,
un relleno fluvial antiguo de menor permeabilidad (valores de conductividad
hidráulica entre 10-2 – 10-4 cm/s), que normalmente constituye la caja del cauce.
Los acuíferos son esencialmente libres, por lo cual el fluvial antiguo se presenta
saturado bajo el relleno moderno. Los acuíferos están interconectados con los
cursos superficiales. El relleno fluvial moderno está constituido principalmente por
bolones, gravas y arenas con algunos niveles limo-arcillosos. El relleno fluvial
antiguo está constituido por clastos redondeados localizados dentro de una matriz
areno-limosa en porcentajes variables de dichos componentes. Las características
del relleno antiguo son las mismas que las que están expuestas a continuación
para las grandes terrazas aluviales, ambos siendo constituidos por el mismo
material aluvial.
Con relación a las terrazas, ellas están ubicadas al norte y al sur de la planicie
aluvial del Río Limarí, corresponden a depósitos fluviales del Cuaternario AntiguoTerciario Superior, y no presentan relleno fluvial actual.
El material de estos rellenos antiguos está constituido por clastos redondeados
localizados dentro de una matriz areno-limosa en porcentajes variables. La
permeabilidad de los sedimentos es regular, variable de un punto a otro, debido a
los cambios en las fracciones más finas y al grado de descomposición de los
clastos que producen arcillas. En general, se presentan horizontes de mayor
permeabilidad, que en algunos casos pueden dar lugar a un acuífero colgado y/o
semiconfinado. Habitualmente, existe en la parte superficial de estas terrazas una
capa de arcilla y limo de reducida capacidad filtrante y de profundidad variable.
En la terraza sur, correspondiente a la subcuenca del Estero Punitaqui, el agua
subterránea fluye en dirección norte-oeste hasta encontrar al Río Limarí.
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15 El sector del Río Hurtado se caracteriza por tener un valle en general muy
estrecho, debido a lo cual la capacidad de almacenamiento es muy reducida. En
general, el relleno fluvial moderno es de poca e irregular potencia. En el sector del
Río Grande (entre Ovalle y aguas abajo del embalse La Paloma), la planicie
aluvial presenta, igual que para el sector del Río Limarí y la parte baja del Río
Hurtado, un relleno fluvial moderno desarrollado sobre un relleno más antiguo.
Este relleno moderno está desarrollado aguas arriba directamente sobre la roca de
basamento o sobre sedimentos del fluvial antiguo. El relleno fluvial antiguo
presenta una granulometría conformada por gravas y conglomerados con gran
proporción de limos y arcillas, que le imponen una baja transmisividad. En cuanto
a las características litológicas del fluvial moderno, son similares o algo inferiores a
la de los sedimentos descritos anteriormente para la subcuenca del Río Limarí
(Rochette, 2009).
3.1.5 Actividades Económicas
En la cuenca las principales actividades económicas que se desarrollan son la
agricultura, ganadería y en menor proporción la minería.
En cuanto a la agricultura, la cuenca del Río Limarí cuenta con importantes
superficies plantadas y bajo riego, más de 70.000 ha, lo que la hace ser la más
importante de la región, contando con aproximadamente el 70% de las
exportaciones agrícolas de la región de Coquimbo. Existe una abundante actividad
hortícola, la que cuenta con un buen manejo y eficientes sistemas de riego (riego
tecnificado). También presenta una importante superficie de vides, para la
producción de pisco, vino y exportación de uva de mesa, así como paltos, cítricos
y olivos, favorecidos por las condiciones de altas temperaturas y gran insolación. A
medida que se desciende a través de la cuenca, podemos encontrar una amplia
diversidad de cultivos, esto debido a su disponibilidad de suelos y aguas de riego.
En la zona media de la cuenca, desde Ovalle hasta la costa, encontramos una
actividad agrícola de cultivos tempranos, como tomates, lechugas, papas, etc.
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de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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16 Referente a la actividad minera en la cuenca del Limarí, se desarrolla minería de
cobre o cobre-oro, ejecutada por las compañías Tamaya y Los Mantos de
Punitaqui, y hasta hace un tiempo Panulcillo, la cual traslado sus operaciones a
Planta Delta de ENAMI. También, la cuenca del Limarí se destaca a nivel nacional,
por la existencia de piedras ornamentales, como el lapislázuli y combarbalita.
Cabe señalar que la producción minera actual de la Provincia es reducida y
corresponde a en su mayoría a operaciones de pequeña minería o "pirquenes",
además de las compañías nombradas anteriormente.
La Compañía Minera Tamaya opera en el antiguo distrito Los Mantos de Punitaqui
(cobre, oro y mercurio) y en localidades cercanas (Potrerillos, en el camino OvallePunitaqui), produce aproximadamente 1.000 ton/día de minerales de cobre-oro.
Explotaciones menores son los Pingos, en la zona cordillerana (Ramadas de
Tulahuén), que procesa unas 300 ton /día, y El Reloj (cerca de Punitaqui), que
producen aproximadamente 100 ton/día de mineral cobre-oro. Por último, la
antigua Planta Ovalle de la Compañía Minera Panulcillo, filial ENAMI, situada en el
margen occidental del Estero El Ingenio, 5 km al norte de la ciudad de Ovalle,
desempeñaba un rol esencial en el procesamiento de minerales extraídos por
pequeños mineros y pirquineros. Se procesaban aproximadamente 300 ton/día de
cada tipo de mineral, tanto oxidados como sulfurados, (Gutiérrez, 2007).
Es importante señalar que debido al hecho de que las piscinas de evaporación de
aguas de descarte no contaban con revestimiento, los líquidos de los procesos de
lixiviación-cementación con altos contenidos de Fe, Cu, Zn y otros metales se han
ido infiltrando, contaminando las aguas del Estero El Ingenio (Rojas, 2006;
Baldessari, 2007).
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
17 3.2 Campaña de Obtención de Datos
El presente estudio utilizó información de muestras tomadas tanto en agua
superficial como en agua subterránea, analizando los resultados químicos e
isotópicos. La obtención de las muestras se realizó en dos campañas,
enmarcadas dentro del proyecto CHI 8029.
Las campañas de toma de muestras fueron realizadas en dos periodos, una en
Abril de 2010, durante régimen otoñal, y la segunda en Noviembre de 2010,
régimen primaveral. En ambos muestreos, los puntos tomados fueron los mismos,
con fin de comparar y analizar, y así establecer relaciones entre ellos. Esta
memoria se concentró en los datos químicos e isotópicos obtenidos con las
muestras de la primera campaña, y la información de Radón 222 se obtuvo a partir
de las muestras colectadas en la segunda campaña. La información química y de
isótopos estables de la segunda campaña es analizada en una memoria
complementaria actualmente en desarrollo.
En la Tabla 1, se muestra la distribución de las muestras para cada una de las
campañas, y según el tipo de componente hidrológico considerado.
Tabla 1: Número de muestras
Abril 2010
Noviembre 2010
Agua Superficial
15
15
Agua Subterránea
16
16
En la Tabla 2 se muestran los puntos de muestreo, cada uno con su identificación
y ubicación geográfica. En las primeras dos columnas, aparece la numeración
dada en cada una de las campañas; en la tercera columna aparece la
nomenclatura a utilizar como identificación para cada uno de ellos en este estudio,
para efectos de análisis y discusión de resultados; en la cuarta columna aparece el
nombre del sitio de muestreo; la ubicación geográfica de cada punto, expresadas
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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18 en coordenadas UTM (Norte y Este), aparecen en las columnas quinta, sexta, y la
séptima columna muestra la altura en la cual se encuentra cada uno. Las
coordenadas y alturas fueron tomadas con un GPS Garmin e-trex. Algunas
imágenes de los sitios muestreados se incluyen en al Anexo A.
Tabla 2: Identificación de los puntos de muestreo.
1º
2º
Muestreo
Muestreo
19
Norte
Este
Altura
UTM
UTM
msnm
Río Grande (aguas abajo Embalse La Paloma)
6602373
304892
317
Río Grande en El Guindo
6606953
298204
270
Punto
Nombre
9
G1
16
10
G2
15
15
G3
APR El Guindo
6607296
298327
280
11
7
H1
Embalse Recoleta
6617065
293553
255
12
13
E1
APR Estación Recoleta
6623568
293943
301
10
8
H2
Río Hurtado en Villaseca
6617065
293553
255
13
14
H3
APR Villaseca
6617488
293741
288
1
1
E2
Estero El Ingenio en Lagunillas
6619062
292034
272
2
2
E3
Estero El Ingenio en Cruce Talhuén
6616189
289732
244
4
3
E4
Estero El Ingenio en Badén El Ingenio
6608944
281502
161
5
4
E5
Estero El Ingenio en Cruce El Trapiche
6608986
276838
121
18
22
E6
APR El Trapiche
6609064
276942
118
9
11
L1
Río Limarí en Los Peñones
6613514
291866
207
30
20
L2
Aguas del Valle, Ovalle
6613456
291744
219
3
12
L3
Río Limarí en La Chimba
6609880
287018
185
14
23
L4
APR Limarí
6607688
280633
155
6
5
L5
Río Limarí en Cruce San Julián con El Trapiche
6608648
276748
115
17
21
L6
APR San Julián
6608113
275647
128
7
6
L7
Río Limarí en Cruce Los Aromos
6609057
269788
87
20
19
L8
APR Cerrillos Tamaya
6610288
268737
83
29
27
P4
APR Los Nogales
6597674
275064
234
31
25
P1
APR Graneros
6593766
281261
187
8
18
L9
Río Limarí en Barraza
6606140
262081
37
26
24
L10
APR Barraza
6605799
261532
46
22
33
P8
Vertiente, Rinconada Punitaqui
6581873
273781
562
23
34
P9
Vertiente, Rinconada Punitaqui
6583498
273199
524
21
31
P7
Vertiente, Rinconada Punitaqui
6581711
274894
446
24
17
P2
Estero Punitaqui en Camarico
6594493
273307
126
28
26
P3
APR Camarico Chico
6594114
272884
108
25
16
P5
Estero Punitaqui en Chalinga
6596042
270312
108
27
28
P6
APR Chalinga
6595671
270083
120
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19 De las aguas subterráneas muestreadas, 12 (75%) corresponden a pozos de
diferentes sistemas de agua potable rural (APR) existentes en la zona de estudio.
De las otras cuatro muestras, una corresponde al pozo de extracción de la
empresa de abastecimiento de agua potable, Aguas del Valle, en la ciudad de
Ovalle, y los otros tres a aguas de vertientes ubicadas en el sector de Rinconada
de Punitaqui.
En cuanto al muestreo de aguas superficiales, estas fueron tomadas en los ríos de
la cuenca, tratando de que éstas estuvieran lo más cerca posible de los puntos de
muestreo de agua subterránea (APR), para así lograr mantener uno de los
objetivos de este trabajo, que es el de evaluar la posible existencia de algún grado
de interacción entre aguas superficiales y subterráneas.
En la Tabla 3, se presentan los caudales de los ríos de la Cuenca del Limarí, en
los meses de las campañas de muestreo. Estos datos, fueron otorgados por la
DGA.
Tabla 3: Caudales de los ríos en los meses de campañas.
Caudal (m3/seg)
Nombre Estación
Río Grande en Puntilla
San Juan
Río Hurtado en
Angostura de Pangue
Río Limarí en
Panamericana
Estero El Ingenio
Estero Punitaqui antes
junta Río Limarí
Abril
Mayo
Junio
Octubre
Noviembre
Diciembre
10
10
10
10
10
10
1,94
3,94
5,55
1,71
1,1
0,26
0,61
1,44
1,77
0,27
0,21
0,24
1,24
3,74
9,7
3,45
1,21
0,8
−*
−*
−*
−*
−*
−*
0,01
0,01
0,43
0,05
− **
− **
Fuente: Dirección General de Aguas
(*) En Estero El Ingenio, no hay estaciones de medición.
(**) No se encuentran los datos de estas mediciones a la fecha.
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20 Los sitios de muestreo, tanto de agua superficial como para agua subterránea en
el área de estudio, parte baja del Río Limarí se presentan en la Figura 3.
Figura 3: Ubicación de sitios de muestreo de agua superficial y subterránea.
Las muestras para el análisis químico fueron colectadas en recipientes plásticos
de 1 litro. Para cada punto de muestreo, se tomaron 2 muestras, una para el
análisis de iones mayores, y la otra para el análisis de metales pesados, siendo
ésta última conservada con 1 - 2 mL de ácido nítrico (concentración 65%) al
momento de colectar la muestra, para tener una correcta preservación.
Las muestras para isótopos estables, fueron colectadas en envases plásticos de
polipropileno, de 125 mL, tomándose dos muestras en cada punto, duplicado por
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21 precaución. Para evitar la evaporación y el fraccionamiento isotópico de las
muestras, éstas fueron llenadas completamente y selladas con una lámina
plástica. En el Anexo A, se presentan fotos de la recolección de muestras.
Después de la obtención de las muestras, éstas se almacenaron en hieleras, y
fueron mantenidas a una temperatura aproximada de 5ºC, durante su transporte al
laboratorio. Luego, las muestras tanto de análisis químico y de isótopos estables,
fueron mantenidas aproximadamente a 4ºC, en el Laboratorio de Medio Ambiente
del Departamento de Minas de la Universidad de La Serena, hasta su posterior
envío y análisis a la Comisión Chilena de Energía Nuclear (CCHEN), ubicada en la
ciudad de Santiago.
Para la medición de isótopos radioactivos, en el caso de este estudio,
específicamente Radón 222, se tomaron igualmente dos muestras en cada punto
de muestreo. Las muestras fueron obtenidas en recipientes de vidrio, de 250 mL y
de 1000 mL respectivamente, llenadas completamente bajo el agua (evitando el
contacto con la atmósfera), cerradas en forma hermética, y conducidas al
Laboratorio de Análisis Ambiental del Departamento Ingeniería de Minas de la
Universidad de La Serena.
Por último, los parámetros de pH, temperatura, conductividad eléctrica (CE) y
oxígeno disuelto (OD), fueron determinados en terreno, utilizando una sonda
multiparámetros portátil, marca Hanna, modelo HI 9828. Para una mejor precisión
en la obtención de los valores de estos parámetros, se utilizaron papeles
indicadores
de
pH,
marca
Merck
(determinación
cualitativa),
y
sondas
independientes para CE, pH y OD marca HACH, modelos C0150, SENSION1 y
SENSION 6 respectivamente.
Los análisis químicos fueron realizados en el Laboratorio de Análisis Químico de la
Comisión Chilena de Energía Nuclear. Cabe señalar, que en las muestras se
analizaron las concentraciones disueltas de cada parámetro. Efectivamente, previo
a su análisis fueron filtradas a través de filtros de 0,45 micrones (P, Li, Sr, B, Si, Al,
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22 Fe, Mn, Pb, Zn, Na, K, Ca y Mg) y de 0,2 micrones (Cl, N-NO2, N-NO3 y SO4). Los
parámetros químicos analizados, así como las metodologías utilizadas se
presentan en la Tabla 4.
La base de datos utilizada en este estudio para cada punto de muestreo, tanto de
la información obtenida del laboratorio como la de terreno está disponible en el
Anexo G.
Como medida básica de control de calidad de la información, se calculó el error de
balance iónico de cargas, el que utiliza la siguiente expresión (Thyne et al, 2004):
%
100
El balance iónico de cargas se realizó sólo con aquellos parámetros químicos que
presentaban mayores concentraciones a lo largo del área de estudio. Estos
fueron: Na+, K+, Ca+2, Mg+2, HCO3-, Cl-, SO4-2 y N-NO3-. Este balance se realizó
para todos los puntos de muestreo, sin diferenciar entre aguas superficiales ni
aguas subterráneas.
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23 Tabla 4: Metodología de Análisis.
Parámetro
Límite de
detección
Fósforo
0,1
Espectrometría de emisión
STD.METHODS 20ava edición parte 3120
Litio
0,1
Espectrometría de emisión
STD.METHODS 20ava edición parte 3120
Estroncio
0,1
Espectrometría de emisión
STD.METHODS 20ava edición parte 3120
Boro
0,1
Espectrometría de emisión
STD.METHODS 20
Silicio
0,1
Espectrometría de emisión
STD.METHODS 20
Aluminio
0,1
Espectrometría de emisión
STD.METHODS 20ava edición parte 3120
Hierro
0,1
Espectrometría de emisión
STD.METHODS 20
Manganeso
0,1
Espectrometría de emisión
STD.METHODS 20
Plomo
0,1
Espectrometría de emisión
STD.METHODS 20ava edición parte 3120
Zinc
0,1
Espectrometría de emisión
STD.METHODS 20
Sodio
0,1
Espectrometría de emisión
STD.METHODS 20ava edición parte 3120
Potasio
0,1
Espectrometría de emisión
STD.METHODS 20ava edición parte 3120
Calcio
0,1
Espectrometría de emisión
STD.METHODS 20
Magnesio
0,1
Espectrometría de emisión
STD.METHODS 20ava edición parte 3120
Cloruro
0,1
STD.METHODS 20ava edición parte 4110
N-Nitrito
2,0
N-Nitrato
0,25
Sulfato
0,05
Flúor
0,1
Cromatografía líquida de alta
resolución (HPLC)
Cromatografía líquida de alta
resolución (HPLC)
Cromatografía líquida de alta
resolución (HPLC)
Cromatografía líquida de alta
resolución (HPLC)
Potenciómetro Ion Analyzer
250 - Radiometer
Metodología
ava
edición parte 3120
ava
edición parte 3120
ava
edición parte 3120
ava
edición parte 3120
ava
ava
edición parte 3120
edición parte 3120
ava
edición parte 4110
ava
edición parte 4110
ava
edición parte 4110
ava
edición parte 4500
STD.METHODS 20
STD.METHODS 20
STD.METHODS 20
STD.METHODS 20
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
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24 3.3 Análisis Isotópico
Los isótopos estables analizados fueron Deuterio (2H) y Oxígeno 18 (18O). El
isótopo ambiental radioactivo considerado fue Radón 222 (222Rn).
3.3.1 Deuterio y Oxígeno 18
La determinación de los isótopos estables, deuterio y oxígeno 18, se realizó en el
laboratorio de Isótopos Ambientales de la Comisión Chilena de Energía Nuclear
(CCHEN). Los datos se expresan en desviaciones por mil (positivas o negativas)
con respecto a un estándar. El estándar utilizado por la CCHEN es el V-SMOW,
(Viena Standard Mean Ocean Water) cuya razón isotópica de
18
O y 2H es cercana
al promedio de la razón isotópica del agua de los océanos y se toma como valor
referencial igual a cero.
18
O / 16O SMOW = 0
2
H / 1H SMOW = 0
La unidad de concentración isotópica, es el delta por mil, se describe como δ‰,
y se define según la siguiente expresión:
‰
1000
=Razón isotópica media de la muestra
=Razón isotópica media de la referencia (Carvajal, 2010)
La incerteza de las mediciones es de 1‰ para el Deuterio y 0,05 ‰ para el
Oxígeno 18.
Respecto a la línea meteórica, este estudio utilizó una línea meteórica local
determinada con los valores isotópicos de las precipitaciones del año 2009 y 2010,
tomadas en tres estaciones de muestreo de aguas lluvias a lo largo de la cuenca
del Limarí: Estación Tulahuén, La Paloma y en Carretera. Finalmente, es
importante mencionar que
18
O y 2H se correlacionan a una escala global, y se ha
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25 establecido la relación entre Deuterio y Oxígeno 18 como: δ2H = 8 δ18O + 10, la
que se conoce como línea meteórica mundial o GMWL (Global Meteoric Water
Line). Establecida por Craig en 1961, la GMWL nos da un punto de referencia en
relación con las aguas regionales y/o locales, siendo comparadas y así interpretar
su composición isotópica (Brodie et al., 2007). La GMWL también fue considerada
en los análisis gráficos de la información obtenida.
3.3.2 Radón 222
El análisis del radioisótopo Radón 222, se realizó en el Laboratorio Ambiental del
Departamento Ingeniería de Minas de la Universidad de la Serena. Los análisis
fueron realizados en un equipo RadH2O (Durridge Co., MA, USA), como el que se
muestra en la Figura 4, durante los dos días posteriores al muestreo (como
máximo), siguiendo los protocolos establecidos por el fabricante. En cada grupo se
repitieron los análisis para las muestras con los valores máximos y mínimos
obtenidos. Cada medición (una muestra) toma alrededor de 50 minutos.
Éste análisis sólo se realizó en las muestras de agua superficiales y subterráneas
obtenidas en la segunda campaña de muestreo.
Figura 4: Detector electrónico RAD H2O
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26 3.3.3 Análisis preliminar de Recarga
Finalmente, se utilizaron las concentraciones de cloruro (Cl-), para calcular en
forma preliminar la tasa de recarga de las aguas subterráneas de la Cuenca del
Limarí. Esto se realizó usando el Método de Balance de masa de cloruro.
Los métodos para el cálculo de recarga de acuíferos en zonas áridas y semiáridas
que utilizan trazadores ambientales, tales como el cloruro, resultan ser más
satisfactorios, ofrecen una fiabilidad relativa alta y un coste relativo bajo, además
de ser una técnica simple (Ruiz, 2003; Gee et al., 2005)
El cloruro es un buen trazador ambiental ya que se encuentra naturalmente en la
atmósfera (evaporación de los océanos), es altamente soluble, no se adsorbe, es
químicamente conservativo y fácilmente medible. Se puede depositar en forma
seca o húmeda, disuelto en el agua de la lluvia. También, como la mayoría de las
plantas no adsorben cloro, se concentra en el suelo, como consecuencia de la
evaporación. Una menor concentración de cloruro en las aguas de un acuífero,
indican que hay una mayor recarga de agua en el suelo por efecto de las
precipitaciones (Ruiz, 2003; Zagana et al., 2007).
Para el cálculo de la tasa de recarga, se utilizó la siguiente fórmula, con el
supuesto de que todo contenido de cloro en un acuífero deriva de aportes de las
precipitaciones (Zagana et al., 2007):
R= Pv*(Clluvia/Cagua subterránea)
R: Tasa de recarga (mm/año)
Pv: Volumen de precipitaciones (mm)
Clluvia: Concentración de cloruro en lluvia (mg/L)
Cagua subterránea: Concentración de cloruro en aguas subterráneas (mg/L)
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27 Respecto a la información de las precipitaciones (agua caída en meses de 2009 y
2010) ésta fue proporcionada por la Dirección General de Aguas (DGA). Los datos
de las concentraciones de cloruro fueron obtenidas de las muestras tomadas de
los colectores de aguas lluvias ubicados en tres localidades en la cuenca:
Tulahuén, La Paloma y retén de Carabineros del sector de Cerrillos de Tamaya
(carretera) (ubicación de cada estación en Tabla 5). Cabe señalar que para el
cálculo de la tasa de recarga de cloruro en la zona de estudio, sólo se utilizaron
los datos de dos de las tres estaciones recolectadas: La Paloma y Carretera. Los
datos de La Paloma se utilizaron para el cálculo de tasa de recarga de los puntos
APR El Guindo (G3), APR Villaseca (H3) y APR Estación Recoleta (E1). Los datos
de Carretera se utilizaron en los siguientes puntos: APR Cerrillos de Tamaya (L8)
y APR Barraza (L10). En el resto de los puntos de muestreo se utilizó el promedio
entre las precipitaciones de La Paloma y Carretera.
Tabla 5: Ubicación de estaciones de muestreo de aguas lluvias.
Estación
Norte
UTM
Este
UTM
Altura
msnm
Tulahuén
6572954
331025
987
La Paloma
6602501
304970
335
Carretera
6614319
260800
214
3.4 Análisis de la Información
3.4.1 Métodos Gráficos
Se utilizaron métodos gráficos simples, como por ejemplo diagramas de Piper y
Stiff, para así establecer la distribución de las concentraciones de los parámetros
en los diferentes puntos de muestreo (variación espacial), tanto para aguas
superficiales como para aguas subterráneas (según componente hidrológico);
además de relaciones entre las variables. Los análisis gráficos se realizaron para
parámetros individuales, subconjuntos de parámetros y para razones entre ciertas
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28 variables seleccionadas. Se consideró el uso de gráficos bivariados y ternarios.
