Aspectos Tcnicos de la UtilizacinReutilizacin de Aguas mediante

Aspectos Técnicos de la Utilización/Reutilización de Aguas mediante Recarga Artificial de Acuíferos: Experiencia en España Jordi Guimerà Jornadas Técnicas ALSHUD, Santiago de Chile, 28 abril 2011

AGRADECIMIENTOS • ALSHUD por la invitación. • Contribuciones a la presentación. – Amphos 21/ Jorge Molinero, Salvador Jordana, Miguel Luna, Iker Juárez, Joaquín Salas, Beatriz de la Loma. – CETAQUA , SGAB/ Grupo Agbar, Barcelona, Joana Tobella, Josep Lluís Armenter. – CIRSEE/ Suez Environment , París, Jean Jacques Grandguillaume. – Inst. Jaume Almera de C. de la Tierra/ CSIC, Barcelona, Jesús Carrera. – Agencia Catalana de l’Aigua, Barcelona, Alfredo Pérez Paricio, Felip Ortuño. – WATERNET, Amsterdam, Frank Smits.

ÍNDICE DE CONTENIDOS • Conceptos básicos: Definiciones, Objetivos, Formas, Alcances • Requerimientos básicos • Ejemplos de aplicación • Marco legal • Posibilidades en Chile • Conclusiones

Definiciones ¿Qué? • Consiste en disponer agua superficial en balsas, surcos, zanjas o cualquier otro tipo de dispositivo (pozos), desde donde se infiltra y alcanza el acuífero. Implica aumento del recurso subterráneo • • • “Gestión de la recarga de los acuíferos” x “recarga artificial” (Dillon, 2006) ¿Por qué? “artificial”: produce rechazo en la sociedad Muy frecuentemente, en literatura encontramos el término “MAR” (Managed Aquifer Recharge). ¿Por qué? • • Costes frente obras superficiales convencionales (presas, embalses). Minimización de CAPEX y OPEX del proyecto. Aprovechamiento del suelo como tratamiento primario de depuración filtración (en ocasiones secundario). ¿Para qué? • • Aprovechamiento recurso en condiciones favorables (aumento de la garantía de suministro) Mejorar caudales ecológicos, bosques de ribera y efectos en la calidad del agua superficial Elemento regulador en zonas de alta presión urbana y demanda estacional Mejorar la calidad del agua

Mejorar la calidad del agua: Good rivers demand good aquifers natural conditions Heavily pumped aqfr Extinguished riverine vegetation Loosing stream (dry during droughts) Gaining stream: Feeds flourishing trophic chains Rich biochemical reactions 1. 2. 3. 4. Rivers are fed by aquifers Persistence to the hydrological cycle Resilience to water dependent ecosystems Elimination of most nocious chemicals Depleted aquifer Those functions are lost AR needed to restore river aquifer systems

¿Aumentar y proteger los recursos disponibles? Example: Llobregat Delta Permissible increase in pumping comparable to recharge rate

¿Cómo? Pozos Bouwer (2002) Sistemas superficiales Mixtos (Soil-Aquifer Treatment, Aq. Storage & Recovery)

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Requerimientos básicos Zona “target” con necesidades concretas Disponibilidad de agua temporal o de forma permanente Acuífero donde recargar Superficie para las instalaciones Mantenimiento instalaciones Monitoreo del sistema Zona “target” con necesidades concretas Escasez crónica Demanda estacional Oferta estacional (caudales circulantes poco aprovechados) Oferta de recurso de baja calidad Zonas degradadas

Requerimientos básicos Disponibilidad de agua temporal o de forma permanente Caudal de los ríos poco aprovechados (posibilidad de inyección estacional) Acuíferos con alta capacidad reguladora (posibilidad de almacenamiento y bombeo posterior) Plantas potabilizadoras puntualmente sobredimensionadas (posibilidad de almacenamiento en épocas de alta producción de agua para ASR) Plantas depuradoras (posibilidad de tratar efluentes para usos no potables, depuración adicional) Existencia de acuíferos Presencia de formaciones geológicas permeables A poder ser con infraestructura (ayuda a minimizar inversiones). Características de la zona no saturada pueden condicionar requerimientos de tratamiento previo Capacidad de adsorción y de reacción en la matriz del acuífero

Requerimientos básicos Sistemas Disponibilidad de espacio a título indicativo, balsas pueden necesitar 0. 5 km 2 + instalaciones de transporte pozos menos demanda de espacio Mantenimiento instalaciones Superficiales, necesitan retiro de capas impermeables Pozos necesitan bombeo reversible para limpieza preventiva Monitoreo Efectos sobre las instalaciones (colmatación) y sobre el acuífero (niveles y composición química)

