anexo a. expediente permiso sectorial dga

INFORME ANEXO A

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EXPEDIENTE DGA 1 DE 85

Se prohbe su reproduccin, y exhibicin, sin el consentimiento de CODELCO CHILE El documento, una vez impreso, se considera copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleto

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ANEXO A EXPEDIENTE DGA

NDICE

1) DESCRIPCION GENERAL DEL PROYECTO ........................................................................... 4

1.1 Descripcin sistemtica ......................................................................................................... 8

1.1.1 Anlisis de la seguridad de las obras del tranque Talabre. ..................................... 9

1.2 Anlisis esquemtico del problema estructural de las obras y de su seguridad ambiental . 11

1.2.1 Descripcin funcional ............................................................................................ 11

2) INGENIERIA BASICA .............................................................................................................. 12

2.1 General. ............................................................................................................................... 12

2.2 ANTECEDENTES DEL REA DEL PROYECTO ................................................................ 12

2.2.1 Topografa ............................................................................................................. 12

2.2.2 Geologa. ............................................................................................................... 13

2.2.3 Hidrogeologa ........................................................................................................ 20

2.3 Geotecnia ............................................................................................................................ 36

2.4 Hidrometeorologa ............................................................................................................... 41

2.5 Sismologa ........................................................................................................................... 48

3) DISEO ESTRUCTURAL E HIDRULICO ............................................................................. 60

3.1 Criterios de diseo ............................................................................................................... 60

3.2 Mtodos de diseo .............................................................................................................. 61

3.2.1 Hidrulico (Crecidas) ............................................................................................. 61

3.2.2 Estructural ............................................................................................................. 62

3.3 Diseo Hidrulico ................................................................................................................. 63

3.4 Diseo ESTRUCTURAL DE PRESA Y OBRAS ANEXAS .................................................. 63

3.5 Diseo antissmico ............................................................................................................... 64

4) DISEO DE LA CUBETA ......................................................................................................... 65

5) SISTEMA DE CONTROL Y MONITOREO ............................................................................. 66

6) INSTRUCCIONES PARA LA INSPECCIN DE SEGURIDAD ................................................ 69

6.1 Plan de Inspeccin Regular ................................................................................................. 69

6.1.1 Plan de Inspeccin y Emergencia del tranque Talabre ......................................... 69

6.1.2 Control Piezomtrico ............................................................................................. 70

6.1.3 Entrega de Informes Peridicos al SERNAGEOMIN ............................................ 70

6.2 Plan de Inspeccin Ante Situaciones Extraordinarias ......................................................... 70

6.3 Plan y Procedimiento de Emergencia durante la Construccin ............................................. 73

INFORME ANEXO A

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7) PLAN DE REHABILITACIN PARA EL ABANDONO ............................................................. 73

7.1.1 Generalidades ....................................................................................................... 74

7.1.2 Descripcin de los Objetivos y Alcances del Plan de Cierre ................................. 75

7.1.3 Criterios de Cierre y Post Cierre............................................................................ 76

8) PLAN DE MANEJO DE LA INFORMACIN TECNICA DE OBRA .......................................... 80

LISTADO DE TABLAS

Tabla 1. Polgono de ubicacin tranque Talabre

Tabla 2. Factores de seguridad estticos y pseudoesttico del muro aguas arriba

Tabla 3. Factores de seguridad estticos y pseudoesttico del muro aguas abajo

Tabla 4. Plan de emergencia tranque Talabre

Tabla 5. Plan de fallas, causas, efectos y medidas

Tabla 6. Resumen Anlisis de Filtraciones Potenciales Actuales

Tabla 7. Resumen Anlisis de Filtraciones Potenciales Futuras

Tabla 8. Balance Hdrico en Rgimen Permanente (l/s)

Tabla 9. Calidad geotcnica horizontes superiores

Tabla 10. Estadsticas anuales de Precipitaciones mximas en 24 horas

Tabla 11. Coeficientes de correlacin de test de probabilidades

Tabla 12. Precipitaciones para diferentes perodos de retorno

Tabla 13. Precipitaciones por quebrada

Tabla 14. Acelerogramas horizontales generados. Terremoto Interplaca tipo thrust.

Tabla 15. Acelerogramas horizontales generados. Terremoto Intraplaca de profundidad

intermedia

Tabla 16. Bases de diseo.

Tabla 17. Propiedades Geotcnicas de los materiales.

Tabla 18. Cuadro resumen factores de seguridad muros de confinamiento.