Éstos se realizaron usando Excel (Microsoft Office 2007) y el programa AqQa
versión 1.1.1 2006 (Rockware Inc.).
Complementariamente, para un mejor análisis e interpretación de los datos, se
realizaron diagramas “araña” basados en las concentraciones medias mundiales
para ciertos parámetros medidos en aguas superficiales. Los parámetros con sus
respectivos valores de referencia se muestran en la Tabla 6.
Tabla 6: Concentraciones medias mundiales.
Cationes y
Aniones
Mayores
Elementos
en Trazas
Parámetro
Concentración media mg/L
Ca
Mg
Na
K
17,6
3,9
6,7
2,2
HCO3
47
NO3
1
SO4
Cl
11,5
B
0,02
Fuente: Elaboración a partir de; Allégre et al. 1973; Levinson, 1974.
3.4.2 Métodos Estadísticos
3.4.2.1 Métodos Estadísticos Simples
Para el análisis estadístico simple, se utilizó un análisis estadístico descriptivo
(media, mediana, desviación estándar, máximo y mínimo), para explicar en forma
general la distribución, rango y comportamiento de los datos analizados.
3.4.2.2 Métodos Estadísticos Multivariados
Para realizar un análisis estadístico efectivo, primero se procedió a la selección de
las variables a trabajar. Esto se logró, en primera instancia corrigiendo los
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29 parámetros “censurados”, es decir aquéllos con valores menores o iguales al límite
de detección, reemplazando éstos por el promedio entre cero y el valor del límite
de detección para cada parámetro.
Luego, sólo aquellos parámetros cuyo porcentaje de valores censurados fuese
menor a 30% fueron seleccionados para el análisis multivariado. Una vez
obtenidos estos parámetros, se procedió a determinar la distribución estadística de
cada uno de ellos.
Para lograr una correcta utilización de las técnicas multivariadas, los parámetros
deben presentar una distribución normal. Para verificar los ajustes de cada
parámetro se realizó el test de Anderson-Darling (A-D) utilizando el programa
Minitab 16. Este análisis consiste en hacer una comparación entre los valores de
A-D y p-value arrojados en las curvas comparativas tanto para Normal y
Lognormal. Se utilizó un nivel de significancia α=0,05, con una hipótesis nula de
no rechazar Ho cuando el p-value tenga un valor mayor a 0,05. Se utilizó como
criterio dominante, que a medida que el valor de A-D sea menor, mejor será el
ajuste a la distribución señalada. Y, con respecto al valor de p-value, usado como
segundo criterio, se concluye que los datos siguen la curva en cuestión cuando
éste tiene un valor mayor que el α (Minitab Inc.). Para aquellos parámetros que no
seguían una distribución normal se aplicó una transformación logarítmica. En el
Anexo C, se muestra el análisis comparativo bajo el test de Anderson-Darling.
Las técnicas estadísticas multivariadas utilizadas en este estudio fueron el Análisis
de Clusters (Q-mode) y Análisis de Componentes Principales (PCA).
El método de análisis de clusters es una gran herramienta para analizar la química
de las aguas. Consiste en agrupar las muestras en conglomerados de similares
características y así poder establecer con éstos una coherencia espacial dentro de
la zona de estudio. En relación a Q-mode, esta técnica forma los clusters según la
variación entre las muestras, a diferencia de R-mode que lo hace según las
fuentes de variación en un set de parámetros (Thyne et al., 2004).
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30 En este estudio se utilizó el software Minitab 16 (Minitab Inc.). Se utilizó una
combinación del método de vinculación Ward y de distancia Euclidiana, ya que se
ha comprobado que la utilización de éstos en conjunto produce clusters más
distintivos. En relación a la estandarización de los datos, que centra los valores
alrededor de media de cero y escalas de variabilidad de cada parámetro a un
similar rango, se calculan automáticamente durante el análisis estadístico en
Minitab 16 (Albrecht, 2007) (Las opciones seleccionables para que el software
estadístico realice los cálculos se muestran en el Anexo H, figura H.1).
Respecto a la elección del número de clusters, esto es subjetivo. Según Thyne
(2004), el número óptimo de clusters dependerá del investigador y/o del estudio en
cuestión. Este criterio arbitrario requiere de una buena comprensión respecto al
área de estudio y la agrupación de las variables, y a su vez lograr establecer la
cantidad de grupos y subgrupos, considerando las características del sistema en
cuestión. En esta oportunidad se utilizó dos criterios, el arbitrario y otro estadístico.
En primer lugar, se utilizó un criterio estadístico, en este caso el de Sneath:
2/3 Dmáx, siendo Dmáx la distancia máxima de separación, para definir los grupos
principales. Posteriormente se usó un criterio arbitrario, para definir los subgrupos
de forma tal de definir grupos menores y analizar la coherencia (significado)
espacial de su distribución.
El Análisis de Componentes Principales es una técnica analítica multivariada que
consiste en reducir la variabilidad de un set de datos en menos variables que
estén compuestas por combinaciones lineales de las variables originales, y
además serán independientes entre sí (Albrecht, 2007). En este análisis, pocos
factores explicaran gran parte de la variabilidad total.
El número total de componentes o factores generados indica el número total de
posibles fuentes de variación en los datos. Los componentes son clasificados en
orden de mérito. Así, el primer componente que tenga valor propio (eigenvalue)
más alto, representa la más importante fuente de variación de los datos. El último
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31 factor es el proceso menos importante que contribuye a la variación química
(Yidana et al., 2008).
Para este análisis, al igual que en el análisis de clusters, se utilizó el programa
Minitab 16. La determinación de los componentes se realizó utilizando el criterio
de Kaiser, el que establece que serán retenidos aquellos componentes principales
con valores propios (o eigenvalue) mayores o igual a la unidad. Además, se
consideró una rotación tipo Varimax (detalles de las opciones seleccionables en
Anexo H, figura H.2).
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32 4 RESULTADOS Y DISCUSIONES
4.1 Grupo Final de Datos Analizados
Con respecto al error analítico, de los resultados obtenidos, más del 85% de las
muestras obtuvieron errores menores al ±10%. Sólo cuatro de las 31 muestras
obtuvieron errores superiores a ±10%, equivalentes al 13% de las muestras
analizadas. En cuanto a las muestras con errores entre 10 y 25%, no se eliminó
ningún punto de muestreo, puesto que los valores que se presentaron fueron
todos considerados como aceptables, incluso a pesar de valores algo elevados
calculados para las muestras embalse Recoleta (H1) y Estero Punitaqui en
Camarico (P2). Por lo tanto, se procedió a utilizar las 31 muestras en su totalidad
para el análisis del presente estudio (Tabla 7).
Respecto a los análisis estadísticos y gráficos dentro de este estudio, se realizó
una selección de los parámetros a trabajar. Dicha selección se hizo tanto para las
muestras de agua superficial como subterránea, calculando el porcentaje de datos
censurados (aquéllos con valores de concentraciones menores al límite de
detección de la técnica y/o método analítico utilizado), aspecto de gran
importancia para el análisis multivariado. De los resultados obtenidos, los
porcentajes de datos censurados no variaron considerablemente para cada
parámetro tanto en las muestras de agua superficial como para agua subterránea.
Los porcentajes se presentan en la Tabla 8.
Por lo tanto, de acuerdo a la Tabla 8, los parámetros que se consideraron
finalmente para el análisis en esta memoria (análisis multivariado, gráficos, etc.)
son: Ca, Mg, K, Na, Cl, N-NO3, HCO3, SO4, F, Sr, B, Si, dureza total*, pH, CE, DO,
TDS, 18O y 2H.
*Nota: El parámetro dureza total se determinó a partir de los resultados separados obtenidos para calcio y magnesio,
aplicando la formula: Dureza (mgCaCO3/L)= 2,497(mgCa/L) + 4,118(mgMg/L). (Fuente: Laboratorio de análisis químico –
Comisión Chilena de Energía Nuclear).
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33 Tabla 7: Errores analíticos para cada punto de muestreo.
Punto
Sector
% error
G1
Río Grande (aguas abajo Embalse La Paloma)
2,73
G2
Río Grande en El Guindo
3,62
G3
APR El Guindo
4,21
H1
Embalse Recoleta
23,70
H2
Río Hurtado en Villaseca
7,34
H3
APR Villaseca
2,44
E1
APR Estación Recoleta
1,34
E2
Estero El Ingenio en Lagunillas
2,74
E3
Estero El Ingenio en Cruce Talhuén
0,80
E4
Estero El Ingenio en Badén
5,56
E5
Estero El Ingenio en Cruce El Trapiche
4,08
E6
APR El Trapiche
2,98
L1
Río Limarí en Los Peñones
8,81
L2
Aguas del Valle, Ovalle
4,07
L3
Río Limarí, La Chimba
6,87
L4
APR Limarí
3,75
L5
Río Limarí en Cruce San Julián con El Trapiche
9,54
L6
APR San Julián
5,14
L7
Río Limarí en Cruce Los Aromos
7,32
L8
APR Cerrillos Tamaya
1,22
L9
Río Limarí en Barraza
7,40
L10
APR Barraza
4,14
P1
APR Graneros
1,64
P2
Estero Punitaqui en Camarico
24,78
P3
APR Camarico Chico
3,11
P4
APR Los Nogales
4,31
P5
Estero Punitaqui en Chalinga
11,67
P6
APR Chalinga
9,66
P7
Vertiente, Rinconada Punitaqui
2,02
P8
Vertiente, Rinconada Punitaqui
11,02
P9
Vertiente, Rinconada Punitaqui
7,89
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34 Tabla 8: Porcentaje de datos censurados para los diferentes parámetros obtenidos del
total de análisis (muestras).
Parámetros
A. Superficial %
A. Subterránea %
P
60
44
Li
100
100
Sr
0
6
B
7
25
Si
0
0
Al
87
94
Fe
87
63
Mn
100
81
Pb
100
100
Zn
100
88
Na
0
0
K
0
0
Ca
0
0
Mg
0
0
As
100
100
Cd
100
100
Cu
87
100
Conductividad eléctrica
0
0
Dureza total
0
0
pH
0
0
Alcalinidad
33
100
STD
0
0
HCO3
0
0
F
0
0
Cl
0
0
SO4
0
0
N-NO3
0
0
N-NO2
100
100
PO4
100
100
2
δH
0
0
18
0
0
δ O
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35 4.2 Hidroquímica
4.2.1 Análisis Estadístico Simple Descriptivo
Para el análisis estadístico simple, se analizaron por separado las aguas
superficiales y subterráneas. Los resultados se presentan en las Tablas 9 y 10.
Comparando estos resultados, con los obtenidos por Baldessari (2007) y de
acuerdo a los parámetros coincidentes con este estudio, se advierte cierta
variación temporal. Se destacan los valores para Fe, que en el estudio presentado
por Baldessari presenta una concentración promedio de 0,4 mg/L, y en este
estudio de 0,06 mg/L, ambas en aguas superficiales. Eso sí, es importante
recordar que en este estudio se utilizaron concentraciones disueltas y en el
estudio realizado por Baldessari (2007), concentraciones totales.
En relación al análisis estadístico de nuestro estudio, los valores promedios que
cambian
notoriamente
sus
concentraciones,
entre
aguas
superficiales
y
subterráneas son: Cl, dureza total, N-NO3 y SO4.
4.2.2 Análisis Gráfico: Variaciones Espaciales
A continuación, se presenta un análisis gráfico de la variación espacial de las
concentraciones de los diferentes parámetros considerados tanto para aguas
superficiales como aguas subterráneas. Cabe señalar, que debido a la importancia
de cada tipo de agua, tanto en el ámbito agrícola (aguas superficiales) como en el
uso para agua potable (aguas subterráneas), se incluyen en los gráficos, según
corresponda, los niveles permisibles establecidos en las Normas Chilenas 1333 y
409 respectivamente.
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36 Tabla 9: Estadísticos descriptivos agua superficial (para 15 muestras).
Mínimo
Máximo
Media
Mediana
Desv.Est.
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
Ca
35,9
244,0
100,0
106,0
67,1
Mg
9,9
124,0
36,0
42,8
40,2
K
1,9
8,1
4,2
5,2
2,4
Na
19,7
330,0
93,1
117,0
111,9
Cl
9,7
521,0
85,7
115,0
199,0
F
0,0
1,1
0,2
0,2
0,3
HCO3
120,0
370,0
253,4
254,0
80,6
Dureza total
130,0
1086,0
403,5
350,0
327,9
PO4
2,5
2,5
2,5
2,5
0,0
N-NO3
0,3
5,4
1,3
1,3
1,5
N-NO2
1,0
1,0
1,0
1,0
0,0
SO4
47,3
964,0
169,6
157,0
243,2
Al
0,1*
0,1*
0,1*
0,1*
0,0
B
0,1*
0,3
0,2
0,2
0,1
As
0,01*
0,01*
0,01*
0,01*
0,00
Cd
0,01*
0,01*
0,01*
0,01*
0,00
Cu
0,02*
0,01*
0,01*
0,01*
0,00
Fe
0,1*
0,1*
0,1*
0,1*
0,0
Mn
0,1*
0,1*
0,1*
0,1*
0,0
Pb
0,1*
0,1*
0,1*
0,1*
0,0
Zn
0,1*
0,1*
0,1*
0,1*
0,0
P
0,1*
0,7*
0,1*
0,1*
0,2
Li
0,1*
0,1*
0,1*
0,1*
0,0
Sr
0,2
1,2
0,5
0,6
0,4
Si
2,2
15,3
7,5
9,4
3,7
pH
8,9
7,6
8,0
7,9
0,3
DO
4,8
13,3
8,2
9,0
2,9
CE
335,7
3061,0
829,9
1036,0
926,4
TDS
187,0
1799,0
472,5
593,0
548,6
2
δ H (‰)
-73,9
-45,8
-59,6
-60,6
7,3
-9,3
-5,9
-7,4
-7,4
0,9
18
δ O (‰)
*Nota: Valores resultantes del promedio entre cero y el límite de detección.
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de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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37 Tabla 10: Estadísticos descriptivos agua subterránea (para 16 muestras).
Mínimo
Máximo
Media
Mediana
Desv.Est.
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
Ca
25,4
251,0
88,3
95,6
62,6
Mg
15,9
115,0
36,1
36,6
27,2
K
2,0
7,4
3,5
3,4
1,8
Na
35,6
323,0
102,6
101,7
94,1
Cl
19,2
681,0
107,6
110,7
186,8
F
0,01*
0,20*
0,10*
0,10*
0,10
HCO3
166,0
516,0
286,9
278,0
87,8
Dureza total
152,0
1100,0
380,8
327,0
253,7
PO4
2,5
2,5
2,5
2,5
0,0
N-NO3
0,4
14,1
2,5
2,2
4,0
N-NO2
1,0
1,0
1,0
1,0
0,0
SO4
12,7
370,0
119,1
142,0
111,6
Al
0,1*
0,1*
0,1*
0,1*
0,0
B
0,1*
0,3
0,1*
0,2
0,1
As
0,01*
0,01*
0,01*
0,01*
0,00
Cd
0,01*
0,01*
0,01*
0,01*
0,00
Cu
0,01*
0,01*
0,01*
0,01*
0,00
Fe
0,1*
2,2
0,1*
0,1*
0,7
Mn
0,1*
0,9
0,1*
0,1*
0,2
Pb
0,1*
0,1*
0,1*
0,1*
0,0
Zn
0,1*
0,3
0,1*
0,1*
0,1
P
0,1*
0,2
0,1*
0,1*
0,1
Li
0,1*
0,1*
0,1*
0,1*
0,0
Sr
0,1*
1,4
0,4
0,4
0,4
Si
9,2
23,8
12,5
11,3
4,2
pH
8,0
6,9
7,4
7,5
0,3
DO
2,1
8,1
4,6
5,4
1,9
CE
514,7
3220,7
969,1
1027,3
791,2
TDS
276,5
1798,5
542,1
575,0
449,0
2
δ H (‰)
-75,4
-34,7
-51,0
-55,3
11,8
-9,5
-5,6
-6,9
-6,9
1,1
18
δ O (‰)
*Nota: Valores resultantes del promedio entre cero y el límite de detección.
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38 4.2.2.1 Parámetros de Terreno
a) pH: Las Figuras 5 y 6, muestra el comportamiento de esta variable. En general,
en ambos tipos de muestreo, se mantienen levemente alcalinos los valores de pH
de casi todos los puntos, y todos dentro de los rangos de la normativa
correspondiente para cada caso. En aguas superficiales (Fig. 5) la excepción la
constituye la muestra tomada en el Río Limarí, en el sector de cruce San Julián
con el Trapiche (L5) en que el valor del pH presenta un leve aumento,
probablemente debido a los aportes por drenaje agrícola hacia las aguas
superficiales. En aguas subterráneas (Fig. 6) destaca en el punto de APR Barraza
(L10), donde aumenta el valor del pH aproximadamente en una unidad.
10,0
Dirección del Flujo
Unidad pH
9,0
8,0
7,0
6,0
5,0
G1 G2 H1 H2
L1
L3
L5
E2
E3
E4
E5
L7
L9
P2
P5
Puntos
Figura 5: Variación espacial de pH en agua superficial;
NCh 1333.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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39 9,0
Unidad pH
8,0
7,0
6,0
G3 H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
Puntos
Figura 6: Variación espacial de pH en agua subterránea;
NCh 409.
b) Conductividad Eléctrica: Es una medida de la concentración total de iones en la
solución. A diferencia del pH, tanto para aguas superficiales, como para aguas
subterráneas, se observan comportamientos distintos (Fig. 7, paneles A y B).
En aguas superficiales (Fig. 7, panel A), la conductividad mantiene valores
similares a medida que avanzamos en la cuenca, a excepción del Estero El
Ingenio. De hecho, en el punto de Estero El Ingenio en badén (E4) ubicado
inmediatamente aguas abajo del sector de Panulcillo presenta el valor más alto.
Esto puede deberse posiblemente al efecto de las soluciones provenientes de las
piscinas de evaporación presentes en Panulcillo, que se infiltran hacia el estero. A
medida que avanzamos aguas abajo, disminuye levemente, probablemente debido
a la dilución que experimenta al mezclarse con las aguas del Río Limarí. Y
finalmente, en el punto L9 (Río Limarí en Barraza) aumenta nuevamente,
probablemente por efecto de que en este sector la cuenca es más ancha, lo que
favorecería la evaporación del agua y esto a su vez hace que se produzcan
concentraciones más salinas provocando el aumento en la conductividad.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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40 Respecto a aguas subterráneas (Fig. 7, panel B), la conductividad comienza a
aumentar, justo en el punto de APR El Trapiche (E6), coincidentemente aguas
abajo del punto Estero El Ingenio en badén, llegando a su valor más alto en APR
Cerrillos de Tamaya (L8) coincidentemente puntos ubicados cercanamente a los
puntos nombrados en aguas superficiales (E4 y L9), lo que puede ser indicador de
una posible interacción entre estos.
3500
A Dirección del Flujo
3000
CE uS/cm
2500
2000
1500
1000
500
0
G1 G2 H1 H2 L1
L3
L5
E2
E3
E4
E5
L7
L9
P2 P5
Puntos
3500
3000
B Dirección del Flujo
CE uS/cm
2500
2000
1500
1000
500
0
G3 H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
Puntos
Figura 7: Conductividad eléctrica en agua superficial (Panel A) y subterránea (Panel B).
Punto de muestreo.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
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41 c) CE- pH: Para el caso de las aguas superficiales (Fig. 8, panel A) se observa
que los valores de pH y conductividad están inversamente relacionados hasta el
punto Río Limarí en La Chimba (L3), a medida que disminuye el pH, aumenta la
conductividad, esto porque al disminuir el pH aumenta la concentración de iones
en el agua. Aunque cabe señalar que los rangos de pH son bastante limitados.
Luego, en el punto Río Limarí en cruce San Julián con El Trapiche (L5) y la
sección destacada (línea segmentada), muestra que desde Estero El Ingenio en
cruce Talhuén (E3) hasta Río Limarí en Barraza (L9) no hay una correlación entre
pH y conductividad, puesto que hay altos valores para conductividad y altos
valores de pH. Estos altos valores en la conductividad probablemente tengan
relación con las concentraciones salinas naturales encontradas al final de la
cuenca, donde se ubican estos puntos muestreados.
En aguas subterráneas (Fig. 8, panel B), se observa hasta APR Estación Recoleta
(E1) una relación directa entre el aumento de pH y conductividad. En los puntos L8
(APR Cerrillos de Tamaya) y L10 (APR Barraza), se observa una relación inversa
entre los parámetros señalados. En los puntos correspondientes al Estero
Punitaqui (P1 - P9) se observa que a medida que aumentan los valores de pH
favorecen la disminución de concentración iónica, la que lleva a disminuir la
conductividad eléctrica.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
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42 9,5
3000
9,0
CE uS/cm
2500
8,5
2000
8,0
1500
7,5
1000
Dirección del Flujo
500
0
A
Unidad pH
3500
7,0
6,5
G1 G2 H1 H2 L1 L3 L5 E2 E3 E4 E5 L7 L9 P2 P5
Puntos
3500
8,2
3000
8,0
7,6
2000
7,4
1500
7,2
7,0
1000
Unidad pH
7,8
2500
CE uS/cm
B 6,8
500
6,6
0
6,4
G3 H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
Puntos
Figura 8: Variación de la conductividad eléctrica y pH en agua superficial (Panel A) y
subterránea (Panel B).
Conductividad eléctrica;
pH
4.2.2.2 Cationes Mayores
a)
Ca-Mg-Na: Se observa que los niveles de Ca, Mg y Na, tanto en aguas
superficiales como en subterráneas están relacionados directamente entre sí
(Fig. 9, paneles A y B). Se advierte además que las más altas concentraciones se
presentan en los puntos pertenecientes al Estero El Ingenio. En aguas
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43 subterráneas, destaca APR Cerrillos de Tamaya (L8) con las mayores
concentraciones (notar la escala logarítmica de la figura).
Ca ‐ Mg ‐ Na mg/L
1000
A 100
10
Dirección del Flujo 1
G1 G2 H1 H2 L1
L3
L5
E2 E3 E4 E5
L7
L9
P2 P5
Puntos
Ca ‐ Mg ‐ Na mg/L
1000
B 100
10
1
G3 H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
Puntos
Figura 9: Calcio, magnesio y sodio en aguas superficiales (Panel A) y subterránea (Panel
B).
Ca;
Mg;
Na.
b) Razón Ca/Mg: La razón Ca/Mg (ambos en mg/L) en aguas superficiales,
muestra una gran variación en los distintos afluentes. En el Río Hurtado las
concentraciones de calcio son 5 veces la de magnesio, mientras que en el Estero
Punitaqui es aproximadamente 2. En el Río Limarí esta razón va disminuyendo en
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44 el sentido del flujo (Fig. 10, panel A). En aguas subterráneas, la razón fue
mostrando el mismo comportamiento que las aguas superficiales, aunque desde el
punto APR Graneros (P1), va disminuyendo, con excepción de los puntos APR
Camarico Chico (P3) y APR Los Nogales (P4) (Fig. 10, panel B).
6,0
A Razón Ca/Mg
Dirección del Flujo 4,0
2,0
0,0
G1 G2 H1 H2
L1
L3
L5
E2
E3
E4
E5
L7
L9
P2
P5
Puntos
Razón Ca/Mg
6,0
B 4,0
2,0
0,0
G3 H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
Puntos
Figura 10: Razón Ca/Mg en agua superficial (Panel A) y subterránea (Panel B).
Punto de muestreo.