ÍNDICE DE CONTENIDOS • Conceptos básicos: Definiciones, Objetivos, Formas, Alcances Áreas de: • Requerimientos básicos Barcelona • Ejemplos de aplicación París • Marco legal Amsterdam • Posibilidades en Chile • Conclusiones

Caso de estudio: Barcelona. Infiltración agua de río, agua potabilizada, agua reutilizada, ensayos de degradación de contaminantes Configuración del sistema hídrico en el entorno de Barcelona E. LA BAELLS 109 hm 3 E. LA LLOSA DEL C. 80 hm 3 E. SANT PONÇ 24 hm 3 e o Rí gr Se E. SAU 165 hm 3 ETAP ABRERA ETAP ST. J. DESPÍ ACUÍFERO LLOBREGAT E. SUSQUEDA 233 hm 3 Río Ter Río Llobregat Río No gu era -Pa llar esa FRANCIA o Rí ó es B s ETAP CARDEDEU ACUÍFERO BESÓS ETAP BESÓS Rí o. E br o Barcelona MAR MEDITERRÁNEO Tomado de Armenter, 2007

Caso de estudio: Barcelona Datos del abastecimiento a Barcelona y Área metropolitana Número habitantes suministrados 2. 912. 000 Número municipios abastecidos 23 Longitud red de distribución 4. 467 km Consumo medio diario 680. 000 m 3 Volumen anual agua entregada a la red 240 hm 3 Superficial río Llobregat 80 - 120 hm 3 Superficial río Ter 110 - 130 hm 3 Subterránea río Llobregat 15 - 30 hm 3 Subterránea río Besós 3 - 4 hm 3

Caso de estudio: Barcelona Esquema de sistema funcionamiento Esquema de funcionamiento del nuevo 5% ATLL: 51% AGBAR: 49% ETAP ABRERA FONTSANTA 23, 6% 54 m (116. 000 m 3) ETAP CARDEDEU TRINITAT II 100 m (35. 700 m 3) BARCELONA ETAP SANT JOAN DESPÍ 37% ETAP BESÒS 2% POZOS ACUÍFERO LLOBREGAT 22, 4% DESALADORA 60 hm 3/any 10% Suministro: situación futura

Caso de estudio: Barcelona Río Llobregat. Captación planta Sant Joan Despí (junio 1999 -2000)

Caso de estudio: Barcelona Acuíferos del Valle Bajo y del Delta del río Llobregat ACUÍFERO LIBRE MARTORELL PALLEJÀ MARTORELL CASTELLBISBAL SANT ANDREU DE LA BARCA SANT VICENÇ DELS HORTS SANTA COLOMA DE CERVELLÓ SANT BOI DE LLOBREGAT CORNELLÀ EL PRAT Mar Mediterráneo ACUÍFERO DEL VALLE BAJO MOLINS DE REI SANT FELIU DE LLOBREGAT SANT JOAN DESPÍ CORNELLÀ DE LLOBREGAT DEL’HOSPITALET LLOBREGAT DE LLOBREGAT Río VILADECANS CASTELLDEFELS SANT FELIU EL PAPIOL PALLEJÀ GAVÀ MOLINS DE REI ACUÍFERO CONFINADO EL PRAT DE LLOBREGAT Llob r egat IT E ED M R MA ACUÍFERO DELTA EO ÁN R R 110 km 2 Superficie: 114 hm 3 Capacidad útil: 11. 000 m Longitud del acuífero libre: 250 m Mínima anchura del acuífero libre: 2. 100 m Máxima anchura del acuífero libre: 9. 000 m Longitud del acuífero confinado: Máxima anchura del acuífero confinado: 17. 000 m

Caso de estudio: Barcelona Recarga artificial del acuífero Martorell Castellbisbal RECARGA SUPERFICIAL (escarificación del lecho del río) Santa Andreu de la Barca Molins de Rei Pallej á Sant Feliu de Llobregat Sant Joan Despí Cornella de Llobregat Sant Vicenç L’Hospitalet Sant Boi de Llobregat El Prat de Llobregat Viladecans Río Llobregat Gava Castelldefels Mar Mediterráneo RECARGA EN PROFUNDIDAD

Caso de estudio: Barcelona Recarga artificial en superficie Condiciones: Caudal: Turbidez: Amonio: Cloruros: entre 10 y 35 m 3/s < 100 NTU < 1 mg/l < 350 mg/l Capacidad de recarga estimada: Coste agua recargada: 40. 000 m 3/día 0, 03€/m 3