Tabla 19. Cantidad de Instrumentacin Geotcnica

Tabla 20. Medidas de monitoreo variables en el tiempo

LISTADO DE FIGURAS Figura 1. Ubicacin geogrfica del tranque Talabre

Figura 2. Polgono de ubicacin tranque Talabre

Figura 3. Ubicacin de muros de inversin ao 0

Figura 4. Diagrama sinptico de la presa y sus obras anexas

Figura 5. Diagrama en planta de la geologa del tranque Talabre

Figura 6. Perfiles geofsicos de la zona del tranque Talabre

Figura 7. Perfil Geolgico Muro Oeste

INFORME ANEXO A

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Figura 8. Perfil Geolgico Muro Sur

Figura 9. rea de Estudio

Figura 10. Filtraciones Potenciales Condicin Actual

Figura 11. Filtraciones Potenciales Condicin Futura

Figura 12. rea de Modelacin

Figura 13. Condicin de Borde del Modelo Conceptual

Figura 14. Diagrama de Ubicacin Botadero

Figura 15. Isoyetas P (24,1.000)

Figura 16. Isoyetas P (24,10.000)

Figura 17. Isoyetas P (24,10) de la DGA de la regin de Antofagasta

Figura 18. Sismos Histricos en la zona chileno peruana

Figura 19. Longitudes de ruptura de Sismos Histricos en la zona de estudio

Figura 20. Acelerograma registrado en Calama para el Terremoto de Tocopilla del 2007

Figura 21. rea de rplicas y zona de ruptura terremoto del 2010 y otros anteriores

Figura 22. Registro de Aceleraciones del terremoto de 2010 en Maip

Figura 23. Registro de Aceleraciones en Colegio San Pedro, Concepcin

Figura 24. Curvas de isoprofundidad de la Placa de Nazca en el continente

Figura 25. Probabilidad de excedencia versus aceleracin mxima horizontal

Figura 26. Acelerograma de diseo con registro de velocidades y desplazamientos

Figura 27. Acelerograma de diseo con registro de velocidades y desplazamientos

Figura 28. Perfil tipo Muro Oeste

Figura 29. Perfil coronamiento tipo.

Figura 30. Perfil transversal de muro de inversin ao 0.

Figura 31. Acciones para el control de infiltraciones

Figura 32. Ingreso Documentacin Tcnica del Proyecto

Figura 33. Ingreso Documentacin Tcnica del Contratista & ITO del Proyecto

INFORME ANEXO A

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1) DESCRIPCION GENERAL DEL PROYECTO En cumplimiento a lo que establece el artculo 294 del DFL N 1.122/81 Cdigo de aguas del Ministerio de Justicia, en el presente informe se presentan todos antecedentes necesarios para solicitar la autorizacin de la construccin de la obra hidrulica correspondiente a la Etapa de Relaves Espesados de peralte del tranque Talabre en lastre a la Cota 2.497 m.s.n.m., a la Direccin General de Aguas (DGA), ampliando la capacidad de almacenamiento de xxx millones de m3. El tranque est ubicado a unos 9 km, al poniente de la localidad de Chiu-Chiu y a unos 13 km, al nororiente de la ciudad de Calama, capital de la provincia del Loa, Regin de Antofagasta, como se muestra en la figura 1. En la VII y VIII etapa de crecimiento del tranque Talabre, se modific el sistema constructivo utilizado en las etapas anteriores, lo que signific crecer segn el sistema de eje central con lastre (estril de la mina) como material de emprstito en lugar de arena cicloneadas El tranque Talabre posee una cubeta confinada por tres muros principales, denominados muro Norte, muro Oeste y muro Sur, con alturas mximas y longitudes variables segn la etapa de construccin. Para la etapa de crecimiento de inversin ao 0 a cota 2.497 m.s.n.m., que ser construida con lastre y crecimiento segn eje central, las alturas mximas de los muros norte, oeste y sur sern 39m, 52m y 42 m y las longitudes aproximadas de 4,0; 4,3 y 12,9 km respectivamente. El tranque Talabre se encuentra actualmente en operacin siendo el nico deposito con que cuenta el Distrito Norte de Codelco para la disposicin de relaves, cuya superficie de la cubeta es variable segn la etapa de crecimiento. Para la etapa de los muros de inversin ao 0, es de aproximadamente 93,2 km2. La operacin del tranque Talabre, para recibir relaves espesados fue aprobado ambientalmente mediante Resolucin N xxx de fecha xxxx (La EIA est en proceso de aprobacin segn la informacin disponible) El presente informe contiene los antecedentes necesarios para solicitar autorizacin de construccin de las obras hidrulicas pertenecientes a la etapa de crecimiento muros inversin ao 0, a la cota 2.497 m.s.n.m., a la Direccin General de Aguas (DGA) ampliando la capacidad de almacenamiento a xxxx millones de m3. Se estima que el tranque completar esta capacidad el ao 2032. Considerando las producciones del Distrito norte de Codelco, plantas concentradoras de Chuquicamata con un tratamiento nominal de 182 KTPD, de Ministro Hales con un tratamiento nominal de 50 KTPD y de Radomiro Tomic con un tratamiento nominal de 100 KTPD. Dadas las posibilidades de variaciones de la produccin que se pueden ocurrir en las distintas plantas concentradoras y de acuerdo a los planes de negocio del Distrito Norte, el llenado de esta etapa de crecimiento del tranque Talabre podra producirse en fecha distinta a la indicada. No obstante este proyecto de peralte mantiene su capacidad adicional de almacenamiento de xxxx millones de m3, alcanzando un total de xxx millones de m3. Codelco Chile propietario del tranque Talabre, cuyo representante legal es el Sr. , est solicitando a la Direccin General de Aguas (DGA), del Ministerio de Obras Pblicas, la