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45 c) Razón Ca/Na: La razón Ca/Na en aguas superficiales (Fig. 11) muestra un
comportamiento similar a lo mostrado en la razón Ca/Mg, aunque sólo hasta el
punto L3 (Río Limarí en La Chimba). Desde este punto hasta el final de la cuenca,
las concentraciones de Na en el Río Limarí (es decir, L7 y L9) son mayores que
las de Ca, lo que se podría asociar al aumento en los valores de la conductividad
eléctrica visto anteriormente (Fig. 7, panel A) por el aumento en las
concentraciones de iones en este sector, especialmente de Na+ y Ca+2.
En aguas subterráneas (Fig. 12), esta razón no mostró gran variación a lo largo de
la cuenca, pero cabe señalar que las concentraciones de Na fueron mayores que
las de Ca desde el punto APR San Julián (L6) hasta el final de la cuenca. Una
excepción es la muestra de APR Villaseca (H3), que presenta el mismo
comportamiento que en la razón Ca/Mg, con el valor de Ca/Na más alto de todos
los puntos de muestreo, aproximadamente 2,6.
3,5
Dirección del Flujo Razón Ca/Na
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
G1 G2 H1 H2 L1
L3
L5
E2
E3
E4
E5
L7
L9
P2 P5
Puntos
Figura 11: Razón Ca/Na en agua superficial.
Punto de muestreo.
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46 3,0
Razón Ca/Na
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
G3 H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
Puntos
Figura 12: Razón Ca/Na en agua subterránea.
Punto de muestreo.
4.2.2.3 Aniones Mayores
a) SO4: Las concentraciones de SO4 en aguas superficiales (Fig. 13, panel A)
presentan valores bajo el límite permisible de la norma (1333 riego) hasta el punto
de confluencia del Estero El Ingenio con el Río Limarí, donde sobrepasa el valor
normado. Esto, probablemente debido a las altas concentraciones presentes en el
Estero El Ingenio, específicamente en cruce Talhuén (E3). Posiblemente estos
altos valores de sulfato encontrados en cruce Talhuén, se deban a las
infiltraciones provenientes de las piscinas de evaporación de la compañía minera
Panulcillo, mencionado anteriormente. Cabe señalar, que a medida que se avanza
aguas abajo, esta concentración va disminuyendo (igualmente sobrepasando el
límite permisible. En el sector de Barraza (L9) vuelve a presentar un leve aumento.
En aguas subterráneas, en general, las concentraciones de todos los puntos de
muestreo estuvieron por debajo de los límites permitidos (Fig. 13, panel B). Eso sí,
se observa el leve aumento de éstas desde los pozos muestreados en el Estero El
Ingenio (APR El Trapiche, E6) hasta los pozos ubicados en el Río Limarí (APR
Cerrillos de Tamaya, L8), en directa relación con lo mencionado en aguas
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47 superficiales. Cabe señalar, que destacan los bajos valores encontrados en las
vertientes de Rinconada de Punitaqui (P7, P8 y P9).
1000
SO4 mg/L
800
A Dirección del Flujo 600
400
200
0
G1 G2 H1 H2 L1 L3 L5 E2 E3 E4 E5 L7 L9 P2 P5
Puntos
B 500
SO4 mg/L
400
300
200
100
0
G3 H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
Puntos
Figura 13: Sulfato en agua superficial (Panel A) y subterránea (Panel B).
Punto de muestreo;
NCh 1333;
NCh 409.
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48 b) Cl: En relación al contenido de cloruro en aguas superficiales (Fig. 14, panel A)
en general en la zona de estudio la presencia de éste se puede deber a la alta
evapotranspiración del suelo, neblinas provenientes de la costa, así como también
por efecto de la lixiviación de sedimentos de terrazas salinas. En general, las
subcuencas del Río Grande y Hurtado presentan bajas concentraciones. En el
Estero El Ingenio y a medida que avanzamos hacia la costa se encontraron
concentraciones mayores que las de las subcuencas nombradas anteriormente, lo
que puede deberse probablemente a los aportes de Cl de neblinas con contenidos
salinos de origen marino y también por la presencia de terrazas salinas presentes
al final de la cuenca (que fueron terrazas marinas en parte).
Respecto a las aguas subterráneas (Fig. 14, panel B), al igual que en aguas
superficiales, presentan altas concentraciones los pozos muestreados del Estero
El Ingenio,
posiblemente por efecto de algún tipo de alteración de rocas
provocado por la infiltración de soluciones provenientes desde Panulcillo. Los
puntos APR Cerrillos de Tamaya (L8) y APR Barraza (L10), presentan altas
concentraciones de cloruro, en directa relación con lo mencionado en aguas
superficiales para el final de la cuenca. Los puntos del Estero Punitaqui y
Rinconada de Punitaqui, presentan bajas concentraciones.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
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49 A
1000
Cl mg/L
100
10
Dirección del Flujo 1
G1 G2 H1 H2 L1
L3 L5 E2 E3 E4 E5 L7
L9 P2 P5
Puntos
1000
B
Cl mg/L
100
10
1
G3 H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
Puntos
Figura 14: Cloruro en agua superficial (Panel A) y subterránea (Panel B).
Punto de muestreo;
NCh 1333;
NCh 409.
c) HCO3: Bicarbonato en aguas superficiales (Fig. 15, panel A) muestra
concentraciones en ascenso a medida que se avanza en dirección del flujo, hasta
llegar al punto Estero El Ingenio en badén (E4), donde bajan sus concentraciones.
La excepción la constituye el punto del Estero El Ingenio en cruce Talhuén (E3),
en que disminuye levemente su concentración, probablemente debido al aporte de
lixiviados provenientes de Panulcillo, que actúan acidificando las aguas.
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50 En aguas subterráneas (Fig. 15, panel B) se observa también un aumento en las
concentraciones a medida que avanzamos en la cuenca hasta llegar a APR
Barraza (L10) donde sufre un descenso. Referente a los puntos del Estero
Punitaqui, presentan valores muy diferentes APR Graneros (P1) y APR Los
Nogales (P4), probablemente por la influencia de las aguas de regadío del
embalse
La
Paloma
sobre
estas
aguas,
ya
que
presentan
similares
concentraciones que el punto G3 (APR El Guindo), para un valor de pH bajo en
este punto (7,1).
500
A Dirección del Flujo HCO3 mg/L
400
300
200
100
0
G1 G2 H1 H2 L1 L3 L5 E2 E3 E4 E5 L7 L9 P2 P5
Puntos
600
B HCO3 mg/L
500
400
300
200
100
0
G3 H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
Puntos
Figura 15: Bicarbonato en agua superficial (Panel A) y subterránea (Panel B).
Punto de muestreo.
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51 d) N-NO3: Nitrato (expresado como nitrógeno) en aguas superficiales (Fig. 16),
presenta un ascenso a medida que se avanza en dirección del flujo, especial
aumento se observa hasta Río Limarí en cruce San Julián con El Trapiche (L5),
punto de confluencia entre el Río Limarí y el Estero El Ingenio, probablemente por
las concentraciones que trae éste, por efecto de las actividades agrícolas
desarrolladas en esa subcuenca. Luego, ya en L7 (Río Limarí cruce Los Aromos),
disminuye la concentración, no encontrando una explicación consistente para
explicar esta variación.
En aguas subterráneas (Fig. 17) las concentraciones de nitrato presentan distintos
comportamientos en cada punto de muestreo, probablemente por la influencia de
las aguas superficiales sobre estos, es decir, su interacción. Al igual que en aguas
superficiales, el punto APR Limarí (L4) sufre un aumento, al igual que L5,
probablemente por una interacción entre ambas. Lo mismo ocurre con los puntos
P1 y P4. Como se señaló con el bicarbonato, presentaron concentraciones
diferentes a los demás puntos del Estero Punitaqui, posiblemente por la influencia
de las aguas del embalse La Paloma. En cuanto a los puntos de Rinconada de
Punitaqui, el punto P8 presentó la concentración más alta de toda la cuenca con
14,1 mg/L de N-NO3.
N‐NO3 mg/L
10
1
0,1
G1 G2 H1 H2 L1
L3
L5 E2 E3 E4 E5 L7
L9 P2 P5
Puntos
Figura 16: N-NO3 en agua superficial.
Punto de muestreo.
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52 N‐NO3 mg/L
100
10
1
0,1
G3 H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
Puntos
Figura 17: N-NO3 en agua subterránea.
Punto de muestreo;
NCh 409.
e) SO4 – Cl - HCO3: En agua superficial, las concentraciones de sulfato, cloruro y
bicarbonato mostraron comportamientos similares (Fig. 18, panel A). La excepción
la constituye el punto E3 (Cruce Talhuén) que muestra niveles de sulfato mucho
mayores que los de bicarbonato, posiblemente por ser una zona de alteración
hidrotermal o por efectos de la infiltración de soluciones provenientes de las
canchas de evaporación de lixiviados provenientes de la Compañía Minera
Panulcillo.
Aguas subterráneas (Fig. 18, panel B), SO4, Cl y HCO3 mostró un comportamiento
similar que en aguas superficiales, con especial incremento en el Río Limarí, y una
disminución importante en el Estero Punitaqui. En general, aguas superficiales y
subterráneas siguen una misma tendencia, con concentraciones que van en
aumento, a excepción de los puntos de Rinconada de Punitaqui (P7, P8 y P9), con
valores menores.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
53 A
SO4 ‐ Cl ‐ HCO3 mg/L
1000
100
10
Dirección del Flujo 1
G1 G2 H1 H2 L1 L3 L5 E2 E3 E4 E5 L7 L9 P2 P5
Puntos
SO4 ‐ Cl ‐ HCO3 mg/L
1000
B
100
10
1
G3 H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
Puntos
Figura 18: Sulfato, cloruro y bicarbonato en aguas superficiales (Panel A) y
subterráneas (Panel B).
SO4;
Cl;
HCO3.
f) Razón SO4/Cl: En aguas superficiales (Fig. 19, panel A), la razón SO4/Cl (ambos
en mg/L) presenta su máximo en la subcuenca del Río Hurtado, en donde la
concentración de sulfato es 10 veces la de cloruro. Si bien el valor de sulfato en
Río Hurtado está por debajo de los límites permisibles de la norma, su valor alto
en la razón se explica por la baja concentración de cloruro que presenta.
Igualmente, hacia el final de la zona de estudio (L7, L9) se incrementan los niveles
de SO4 en forma importante, pero también los de Cl, lo que hace tener una razón
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de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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54 baja. Respecto a las aguas subterráneas (Fig. 19, panel B), desde los puntos en
que confluyen el Río Limarí con el Estero El Ingenio, E6 (APR El Trapiche) y L6
(APR San Julián), la razón mostrada indica claramente que presentan valores de
cloruro mayores a los de sulfato.
Razón SO4/Cl
100,0
Dirección del Flujo A
10,0
1,0
0,1
G1 G2 H1 H2 L1 L3 L5 E2 E3 E4 E5 L7 L9 P2 P5
Puntos
Razón SO4/Cl
10,0
B
1,0
0,1
G3 H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
Puntos
Figura 19: Razón SO4/Cl en aguas superficiales (Panel A) y subterráneas (Panel
B).
Punto de muestreo.
4.2.2.4 Metales
a) Cu: Las concentraciones de cobre casi en el 100% de los puntos de muestreo
de la zona de estudio, tanto para aguas superficiales como en aguas
subterráneas, resultaron por debajo del límite de detección, lo que hace imposible
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55 un análisis más en profundidad
p
d acerca de éste parámetro químico. Las
f
Río Limarí en cruce San Julián con
n el Trapich
he (L5) y Estero
exccepciones fueron
Punitaqui en Camarico
o (P2), mu
uestras perteneciente
es a aguas superficiiales,
mbas con un
n valor de 0,022
0
mg/L..
am
b) Fe: El com
mportamien
nto del hierro en agua superficia
al resultó también
t
en
n que
cassi el 100% de las muestras pressentó valores bajo el límite de detección
d
y bajo
los límites pe
ermisibles de la norrmativa corrrespondien
nte. Las excepciones
e
s las
nstituyeron Estero Pu
unitaqui en Camarico (P2) y Estero Punitaq
qui en Cha
alinga
con
(P5
5), ambas con 0,14 mg/L. En
n aguas su
ubterráneas, el comportamiento
o es
dife
erente (Fig
g. 20). Se observa que gran parte de los puntoss de muesstreo,
pre
esentan valores bajo el límite de
d detecció
ón y tambiién bajo la
a normativa
a. La
exccepción, la
a constituye APR Villaseca (H3), APR San
S
Julián (L6), APR El
Tra
apiche (E6) y APR Graneros (P1) con valores
v
de
e hierro so
obre los lím
mites
perrmitidos.
10
Fe mg/L
1
0,1
0
0,,01
G3 H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8
P P9
Punttos
F
Figura
20: Hierro en agu
ua subterránea.
Punto de
d muestreo
o;
NCh 1333;
NCh 409.
c) Al: Las concentracio
c
ones de aluminio tan
nto en agu
uas superficciales como en
uas subterráneas, ressultaron ca
asi todos lo
os valores por debajo del límitte de
agu
“Caracterización
a
n de la interaccción agua superficial/agua
a subterránea
a poco profunda en la parte
e baja
de la Cuenc
ca del Río Lim
marí, a través del uso de Herramientas Hidroquímica
H
s e Isotópicass”
A
Jofré Sapiain/2011
Elizabeth Andrea
56 detección, excepto en los puntos Embalse Recoleta (H1) y Estero El Ingenio en
badén (E4), ambos con 0,10 y 0,11 mg/L respectivamente. Lo mismo ocurrió con
los resultados en aguas subterráneas, a excepción del punto APR Cerrillos de
Tamaya (L8), con un valor de 0,13 mg/L.
d) Zn: En agua superficial y subterránea el zinc presentó casi los mismos
comportamientos del Cu, Fe y Al. En agua superficial obtuvo todos los valores por
debajo del límite de detección (0,05 mg/L). En agua subterránea, la excepción la
constituyeron los puntos G3 (APR El Guindo), con un valor de 0,11 mg/L, y H3
(APR Villaseca) con 0,27 mg/L, coincidentemente ambos puntos ubicados aguas
abajo de embalse La Paloma y embalse Recoleta respectivamente.
e) As: Las concentraciones de arsénico en la totalidad de los puntos de muestreo
de la zona de estudio, tanto para aguas superficiales como en aguas
subterráneas, resultaron valores por debajo del límite de detección (0,01 mg/L), lo
que hace imposible un análisis más en profundidad acerca de éste parámetro
químico.
f) B: El boro en agua superficial, en su totalidad presentó valores por debajo de
los límites permisibles de la normativa para agua de riego. Desde el punto G1
(Aguas abajo embalse La Paloma), con un valor de 0,12 mg/L, presenta una gran
disminución al llegar a G2 (Río Grande en el Guindo), llegando a obtenerse un
valor por debajo del límite de detección (0,05 mg/L), esto puede deberse a la
dilución que va sufriendo aguas abajo o probablemente a una interacción con
aguas subterráneas, ya que en el mismo sector, en el punto APR El Guindo (G3),
la concentración es de 0,18 mg/L (Fig. 21, paneles A y B). Luego, en el sector de
cruce San Julián con El Trapiche (L5), sufre un leve aumento, lo que coincide justo
en la confluencia de éste con el Estero El Ingenio, específicamente en el punto E5
(cruce El Trapiche) que viene con un aumento en sus niveles de boro.
En aguas subterráneas, los valores no variaron significativamente. La excepción la
constituyó APR Camarico Chico (P3), en que disminuyó sus niveles por debajo del
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57 límite de detección. Si bien, es posible la variación entre dos muestras
consecutivas, la disminución considerable de esta probablemente se deba a que
P1 (APR Graneros) tenga influencia de las aguas de regadío provenientes del
Embalse La Paloma, ya que sus concentraciones son bastante similares a las del
punto G1 (Río Grande aguas abajo del Embalse La Paloma). Esto no ocurriría en
el caso de P3 (APR Camarico Chico) y P4 (APR Los Nogales).
A
B mg/L
1
0,1
Dirección del Flujo 0,01
G1 G2 H1 H2 L1
L3
L5
E2
E3
E4
E5
L7
L9
P2
P5
Puntos
B mg/L
1
B
0,1
0,01
G3 H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
Puntos
Figura 21: Boro en agua superficial (Panel A) y subterránea (Panel B).
Punto de muestreo;
NCh 1333.
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58 4.2.3 Análisis Gráfico: Diagramas Ternarios
En forma complementaria, se presenta a continuación una caracterización de la
composición de aguas superficiales y subterráneas en función de sus cationes y
aniones mayores utilizando diagramas de Piper.
En aguas superficiales (Fig. 22), el diagrama de Piper muestra en primer lugar que
las aguas del Río Limarí y Hurtado se agrupan cercanas y clasificadas en su
mayoría como aguas bicarbonatadas cálcicas (Ca(HCO3)2). Las excepciones
fueron los puntos de Villaseca (H2) que fue clasificada como agua del tipo
sulfatada cálcica, y también los puntos de Río Limarí en cruce Los Aromos (L7) y
Barraza (L9) que fueron clasificadas como aguas del tipo cloruradas cálcicas
(CaCl2). En cuanto a las aguas del Río Grande, éstas fueron clasificadas como
bicarbonatadas cálcicas. En cuanto al Estero El Ingenio, de sus seis muestras,
cuatro pertenecen a aguas del tipo sulfatadas cálcicas (CaSO4), una muestra al
tipo bicarbonatada cálcica (Lagunillas (E2)) y otra al tipo clorurada cálcica (Cruce
El Trapiche (E5)). Las aguas del Estero Punitaqui clasifican dentro de las aguas
del tipo cloruradas cálcicas.
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Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
59 %
40
%
%
%
C
B
HB
20
%
20
E
20
O
+C
3
HC
O
%
60
%
40
%
%
%
20
20%
Cl
Figura 22: Diagrama de Piper para aguas superficiales.
Estero El Ingenio;
40%
80
%
80
%
20
%
%
60
%
40
80
Ca
%
%
40
Mg
SO 4
%
%
E
C
AB
C
E
AB C B
H HBB
80
20%
C C
CH
H
C
A
A
B
EE B B
BB
60%
60
40%
%
+K
60%
80%
C
40
Na
80%
3
20
%
B
H
E
AA
BC
B
60
l
40
SO
4
g
+M
+C
Ca
%
60
%
80
%
80
60
C
Limarí;
Grande;
Hurtado;
Punitaqui.
El diagrama de Piper para las aguas subterráneas (Fig. 23), indican que las
muestras para las subcuencas de los Ríos Limarí, Hurtado y de Estero El Ingenio
clasifican como aguas del tipo sulfatadas cálcicas. A excepción de los puntos APR
Cerrillos de Tamaya (L8), APR Barraza (L10) y APR El Trapiche (E6) clasificadas
como aguas cloruradas cálcicas (circulo 1), las que coinciden con lo mostrado en
el diagrama de aguas superficiales (puntos L7, L9 Y E5) lo que indicaría
probablemente una interacción entre estas. La muestra del Río Grande clasificó
como un agua del tipo bicarbonatada cálcica. En relación a los puntos
muestreados en el Estero Punitaqui, en su mayoría clasificaron en las aguas de
tipo cloruradas cálcicas, con excepción de los puntos de Rinconada de Punitaqui
(P7 y P9) (circulo 2), que clasificaron como bicarbonatadas cálcicas, y el punto
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60 APR Los Nogales (P4) (circulo 3) que clasificó como agua del tipo clorurada
sódica (NaCl).
%
80
%
80
%
60
%
40
%
4
J
J
K
PJ P
KPP
J
P
I J
3
%
20
M
%
20
SO
40
g
+M
+C
%
Ca
l
60
1
PP
3
O
+C
3
HC
O
Ca
%
20%
80
%
40
%
%
20
%
%
60
%
40
80
20
PP
Cl
Figura 23: Diagrama de Piper para aguas subterráneas.
Estero El Ingenio;
40%
P
J
KJ
P
PP J
P
%
%
80
M
K
J
60
%
40
Mg
%
60
%
I
60%
SO 4
%
%
80
PP
PK
P
P
P
J
JP
K
MIJJJ
20%
%
60
40%
80%
40
+K
60%
Na
80%
20
20
%
2
Limarí;
Grande;
Hurtado;
Punitaqui.
En la Figura 24, muestra el diagrama de Piper de los promedios de las
concentraciones de iones mayores para cada subcuenca, tanto para aguas
superficiales como subterráneas. Luego, en la Tabla 11 se clasifican las aguas de
cada subcuenca según las fases dominantes.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
61 %
60
%
40
%
20
O
+C
3
HC
O
%
60
%
C
40%
%
%
40
20
%
%
60
%
40
80
%
KJ
B
PH
20
%
80
M
Ca
20%
%
%
40
Mg
60%
SO 4
%
E
A
I
80
C
H
KP
J
B
A
EI
M
20%
%
60
40%
80%
40
+K
60%
%
3
20
%
20
Na
80%
80
%
J
B
K
H
P
%
l
SO
4
g
+M
+C
Ca
%
40
%
E
A
I
C
60
%
80
%
80
60
20
M
Cl
Figura 24: Diagrama de Piper para los promedios de cada subcuenca (entre paréntesis se
indica el número de muestras considerado). Promedio agua superficial:
Hurtado (2);
agua subterránea:
Estero El Ingenio (4);
Grande (1);
Limarí (5);
Hurtado (1);
Grande (2);
Punitaqui (2). Promedio
Estero El Ingenio (2);
Limarí (5);
Punitaqui (7).
En aguas superficiales, tanto las aguas del Río Grande como las del Río Hurtado,
resultaron ser aguas del tipo bicarbonatadas cálcicas, las aguas pertenecientes al
Estero El Ingenio clasificaron dentro del grupo de las sulfatadas cálcicas, y
finalmente las aguas del Río Limarí y Estero Punitaqui pertenecen al tipo
cloruradas cálcicas. En aguas subterráneas el diagrama de Piper indica que las
aguas del Río Grande clasifica dentro de las aguas del tipo bicarbonatadas
cálcicas; tanto el Río Hurtado como el Estero El Ingenio clasificaron dentro del tipo
de aguas sulfatadas cálcicas, y finalmente el Río Limarí con el Estero Punitaqui
clasifican como cloruradas cálcicas.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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62 Tabla 11: Clasificación de aguas por subcuencas.
Subcuenca
Agua Superficial
Agua Subterránea
Grande
Bicarbonatada cálcica (Ca(HCO3)2)
Bicarbonatada cálcica (Ca(HCO3)2)
Hurtado
Bicarbonatada cálcica (Ca(HCO3)2)
Sulfatada cálcica (CaSO4)
Limarí
Clorurada cálcica (CaCl2)
Clorurada cálcica (CaCl2)
El Ingenio
Sulfatada cálcica (CaSO4)
Sulfatada cálcica (CaSO4)
Punitaqui
Clorurada cálcica (CaCl2)
Clorurada cálcica (CaCl2)
Al observar la tabla, se puede ver que tanto aguas superficiales como aguas
subterráneas para las subcuencas de los Ríos Grande, Limarí, Estero El Ingenio y
Estero Punitaqui presentan el mismo
tipo
de
clasificación, pudiendo ser un
indicador de cierto grado de interacción entre ambas. La excepción la presentó el
Río Hurtado mostrando una clasificación diferente en sus aguas superficiales y
subterráneas.
4.2.4 Análisis Gráfico: Diagramas Stiff
A continuación, se presentan los diagramas de Stiff de los sitios de muestreo,
tanto para aguas superficiales como para aguas subterráneas. Estos diagramas
permiten evaluar de forma complementaria la distribución espacial de las
diferentes composiciones de acuerdo a los cationes y aniones mayores.
En aguas superficiales (Fig. 25), es posible observar la dominancia de las aguas
del Río Grande por sobre las aguas del Río Hurtado, en la composición de las
aguas del Río Limarí en Los Peñones (L1). En el Estero El Ingenio, es notorio el
cambio en la composición química de las aguas, luego de la ubicación de
Panulcillo, específicamente en las concentraciones de sulfato y cloruro, en directa
relación con lo mencionado en los análisis gráficos de variación espacial.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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63 Panulcillo
Figura 25: Diagrama de Stiff en aguas superficiales.