Caso de estudio: Barcelona Recarga artificial en profundidad POZOS APORTACIÓN ETAP

Caso de estudio: Barcelona Recarga artificial en profundidad Tubería de recarga

Caso de estudio: Barcelona Recarga artificial en profundidad Número pozos extracción/recarga: Capacidad de recarga: Coste agua recargada: 12 75. 000 m 3/día 0, 09 €/m 3

Caso de estudio: Barcelona Condiciones para la recarga artificial en profundidad acuífero Delta del río Llobregat Calidad agua superficial río Llobregat Color: Turbidez: £ 250 Olor: Amonio: TOC: Absorción UV: Cianuros: Cromo hexav. Cadmio: Plomo: Níquel: Detergentes: Conductividad: p. H: £ 30 mg Pt/l NTU £ 25 £ 1, 2 mg/l £ 8 mg/l £ 15 (100 cm, 254 nm) £ 0, 02 mg/l £ 0, 002 mg/l £ 0, 015 mg/l £ 0, 3 mg LSS/l £ 1700 µS/cm entre 7, 5 y 9

Caso de estudio: Barcelona Condiciones para la recarga artificial en profundidad acuífero Delta del río Llobregat Calidad agua tratada ETAP Sant Joan Despí Color: Turbidez: £ 0, 2 p. H: Sulfatos: Magnesio: Sodio: Aluminio: Nitratos: Amonio: TOC: Detergentes: Trihalometanos: £ 3 mg Pt/l NTU entre 6, 5 y 8 £ 200 mg/l £ 30 mg/l £ 200 mg/l £ 0, 15 mg/l £ 20 mg/l £ 0, 1 mg/l £ 3 mg/l £ 0, 1 mg LSS/l £ 0, 1 mg/l

Caso de estudio: Barcelona Explotación del acuífero del Valle Bajo y del Delta del río Llobregat

• Los acuíferos del río Llobregat han constituido durante más de cien años un recurso estratégico para Barcelona y su área metropolitana, donde han sido una pieza fundamental para su desarrollo demográfico, industrial y económico. • Las aportaciones de agua para abastecimiento procedentes de las aguas superficiales de los ríos Llobregat y Ter han permitido en los últimos cincuenta años preservar en buena medida estos acuíferos y destinar sus aguas para complementar la demanda en periodos de déficit hidrográfico o en episodios de deficiente calidad de las aguas de los ríos. • Para ello ha sido imprescindible velar por las aguas almacenadas en los acuíferos, evitando su deterioro y sobreexplotación, e incrementando las reservas mediante operaciones de recarga artificial, que han tenido y tienen un importantísimo papel en la utilización sostenible de las aguas subterráneas. • El poder dar cumplimiento a los valores paramétricos de ciertas sustancias que la actual legislación para las aguas de consumo regula con exigencia, hace que en ciertos periodos la mezcla de aguas de ambas procedencias, superficial y subterránea permita un aprovechamiento óptimo de los recursos disponibles, que por separado no sería posible.

Barrera hidráulica contra la intrusión marina en el acuífero del Llobregat. Inyección con agua tratada de depuradora • • • Caudal de infiltración actual (real): 15. 000 m 3/d 14 pozos de inyección Profundidad de inyección 60 – 80 metros Simulación al año 2036 con barrera Estado de la intrusión marina: 2008

Fase 1: 3 pozos 03/2007 Fase 2 – 7 pozos 04/2010 Fase 2 – 4 pozos 04/2010 Planta de tratamiento de El Prat

Esquema del proyecto: 1) Origen del agua Procesos en planta de depuración Planta de Tratamiento de El Prat Secundario Lagunas y río Mar Terciario Ultrafiltración Desinfección Ósmosis 2) Tratamientos adicionales para agua de inyección Inyección al acuífero 3) Instalaciones de inyección

Evaluación

• Volúmenes: – Aproximadamente 500000 m 3/año (16 L/s) • Mantenimiento: – Limpieza por bombeo /aire comprimido cada 2 semanas • Algunos costes: – Proyecto: 20 M € (aprox 30 M USD) – 80% finaciado por UE – 0. 5 USD/ m 3 (básicamente, tratamiento)

Evaluación de la capacidad de infiltración e impacto hidrogeológico de las balsas de recarga artificial del Baix Llobregat • • • Ensayo de infiltración en zona de baja permeabilidad (CUADLL y ACA) Del 9 al 31 de marzo de 2009 Superficie de infiltración de 120 m 2 Tasa de infiltración de 5 m 3/m 2/dia (120· 5· 300 d/a= 0. 2 Hm 3/a Modelización y previsión impactos en vía ferrocarril alta velocidad