En aguas subterráneas (Fig. 26), ocurre algo similar que en aguas superficiales.
Cabe señalar, que los puntos del Estero Punitaqui, presentan características
químicas propias, a excepción del punto P4 (APR Los Nogales).
Al considerar en forma conjunta aguas superficiales y subterráneas es posible
diferenciar cinco agrupaciones (Fig. 27). La primera agrupación está compuesta
por las aguas del Río Hurtado, el segundo grupo por las aguas del Río Grande y el
Río Limarí, hasta el punto cruce San Julián con El Trapiche (L5). Luego, una
tercera agrupación formada sólo por dos puntos del Estero El Ingenio, APR
Estación Recoleta (E1) y Lagunillas (E2), hasta llegar al punto E3 (cruce Talhuén),
donde se ubica la Compañía Minera Panulcillo, que en solitario forma una cuarta
selección.
Aguas abajo del punto E3 (cruce Talhuén) se diferencia un quinto
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64 grupo. Este quinto grupo se advierte hasta el final de la cuenca, donde claramente
se detecta la influencia de la actividad minera en la composición de las aguas. Un
sexto grupo lo componen los puntos de Rinconada de Punitaqui. Y finalmente, un
séptimo grupo, compuesto por las aguas del Estero Punitaqui. Cabe señalar, que
de acuerdo a la diagramación de las composiciones de las aguas según Stiff, se
observa la similitud en la composición y distribución química en las distintas
agrupaciones ya sea en aguas superficiales como en aguas subterráneas. Esto
permite advertir cierto grado de interacción entre ambas.
Panulcillo
Figura 26: Diagrama de Stiff en aguas subterráneas.
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de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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65 3
Panulcillo
5
1
4
2
7
6
Figura 27: Diagrama de Stiff con todos los puntos de muestreo (1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7
corresponden a los números de los grupos mencionados en el texto).
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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66 4.2.5 Análisis Gráfico: Diagramas Araña para Aguas Superficiales.
Se entrega a continuación la comparación entre las concentraciones de las aguas
superficiales de cada afluente y los valores medios mundiales para los parámetros
Ca, Mg, Na, K, N-NO3, HCO3, SO4 y B. Finalmente se agrega el promedio general
por parámetro para cada afluente.
4.2.5.1 Río Grande
En Río Grande (Fig. 28), ambos puntos muestran un comportamiento similar,
presentando valores por sobre la media mundial en la mayoría de los parámetros.
La excepción la constituyen K y N-NO3. Con respecto a potasio presenta valores
bajos, pero igualmente por sobre la media. En cuanto a nitratos, presenta valores
bajo la media, en comparación con los otros parámetros.
Razón
10,0
1,0
B
SO4
NO3
HCO3
K
Na
Mg
Ca
0,1
Parámetros
G1
G2
Figura 28: Razón entre la concentración de los puntos muestreados en la subcuenca del
Río Grande y la media mundial. (Allégre et al. 1973; Levinson, 1974).
4.2.5.2 Río Hurtado
En general, presenta un comportamiento similar que el descrito para el Río
Grande (Fig. 29). En efecto, se observan valores sobre la media mundial en los
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de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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67 mismos parámetros que los vistos anteriormente. Y nuevamente la excepción la
constituyen potasio y nitrato.
Razón
100,0
10,0
1,0
B
SO4
NO3
HCO3
K
Na
Mg
Ca
0,1
Parámetros
H1
H2
Figura 29: Razón entre la concentración de los puntos muestreados en la subcuenca del
Río Hurtado y la media mundial. (Allégre et al. 1973; Levinson, 1974).
4.2.5.3 Estero El Ingenio
A diferencia de lo descrito anteriormente, las muestras del Estero El Ingenio
(Fig. 30) presentan altos valores en todos los parámetros, con respecto a los
promedios mundiales. Destacan los altos contenidos de SO4, específicamente
desde cruce Talhuén (E3), los que coinciden con lo explicado anteriormente en
relación a la infiltración de soluciones provenientes de la actividad minera que se
desarrollaba en el sector. Luego, hacia aguas abajo disminuyen levemente las
concentraciones. Cabe señalar que a medida que se avanza a través de los
puntos muestreados en el estero hay un paulatino aumento en los valores de los
parámetros, con excepción del sulfato, que marca su mayor concentración en el
punto E3.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
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68 Razón
100,0
10,0
1,0
E2
Parámetros
E3
E4
B
SO4
NO3
HCO3
K
Na
Mg
Ca
0,1
E5
Figura 30: Razón entre la concentración de los puntos muestreados en Estero El Ingenio y
la media mundial. (Allégre et al. 1973; Levinson, 1974).
4.2.5.4 Río Limarí
En general, presenta enriquecimiento significativo en Ca, Mg, Na, HCO3, SO4 y B
(Fig. 31), y un enriquecimiento moderado en K y N-NO3. Cabe señalar que en el
punto L7 (Río Limarí en cruce los aromos), se presentan las razones más altas en
comparación con los otros puntos, respecto a los promedios mundiales. Esto se
puede deber a que este es el primer punto aguas abajo luego de la confluencia del
Estero El Ingenio con el Río Limarí, que trae valores elevados en los diferentes
parámetros. Respecto a los valores de Boro, para los puntos L3 (Río Limarí en La
Chimba) y L7, muestran una gran disminución.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
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69 Razón
10,0
1,0
0,1
L1
L3
Parámetros
L5
L7
B
SO4
NO3
HCO3
K
Na
Ca
Mg
0,0
L9
Figura 31: Razón entre la concentración de los puntos muestreados en Río Limarí y la
media mundial. (Allégre et al. 1973; Levinson, 1974). Nótese que en el caso del boro, L3
(Río Limarí en La Chimba) y L7 (Río Limarí en Cruce los aromos) están superpuestos.
4.2.5.5 Estero Punitaqui
El Estero Punitaqui (Fig. 32) presenta enriquecimiento en Ca, Mg, Na y SO4, y
aumento moderado para K, HCO3, N-NO3 y B. En general, ambos puntos
presentan un comportamiento similar. Cabe señalar que respecto a los altos
valores para sodio, se puede deber a que son puntos de muestreo ubicados
cercanos a la desembocadura del río, por lo que posiblemente tengan influencia
de neblinas costeras.
Las razones promedio para las cinco subdivisiones de la cuenca, considerando los
valores promedio para cada uno de ellos con respecto a la media mundial,
muestran resultados consistentes para definir que cada uno de ellos sigue un
mismo patrón (Fig. 33). Se destaca especialmente cómo el Río Limarí es
altamente influenciado en su composición por las aguas provenientes del Estero El
Ingenio, y también por los Ríos Grande y Hurtado. Una vez más, el valor promedio
para sulfato es muy alto en El Ingenio. Es difícil poder establecer una definición en
cuanto a grupos, pero si es posible destacar que los Ríos Grande y Hurtado
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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70 presentan patrones muy similares y con menores concentraciones, que el resto de
la cuenca. Esto puede deberse a un efecto de los embalses sobre estos puntos.
Razón
100,0
10,0
1,0
B
NO3
SO4
HCO3
K
Na
Mg
Ca
0,1
Parámetros
P2
P5
Figura 32: Razón entre la concentración de los puntos muestreados en Estero Punitaqui y
la media mundial. (Allégre et al. 1973; Levinson, 1974).
Razón
10,00
1,00
0,10
0,01
Ca
Mg
G
Na
K
H
HCO3
Parámetros
E
SO4
L
NO3
B
P
Figura 33: Promedio de cada subdivisión de la cuenca del río Limarí y la media mundial.
(Allégre et al. 1973; Levinson, 1974). G: Río Grande; H: Río Hurtado; E: estero El Ingenio;
L: Río Limarí; P: estero Punitaqui.
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de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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71 4.2.6 Relaciones concentración–profundidad para aguas subterráneas.
Se intentó establecer una relación entre la concentración de los parámetros en las
aguas subterráneas y la profundidad de los pozos donde se tomaron las muestras
(acuífero). La profundidad se determinó en base a dos tipos de información:
Profundidad de la zona ranurada (zona de captación) y profundidad del pozo. En
el caso de los valores de las profundidades en las zonas de captación, sólo se
obtuvo para cinco puntos: APR Barraza (H3), APR El Trapiche (E6), APR Cerrillos
de Tamaya (L8), APR Graneros (P1) y APR Camarico Chico (P3). En los puntos
restantes se hizo la relación con la profundidad de la bomba (por inexistencia de la
información).
Tanto la información de la profundidad de la bomba como la profundidad del pozo
se obtuvieron de los encargados de los comités de agua potable rural (operadores
APR) durante la campaña de obtención de datos. La información de la profundidad
de la zona de captación se obtuvo de archivos investigados en la Dirección de
Obras Hidráulicas (DOH) del Ministerio de Obras Públicas (MOP).
a) Considerando la profundidad de la zona de captación de la bomba.
Como se advierte en la Figura 34 (paneles A y E), no fue posible establecer una
relación clara entre la profundidad y las concentraciones de SO4 y N-NO3. Sí, se
advierte una relación inversa entre la profundidad y las concentraciones de
cloruro, es decir, que a menor profundidad, mayor es la concentración (Fig. 34,
panel C).
Para una mejor observación de la relación entre la profundidad de la zona de
captación de la bomba con la concentración de los diferentes aniones se excluyó
el punto P4 (APR Los Nogales), el cual presentaba mayor valor de profundidad de
la bomba en comparación con el resto de los pozos muestreados (Fig. 34, paneles
B, D y F).
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Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
72 400
A
L8
L10
300
400
P4
P6
H3
E1
L4
P3
P1 L2
100
L6
SO4 mg/L
SO4 mg/L
E6
200
L10
300
L6
E6
200
P6
P3
100
G3
0
P1
20
40
80
60
0
L4
L2
E1
G3
C
L8
1000
L10
P6E6
L6
L10
P6 E6
L6
Cl mg/L
P4
L2 L4
E1
H3
P1
L2
L4
E1
H3
G3
G3
10
0
20
40
60
80
Profundidad m
0
E
Profundidad m
10
N (NO3) mg/L
L8
P6
1
F
L4
H3
G3
L6
P3
E1
P1
P4
L10 L4
L8 P6
H3
G3
L6
P3 E6
30
20
L10
E1
P1
10
100
1
P3
100
10
10
D
L8
1000
P3 P1
100
30
10
20
Profundidad m
Profundidad m
Cl mg/L
H3
0
0
N (NO3) mg/L
B
L8
E6
L2
L2
0,1
0,1
0
20
40
60
80
0
Profundidad m
10
20
30
Profundidad m
Figura 34: Relaciones entre la profundidad de la bomba ( ) - zona ranurada (Criba;
)y
las concentraciones de SO4 (Panel A), excluyendo punto P4 (Panel B); Cl (Panel C),
excluyendo punto P4 (Panel D); N-NO3 (Panel E), excluyendo punto P4 (Panel F).
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73 Para el caso del sulfato y nitrato, no fue posible establecer una relación clara entre
su concentración con la profundidad de la bomba y zona ranurada, según sea el
caso (Fig. 34, panel B y F). Referente a cloruros, fue un poco más claro, lo que se
confirma es que a menor profundidad, mayor es la concentración de cloruros, esto
puede deberse a la evapotranspiración que se produce a esta profundidad, la que
hace que aumenten estos valores (Fig. 34, panel D).
b) Según la profundidad del pozo.
Considerando la profundidad del pozo, no fue posible establecer una relación
entre éste y las concentraciones de los diferentes parámetros (Fig. 35, paneles
A - F). Se destaca que, al igual que la relación anterior, para una mejor
observación se excluyó el punto P4 (APR Los Nogales) por ser el punto de
muestreo de mayor profundidad.
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74 400
A
L8
P4
L10
300
SO4 mg/L
SO4 mg/L
P6
P3 H3
L4E1 P1
L2
G3
100
L10
E6
200
P6
P3
L2
100
H3
L4 E1
P1
0
0
50
100
150
0
20
Profundidad m
C
L8
E6
P6
L2
D
P4
P1
E1
L4
L8
E6
P6
Cl mg/L
100
60
1000
L10
L6
P3
40
Profundidad m
1000
Cl mg/L
L6
G3
0
100
L10
L6
P1
P3
L4
L2
E1
H3
H3
G3
G3
10
10
0
50
100
150
0
20
Profundidad m
40
E
P6 H3G3
1
N (NO3) mg/L
P4
E1 P1
L4
F
10
L4
10
60
Profundidad m
100
N (NO3) mg/L
B
L8
300
L6
E6
200
400
L10
L8
L6
P3 E6
L2
0,1
E1
P1
L10
H3
P6
1
P3
E6
G3
L8
L6
L2
0,1
0
50
100
Profundidad m
150
0
20
40
Profundidad m
60
Figura 35: Relaciones entre la profundidad del pozo y las concentraciones de SO4 (Panel
A), excluyendo punto P4 (Panel B); Cl (Panel C), excluyendo punto P4 (Panel D); N-NO3
(Panel E), excluyendo punto P4 (Panel F).
Punto de muestreo.
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75 4.3 Isótopos
4.3.1 Análisis Preliminar General
Para comenzar el análisis isotópico, se calculó en primer lugar la Línea meteórica
local (LML). Esta se determinó con los valores isotópicos de las precipitaciones del
año 2009 (Fig. 36) y 2010 (Fig.37), tomadas en tres estaciones de muestreo de
aguas lluvias a lo largo de la cuenca del Limarí: Estación Tulahuén, La Paloma y
Carretera. Una vez obtenidas las ecuaciones, tanto para el año 2009 y 2010, se
obtuvo una ecuación promedio, la que se utilizó como Línea Meteórica Local
(LML) para la cuenca (Tabla 12).
Tabla 12: Líneas meteóricas locales.
Año
Línea Meteórica Local
2009
δ2H = 8,8 δ18O + 17,2
2010
δ2H = 9,0 δ18O + 20,1
Promedio
δ2H = 8,9 δ18O + 18,7
0
δ2H (‰)
‐20
‐40
‐60
‐80
‐10,0
‐8,0
‐6,0
‐4,0
δ18O (‰)
‐2,0
Figura 36: Señales isotópicas de precipitaciones año 2009.
Tulahuén;
La paloma;
0,0
LML
Carretera.
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de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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76 0
δ2H (‰)
‐20
‐40
‐60
‐80
‐10,0
‐8,0
‐6,0
‐4,0
‐2,0
0,0
δ18O (‰)
Figura 37: Señales isotópicas de precipitaciones año 2010.
Tulahuén;
La paloma;
LML
Carretera.
Los valores isotópicos obtenidos, tanto en aguas superficiales como en aguas
subterráneas fueron de un rango aproximado de -30 a -80 ‰ para δ2H, y de -5 a
-10 para δ18O (Fig. 38).
Las muestras de agua superficial y de agua subterránea analizadas, se
encuentran en su mayoría por debajo de la línea meteórica mundial (GMWL), y en
su totalidad por debajo de la línea meteórica local (LML), con excepción de los
puntos de Rinconada de Punitaqui que se situaron entre ambas líneas. De la
distribución de los puntos, es posible identificar cuatro grupos. El primer grupo,
corresponde a los puntos H2 y H3, pertenecientes a Río Hurtado, que muestran
los valores más empobrecidos de la cuenca. El segundo grupo corresponde a los
puntos muestreados en el Estero Punitaqui (P2, P3, P5 y P6), que muestran
valores con mayor señal isotópica. Luego, encontramos un tercer grupo central,
que contiene el resto de los puntos, tanto muestras de agua superficial como
subterránea, las que muestran características similares de poca variación
isotópica, probablemente una mezcla de señales. Finalmente encontramos un
cuarto grupo, con las muestras pertenecientes al sector de Rinconada de
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77 Punitaqui (P7, P8 y P9), que por su señal isotópica y ubicación entre la LML y la
GMWL, podrían indicar que son aguas de recarga local.
‐30
P7
4
A
P8
P9
P3
‐40
P2
P5 P6
‐50
δ2H (‰)
P4
P1
E1
L10
2
L8 L9
L7
E5
E6 G1
E3 L3 E4
L5
L1
G3
G2
L4
L6
‐60
E2
‐70
L2
H2
1
H3
‐80
3
H1
‐10
‐7,5
δ18O (‰)
‐5
‐30
B
‐40
δ2H (‰)
‐50
P4
E1
L6
‐60
E3
E2
G3
L2
‐70
L3
L1
L4
E4 E5
E6
L5
G2
L7
G1
P1
L8
L10
L9
H1
‐80
‐9
‐6,5
δ18O (‰)
Figura 38: Resultados señal isotópica en todos los puntos de muestreo (Panel A) y detalle
de agrupación central (Panel B).
GMWL;
Agua superficial;
agua subterránea - - - - LML;
Línea de regresión agrupación central (δ2H = 7,2 δ18O +6,1).
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de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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78 En la Figura 39 se muestra la señal isotópica de todos los puntos de muestreo, en
la que se muestra también la línea de tendencia de aguas superficiales y
subterráneas (Tabla 13, c). En general, esta línea de tendencia, sigue una
orientación paralela a la línea meteórica local, pero ubicada bajo ésta, lo que nos
podría llevar a concluir que las muestras tienen una señal isotópica propia de
aguas empobrecidas en deuterio por efecto de la evaporación, con excepción de
los puntos P7, P8 y P9 de Rinconada de Punitaqui nombrados anteriormente.
‐30
P7
P8
‐40
P2
P9
P3
P5 P6
‐50
P4
P1
δ2H (‰)
E1
‐60
E2
‐70
H2
H3
L10
L6
L7 L8 L9
E5
E6 G1
E3 L3 E4
L5
L1
G3
G2
L4
L2
H1
‐80
‐90
‐10
‐7,5
δ18O (‰)
‐5
Figura 39: Resultados señal isotópica en todos los puntos de muestreo.
superficial;
agua subterránea. - - - - LML;
GMWL;
Agua
Línea de regresión.
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79 Tabla 13: Líneas de tendencia aguas superficiales y subterráneas.
Tipo
Ecuación
R2
a) Agua superficial
δ2H = 8,2 δ18O + 1,1
0,94
2
0,89
18
δ H = 10,4 δ O + 19,2
b) Agua subterránea
2
18
0,89
2
18
0,99
δ H = 9,9 δ O + 14,5
c) Aguas superficiales + aguas subterráneas
δ H = 8,9 δ O + 18,7
d) Línea Meteórica Local (LML)
A continuación, se analizan por separado aguas superficiales y aguas
subterráneas.
Las aguas superficiales (Fig. 40, paneles A y B), mostraron diferentes
composiciones a lo largo de la cuenca. La muestra más empobrecida en 2H y
18
O
fue H2 (Río Hurtado en Villaseca), en relación a H1 (Embalse Recoleta) que es
más enriquecida. Probablemente se deba a que las aguas muestreadas en H2
provienen desde aguas arriba del embalse Recoleta. Los puntos menos
empobrecidos fueron P2 y P5, éste último probablemente por recarga local
cercana a la costa. También, observamos un grupo central que presentan valores
medios de -60 para δ2H, y de -7,5 para δ18O. Finalmente, es importante destacar
el grado de paralelismo que hay entre la línea meteórica local (LML) y la
disposición de las muestras, representada con su línea de tendencia (Tabla 13,
letra a) lo que lleva a confirmar lo mencionado anteriormente.
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de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
80 ‐30
A
‐40
δ2H (‰)
‐50
L9
L3
E4
‐60
E3
‐70
E2
L1
L7
E5
P2
P5
L5 G1
G2
H1
H2
‐80
‐90
‐10,0
‐7,5
‐5,0
δ18O (‰)
‐30
B
δ2H (‰)
‐40
‐50
L9
L7
E5
L3
‐60
E3
‐70
E4
L1
G1
L5 G2
‐80
‐8,0
‐6,5
δ18O (‰)
Figura 40: Resultados señal isotópica en agua superficial (Panel A) y detalle de
agrupación central (Panel B).
Agua superficial; - - - - LML;
GMWL.
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81 La Figura 41 muestra la señal isotópica para aguas subterráneas. En ella destaca
en primer lugar el punto correspondiente a H3 (APR Estación Recoleta), altamente
empobrecido en 18O y en 2H, en directa relación con lo mencionado anteriormente
para el punto H2 (Río Hurtado en Villaseca). Luego, es posible observar tres
grupos, según su señal isotópica.
El primer grupo, en la parte central, corresponde a muestras aguas abajo del
embalse La Paloma, con señales isotópicas medias. El segundo grupo,
conformado por los puntos P3 (Camarico chico) y P6 (APR Chalinga) en la zona
baja del Estero Punitaqui, con valores más enriquecidos en isótopos pesados. Y
por último, una tercera agrupación, compuesto por las muestras correspondientes
al Estero Punitaqui (P7, P8 y P9), específicamente en el sector de Rinconada de
Punitaqui, únicos puntos que están ubicados en la línea meteórica local, lo que
muestra el origen meteórico “directo” de estas vertientes y la ocurrencia en forma
rápida de infiltración luego de la precipitación, evitando el proceso de
fraccionamiento isotópico.
En general, las aguas subterráneas presentan una similar dispersión en su señal
isotópica, en comparación a las aguas superficiales. Véase también la disposición
de la línea de tendencia de aguas subterráneas (Tabla 13, letra b), la que sigue
cierto grado de paralelismo con la línea meteórica local.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
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Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
82 ‐30
P7
3
P8
P9
‐40
‐50
E1
δ2H (‰)
P3
P4
P1
L6
P6
2
L10
L8
‐60
E6
‐70
L2
G3
L4
1
H3
‐80
‐90
‐10
‐5
‐7,5
δ18O (‰)
Figura 41: Resultados señal isotópica en agua subterránea.
- - - - LML;
GMWL;
Agua subterránea;
Línea de regresión.
Finalmente, es importante señalar que tanto aguas superficiales como aguas
subterráneas presentan señales isotópicas similares, lo que probablemente sería
un indicador de que se encuentran mezcladas. Esto denotaría una estrecha
relación entre estas, y cierto grado de interacción.
4.3.2 Análisis Particulares
4.3.2.1 Razón δ 2H / δ18O
En aguas superficiales, la razón 2H/18O presentó un valor entre 7,5 y 8,5 (Fig. 42).
Se observa que se distingue la formación de cuatro grupos. El primero con una
razón aproximada de 8,5, que corresponde a los puntos G1 (aguas abajo embalse
La Paloma), G2 (Río Grande en El Guindo) y H1 (embalse Recoleta), puntos
ubicados inmediatamente aguas abajo del embalse La Paloma y del embalse
Recoleta respectivamente. El segundo grupo está constituido por las aguas del
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83 Estero El Ingenio y Río Limarí, alcanzan una razón de valor 8, es decir, son aguas
que han continuado estando sometidas a un proceso de evaporación, motivo por
el cual la razón 2H/18O disminuye, lo que quiere decir a su vez que se pierde con
mayor facilidad 2H que
18
O. Las muestras del Río Limarí, hacia el final de la zona
de estudio (L7, L9), conforman el tercer grupo, muestran un nivel levemente mayor
que las del segundo grupo. Esto podría deberse al aporte de aguas subterráneas
que no han estado sometidas a los procesos de evaporación. Finalmente, un
cuarto grupo formado por las aguas del Estero Punitaqui.
9,0
Razón 2H/18O 1 3 2 4 8,0
7,0
G1 G2 H1 H2 L1 L3 L5 E2 E3 E4 E5 L7 L9 P2 P5
Puntos
Figura 42: Razón 2H/18O en agua superficial.
Punto de muestreo.
La razón de 2H/18O en aguas subterráneas (Fig. 43), resultó ser casi constante en
la mayoría de los puntos, alcanzando un valor cercano a 8. Esto coincide con la
tendencia de los diferentes puntos en la gráfica de 2H versus
18
O (Fig. 39).
También, es similar a la razón encontrada en las aguas superficiales, lo que puede
indicar que estas aguas están relacionadas, indicando que hay cierta interacción
entre ambas. La excepción la constituye los puntos de Rinconada Punitaqui, que
presentan una razón cercana a 6, que representaría la señal isotópica de la lluvia
que cae en el lugar y que infiltra inmediatamente, sin evaporarse. Lo que
podríamos concluir es que en los otros puntos de agua subterránea la razón
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84 encontrada, en torno a 8, puede tener directa relación con los embalses, que
tienen señal isotópica de las precipitaciones caídas aguas arriba de éstos y los
procesos de evaporación ya comentados.
9,0
Razón 2H/18O 8,0
7,0
6,0
5,0
G3 H3 L2 L4 L6 E1 E6 L8 L10 P1 P3 P4 P6 P7 P8 P9
Puntos
Figura 43: Razón 2H/18O en agua subterránea.
Punto de muestreo.
4.3.2.2 Relaciones Valor- δ /Altura, aguas superficiales
Para el caso de las aguas superficiales, podemos encontrar una relación existente
entre la altura del punto de muestreo (río) y su señal isotópica, tanto para
18
O
2
como para H. Esto se muestra en las Figuras 44 y 45.
Se observa que en aguas superficiales, el
2
18
O presenta la misma tendencia que el
H, es decir, presentan señales isotópicas enriquecidas en los puntos
muestreados en los embalses o cercanos a ellos. Esto asociado a las
evaporaciones que ocurren ahí. El proceso de evaporación continúa en la medida
que el agua fluye por los ríos y esteros, y es así como las señales isotópicas
aumentan (se hacen menos negativas) en el sentido del flujo.
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85 ‐30
δ2H (‰)
‐40
P5
P2
‐50
L7
E5
L9
‐60
E4
L5
G2
L1
L3
G1
H1
E3
E2
‐70
H2
‐80
0
100
200
300
400
Altura m.s.n.m.
Figura 44: Relación entre altura del punto de muestreo y la señal isotópica de 2H en agua
superficial.
Línea de regresión (δ2H = -0,1A – 50,8); R2=0,44;
Punto de muestreo;
A: altura (m.s.n.m.).
‐5
P5
δ18O (‰)
‐6
P2
‐7
L9
E4
L7
L5
‐8
G2
L1
E5
G1
E3
L3
H1
E2
‐9
H2
‐10
0
100
200
300
400
Altura m.s.n.m.
Figura 45: Relación entre altura del punto de muestreo y la señal isotópica de 18O en agua
superficial.
Línea de regresión (δ2H = -0,01A – 6,4);
Punto de muestreo;
R2= 0,36; A: altura (m.s.n.m.).
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86 4.3.2.3 Relaciones Valor- δ /Profundidad, aguas subterráneas
Por otro lado, para el caso de las aguas subterráneas se presenta a continuación
la relación entre la señal isotópica y la cota superficial en que se encuentra
ubicado cada punto muestreado (Fig. 46 y 47).
En una primera instancia, se puede observar cierta relación, a excepción de los
puntos P7, P8 y P9, no se puede llegar a establecer con claridad un resultado. De
todas formas, como ya ha sido comentado, estos puntos representan una
situación local particular. Es por eso que para evaluar ambas relaciones, tanto de
deuterio como de oxígeno 18, se excluyeron éstos tres puntos.
En ambas relaciones, se observaron ciertas similitudes con las encontradas en
aguas superficiales, es decir, una relación entre cota superficial y señal isotópica.
Cabe señalar además, que esta similitud entre aguas superficiales y subterráneas
nos podría indicar un grado de interacción entre estas.
En relación a los puntos pertenecientes a Rinconada de Punitaqui (P7, P8 y P9) se
vuelve a corroborar lo mencionado anteriormente, que posiblemente son aguas
con recarga directa de precipitaciones, por su señal isotópica poco fraccionada
(señal isotópica similar a la precipitación).
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
87 ‐30
P9
‐40
δ2H (‰)
‐50
P7
P6
P3
P1
E6
L10
P8
P4
L8
‐60
A E1
L6
L4
G3
‐70
L2
H3
‐80
0
100
200
300
400
500
600
Cota superficial m.s.n.m.
‐30
B ‐40
P6
P3
δ2H (‰)
‐50
P1
L8
E6
L10
‐60
P4
E1
L6
L4
G3
‐70
L2
H3
‐80
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Cota superficial m.s.n.m.
Figura 46: 2H en agua subterránea (Panel A). 2H en agua subterránea con exclusión de
los puntos P7, P8 y P9 (Panel B).
Punto de muestreo;
Línea de regresión
(δ2H = -0,05C – 48,7); R2= 0,29; C: cota superficial (m.s.n.m.).
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
88 ‐5
P6
‐6
δ18O (‰)
A P9
P3
L10
P1
L8
‐7
P7
P4
E6
E1
L4
‐8
L6
P8
G3
L2
‐9
H3
‐10
0
100
200
300
400
500
600
Cota superficial m.s.n.m.
‐5
P6
B P3
‐6
δ18O (‰)
P1
‐7
L10
L8
P4
E6
E1
L4
‐8
G3
L6
L2
‐9
H3
‐10
0
100
200
300
400
Cota superficial m.s.n.m.
Figura 47:
18
O en agua subterránea (Panel A).
los puntos P7, P8 y P9 (Panel B).
2
18
O en agua subterránea con exclusión de
Punto de muestreo;
Línea de regresión
2
(δ H = -0,01 C – 5,9); R = 0,41; C: cota superficial (m.s.n.m.).
Con respecto a la relación entre la profundidad del pozo de muestreo (Fig. 48 y
49) con las señales isotópicas, no se puede observar una relación.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
89 ‐30
A P6
δ2H (‰)
‐40
P1
P3
‐50
E1
E6
L4
‐60
L2
‐70
L8
P4
L10
L6
G3
H3
‐80
0
20
40
60
80
100
120
140
Profundidad del Pozo m
‐30
B P6
‐40
δ2H (‰)
P1
P3
‐50
E1
‐60
L6
L4
G3
L2
‐70
L10
L8
E6
H3
‐80
0
10
20
30
40
50
60
Profundidad del Pozo m
Figura 48: Razones isotópicas en agua subterránea en relación a la profundidad del pozo.
Panel A: δ2H versus profundidad del pozo (m). Panel B: δ2H versus profundidad del pozo
(m) con exclusión de punto P4 (APR Los Nogales).
Punto de muestreo.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
90 ‐5
‐6
δ18O (‰)
A P6
P3
‐7
L8
E6 E1
P4
L6
L4
‐8
L10
P1
G3
L2
‐9
H3
‐10
0
20
40
60
80
100
120
140
Profundidad del Pozo m
‐5
‐6
δ18O (‰)
B P6
P3
L8
‐7
E6
P1
E1
L6
L4
‐8
L10
G3
L2
‐9
H3
‐10
0
10
20
30
40
50
60
Profundidad del Pozo m
Figura 49: Razones isotópicas en agua subterránea en relación a la profundidad del pozo.
Panel A: δ18O versus profundidad del pozo (m). Panel B: δ18O versus profundidad del pozo
(m) con exclusión de punto P4 (APR Los Nogales).
Punto de muestreo.
Con respecto a la relación entre la profundidad de la bomba y de la zona de
exploración (Fig. 50 y 51) con las señales isotópicas, se advierte cierta relación en
que a mayor profundidad de éstas, las señales son más negativas.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
91 A ‐30
δ2H (‰)
‐40
P3
‐50
P6
P1
L8
E6
‐60
L10
P4
E1
L6
L4
G3
20
30
L2
‐70
H3
‐80
0
10
40
50
60
70
Profundidad de la bomba m
‐30
B δ2H (‰)
‐40
P6
P3
‐50
P1
‐60
L8 E6
L10
E1
L6
‐70
G3
L4
L2
H3
‐80
0
5
10
15
20
25
30
Profundidad de la bomba m
Figura 50: Razones isotópicas en agua subterránea en relación a la profundidad de la
bomba. Panel A: δ2H versus profundidad de la bomba (m). Panel B: δ2H versus
profundidad de la bomba (m) con exclusión de punto P4 (APR Los Nogales). Profundidad
de la bomba ( ) - zona ranurada (Criba;
Línea de regresión (δ2H = -0,6 P – 52,1);
).
R2= 0,26; P: profundidad de la bomba (m).
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
92 A ‐5,0
P3
P6
‐6,0
δ18O (‰) P1
‐7,0
L10
L8
P4
E6
E1
L4
L6
‐8,0
G3
L2
‐9,0
H3
‐10,0
0
20
40
80
60
Profundidad de la bomba m
‐5
P3
B P6
‐6
δ18O (‰) P1
‐7
L10
L8
E6
E1
L4
L6
‐8
G3
L2
‐9
H3
‐10
0
5
10
15
20
Profundidad de la bomba m
25
30
Figura 51: Razones isotópicas en agua subterránea en relación a la profundidad de la
bomba. Panel A: δ18O versus profundidad de la bomba (m). Panel B: δ18O versus
profundidad de la bomba (m) con exclusión de punto P4 (APR Los Nogales). Profundidad
de la bomba ( ) - zona ranurada (Criba;
Línea de regresión (δ2H = -0,07 P – 6,6);
).
R2= 0,25; P: profundidad de la bomba (m).
En general, se observa cierta tendencia de que las señales isotópicas tienden a
ser más negativas en zonas de mayor altitud (Fig. 46 y 47), y en las ubicaciones
de las bombas de pozos de muestreo que están a mayor profundidad (Fig. 50 y
51).
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
93 4.4 ANÁLISIS QUÍMICO – ISOTÓPICO
A continuación se presenta un análisis que considera en forma simultánea la
información química e isotópica de las aguas, buscando encontrar evidencias
complementarias del comportamiento del sistema bajo estudio.
4.4.1 Análisis Gráfico Simple, variación espacial.
En la Figura 52 se presenta la variación espacial de la concentración de cloruro y
2
H en aguas superficiales. Se puede observar que hay una directa relación entre la
concentración de cloruro y los valores de deuterio, es decir, que a medida que
avanzamos en dirección del flujo, aumenta la concentración y a su vez los valores
de deuterio se hacen menos negativos. Lo mismo se advierte con la señal
isotópica de
18
O y las concentraciones de cloruro (Fig. 53). En ambas la excepción
la constituye Río Hurtado en Villaseca (H2), que presenta una relación inversa, lo
que podría deberse probablemente a que estas aguas son recargadas por
afloramientos que vienen de sectores más altos en dicha cuenca.
En aguas subterráneas (Fig. 54 y 55) se advierte cierta relación entre las
concentraciones de cloruro y los isótopos estables, al igual que en aguas
superficiales. La excepción la constituyen APR Villaseca (H3), APR Graneros (P1)
y APR Los Nogales (P4), con relaciones totalmente inversas, en que 2H y
18
O
están empobrecidos. Probablemente, en relación a H3, esto puede deberse a su
interacción con H2 (Río Hurtado en Villaseca), debido a la similaridad de sus
señales isotópicas. Respecto a P1 y P4, tiene señales isotópicas muy cercanas a
las obtenidas en G1 (Río Grande aguas abajo embalse La Paloma), esto podría
estar indicando la influencia del agua de riego en dicha zona que proviene del
embalse, la que infiltra y recarga estas aguas.
En general tanto en aguas superficiales como en subterráneas se advierte cierta
relación, y en ambas muy semejantes, incluyendo las excepciones mencionadas,
lo que nos puede indicar que hay cierto grado de interacción.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
94 1000
‐30
100
‐50
‐60
10
δ2H (‰)
Cl mg/L
‐40
‐70
‐80
1
G1 G2 H1 H2 L1 L3 L5 E2 E3 E4 E5 L7 L9 P2 P5
Puntos
Figura 52: Cloruro y δ2H agua superficial.
Cloruro;
1000
δ2H.
Cl mg/L
100
‐7,5
10
1
δ18O (‰)
‐5,0
‐10,0
G1 G2 H1 H2 L1 L3 L5 E2 E3 E4 E5 L7 L9 P2 P5
Puntos
Figura 53: Cloruro y δ18O agua superficial.
Cloruro;
δ18O.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
95 1000
‐30
100
Cl mg/L
‐50
‐60
10
δ2H (‰)
‐40
‐70
‐80
G3
H3
L2
L4
L6
E1
E6
L8
L10
P1
P3
P4
P6
P7
P8
P9
1
Puntos
Figura 54: Cloruro y δ2H agua subterránea.
Cloruro;
‐5,0
Cl mg/L
100
‐7,5
10
δ18O (‰)
1000
δ2H.
‐10,0
G3
H3
L2
L4
L6
E1
E6
L8
L10
P1
P3
P4
P6
P7
P8
P9
1
Puntos
Figura 55: Cloruro y δ18O agua subterránea.
Cloruro;
δ18O.
A continuación se muestra una comparación gráfica para establecer una relación
entre cloruro tanto con 2H como con 18O.
En relación a las aguas superficiales (Fig. 56, paneles A y B), tanto para 2H y
18
O,
observamos tres agrupaciones. El primer grupo, conformado por las aguas del Río
Grande (G1 y G2), Río Hurtado (H1 y H2), Estero El Ingenio en su parte inicial (E2
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
96 y E3), Río Limarí en Los Peñones (L1), La Chimba (L3) y en cruce San Julián con
El Trapiche (L5), presentan una baja concentración de cloruro, aproximadamente
entre 10 – 200 mg/L y empobrecimiento tanto de deuterio como de oxígeno 18,
señales isotópicas propias de aguas recargadas a mayor altitud. Luego, se
destaca en segundo lugar la muestra perteneciente a Estero Punitaqui en
Camarico (P2), que presenta una concentración media de cloruro, 193 mg/L, y
presenta señales isotópicas menos empobrecidas. Y finalmente, una tercera
agrupación con las aguas de las partes bajas del Estero El Ingenio (E5 y E4) y del
Río Limarí (L7 y L9), y muestras del Estero Punitaqui (P5), con altas
concentraciones de cloruro, entre 300 a 500 mg/L y señales isotópicas
intermedias.
Respecto a las aguas subterráneas (Fig. 56, paneles C y D), es posible observar
también cuatro agrupaciones. El primer grupo está compuesto por las muestras
tomadas en los pozos APR El Guindo (G3), Villaseca (H3), Estación Recoleta
(E1), Limarí (L4), y el pozo perteneciente a Aguas del Valle (L4), estos siguen la
misma tendencia de la primera agrupación formada en aguas superficiales (pozos
contiguos), las cuales también presentan bajas concentraciones de cloruro,
10 – 100 mg/L, y están empobrecidos en deuterio y oxígeno 18, lo que nos puede
indicar una posible interacción entre estas aguas, por la coincidencia en la
ubicación de ambos grupos en el gráfico. Luego, la segunda agrupación está
compuesta por las muestras de Rinconada de Punitaqui (P7, P8 y P9), aguas con
bajas concentraciones de cloruro, 30 – 60 mg/L, y enriquecidas tanto en 2H como
en
18
O, lo que nos puede indicar que son aguas con recarga local,
específicamente por precipitaciones, confirmándonos lo analizado en relaciones
antes vistas. Finalmente, un tercer y cuarto grupo, está conformado por las
muestras tomadas en los pozos contiguos a las muestras de aguas superficiales
de la tercera agrupación nombrada en el párrafo anterior, las que presentan altas
concentraciones de cloruro, 200 – 800 mg/L, y están levemente empobrecidos en
deuterio. Éstas son aguas altamente salinas y con recarga esporádica de aguas
superficiales (Baskaran et al., 2009).
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
97 Debido a la similitud de las agrupaciones tanto en aguas superficiales como
subterráneas, indica una clara tendencia de una posible interacción entre éstas.
A modo complementario se muestra una comparación gráfica de la relación entre
sulfato tanto con 2H como con
18
O, en aguas superficiales y aguas subterráneas,
con el fin de tener una herramienta más para establecer cierto grado de
interacción entre ambas. Cabe señalar, que para una mejor observación de las
gráficas, en aguas superficiales se excluyó el punto E3 (Estero El Ingenio en
Cruce Talhuén) debido a sus altos valores en las concentraciones de SO4
(Fig. 57, paneles A y B).
En aguas superficiales (Fig. 58, paneles A y B), al igual que en la gráfica de
cloruro, se observan las mismas tres agrupaciones, cada una con los mismos
puntos muestreados. El primer grupo, presenta bajas concentraciones de sulfato,
50 – 200 mg/L, y gran empobrecimiento de 2H y
18
O. El segundo grupo, presenta
una concentración media de sulfato, 171 mg/L, con señales isotópicas menos
empobrecidas. Finalmente, el tercer grupo, presenta altas concentraciones de
SO4, 250 – 530 mg/L, con rangos de -60 a -45 ‰ y de -7,5 a -5,5 ‰ para deuterio
y oxígeno 18 respectivamente.
En aguas subterráneas (Fig. 58, paneles C y D), se observan cuatro agrupaciones,
igual a lo observado en las gráficas de cloruro (Fig. 56, paneles C y D). La primera
agrupación, conformada por los puntos de Rinconada de Punitaqui (P7, P8 y P9),
con bajas concentraciones de sulfato, 10 – 30 mg/L, y enriquecido en isótopos
estables. Un segundo grupo, incorpora las muestras de APR El Trapiche (E6) y
APR San Julián (L6), muestras ubicadas en la confluencia del Río Limarí con el
Estero El Ingenio, las cuales presentan concentraciones medias de sulfato de
aproximadamente 250 mg/L, y de señal isotópica levemente empobrecida. Luego,
la tercera agrupación, con los puntos L8, L10 y P4, que presentan una
concentración de sulfato entre 320 – 370 mg/L, y una señal isotópica levemente
empobrecida. Finalmente, la cuarta agrupación, conformada por las muestras
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
98 restantes, presenta una concentración de sulfato entre 100 – 200 mg/L, y una
señal isotópica muy dispersa entre estas.
De acuerdo a las gráficas analizadas de sulfato versus las señales isotópicas,
podríamos concluir, que al igual que en lo sucedido en las gráficas de cloruro, se
advierte cierta relación en las agrupaciones encontradas. En general, con esta
similitud en la formación de las agrupaciones es posible inferir que podría haber
cierto grado de interacción entre aguas superficiales y subterráneas.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
99 A
2 B
2
3
1
1 3
2 2
C
D
3
3
4
4
1 1
Figura 56: Relación cloruro e isótopos estables. Paneles A y B: aguas superficiales. Paneles C y D: aguas subterráneas.
Punto de muestreo. “Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja de la Cuenca del Río Limarí, a través
del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
100 ‐40
P2
P5
δ2H (‰)
‐50
‐60
G2
‐70
L9
L5
G1
L3
L1
E2
E4
L7
E5
E3
H1
H2
‐80
0
200
400
600
800
1000
SO4 mg/L
‐5,0
P2
δ18O (‰)
‐6,0
G1
‐7,0
L9
L5
G2
‐8,0
P5
L7
L3
L1
E4
E5
H1
E3
E2
‐9,0
H2
‐10,0
0
200
400
600
800
1000
SO4 mg/L
Figura 57: Relación Sulfato e isótopos estables en aguas superficiales. Panel A: Sulfato
versus 2H. Panel B: Sulfato versus 18O.
Punto de muestreo.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011 101
‐40
P5
1 δ2H (‰)
‐60
G2
‐70
E4
L3
L7
L1
E2 H1
E5
G1
‐7,0
G2
‐8,0
‐9,0
H2
P5
3
L9
L5
L7
L3
L1
H1
E2
H2
E4
E5
‐10,0
‐80
0
200
400
0
600
200
1 P8
‐40 P9
4 δ2H (‰)
P3
‐50
E1
L4
‐60
G3
‐70
1
P7
2 600
4
P6
P9
3
P4
E6
L10 L8
L6
‐8,0
G3
P4
L10 L8
E1
L4
‐9,0
L2 H3
2
E6
P1
‐7,0
D
P3
P8
‐6,0
P6
P1
‐5,0
C
δ18O (‰)
P7
400
SO4 mg/L
SO4 mg/L
‐30
B
P2
1
‐6,0
L9
L5
G1
2
3
δ18O (‰)
‐50
‐5,0
A
2 P2
3
L6
L2
H3
‐10,0
‐80
0
200
SO4 mg/L
400
600
0
200
400
600
SO4 mg/L
Figura 58: Relación sulfato e isótopos estables. Paneles A y B: aguas superficiales. Paneles C y D: aguas subterráneas.
Punto de muestreo. “Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja de la Cuenca del Río Limarí, a través
del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011 102 4.4.2 Análisis Isotopía Radioactiva
De acuerdo a los resultados obtenidos tanto para las muestras de agua superficial
y subterránea a partir de la segunda campaña, se puede indicar que cada tipo
presenta actividades de
222
Rn características. Se pudo observar, que las
actividades de Radón 222 en el río son mucho menores que las medidas en aguas
subterráneas (pozos APR), con un promedio aproximado de 1.500 Bq/m3 para las
primeras, mientras que para las segundas alcanza el orden de los 16.000 Bq/m3.
Esto nos puede llevar a deducir que los valores encontrados en aguas
superficiales están directamente relacionados con el aporte de flujo subterráneo,
ya que según Green y Stewart (2008) valores de actividad de
222
Rn mayores a
1.000 Bq/m3 en muestras de aguas superficiales pueden considerarse como
indicador de cierto grado de exfiltración (aporte de agua subterránea al flujo
superficial) cercano y reciente. En el Anexo B se incluyen los resultados obtenidos
en cada punto de muestreo. Los resultados generales obtenidos considerando su
ubicación espacial, se muestran en la Figura 59. Para la definición de las clases
(intervalos) utilizados en la elaboración del mapa se consideró una escala
logarítmica en función del rango (valor mínimo y máximo) encontrado (más
detalles en Anexo I).
Para una mejor interpretación de los valores obtenidos, se comparó con aquellos
valores descritos en la Tabla 14, información recolectada de varios estudios en
los que se investigó la interacción agua superficial/agua subterránea usando dicho
radioisótopo. Al comparar los diferentes valores, se pudo establecer que no existe
un rango específico de actividad de
222
Rn para hacer una diferencia exacta entre
aguas superficiales y subterráneas. Lo que sí se puede establecer, es que las
diferencias de actividad del Radón 222 se pueden interpretar en términos de que
la magnitud de éste en los ríos es mucho menor que en aguas subterráneas.
De acuerdo a los resultados, podemos señalar que los valores más bajos se
encuentran en las muestras tomadas en los embalses o en los ríos, lo que
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
103 confirma que en aguas superficiales el
222
Rn es perdido con facilidad por el
intercambio gaseoso con la atmósfera. Por el contrario, los mayores niveles se
obtuvieron en los pozos (APR), alcanzándose actividades máximas en torno a
25.000 Bq/m3, y en los puntos muestreados en Rinconada de Punitaqui (P7, P8 y
P9) con valores entre los 4.500 – 88.000 Bq/m3.
Tabla 14: Actividad de 222Rn (Bq/m3) determinadas en aguas superficiales y aguas
subterráneas obtenidas en diferentes estudios.