Ensayo infiltración y modelo Calibración de los parámetros del modelo a partir del experimento in situ (del 9 marzo al 31 de marzo de 2009) mediante un modelo 2 D transitorio (no saturado). Condiciones de contorno: variación de niveles del experimento en puntos de control. Condiciones iniciales a partir de un estacionario de referencia. SC 11 -S SC 3 -P q=0 Balsa experimental H 1 H 2 H 1 > H 2 Condiciones iniciales a partir del estacionario q=0 Punto de control SC 12 -S

Blank ”NATURAL RIVER”: • NO additional e - aceptor • additional organic substr. until river DOC • NO bubbling with Ar and closing the bottle Blank “NATURAL EFFLUENT”: • NO additional e- aceptor • additional organic substr. Until effluent DOC • NO bubbling with Ar and closing the bottle 12 “measurements” = 12 Batch Tests B 1 + 12 “measurements” = 12 Batch Tests B 2 + BIOTIC: For each reaction: • e- aceptor (to be added): enough for monitoring the process • organic substrate (to be added): detectable quantity and as much as to be COMPLETELY degradated in the reaction under investigation + the previous ones 5 reactions * 8 “measurements” = 40 Batch Tests A 8 aerobic 8 NO 3 - reduction 8 Mn(IV) reduction 8 Fe(III) reduction + = *2 (reproducibility) ABIOTIC: For each reaction, is the same of A and B but sterilized 96 (autoclave: T=120ºC and P=P atm+1 atm) TOT bottles 5 reactions * 4 “measurements” + 6 “measurements” Blank Nat. River + 6 “measurements” Blank Nat. Effluent = 32 Batch Tests C 8 SO 42 - reduction Ensayos de degradación de contaminantes • Agua de río con diferentes contaminantes recalcitrantes y diferentes estados redox • Comprobar la regeneración del agua

1 paso 2 pasos “Bank filtration” y bombeo vs. planta de tratamiento convencional (París). Objetivos: reducir costes de tratamiento y residuos asociados a la planta y mejorar la calidad del agua

Amsterdam: infiltración superficial y profunda en el campo de dunas Objetivos: Mejorar el estado ecológico del campo de dunas y aumentar la disponibilidad de recursos en un acuífero de mayor y tamaño con agua superficial

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En España, el R. D. 1620/2007 de reutilización de aguas depuradas establece criterios de calidad en función de los posibles usos. Para MAR,

Recarga Artificial y Normativa Chilena • Cambio de punto de captación – Para adaptar el esquema de explotación/gestión dentro de la cuenca (fuente) • Cambio de fuente de abastecimiento – Entre agua superficial/subterránea y entre acuíferos conectados (fuente) • Concesiones de exploración – Para buscar mejores sitios para realizar la inyección o recarga • Recarga artificial (Artículo 66 Código de Aguas) – Cualquier persona podrá realizar obras de recarga artificial para incrementar los recursos disponibles. • Memoria técnica proyecto recarga artificial (Art. 34 Res. DGA 425/2007) – Establece requisitos mínimos del proyecto de recarga artificial. • Derechos provisionales de agua subterránea (Artículo 66 Código de Aguas) – Otorgados a preferencialmente a quien haga recarga artificial. • Normas de Emisión de Residuos Líquidos a A. Subterráneas (D. S. N° 46/2002) – Aplica a obras de recarga artificial? En qué casos aplicaría? (Gracias Orlando!)

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Aspectos Técnicos de la Utilización/Reutilización de Aguas mediante Recarga Artificial de Acuíferos: Experiencia en España CONCLUSIÓN FINAL • • La recarga artificial de acuíferos es una práctica común en el mundo y estandarizada a todos los efectos. Tiene beneficios en cantidad y calidad de los recursos Requiere de menores inversiones iniciales y de mantenimiento que otras obras hidráulicas Ayuda a mantener un recurso estratégico (el subterráneo) junto con el superficial Debe utilizarse con sentido común, buenas prácticas técnicas y planificada a nivel estratégico y aplicado Requiere de monitoreo y cuidado intensivo: no se puede descuidar la inversión! Requiere del marco legal adecuado para facilitar el aumento y mejora de los recursos

Posibilidades en Chile 1. (espacio reservado para la discusión) 2. conversar y converger requerimientos básicos y marco legal

AGRADECIMIENTOS A ustedes, por su atención