Agua Superficial
Agua Subterránea
Hoehn y von Gunten (1989)
100 - 400
13.000 – 21.000
Bertin et al. (1994)
333 – 3.330
55.500 – 82.000
Wu et al. (2004)
900 – 5.900
9.420 – 22.600
Green y Stewart (2008)
100 – 3.700
100.000
Stellato et al. (2008)
100 – 3.500
4.000 – 15.100
Baskaran et al. (2009)
110 - 390
6.900 – 61.200
Este trabajo
120 – 6.900
980 – 88.000
En un estudio realizado por Baskaran et al. (2009), se logró establecer que
mediante el uso de perfiles longitudinales se puede establecer una mejor
interpretación de la interacción entre agua superficial y subterránea basados en el
uso de
222
Rn. Así, una tendencia suave de la curva o ausencia de “peak” indicaría
una infiltración del río hacia el acuífero o nula interacción. Al contrario, si la gráfica
indica una curva muy marcada o con un “peak” muy pronunciado, quiere decir que
hay una exfiltración (aporte de agua subterránea al flujo superficial). Este tipo de
análisis se presenta a continuación para segmentos (tramos) específicos del área
de estudio.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
104 Figura 59: Valores de Rn222 (Bq/m3) determinados en muestras obtenidas en aguas
superficiales y aguas subterráneas en la cuenca del Río Limarí.
a) Segmento Río Limarí
De acuerdo a la Figura 60, entre los puntos L1 (Río Limarí en Los Peñones) y L5
(Río Limarí en cruce San Julián con El Trapiche) se advierten bajos valores en su
actividad. Sí, se observa un incremento de la curva en el punto L7 (Río Limarí en
cruce Los Aromos) con un valor de 1.941 Bq/m3, lo que puede llevar a deducir que
el aporte de aguas subterráneas se vería confirmado por la actividad detectada en
el punto L8 (APR Cerrillos de Tamaya, 5.650 Bq/m3).
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de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
105 L7 2000
L3 1000
L9
L1 222
Rn (Bq/m3)
1500
500
L5 0
0
10
20
30
40
Distancia Aguas abajo (Km)
Figura 60: Variación de la actividad de Rn222 en el segmento longitudinal del Río Limarí.
Punto de muestreo.
b) Segmento Estero El Ingenio – Río Limarí
En la Figura 61, se observa que el punto E2 (Estero El Ingenio en Lagunillas)
presenta un “peak” de un valor aproximado de 7.000 Bq/m3, lo que indicaría una
exfiltración desde el acuífero del lugar (considerando que en el cercano pozo APR
Recoleta, E1, la actividad de
222
Rn alcanzó los 24.987 Bq/m3). A medida que
avanzamos aguas abajo hay un descenso en la actividad del estero, debido al
intercambio gaseoso con la atmósfera, lo que implicaría que no existen nuevos
aportes importantes de aguas subterráneas. Luego, en el punto E5 (Estero El
Ingenio en Cruce El Trapiche) vuelve a sufrir una leve variación, probablemente
por un aporte desde el acuífero (inferido a partir de la actividad de
222
Rn detectada
en el punto E6, APR El Trapiche) hacia el estero. Esto se mantiene en L7 (Río
Limarí en cruce Los Aromos) y L9 (Río Limarí en Barraza), de todas formas el
incremento en la actividad de 222Rn es moderado.
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de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
106 10000
222Rn (Bq/m3)
E2 L7 1000
L9
E5 E3
E4 100
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Distancia Aguas abajo (Km)
Figura 61: Variación de la actividad de 222Rn en el segmento longitudinal del Estero El
Ingenio - Río Limarí.
Punto de muestreo.
c) Segmento Río Hurtado – Río Limarí
En la Figura 62, se observa los bajos valores obtenidos en H1, correspondiente al
embalse Recoleta, confirmando que el Radón 222 en aguas superficiales y
embalses se pierde con gran facilidad. Luego, en el punto H2 (Río Hurtado en
Villaseca) hay un gran aumento en la curva (“peak”) lo que puede indicar un aporte
de agua subterránea desde el acuífero, dada la lectura obtenida de la muestra del
punto H3 (APR Villaseca). A medida que avanzamos aguas abajo, la actividad de
Radón 222 sufre un descenso, por efecto de la mezcla de aguas, en el punto L1
(Río Limarí en Los Peñones), punto de confluencia con el Río Limarí. En el punto
L7 (cruce Los Aromos) ocurre un “peak”, como ya se ha discutido en los 2 casos
anteriores.
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de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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107 3000
H2 222Rn (Bq/m3)
L7
2000
L9
L3 1000
L1 L5 H1 0
0
10
20
30
40
50
60
Distancia Aguas abajo (Km)
Figura 62: Variación de la actividad de 222Rn en el segmento longitudinal del Río Hurtado Río Limarí.
Así, de acuerdo sólo al uso de
222
Punto de muestreo.
Rn, se podría inferir que existe un aporte de
aguas subterráneas hacia el cauce superficial en las zonas de Río Limarí en cruce
Los Aromos (L7), Estero El Ingenio en Lagunillas (E2) y Río Hurtado en Villaseca
(H2). En cambio, en los sectores de Río Limarí en La Chimba (L3), cruce San
Julián con El Trapiche (L5), Barraza (L9) y Estero El Ingenio en badén (E4), podría
estar ocurriendo una de dos situaciones: a) baja interacción entre aguas
superficiales y subterráneas; b) es el río quien le estaría entregando agua al
acuífero.
Cabe señalar, que el análisis realizado para conocer la actividad del radioisótopo
Radón 222 en la zona de estudio enmarcada en ésta memoria, se hizo con las
muestras tomadas en la segunda campaña. Esto será de todas formas abordado
en mayor profundidad en otra memoria de Ingeniería Civil Ambiental en desarrollo.
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108 4.4.3 Estimación de la Tasa de Recarga en aguas subterráneas.
Finalmente, se presenta a continuación la estimación de la tasa de recarga en
aguas subterráneas utilizando el método de balance de masa de cloruro
(Tabla 15).
Para esto, como se dijo anteriormente, se utilizaron muestras de agua de las
precipitaciones, tomadas de los colectores ubicados en dos estaciones a lo largo
de la zona de estudio: La Paloma y Carretera.
En general, los rangos en que fluctúa la tasa de recarga es de 0,6 – 11,2 mm/año
para el año 2009, y de 0,6 – 10,2 mm/año para el año 2010. Como se puede
observar, la variación no es considerable de un año para otro, lo que nos indicaría
cierta estabilidad en las concentraciones de cloruro.
En relación a los promedios de la tasa de recarga en el inicio del área de estudio
son de 6,4 – 6,8 mm/año los que representan un 4,9 – 6,5% de las precipitaciones;
en la parte media 2,2 – 2,4 mm/año con un porcentaje de 1,8 – 2,8%, y en la parte
final el promedio fluctúa entre un 4,5 – 4,6 mm/año representando un 3,7 – 5,2%
de las precipitaciones, para el año 2009 y 2010 respectivamente.
Sabiendo que la fuente más importante de cloruro en las aguas subterráneas son
las precipitaciones, podríamos inferir que en la parte inicial del área de estudio,
compuesta por los puntos G3, H3 y E1, su mayor tasa de recarga es aportada por
precipitaciones. Lo mismo ocurriría en la parte media de la cuenca (L2 y L4). En
los sectores de APR El Trapiche (E6), APR San Julián (L6), y en la parte baja de
la cuenca, conformada por las muestras tomadas tanto en el Estero Punitaqui
(P1 – P6), y Rinconada de Punitaqui (P7 – P9), se observa una variación espacial,
especialmente con los puntos de Rinconada de Punitaqui, los cuales presentan
una menor tasa de recarga por precipitación atmosférica en comparación con los
demás puntos.
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109 Tabla 15: Estimación tasa de recarga en aguas subterráneas.
Tasa Recarga mm/año
Sector
Promedio
por zona
Punto
2009
2010
2009 2010
APR El Guindo
APR Villaseca
APR Estación Recoleta
G3
H3
E1
10,2
6,7
3,4
9,6
6,3
3,2
6,8
6,4
Aguas del Valle Ovalle
APR Limarí
APR San Julián
APR El Trapiche
L2
L4
L6
E6
7,7
5,8
1,3
1,2
7,1
5,3
1,2
1,1
4,0
3,7
APR Cerrillos Tamaya
APR Barraza
L8
L10
0,6
0,9
0,6
0,9
0,7
0,7
APR Graneros
APR Camarico Chico
APR Los Nogales
APR Chalinga
P1
P3
P4
P6
2,1
1,9
1,1
1,3
2,0
1,7
1,0
1,2
1,6
1,5
Rinconada Punitaqui
Rinconada Punitaqui
Rinconada Punitaqui
P7
P8
P9
8,3
5,2
11,2
7,6
4,8
10,2
7,5
7,5
4,3
0,6
11,2
3,6
4,0
0,6
10,2
3,3
Promedio
Mínimo
Máximo
Desviación Estándar
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de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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110 4.5 Análisis Multivariado
4.5.1 Análisis de Cluster
De acuerdo al criterio de Sneath, se identificaron dos grupos principales, G1 y G2.
Luego, para un análisis más detallado, se subdividió arbitrariamente los grupos 1 y
2. En la Figura 63 se muestra el Dendograma que agrupa las muestras de aguas
superficiales y subterráneas. En el anexo D se muestra un output completo
entregado por el programa Minitab 16.
Distancia
42.55
G1 28.37
G2 14.18
G1.1
G2.1
G1.2
G1.3
G2.2
0.00
1 2 1 3 3 3 1 2 2 2 1 4 1 7 9 8 3 4 5 7 9 5 6 6 8 0 2 5 4 3 6
G G L L G H H H L E E L P P P P E E E L L L E L L L1 P P P P P
Muestras de agua
Figura 63: Dendograma grupos subdivididos.
Los subgrupos 1.1 y 1.3 están compuestos sólo por aguas superficiales y
subterráneas respectivamente. Los subgrupos restantes (1.2, 2.1 y 2.2) por una
combinación de ambas. La Figura 64 muestra los porcentajes de muestras de
agua superficial y subterránea en cada grupo. Se destaca que al realizar el
análisis de cluster usando Q-mode, fue posible agrupar las muestras según
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111 carracterísticas
s similares entre sí, es
e por eso que se pue
eden obserrvar gruposs con
me
ezclas tanto
o de aguas superficiale
es y subterrráneas, o por
p separad
do.
100%
%
80%
%
60%
%
40%
%
20%
%
0%
%
G 1.1
G 1.2
G 1.3
3
G 2.1
G 2
2.2
Grupo
os
Agua supeerficial
Aggua subterránea
F
Figura
64: Po
orcentaje de
e muestras de
d agua supe
erficial y sub
bterránea pa
ara cada grupo.
A continuació
c
ón se analizza las com
mposicioness químicas e isotópica
as promediio de
cad
da subgrupo identifica
ado (Tabla 16).
1
Tabla 16:
1 Promedios de parám
metros químiicos e isótop
pos para cad
da grupo.
CE
TDS
Ca
a
Mg
Na
K
Sr
HCO3
Cl
SO4
N-NO3
F
CaC
CO3
B
Si
δ2H
δ18O
uS/cm
u
mg/L
mg//L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg
g/L
mg/L
mg/L
‰
‰
8,0
456,0
4
255,9
49,3
13,1
36,8
2,1
0,2
170,3
3
18,3
61,6
0,7
0,2
175
5,0
0,1
6,2
-61,6
-7,5
5,0
7,4
780,8
7
444,1
77,6
25,7
62,9
3,0
0,3
276,9
9
53,8
126,8
2,5
0,2
298
8,8
0,2
10,9
-65,4
-8,2
3
7,3
7,5
581,0
5
316,2
33,5
25,3
48,4
2,5
0,1
200,3
3
45,1
21,4
7,9
0,1
188
8,0
0,1
20,6
-35,3
-5,9
G 2.1
10
8,3
7,8
2242,0
1303,2
185
5,6
76,8
236,8
6,7
1,0
323,7
7
380,8
379,6
1,9
0,4
777
7,8
0,3
9,3
-58,8
-7,2
G 2.2
5
6,6
7,9
1758,8
986,7
120
0,5
64,3
199,0
4,7
1,0
350,6
6
260,6
219,8
4,6
0,0
565
5,6
0,1
11,7
-47,6
-6,2
DO
Grupos
N
G 1.1
4
9,7
G 1.2
9
G 1.3
pH
mg/L
N: Número
N
de muestras
m
en ca
ada grupo.
“Ca
aracterización
n de la interaccción agua superficial/agua
a subterránea
a poco profunda en la parte
e baja
de la Cuenc
ca del Río Lim
marí, a través del uso de Herramientas Hidroquímica
H
s e Isotópicass”
A
Jofré Sapiain/2011
Elizabeth Andrea
112 Grupo 1 (G1)
En este grupo se encuentran muestras de agua superficial y subterránea. Mostró
la mayor diferenciación de clusters, ya que formó grupos con una clasificación muy
específica. Se distinguieron 3 subgrupos.
Grupo 1.1 (G 1.1)
Este subgrupo está conformado en su totalidad por aguas superficiales. Con sólo
4 muestras de toda la cuenca, pertenecientes al Río Grande y los dos primeros
puntos del Río Limarí (Los Peñones y La Chimba). Dentro del grupo, presentó las
más bajas concentraciones de CE, TDS, Mg, Na, K, Cl, Si y N-NO3. Presenta el
valor de pH y DO más alto de toda la cuenca. Dentro del análisis de cluster, el
subgrupo muestra una concordancia espacial al interior de la cuenca. De acuerdo
al diagrama de Piper la muestra de este subgrupo es del tipo bicarbonatada
cálcica (Ca(HCO3)2).
Grupo 1.2 (G 1.2)
Este subgrupo está compuesto por las muestras de los APRs ubicados en la
subcuenca de los Ríos Grande, Hurtado y Limarí, a excepción de APR Graneros
(P1) que pertenece al Estero Punitaqui; y, por las muestras de agua superficial
tomadas en el embalse Recoleta (H1) y Lagunillas (E2). Presenta altos valores de
SO4, HCO3, K, Ca, Na, TDS y CE; además, tiene las más bajas concentraciones
de DO en toda la cuenca. Hay concordancia espacial de acuerdo a su clasificación
en el análisis de cluster. También confirma lo señalado en relaciones anteriores, la
importancia del agua de riego proveniente del embalse La Paloma sobre la
composición del agua en P1 (APR Graneros). De acuerdo al diagrama de Piper la
muestra de este subgrupo es del tipo bicarbonatada cálcica (Ca(HCO3)2).
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de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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113 Grupo 1.3 (G 1.3)
Este subgrupo, está conformado en su totalidad por las muestras de aguas
subterráneas tomadas en el Estero Punitaqui, específicamente en el sector de
Rinconada de Punitaqui. Este subgrupo tiene los menores niveles de Ca, Mg, Sr,
SO4, F y B. También, presenta las mayores concentraciones de N-NO3 y Si.
Respecto a su clasificación en el análisis de cluster, hay concordancia espacial.
De acuerdo al diagrama de Piper la muestra de este subgrupo es del tipo
bicarbonatada cálcica (Ca(HCO3)2).
Grupo 2 (G2)
En este grupo se encuentran muestras tanto de aguas superficiales como
subterráneas. Este grupo presentó las mayores concentraciones en casi todos los
parámetros. En él se distinguieron 2 subgrupos.
Grupo 2.1 (G 2.1)
En este subgrupo, clasificaron las aguas del Estero El Ingenio, desde cruce
Talhuén, pasando el lugar de confluencia del Río Limarí, hasta el punto L10 (APR
Barraza). Este subgrupo presentó las mayores concentraciones de CE de toda la
cuenca, así como la de TDS, Ca, Mg, Na, K, Cl, SO4, dureza total, B y Sr. De
acuerdo a las altas concentraciones que presenta, probablemente se puede deber
por la actividad minera y agrícola desarrollada en la zona, confirmando la gran
influencia de estas actividades en la composición hacia aguas abajo. Presenta
además un alto pH, y por ende una alta concentración de HCO3. Respecto a su
clasificación en el análisis de cluster, hay concordancia espacial. De acuerdo al
diagrama de Piper la muestra de este subgrupo es del tipo clorurada cálcica
(CaCl2).
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114 Grupo 2.2 (G 2.2)
En este subgrupo, están las muestras de agua superficial y subterránea tomadas a
lo largo del Estero Punitaqui, con excepción del punto APR Graneros (P1) que
clasificó en el subgrupo G1.2. Estas muestras, presentaron las más altas
concentraciones de HCO3. Presentaron características paramétricas muy similares
al subgrupo G2.1, con altos valores de CE, TDS, Ca, Mg, Na, Cl, SO4 y dureza
total. Hay concordancia espacial, puesto que coincide geográficamente. De
acuerdo al diagrama de Piper la muestra de este subgrupo es de tipo clorurada
cálcica (CaCl2).
En la Figura 65 se muestra un resumen de los promedios de las concentraciones
de los parámetros químicos y el pH para cada subgrupo.
10,0
10000,0
DO
TDS
9,0
1000,0
Ca
8,0
100,0
7,0
10,0
Na
Unidad pH
Concentración mg/L
Mg
K
Sr
HCO3
Cl
6,0
1,0
SO4
NO3
5,0
0,1
F
CaCO3
4,0
0,0
G 1.1
G 1.2
G 1.3
G 2.1
Clusters
G 2.2
B
Si
pH
Figura 65: Promedios de las concentraciones de los parámetros químicos y el pH para
cada grupo.
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115 El diagrama de Piper (Fig. 66), se realizó utilizando la Tabla 15. En él se observa
claramente la división resultante en el análisis de cluster. Los subgrupos G1.1,
G1.2 y G1.3 mostraron una clara tendencia de pertenecer a las aguas de tipo
bicarbonatadas cálcicas. Los subgrupos G2.1 y G2.2 clasificaron dentro del grupo
de aguas pertenecientes a las cloruradas cálcicas. Esto coincide con lo analizado
en el diagrama de Piper para el promedio de todos los puntos de muestreo
(Fig. 24).
%
80
%
80
%
60
%
+C
Ca
l
60
%
40
%
%
%
20
O
+C
3
HC
O
%
40
60
%
%
%
80
40%
B
J
20%
Ca
%
%
80
%
40
%
%
20
%
%
60
%
40
80
20
P
60
Mg
SO 4
%
%
20%
EM
80
P
J
B
M
E
60%
60
40%
%
+K
60%
80%
40
Na
80%
3
20
%
M
E
P
20
SO
4
g
+M
40
20
B
J
Cl
Figura 66: Diagrama de Piper para cluster.
G1.1
G1.2
G1.3
G2.1
G2.2
La Figura 67, muestra las razones isotópicas medias para cada subgrupo y su
lugar de ubicación respecto a la línea meteórica local (LML).
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
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116 ‐30
G1.3
δ2H (‰)
‐40
G2.2
‐50
G2.1
‐60
G1.1
G1.2
‐70
‐9
‐8
‐7
‐6
‐5
δ18O (‰)
Figura 67: Promedio de razones isotópicas para cada grupo.
LML;
Línea de
regresión (δ2H=12,1 δ18O + 30,7); R2= 0,90.
Las razones isotópicas para cada subgrupo muestran características homogéneas
y consistentes. Al igual que en la composición química, cada cluster presenta
señales isotópicas similares.
Finalmente, la Figura 68 presenta la distribución espacial de los diferentes grupos
o clusters obtenidos.
En general, podemos advertir cierta consistencia con la distribución espacial
obtenida en los diagramas de Stiff (Fig. 27). Se observa claramente la influencia
de las actividades de la Compañía minera Panulcillo sobre la formación de un
grupo, específicamente desde el punto Estero El Ingenio en cruce Talhuén (E3)
hasta APR Barraza (L10), incluyendo los puntos P2 – P6 del Estero Punitaqui, a
excepción de APR Graneros (P4) que clasificó en otro grupo. Otra agrupación
observada la constituyen las muestras tomadas aguas debajo de los embalses
hasta APR Limarí (L4), incluyendo el punto de P1 nombrado anteriormente, que su
composición está influenciada por las aguas provenientes del embalse La Paloma.
Y finalmente una última agrupación, formada por los puntos de Rinconada de
Punitaqui, lo que confirma lo mencionado en análisis anteriores, que son aguas de
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
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117 composición muy diferente al resto de las muestras tomadas en la zona de
estudio.
Panulcillo
Figura 68: Distribución espacial de los distintos grupos en la cuenca.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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118 4.5.2 Análisis de Componentes Principales
El análisis de componentes principales se realizó con los datos químicos, no
considerando la información isotópica.
De acuerdo al criterio de Kaiser utilizado, se determinaron tres componentes
principales significativos, los que explican el 83% de la variabilidad de los datos.
En la Tabla 17 se muestra un resumen de los pesos otorgados a cada uno de los
parámetros en cada componente principal significativo. En la sección final de la
Tabla se muestran los valores propios de cada componente principal, la
proporción de la variabilidad explicada por cada uno de ellos y la varianza
explicada acumulada.
Tabla 17: Peso de cada parámetro en los tres componentes principales significativos, los
valores propios, varianza explicada y varianza explicada acumulada de cada componente
principal.
Parámetro
PC1
PC2
PC3
DO
0,023
-0,243
0,624
pH
0,037
-0,339
0,519
CE
0,314
0,071
0,032
TDS
0,315
0,057
0,020
Ca
0,298
-0,116
-0,156
Mg
0,289
0,158
0,082
Na
0,300
0,102
0,140
K
0,286
-0,045
0,115
Sr
0,285
-0,122
-0,066
HCO3
0,233
0,192
-0,220
Cl
0,298
0,131
0,132
SO4
0,282
-0,169
-0,157
N-NO3
0,065
0,408
0,375
F
0,051
-0,360
-0,032
Dureza total
0,312
0,014
-0,061
B
0,217
-0,218
-0,122
Si
-0,030
0,570
0,148
Valor Propio
9,858
2,408
1,844
Proporción
0,580
0,142
0,108
Acumulada
0,580
0,722
0,830
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de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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119 El primer componente principal (PC1) explica el 58% de la variabilidad total y
presenta las mayores correlaciones con la CE, TDS, Na y dureza total. El segundo
componente principal (PC2) explica el 14,2% de la variabilidad total, mostró una
alta correlación positiva con N-NO3 y Si, y negativa con el pH y F. El tercer
componente principal (PC3), explica el 10,8% de la variabilidad total y mostró las
mayores correlaciones con DO, pH y N-NO3.
En la Tabla 18 se presenta un resumen de los tres componentes principales, y una
interpretación preliminar para cada uno de ellos. En el anexo E se muestra un
output completo entregado por el programa Minitab 16.
Tabla 18: Resumen de interpretación de los tres primeros componentes principales.
Componentes
Principales
Parámetros
Interpretación Preliminar
PC1
CE, TDS, Na, dureza total
Zonas de alteración hidrotermal
PC2
-pH, N-NO3, -F, Si
Zonas de alteración hidrotermal,
contaminación agrícola
PC3
DO, pH, N-NO3
Contaminación agrícola y doméstica
PC1 y PC2 contienen parámetros propios de zonas con procesos de alteración
hidrotermal. También, PC2 presenta una contaminación agrícola y/o doméstica,
esto explicado por la presencia de nitratos.
PC3 contiene parámetros que reflejan una influencia de las actividades agrícolas
(fertilizantes), aguas residuales domésticas o cualquier otro tipo de residuo
orgánico, representado en este caso por el N-NO3. Naturalmente los nitratos se
correlacionan inversamente con el oxígeno disuelto (DO), y éste a su vez con el
pH. En esta oportunidad no ocurre lo mencionado, lo que no tiene una explicación
consistente para establecer una relación.
La Figura 69, muestra la distribución de los clusters en el espacio de componentes
principales. Se advierte que los clusters muestran una coherencia espacial en el
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Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
120 espacio de los componentes principales, y así se puede establecer un significado
estadístico e hidroquímico independiente. PC1, cuyos parámetros representativos
fueron CE, TDS, Na y dureza total, separa claramente los grupos G1 a la izquierda
y G2 a la derecha. Esto es muy consistente con lo observado en el análisis de
clusters, ya que G2 tiene los más altos valores de estos parámetros en toda la
cuenca, y G1, específicamente G1.1 y G1.3 los más bajos. En el eje de PC2,
cuyos parámetros fueron pH, N-NO3, F y Si, G1.3 y G2.2 quedaron ubicados en la
parte superior, G1.1 y G2.1 en la parte negativa del eje, y G1.2 en la zona central.
3
Segundo componente
2
1
0
-1
-2
-3
-5.0
-2.5
G1.1
0.0
Primer componente
G1.2
G1.3
G2.1
2.5
5.0
G2.2
Figura 69: Ubicación de los grupos obtenidos en el análisis de clusters según los
componentes principales.
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121 5 CONCLUSIONES
Las cinco subcuencas consideradas en este estudio presentaron en general
composiciones diferentes en sus aguas. Los parámetros con mayor influencia
sobre las aguas en la parte baja de la cuenca del Limarí tanto en aguas
superficiales como en subterráneas fueron pH, CE, Ca, Mg, Na, Cl, SO4, HCO3,
N-NO3 y B.
De los parámetros nombrados anteriormente, las subcuencas del Río Grande y
Hurtado se caracterizaron por tener las concentraciones más bajas de toda la
cuenca. El Estero El Ingenio presentó las más altas concentraciones de SO4,
además de otros parámetros, probablemente por efecto de los lixiviados de la
Compañía Minera Panulcillo que han contaminado sus aguas. El Estero Punitaqui
presentó las más altas concentraciones de cloruro de toda la cuenca, esto
probablemente por efecto de estar próximo a la costa y la presencia de terrazas
salinas. Rinconada de Punitaqui, presentó los valores más altos en nitratos. No se
encontraron grandes concentraciones de metales a lo largo de la zona de estudio.
En general, aguas superficiales y subterráneas siguen una misma tendencia en
SO4, Cl y HCO3, con excepción de Rinconada de Punitaqui, lo que indica cierto
grado de interacción entre éstas. En la clasificación de las aguas según Piper, las
aguas superficiales y subterráneas del Río Limarí y Estero Punitaqui corresponden
a la misma clasificación de cloruradas cálcicas. Lo mismo ocurre en el Estero El
Ingenio, donde aguas de ambos niveles clasificaron dentro del tipo de las
sulfatadas cálcicas. El Río Grande, también presentó las mismas clasificaciones
como bicarbonatadas cálcicas, tanto aguas superficiales como subterráneas.
Estas similitudes en la clasificación apoyan la hipótesis de interacción entre aguas
superficiales y subterráneas. La excepción la constituye Río Hurtado que exhibe
una clasificación diferente en cada componente hidrológico, siendo sus aguas
superficiales bicarbonatadas cálcicas, y las del acuífero sulfatadas cálcicas.
En cuanto a los principales procesos y/o factores encontrados que determinan las
características químicas en la cuenca destaca: el efecto Panulcillo, debido a la
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122 presencia de sus piscinas evaporadoras (sin revestimiento durante sus años de
funcionamiento). Ello ha permitido que soluciones con contenidos de sulfato
infiltren hacia las aguas del Estero El Ingenio, provocando una alteración
importante a lo largo de toda la cuenca.
Otro factor importante en la cuenca, es la influencia de las terrazas salinas, en la
composición de las aguas tanto del Estero El Ingenio, Estero Punitaqui y final de la
subcuenca del Río Limarí. Esto en directa relación con las altas concentraciones
salinas (Ca, Na, Cl, etc.) encontradas al final de la cuenca. También, estas altas
concentraciones pueden deberse a que en este lugar la cuenca se abre
considerablemente, provocando una evaporación de las aguas lo que favorece el
aumento de concentraciones de sales.
En relación a la isotopía, es importante señalar que tanto aguas superficiales
como aguas subterráneas presentaron señales isotópicas similares, lo que apoya
la hipótesis de su mezcla. Esto denotaría una estrecha relación entre éstas, y a su
vez una interacción. En general, se observó cierta tendencia de las señales
isotópicas a ser más negativas en zonas de mayor altitud y en los pozos cuyas
bombas o zonas de captación están a mayor profundidad.
En general, la señal isotópica a lo largo de la cuenca, es consistente con su origen
meteórico simple. Los patrones que controlan esta señal a lo largo de la cuenca
son las precipitaciones, en conjunto con los procesos evaporativos, que ocurren a
lo largo del flujo como en los embalses. Se verificó además el efecto de la altitud,
en que las aguas más empobrecidas en isótopos pesados están las subcuencas
de Río Hurtado y Río Grande, debido a que son alimentadas por aguas
recargadas a gran altitud y no por recargas directas desde los embalses o
precipitación local. Las más enriquecidas fueron las aguas del Estero Punitaqui y
Rinconada de Punitaqui por su cercanía a la costa y también por la ocurrencia en
forma rápida de infiltración luego de la precipitación. En general, aguas
superficiales y subterráneas no mostraron mayor variación en sus señales
isotópicas, lo que nos permitió establecer una posible interacción entre éstas.
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123 En relación al Radón 222 se puede indicar que cada tipo, tanto aguas superficiales
como subterráneas, presentaron actividades de
222
Rn características. Se pudo
observar, que las actividades de Radón 222 en el río son mucho menores que las
medidas en aguas subterráneas (pozos APR), el promedio obtenido en aguas
superficiales es aproximadamente 1.500 Bq/m3, y en aguas subterráneas de
16.000 Bq/m3. Los valores más bajos se encontraron en las muestras tomadas en
los embalses o en los ríos, lo que confirma que en aguas superficiales el Rn sufre
un decaimiento con facilidad por el intercambio gaseoso con la atmósfera. Por el
contrario, los mayores niveles se obtuvieron en los pozos (APRs). Se pudo inferir
además que existe un aporte de aguas subterráneas hacia el cauce superficial en
las zonas de Río Limarí (L7, cruce Los Aromos),
Estero El Ingenio (E2,
Lagunillas) y Río Hurtado (H2, Villaseca). En cambio, en otros sectores de Río
Limarí en La Chimba (L3), cruce San Julián con El Trapiche (L5), Barraza (L9) y
Estero El Ingenio en badén (E4), podría estar ocurriendo una de dos situaciones:
a) baja interacción entre aguas superficiales y subterráneas o b) es el río quien le
estaría entregando agua al acuífero.
En cuanto a la tasa de recarga de cloruro, ésta no es variable de un año a otro. Se
puede inferir además que en la parte alta y media de la cuenca la fuente principal
de cloruro es por precipitaciones y su alta concentración se debe básicamente a la
evaporación. Diferente es el caso en la parte baja de la cuenca que posee la
mayor tasa de recarga, probablemente debido a su ubicación cercana a la costa, a
la contribución de neblinas originadas en los océanos y a la disolución de
contenidos de cloruros presentes en las terrazas marinas de la faja costera
Finalmente, es importante señalar que la utilización en conjunto de los diferentes
métodos en este estudio, tales como análisis gráfico simple, análisis químicoisotópico, diagramas de Piper, diagramas de Stiff, isotopía radioactiva, además del
análisis multivariado mostraron consistencia en sus resultados, lo que permitió
establecer de una manera más clara el grado de interacción existente entre aguas
superficiales y subterráneas en la cuenca del Río Limarí.
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129 ANEXOS
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130 ANEXO A
Análisis de
222
Rn: toma de muestra desde un pozo.
Análisis de
222
Rn: toma de muestra desde un río.
Muestra Agua Superficial. El Guindo (G2)
Equipos de de medición
Muestra Agua Subterránea. Rinconada Punitaqui (P7)
Muestra Agua Superficial. Río Grande (G1)
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131 ANEXO B
Tabla B1: Datos Actividad de 222Rn en aguas superficiales.
Sector
Punto
Radón Bq/m3
Río Grande (A.Ab. Embalse La Paloma)
G1
373
Río Grande El Guindo
G2
627
Embalse Recoleta
H1
123
Villaseca
H2
2.242
Lagunillas
E2
6.952
Cruce Talhuén
E3
437
131
Badén El Ingenio
E4
Cruce El Trapiche, Ingenio
E5
922
Los Peñones, Río Limarí
L1
816
Río Limarí, La Chimba
L3
941
Cruce San Julián con El Trapiche
L5
396
Río Limarí, Cruce Los Aromos
L7
1.941
Barraza
L9
1.229
Estero Punitaqui Camarico
P2
1.636
Estero Punitaqui Chalinga
P5
2.342
Tabla B2: Datos Actividad de 222Rn en aguas subterráneas.
Sector
Punto
Radón Bq/m3
APR El Guindo
G3
12.405
APR Villaseca
H3
16.760
Aguas del Valle Ovalle
L2
984
APR Limarí
L4
19.073
APR San Julián
L6
2.798
APR Cerrillos Tamaya
L8
5.650
APR Barraza
L10
7.264
APR Estación Recoleta
E1
24.987
APR El Trapiche
E5
8.028
APR Graneros
P1
8.894
APR Camarico Chico
P3
4.147
APR Los Nogales
P4
16.559
APR Chalinga
P6
4.373
Rinconada Punitaqui
P7
45.055
Rinconada Punitaqui
P8
88.043
Rinconada Punitaqui
P9
4.458
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132 ANEXO C
Análisis de la distribución probabilística de los datos.
Para la correcta utilización de las técnicas multivariadas es importante determinar
la distribución estadística de los parámetros ya que esta debe ser o tender a ser
normal. Para evaluar esto se aplicó la prueba de Anderson Darling utilizando el
programa Minitab 16 (Minitab Inc.). En primer lugar se realizaron histogramas
para los distintos parámetros a modo de comparar las distribuciones Normal y
Lognormal. Con los resultados obtenidos se procedió a realizar un análisis
comparativo entre los valores obtenidos para la curva Normal y Lognormal. En la
siguiente Tabla se presentan los resultados numéricos del test donde se analizan
los valores A-D y p-value, con un nivel de significancia de 5%.
Tabla C1: Resultados Test Anderson-Darling.
Normal
Lognormal
Mejor ajuste
A-D
p-value
A-D
p-value
DO
0,421
0,305
0,269
0,659
Lognormal
pH
0,318
0,52
0,326
0,508
Normal
CE
1,078
0,007
0,564
0,132
Lognormal
TDS
1,130
< 0,005
0,551
0,143
Lognormal
Ca
0,706
0,059
0,260
0,688
Lognormal
Mg
1,265
< 0,005
0,406
0,331
Lognormal
Na
1,236
< 0,005
0,563
0,13
Lognormal
K
1,340
< 0,005
1,019
0,009
Lognormal
Sr
1,092
0,006
0,567
0,13
Lognormal
HCO3
0,456
0,25
0,427
0,294
Lognormal
Cl
1,741
< 0,005
0,589
0,116
Lognormal
SO4
1,749
< 0,005
0,462
0,241
Lognormal
NO3
2,465
< 0,005
0,368
0,408
Lognormal
F
3,065
< 0,005
0,679
0,069
Lognormal
CaCO3
1,173
< 0,005
0,389
0,365
Lognormal
B
0,614
0,101
1,302
< 0,005
Normal
Si
0,789
0,036
1,358
< 0,005
Normal
2
0,799
0,034
Normal
0,399
0,345
Normal
H
18
O
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de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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133 Se puede identificar que los valores de A-D, para la mayoría de los parámetros
son menores para aquellos que pertenecen al ajuste de la distribución Lognormal,
lo cual significa que los datos presentan un mejor ajuste según la curva
Lognormal. Esto se confirma con los p-value que al ser superiores al α de 0,05,
indica que los datos se distribuyen según la curva en cuestión como ocurre con la
mayoría de los valores correspondientes a la curva Lognormal. Usando éste
criterio (el valor de A-D criterio predominante con respecto al p- valor) se observa
que los únicos parámetros que muestran un mejor ajuste a la distribución Normal
son: pH, B, Si, 2H y
18
O. El resto de los parámetros que mostraron mejor ajuste a
la curva Lognormal fueron transformados para el análisis multivariado.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
134 DO
pH
10
CE
10
4
5
2
0
2
4
8
6
0
0
7,
0 2 4
1 1 1
Mg
5
7,
5
8,
0
8,
0
9,
Na
10
Frecuencia
5
0
0
Cl
0
20
0
10
0
0
40
0
20
B
0
Si
10
HCO3
Ca
Media
111,4
Desv.Est. 64,00
N
31
0
0
0,
8
0,
4
0,
2
1,
6
1,
0
50
0
40
0
30
0
20
0
10
CaCO3
10
4
8
12
Deuterio
10
K
Media
4,287
Desv.Est. 2,121
N
31
0
0
0
,3
-0
0, 0
0,3
0,6
0, 9
1, 2
0
0
30
0
60
0
90
Oxígeno
10
5
0
5
0
00 ,0 8 ,16
0
0
0,
24 ,32 , 40
0
0
0,
5
0
0
6
12
18
24
Cl
Media
187,2
Desv.Est. 189,6
N
31
0
0
-8
0
-7
0
-6
0
-5
0
-4
Sr
Media
0,6177
Desv.Est. 0,4099
N
31
HCO3
Media
282,7
Desv.Est. 84,60
N
31
4
2
Mg
Media
46,76
Desv.Est. 33,82
N
31
Na
Media
136,2
Desv.Est. 101,4
N
31
5
5
CE
Media
1349
Desv.Est. 845,4
N
31
TDS
Media
772,0
Desv.Est. 492,1
N
31
10
-4
0 0 0
0 0
20 40 60 8 0 100
0 0 0 0 0 0
4 8 12 1 6 20 2 4
10
F
0
00
-2
0
60
0
5
8
6
5
0
00
-2
0
-4
Sr
NO3
5
0
4
10
10
5
0
0
0
0
40 80 120 16 0
0
2
0
0
30
SO4
10
0
4
0
00
-1
pH
Media
7,694
Desv.Est. 0,4264
N
31
0
0
0
-4
8
5
0
0 0 20 40 60 80 00 20
-2
1 1
K
10
10
5
0 0 0 0 0 0
5 0 1 00 150 200 250 300
DO
Media
7,161
Desv.Est. 3,053
N
31
5
0
0
0
0
-5
Ca
10
4
5
0
0
TDS
8
-9
-8
-7
-6
-5
SO4
Media
204,7
Desv.Est. 188,2
N
31
Figura C1: Histogramas con curva normal. N: número de datos; D.S.: desviación estándar.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso
de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
135 DO
pH
10
CE
10
4
5
2
0
6
3
12
9
15
0
5
6,
18
0
7,
5
7,
Mg
0
9,
Na
10
Frecuencia
0
5
8, 8 ,
5
10
5
5
0
0
0
40
0
12
80
0
16
0
20
Cl
20
0
8
10
20
20
10
10
0 0 0 0 0 0
20 40 60 80 100 120
6
0,
2
1,
8
1,
4
2,
4
8
12
16
0
24
0
32
0
40
HCO3
TDS
Ubic.
6, 439
Escala 0,6753
N
31
0
20
0
30
0
40
0
50
CaCO3
10
5
0, 3
0,6
0,9
1,2
0
0
0
0
0
0
30 60 90 120 150
Si
10
5
0,0
Sr
Ubic. -0,7486
Escala 0,8134
N
31
Cl
Ubic. 4, 568
Escala 1, 300
N
31
0
00 , 12 ,2 4 ,36 ,48 ,60
0,
0
0
0
0
0
Na
Ubic.
4, 584
Escala 0,8837
N
31
HCO3
Ubic.
5, 599
Escala 0,3125
N
31
5,0
2,5
Mg
Ubic.
3, 585
Escala 0,7485
N
31
K
Ubic.
1, 332
Escala 0,5103
N
31
0
0, 0
CE
Ubic.
7, 004
Escala 0,6636
N
31
Ca
Ubic.
4, 541
Escala 0,6173
N
31
0
10
0
3,
0
0
0
16
0
0
0,
12
F
0
0
0 0 0 0 0 0
30 60 90 120 150 180
B
6
80
5
NO3
0
0
4
0
10
0
2
SO4
16
Sr
5
0
pH
Ubic.
2,039
Escala 0, 05501
N
31
0
0 00 00 00 00 00 00 00
4 8 12 16 20 24 28
10
0
0 00 00 00 00 00 00 00
1 2 3 4 5 6 7
8
10
K
DO
Ubic.
1, 872
Escala 0,4676
N
31
5
0
00 000 00 0 000 000
3
4
10
5
2
0
10
Ca
10
4
5
0
0
TDS
8
0
6
12
18
24
30
SO4
Ubic.
4, 951
Escala 0,9451
N
31
Figura C2: Histogramas con curva Lognormal. N: número de datos; D.S.: desviación estándar.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso
de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
136 DO
99
CE
99
TDS
99
90
90
90
90
50
50
50
50
50
10
10
10
10
10
1
1
1
1
8
16
Mg
99
7
8
9
Na
99
0
2000
1
4000
K
99
0
1000
2000
Sr
99
0
90
90
90
90
50
50
50
50
50
10
10
10
10
10
1
1
1
1
80
160
Cl
99
0
250
500
SO4
99
0
5
0
1
2
F
99
0
90
90
90
90
50
50
50
50
50
10
10
10
10
10
1
1
1
1
0
500
B
99
0
500
1000
Si
99
-8
0
8
Deuterio
99
90
90
90
50
50
50
10
10
10
10
1
1
1
0.0
0.2
0.4
0
10
20
CaCO3
0.3
1.1
0
600
1200
Oxígeno
99
50
400
1
-0.5
90
200
99
90
-500
300
1
10
NO3
99
150
HCO3
99
90
0
Ca
99
90
0
Porcentaje
pH
99
1
-80
-60
-40
-10.0
-7.5
-5.0
Figura C3: Gráficos Log-probabilidades con ajuste a la distribución Normal.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso
de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
137 DO
99
CE
99
TDS
99
90
90
90
90
50
50
50
50
50
10
10
10
10
10
1
1
1
1
10
7
Mg
99
8
9
Na
99
100
1000
10000
K
99
1
100
1000
10000
Sr
99
10
90
90
90
90
50
50
50
50
50
10
10
10
10
10
1
1
1
1
100
1000
Cl
99
10
100
1000
SO4
99
1
10
1.0
10.0
F
99
90
90
90
50
50
50
50
50
10
10
10
10
10
1
99
10
B
10
90
50
50
10
10
100
1000
1
0.1
1.0
10.0
100.0
500
CaCO3
1
0.01
0.10
1.00
100
1000
Si
99
90
1
0.01
1
100 1000 10000
200
99
90
1
HCO3
100
90
1
1000
1
0.1
NO3
99
100
99
90
10
Ca
99
90
1
Porcentaje
pH
99
1
0.10
1.00
1
10
100
Figura C4: Gráficos Log-probabilidades con ajuste a la distribución Lognormal.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso
de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
138 ANEXO D
Output Análisis de Cluster
Variables estandarizadas, Distancia euclediana, Enlace de Ward
Pasos de amalgamación
Paso
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Número de
conglomerados
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
Nivel de
semejanzal
87,589
86,634
85,750
84,900
84,436
83,846
82,149
82,078
81,907
79,657
76,206
75,076
74,361
73,993
71,758
68,508
68,067
63,675
61,032
60,409
59,261
56,024
55,896
44,313
33,950
28,962
-6,094
-10,551
-58,694
-273,836
Paso
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Número de obs. en
el conglomerado
nuevo
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
3
2
3
2
3
Nivel de
distancia
1,4126
1,5212
1,6218
1,7186
1,7714
1,8386
2,0318
2,0399
2,0593
2,3153
2,7081
2,8368
2,9182
2,9601
3,2144
3,5843
3,6346
4,1343
4,4352
4,5061
4,6367
5,0052
5,0198
6,3382
7,5176
8,0853
12,0753
12,5826
18,0620
42,5489
Conglomerados
incorporados
13
15
12
18
1
2
10
11
19
21
24
27
25
28
7
16
29
31
3
6
29
30
20
22
24
26
5
14
7
23
5
8
9
10
4
5
3
4
12
20
9
19
24
25
1
13
9
17
9
12
3
7
9
24
1
3
1
29
1
9
Nuevo
conglomerado
13
12
1
10
19
24
25
7
29
3
29
20
24
5
7
5
9
4
3
12
9
24
1
9
9
3
9
1
1
1
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
139 16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
3
3
4
6
4
5
5
4
6
10
9
15
13
16
31
Partición final
Número de conglomerados: 4
Conglomerado1
Conglomerado2
Conglomerado3
Conglomerado4
Número de
observaciones
4
9
15
3
Dentro de la
suma de
cuadrados del
conglomerado
12,003
62,174
130,825
5,736
Distancia
promedio
desde el
centroide
1,71035
2,58596
2,87151
1,37693
Distancia
máxima desde
centroide
2,00010
3,35776
4,45113
1,55260
Centroides de grupo
Variable
DO
pH
CE
TDS
Ca
Mg
Na
K
Sr
HCO3
Cl
SO4
NO3
F
CaCO3
B
Si
Deuterio
Oxígeno
Conglomerado1
0,83120
0,77874
-1,36578
-1,36197
-1,07568
-1,37708
-1,25058
-1,19894
-0,80403
-1,55465
-1,35596
-0,90277
-1,08270
0,34375
-1,33110
-0,86077
-1,03421
-0,44615
-0,24080
Variable
DO
pH
CE
TDS
Centroide
principal
-0,0000000
0,0000000
0,0000000
0,0000000
Conglomerado2
-0,718375
-0,796606
-0,561633
-0,547102
-0,344679
-0,574842
-0,636644
-0,580646
-0,417970
0,034670
-0,658161
-0,141736
-0,167647
0,092092
-0,455271
0,123381
0,006615
-0,820808
-0,978294
Conglomerado3
0,160366
0,357010
0,896477
0,896040
0,832607
0,810729
0,876400
0,843010
0,847276
0,590438
0,880938
0,741007
0,127903
0,016288
0,869017
0,456191
-0,162882
0,189593
0,372430
Conglomerado4
0,24503
-0,43355
-0,97645
-1,02293
-1,69476
-0,49302
-0,80462
-0,87453
-1,91042
-0,98334
-0,62226
-2,07613
1,30703
-0,81605
-1,20448
-1,50341
2,17351
2,10933
1,39381
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
140 Ca
Mg
Na
K
Sr
HCO3
Cl
SO4
NO3
F
CaCO3
B
Si
Deuterio
Oxígeno
0,0000000
0,0000000
0,0000000
0,0000000
-0,0000000
0,0000000
0,0000000
0,0000000
0,0000000
-0,0000000
-0,0000000
0,0000000
0,0000000
-0,0000000
0,0000000
Las distancias entre los centroides de conglomerados
Conglomerado1
Conglomerado2
Conglomerado3
Conglomerado4
Conglomerado1
0,00000
4,03431
7,25858
5,83020
Conglomerado2
4,03431
0,00000
4,88090
5,96025
Conglomerado3
7,25858
4,88090
0,00000
7,89766
Conglomerado4
5,83020
5,96025
7,89766
0,00000
ANEXO E
Output Análisis de Componentes Principales.
Análisis de los valores y vectores propios de la matriz de correlación
Valor propio
Proporción
Acumulada
9,8581
0,580
0,580
2,4084
0,142
0,722
1,8437
0,108
0,830
1,0224
0,060
0,890
0,5487
0,032
0,922
0,3830
0,023
0,945
0,3229
0,019
0,964
0,2007
0,012
0,976
Valor propio
Proporción
Acumulada
0,1439
0,008
0,984
0,0933
0,005
0,990
0,0740
0,004
0,994
0,0518
0,003
0,997
0,0283
0,002
0,999
0,0176
0,001
1,000
0,0028
0,000
1,000
0,0004
0,000
1,000
Valor propio
Proporción
Acumulada
0,0001
0,000
1,000
Variable
DO
pH
CE
TDS
Ca
Mg
Na
K
Sr
HCO3
Cl
SO4
NO3
PC1
0,023
0,037
0,314
0,315
0,298
0,289
0,300
0,286
0,285
0,233
0,298
0,282
0,065
PC2
-0,243
-0,339
0,071
0,057
-0,116
0,158
0,102
-0,045
-0,122
0,192
0,131
-0,169
0,408
PC3
0,624
0,519
0,032
0,020
-0,156
0,082
0,140
0,115
-0,066
-0,220
0,132
-0,157
0,375
PC4
-0,068
0,296
0,027
0,004
0,025
-0,064
0,048
-0,093
0,282
0,134
0,068
-0,040
-0,228
PC5
0,136
-0,228
-0,037
-0,055
-0,017
-0,318
0,035
-0,118
0,177
-0,028
0,005
-0,014
0,431
PC6
0,319
-0,040
-0,051
-0,082
-0,138
-0,045
0,072
0,208
-0,201
0,611
0,072
-0,321
-0,431
PC7
0,326
-0,405
0,133
0,115
0,044
0,081
0,167
-0,243
-0,005
-0,534
0,227
-0,060
-0,453
PC8
-0,335
0,181
0,014
0,026
0,057
0,060
-0,221
0,603
-0,174
-0,402
-0,009
-0,245
-0,105
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
141 F
CaCO3
B
Si
0,051
0,312
0,217
-0,030
-0,360
0,014
-0,218
0,570
-0,032
-0,061
-0,122
0,148
-0,750
-0,023
-0,299
-0,287
-0,307
-0,154
0,656
-0,204
-0,043
-0,105
0,276
0,145
-0,167
0,061
0,054
0,154
-0,248
0,058
0,310
0,105
Variable
DO
pH
CE
TDS
Ca
Mg
Na
K
Sr
HCO3
Cl
SO4
NO3
F
CaCO3
B
Si
PC9
-0,333
0,453
0,081
0,061
0,154
-0,302
0,185
-0,428
0,106
-0,017
0,225
-0,217
-0,114
0,184
-0,060
0,230
0,359
PC10
-0,281
0,005
0,156
0,102
-0,511
0,168
0,264
-0,046
-0,313
-0,047
0,404
-0,040
0,022
0,092
-0,234
0,037
-0,442
PC11
0,057
0,218
0,064
0,114
-0,114
0,046
-0,307
-0,201
-0,408
0,070
0,016
0,672
-0,090
-0,235
-0,037
0,213
0,221
PC12
0,018
-0,129
0,162
0,167
0,002
-0,681
0,140
0,403
-0,004
-0,044
0,128
0,269
-0,042
0,047
-0,317
-0,275
0,116
PC13
-0,043
0,008
-0,070
-0,116
-0,512
0,193
-0,193
0,112
0,659
-0,049
0,089
0,164
-0,127
0,092
-0,238
0,086
0,266
PC14
-0,107
0,062
-0,421
-0,383
0,001
0,079
0,686
0,113
-0,075
-0,103
-0,177
0,302
-0,071
-0,091
0,003
0,075
0,116
PC15
0,021
-0,048
-0,328
-0,424
0,114
-0,138
-0,250
0,047
-0,038
0,013
0,716
0,078
0,059
0,029
0,284
-0,081
-0,042
PC16
0,009
-0,024
-0,181
0,029
0,514
0,342
-0,079
0,005
-0,017
0,012
0,174
0,008
0,024
0,005
-0,739
-0,022
-0,015
Variable
DO
pH
CE
TDS
Ca
Mg
Na
K
Sr
HCO3
Cl
SO4
NO3
F
CaCO3
B
Si
PC17
0,001
-0,007
-0,700
0,691
-0,106
-0,057
0,002
-0,006
0,030
0,008
0,057
-0,038
-0,005
-0,000
0,111
0,001
-0,011
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
142 Gráfica de sedimentación de DO, ..., Si
10
Valor propio
8
6
4
2
0
2
4
6
8
10
12
Número de componente
14
16
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
143 ANEXO F
Diagramas
A modo complementario se realizaron diagramas de razones con respecto a
cloruro siguiendo a Banks et al. (2009), en que relacionan la tasa entre la
composición de iones mayores y cloruro tanto para aguas superficiales y
subterráneas, versus la concentración de cloruro en mmol/L.
a)
Razón Ca/Cl
En relación a la razón Ca/Cl, se observan dos agrupaciones. La primera
agrupación formada por los puntos de muestreo ubicados aguas arriba de la
confluencia del Río Limarí con el Estero El Ingenio, a excepción del punto P9
(Rinconada de Punitaqui). Acá, la razón Ca/Cl en este grupo es alta, ya que los
contenidos de Ca son mayores que los de cloruro, y como fue lo mencionado en el
diagrama de Piper, son aguas del tipo bicarbonatadas cálcicas. En la segunda
agrupación, conformado por el resto de los puntos, su razón Ca/Cl es menor,
puesto que las concentraciones de cloruro aumentan en dirección del flujo.
10,0
H1
H2
G2
G1
Ca/Cl
1
L3
1,0P9
G3
H3
L1 E3
L2
E1E2L4
P2 L6
P7
L5
E6
P3
P8
P1
2
P6
L7
L10 E5
P4
L9
P5
E4
L8
0,1
0
5
Figura F1: Razón Ca/Cl.
10
15
20
25
Cl (mmol/L)
Aguas superficiales;
aguas subterráneas.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
144 b)
Razón Mg/Cl
Al igual que en la razón Ca/Cl, se observan dos agrupaciones. El primer grupo,
igualmente se conforma por los puntos muestreados aguas arriba de la
confluencia del Río Limarí con el Estero El Ingenio, incluyendo además los puntos
de Rinconada de Punitaqui (P7, P8 y P9). Prácticamente la composición entre
magnesio y cloruro es muy similar. En la segunda agrupación, conformada por los
puntos del Estero Punitaqui (P1 – P6), Río Limarí (L5 – L10) y Estero El Ingenio
(E4 – E6), los contenidos de Mg son menores que los de Cl. Esto puede ser
debido a su ubicación en el último segmento de la cuenca, cercano a la costa, y
con un incremento en las concentraciones de sales.
Mg/Cl
10,0
H1 1 P9G2
G3 G1E3
L1 E1
1,0H2
P70,8
L2H3 L4
L3 P8
L5
2
P2
P1
P6
P3 E6
L6
P5
L10
E5
E4
P4 L7
L8
L9
0,1
0
5
Figura F2: Razón Mg/Cl.
c)
10
15
20
25
Cl (mmol/L)
Aguas superficiales;
aguas subterráneas.
Razón K/Cl
Al igual que en la razón Mg/Cl, se observan dos agrupaciones. El primer grupo,
igualmente se conforma por los puntos muestreados aguas arriba de la
confluencia del Río Limarí con el Estero El Ingenio, incluyendo además los puntos
de Rinconada de Punitaqui (P7, P8 y P9). Prácticamente la composición entre
potasio y cloruro es muy similar. En la segunda agrupación, conformada por los
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
145 puntos del Estero Punitaqui (P1 – P6), Río Limarí (L6 – L10) y Estero El Ingenio
(E4 – E6), los contenidos de K son menores que los de Cl.
K/Cl
1,0
1
H1
G1
G2
G3
0,1 P9 L1 E1
H3 H2
L2L4
L3
P7
P8
2
E3
L5
E2
L6
L7
L9
E4
P5
P1 P6 E6
E5
L10
P4
P2
P3
0,0
0
5
10
L8
15
20
25
Cl mmol/L
Figura F3: Razón K/Cl.
d)
Aguas superficiales;
aguas subterráneas.
Razón Na/Cl
En general, la razón Na/Cl es similar en todos los puntos de muestreo, con una
razón cercana a la unidad, no siendo posible detectar agrupaciones claramente.
Na/Cl
10,0
L2
L3L4
G3 H1
G2
H3
E1
P4
P7
L6
L1
P6
L5 P3
P9 G1
E6 L7
1,0 H2
P1P2
P8
E2
E3
L10
E4
L9 E5
P5
L8
0,1
0
5
Figura F4: Razón Na/Cl.
10
15
Cl (mmol/L)
Aguas superficiales;
20
25
aguas subterráneas.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
146 e)
Razón SO4/Cl
En la razón SO4/Cl, se observan tres agrupaciones. El primer grupo, al igual que
en la razón K/Cl, se conforma por los puntos muestreados aguas arriba de la
confluencia del Río Limarí con el Estero El Ingenio en que prácticamente la
composición entre sulfato y cloruro es muy similar, e incluso sulfato llegando tener
concentraciones mayores que las de cloruro. En la segunda agrupación,
conformada por los puntos del Estero Punitaqui (P1 – P6), Río Limarí (L6 – L10) y
Estero El Ingenio (E4 – E6), los contenidos de SO4 son menores que los de Cl.
Esto puede ser debido a su ubicación en el último segmento de la cuenca, cercano
a la costa, y con un incremento en las concentraciones de sales. Y finalmente, el
tercer grupo, conformado por las aguas de Rinconada de Punitaqui (P7, P8 y P9),
con una razón SO4/Cl menor a la unidad.
SO4/Cl
10,0
H1
G1
G2
H2 E3
G3 L2 H3
L3L4
1,0
L1 E1
E2
1
2
P4
P2 L6
P5
E6
P3
L5
P1
P9 P8 3
P7
0,1
0
5
P6
E4
L10
E5
L8
L7
L9
10
15
20
25
Cl (mmol/L)
Figura F5: Razón SO4/Cl.
f)
Aguas superficiales;
aguas subterráneas.
Razón HCO3/Cl
En la razón HCO3/Cl es posible observar la formación de dos grupos. El primer
grupo, está conformado por las aguas del Río Limarí hasta antes del punto de
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
147 confluencia de éste con las aguas del Estero El Ingenio (L1 – L4), incluyendo las
aguas pertenecientes a los Ríos Grande (G1 – G3) y Hurtado (H1 – H3), un punto
del Estero El Ingenio (E1), y dos puntos pertenecientes a Rinconada de Punitaqui
(P7 y P9). Estas, presentan valores de bicarbonato bastante elevados en
comparación a los valores para cloruro. La segunda agrupación, que integra el
resto de los puntos del Río Limarí (L5 – L10), Estero El Ingenio (E2 – E6), Estero
Punitaqui (P1 – P6), y finalmente el punto P8 de Rinconada de Punitaqui, las
cuales presentan valores para bicarbonato y cloruro muy similares.
100,0
HCO3/Cl
1 H1
10,0
G3
G2 E1
G1
L1
P9
L3L2
H3
L4H2 P7
P3
P6
L5
E2
P5
1,0
P8 E3 P1P2 L6 E6
2
L10 E5
E4
P4 L7
L9
0,1
0
5
L8
10
15
20
25
Cl (mmol/L)
Figura F6: Razón HCO3/Cl.
Aguas superficiales;
aguas subterráneas.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
148 ANEXO G. Base de Datos
Punto Sector Sector 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Lagunillas Cruce Talhuén Río Limarí, La Chimba Baden El Ingenio Cruce El Trapiche, Ingenio Cruce San Julián con El Trapiche Río Limarí, Cruce Los Aromos Barraza Los Peñones, Río Limarí Villaseca Embalse Recoleta APR Estación Recoleta APR Villaseca APR Limarí APR El Guindo Río Grande El Guindo APR San Julián APR El Trapiche Río Grande (A.Ab. Embalse La Paloma) APR Cerrillos Tamaya Rinconada Punitaqui Rinconada Punitaqui Rinconada Punitaqui Estero Punitaqui Camarico Estero Punitaqui Chalinga APR Barraza APR Chalinga APR Camarico Chico APR Los Nogales Aguas del Valle Ovalle APR Graneros E2 E3 L3 E4 E5 L5 L7 L9 L1 H2 H1 E1 H3 L4 G3 G2 L6 E6 G1 L8 P7 P8 P9 P2 P5 L10 P6 P3 P4 L2 P1 Coordenadas Norte Este UTM UTM 6619062 292034 6616189 289732 6609880 287018 6608944 281502 6608986 276838 6608648 276748 6609057 269788 6606140 262081 6613514 291866 6617065 293553 6624329 298974 6623568 293943 6617488 293741 6607688 280633 6607296 298327 6606953 298204 6608113 275647 6609064 276942 6602373 304892 6610044 268730 6581535 274819 6581707 273692 6583328 273116 6594347 273207 6595884 270212 6605799 261532 6595671 270083 6594114 272884 6597674 275064 6613456 291744 6593766 281261 Altura msnm 272 244 185 161 121 115 87 37 207 255 376 301 288 155 280 270 128 118 317 83 446 570 521 128 108 46 120 108 234 219 187 Fecha A.Superficial A. Subterránea 21.04.10 21.04.10 21.04.10 21.04.10 21.04.10 21.04.10 21.04.10 21.04.10 21.04.10 21.04.10 21.04.10 05.05.10 05.05.10 05.05.10 05.05.10 05.05.10 05.05.10 05.05.10 05.05.10 12.05.10 12.05.10 12.05.10 12.05.10 12.05.10 12.05.10 19.05.10 19.05.10 19.05.10 19.05.10 02.06.10 02.06.10 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x “Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso
de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
149 DO mg/L 5,6 5,2 11,8 6,4 11,3 12,8 12,5 13,3 9,0 7,2 4,8 6,0 2,1 5,6 2,3 8,5 6,7 5,2 9,5 4,4 7,4 8,1 6,5 11,0 8,2 5,3 3,8 3,2 6,9 4,1 7,7 pH 7,6 7,8 7,9 7,8 7,9 8,9 8,3 7,8 8,1 7,6 7,7 7,1 6,9 7,2 7,1 8,1 7,5 7,1 7,9 7,2 7,4 7,5 7,6 8,1 8,1 8,0 7,7 7,8 7,8 7,3 7,6 Temp. ⁰C 10,1 10,7 14,4 11,8 15,6 18,1 18,1 17,7 14,3 16,1 16,3 18,0 16,3 15,9 16,9 15,2 15,3 16,2 15,8 16,3 14,2 13,6 12,3 12,8 12,3 17,6 15,4 17,0 17,6 13,8 16,7 mmHg 738,9 740,7 746,1 749,0 752,1 752,2 755,0 756,6 742,3 738,9 727,2 737,1 741,0 750,7 739,4 739,5 752,2 751,6 735,0 752,2 719,3 709,7 713,0 746,5 748,1 757,6 751,3 749,8 741,1 745,8 747,6 MΩ 0,0013 0,0005 0,018 0,0003 0,004 0,011 0,0005 0,0004 0,0021 0,0015 0,0024 0,0013 0,0016 0,0012 0,0019 0,0029 0,0007 0,00006 0,0033 0,0003 0,0022 0,0017 0,0021 0,0008 0,0005 0,0004 0,0006 0,0008 0,0005 0,0015 0,001 Parámetros de Terreno uS/cm mS/cmA 872 0,635 2056 1506 591 0,485 3061 2462 2677 2,236 1036 0,908 2014 1833 2357 2145 512 0,394 750 0,629 462 0,394 856 0,732 708 0,584 941 0,773 582 0,494 386 0,317 1730 1,396 1768 1,476 336 0,278 3221 2,845 515 0,405 692 0,528 536 0,406 1482 1,15 2163 1,632 2502 2,316 1789 1,484 1345 1,16 2015 1,853 744 0,588 1113 0,937 TDS mg/L 488 1377 333 1799 1562 593 1142 1327 288 441 271 495 410 537 327 216 985 1019 187 1799 277 374 299 827 1201 1431 998 749 1160 416 614 Salinidad 0,44 1,07 0,30 1,73 1,42 0,52 1,09 1,29 0,24 0,37 0,23 0,42 0,34 0,46 0,28 0,19 0,87 0,90 0,16 1,80 0,25 0,33 0,26 0,76 1,11 1,40 0,93 0,69 1,11 0,37 0,56 ORP ‐28,1 ‐26,2 ‐19,7 ‐50,0 ‐107,4 ‐75,9 ‐81,6 15,8 72,2 77,8 74,9 118,0 46,2 ‐19,4 26,6 ‐93,0 ‐13,2 ‐41,0 ‐79,2 ‐61,8 ‐70,0 ‐79,0 ‐147,6 ‐127,8 ‐155,1 ‐57,7 ‐102,9 ‐133,6 ‐109,1 11,4 25,5 DO % 48,2 46,7 119,1 58,9 139,5 143,3 154,8 171,5 108,2 85,6 52,2 68,3 20,7 51,4 37,7 76,0 58,7 48,2 93,4 39,7 66,2 65,2 57,0 100,0 80,0 55,1 36,0 30,1 72,6 39,5 − “Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso
de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
150 Calcio mg/L 63,4 244 55,2 219 202 98,2 155 168 61 106 65,7 55,6 95,8 96 69,4 45 171,5 153 35,9 251 25,4 36,6 38,5 138 110 194 131 95,3 128 82,2 64,4 Magnesio mg/L 42,8 118,0 15,1 124,0 99,0 23,6 57,5 71,0 16,2 20,8 12,9 41,9 16,9 22,9 15,9 11,3 34,0 53,0 9,9 115,0 21,4 31,2 23,2 83,9 59,6 73,0 79,5 51,9 46,6 18,5 39,1 Cationes Sodio Potasio mg/L mg/L 84,7 3,7 121,0 7,7 63,8 1,9 330,0 7,1 292,0 7,0 117,0 6,3 238,0 6,8 292,0 8,1 43,3 2,6 46,6 2,4 20,8 2,8 77,1 5,2 37,4 2,3 89,4 3,7 35,6 2,1 20,3 1,9 203,0 5,0 187,0 4,3 19,7 1,9 323,0 7,4 51,2 2,0 53,6 2,3 40,5 3,1 250,0 5,2 159,0 6,6 265,0 7,3 194,0 5,1 129,0 3,2 263,0 3,5 60,8 2,2 114,0 2,2 Hierro mg/L 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 2,20 0,05 0,05 0,05 0,76 1,90 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,14 0,14 0,05 0,27 0,28 0,05 0,05 0,53 Sr mg/L 0,24 0,56 0,27 1,10 1,13 0,56 0,97 1,10 0,28 0,39 0,32 0,23 0,38 0,50 0,33 0,22 0,91 0,79 0,22 1,40 0,05 0,20 0,10 1,20 0,80 1,40 0,92 0,66 1,20 0,33 0,39 Bicarbonato mg/L 331 233 209 370 321 237 254 259 199 223 356 286 225 318 237 153 361 369 120 516 212 166 223 358 369 317 400 360 266 246 270 Cloruros mg/L 76,6 138 29,1 521 519 115 365 472 22,9 32,5 10,2 57,5 29,2 58,3 19,2 11,6 251 281 9,7 681 40,7 64,4 30,2 193 363 465 263 177 307 43,5 157 Aniones Sulfato Fosfato mg/L mg/L 111 2,5 964 2,5 80,7 2,5 535 2,5 420 2,5 135 2,5 259 2,5 281 2,5 66,4 2,5 157 2,5 120 2,5 146 2,5 142 2,5 142 2,5 68 2,5 47,3 2,5 256 2,5 245 2,5 51,9 2,5 370 2,5 19 2,5 32,5 2,5 12,7 2,5 171 2,5 277 2,5 331 2,5 185 2,5 141 2,5 325 2,5 116 2,5 139 2,5 Nitrato mg/L 0,9 1,4 1,3 2,5 3,2 3,5 1,5 0,7 1,0 0,79 0,42 6,7 1,4 5,1 1,4 0,25 1,1 0,84 0,4 1,5 5,0 14,1 4,6 5,4 4,0 2,9 1,5 0,86 11,4 0,41 5,5 Nitrito mg/L 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Flúor mg/L 0,44 1,14 0,36 0,80 0,53 0,25 0,38 0,19 0,24 0,17 0,16 0,21 0,19 0,18 0,15 0,13 0,18 0,14 0,11 0,06 0,082 0,06 0,054 0,048 0,039 0,048 0,049 0,046 0,05 0,045 0,061 “Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso
de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
151 Alcalinidad mg/L ND ND 10,00 ND 9 39 25 6 7 ND ND ND ND ND ND 8 ND ND 3 ND ND ND ND 6 5 ND ND ND ND ND ND Dureza total CaCO3mg/L 329 1086 200 1057 912 336 624 712 211 350 217 311 309 332 238 159 567 599 130 1100 152 220 192 690 520 785 654 452 512 281 322 Aluminio mg/L 0,05 0,05 0,05 0,11 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,10 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,13 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 Boro mg/L 0,14 0,19 0,11 0,26 0,33 0,28 0,29 0,29 0,15 0,24 0,18 0,22 0,20 0,25 0,18 0,05 0,27 0,30 0,12 0,30 0,05 0,05 0,05 0,12 0,14 0,31 0,11 0,05 0,14 0,12 0,23 Manganeso mg/L 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,31 0,88 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,22 0,05 0,05 0,05 0,05 Metales Plomo mg/L 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 As mg/L 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 Cd mg/L 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 Cu mg/L 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,022 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,022 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 Zinc mg/L 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,27 0,05 0,11 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 “Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso
de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
Elizabeth Andrea Jofré Sapiain/2011
152 P mg/L 0,05 0,05 0,05 0,20 0,30 0,69 0,17 0,05 0,05 0,05 0,05 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,05 0,21 0,15 0,20 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 Nutrientes Li mg/L 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 Si mg/L 15,3 10,1 9,4 10,7 10,1 5 6,7 7,2 7,7 10,5 2,8 14,5 10,3 11,5 9,5 5,4 11,1 12,5 2,2 9,2 18,5 19,5 23,8 11,2 12,9 10,2 10,8 12,7 11 9,7 13,6 Deuterio δ2H ‰ ‐68,0 ‐63,9 ‐62,0 ‐59,8 ‐59,2 ‐60,5 ‐58,6 ‐55,1 ‐62,2 ‐73,9 ‐68,6 ‐57,3 ‐75,4 ‐62,9 ‐63,6 ‐61,5 ‐60,3 ‐59,7 ‐60,6 ‐55,2 ‐35,4 ‐35,9 ‐34,7 ‐47,6 ‐45,8 ‐55,3 ‐44,6 ‐45,6 ‐54,5 ‐66,3 ‐52,8 Isótopos Oxígeno δ18O ‰ ‐8,62 ‐7,93 ‐7,72 ‐7,45 ‐7,39 ‐7,44 ‐7,06 ‐6,71 ‐7,69 ‐9,30 ‐8,09 ‐7,47 ‐9,50 ‐7,75 ‐8,04 ‐7,36 ‐7,65 ‐7,38 ‐7,17 ‐6,82 ‐5,90 ‐5,86 ‐5,89 ‐6,28 ‐5,86 ‐6,66 ‐5,64 ‐5,94 ‐7,05 ‐8,26 ‐6,84 Radón Bq/m3 6952 437 941 131 922 396 1941 1229 816 2242 123 24987 16760 19073 12405 627 2798 8028 373 5650 45055 88043 4458 1636 2342 7264 4373 4147 16559 984 8894 “Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso
de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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153 ANEXO H
Opciones seleccionables Software Minitab 16.
a) Análisis de Cluster
Figura H1: Análisis de Cluster con Minitab.
b) Análisis de Componentes Principales
Figura H2: Análisis de Cluster con Minitab.
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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154 ANEXO I
Definición de Clases Figura 59.
Para la definición de los intervalos utilizados para la distribución espacial de las
actividades de Radón 222 se consideró una escala logarítmica. A continuación, se
presenta el cálculo de las clases paso a paso.
1º Se estableció el rango (mínimo y máximo) de las actividades, y se aplicó una
transformación logarítmica, obteniendo la variación. De la diferencia de esta
variación se obtuvo el rango.
Mínimo: 123 Bq/m3
Log
Máximo: 88.000 Bq/m3
2,0
Log
3
5,0
Rango
2º Arbitrariamente se definieron 4 intervalos a obtener. Con la definición del
número de intervalos, se calculó la razón entre éstos y el rango obtenido
anteriormente. El valor de esta razón es el rango de cada intervalo expresado en
logaritmo.
Cálculo de razón= 3:4 = 0,75
3º De los intervalos obtenidos, expresados en logaritmo, se procedió a la
transformación aplicando antilogaritmo, con el fin de obtener los valores reales
finales de las clases.
2,0
antilog
100
2,75
antilog
560
3,5
antilog
3.160
4,25
antilog
17.800
5,0
antilog
100.000
“Caracterización de la interacción agua superficial/agua subterránea poco profunda en la parte baja
de la Cuenca del Río Limarí, a través del uso de Herramientas Hidroquímicas e Isotópicas”
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