INFORME ANEXO A

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aprobacin del proyecto de la etapa de inversin ao 0 de tranque Talabre con los muros a la cota 2.497 m.s.n.m., cuya cubeta se encuentra dentro del polgono aprobado por Sernageomin en el ao 1987 como rea exclusiva destinada para la construccin y operacin de disposicin de relaves. Las coordenadas UTM del polgono se indican en la siguiente tabla:

Tabla 1. Polgono de ubicacin tranque Talabre Coordenadas UTM

Datum PSAD 56 huso 19S WGS 84 huso 19S

Vrtice Este (m) Norte (m) Este (m) Norte (m)

A 517.162 7.528.391 516.978 7.528.017

B 517.154 7.521.011 516.970 7.520.637

C 529.161 7.520.993 528.976 7.520.619

D 532.600 7.524.676 532.415 7.524.302

E 532.607 7.528.366 532.422 7.527.992

F 522.315 7.532.074 522.130 7.531.700

En esta etapa el llenado de la cubeta se realizar con relaves espesados, lo cuales se depositarn en dos puntos definidos lo que generar dos conos de relaves con pendientes entre 1 y 2,5 %. Lo que permitir aumentar la capacidad de almacenamiento de la cubeta del tranque. La recuperacin de las aguas claras que se recirculan se ejecutara en la planta de espesamiento de relaves, lo que permite por una parte aumentar la recuperacin de agua y por otra evitar que el agua que llegaba al tranque se infiltre hacia las napas de agua. En consecuencia las obras hidrulicas que se solicita aprobar por parte de la Direccin General de Aguas (DGA), son las siguientes:

Peralte del tranque, que considera un aumento del coronamiento de los muros de la VIII etapa en 1m, desde la cota 2.496 a la 2.497 m.s.n.m.

Depositacin de relaves espesados dentro de depsito de Talabre.

INFORME ANEXO A

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Figura 1. Ubicacin geogrfica del tranque Talabre

Figura 2. Polgono de ubicacin tranque Talabre

Tranque Talabre

INFORME ANEXO A

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Figura 3. Ubicacin de muros de inversin ao 0

INFORME ANEXO A

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1.1 DESCRIPCIN SISTEMTICA El tranque Talabre a partir del ao 2021, comenzar a recibir relaves espesados de todo el Distrito Norte de Codelco compuesto por la divisin Chuquicamata, divisin Radomiro Tomic y las divisin Ministro Hales. Para lo cual todos los relaves convencionales dispuestos por estas faenas se conducirn a la Planta de espesamiento de alta densidad (PEAD), desde donde los relaves saldrn con un Cp=67 % nominal. Este relaves ser bombeo hasta el tranque Talabre a travs de tuberas hasta dos punto predeterminados como se aprecia en la figura 4. Por otra parte, las aguas recuperadas en la PEAD, sern bombeadas a las diferentes faenas en proporcin a la cantidad de relaves que aporten. En tranque Talabre, para recibir estos relaves se peraltaran los muros norte, oeste y sur en 1 m. de altura, este peralte es necesario para seguridad ante eventuales problemas en la puesta en marcha de la depositacin de los relaves espesados en donde se supone conservadoramente de que los relaves espesados no logren la pendientes de depositacin proyectada en el mediano plazo.

Figura 4. Diagrama sinptico de la presa y sus obras anexas

INFORME ANEXO A

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1.1.1 Anlisis de la seguridad de las obras del tranque Talabre. Del anlisis de seguridad, se han identificado 3 aspectos de importancia para la seguridad de terceros del tranque y que son las siguientes:

Seguridad hidrulica del tranque

Estabilidad de los muros del tranque

Infiltraciones de aguas

La depositacin de los relaves espesados, se realizar en dos puntos definidos (figura N1), a los cuales el relave llega por tuberas, a un sistema de distribucin de estos. En lo referente a las aguas claras en la cubeta, dentro del diseo del sistema no estn considerados sistema de captacin y bombeo de aguas. Ya que se espera que la cantidad de agua disminuya sustancialmente al tener los relaves la condicin de espesados (Cp nominal = 67%) La ubicacin de la laguna aguas claras que se formara va a ser estudiada, por otra empresa de ingeniera especializada en estos temas. Seguridad de terceros En referencia al problema de la seguridad hidrulica de la presa, en el captulo 3.3 se establece que la presa es hidrulicamente segura.

En relacin a la estabilidad de la presa en el captulo 3.4 Diseo Estructural, se obtuvieron los resultados de las tablas 2 y 3, que muestran que el tranque es estable tanto para el caso esttico como pseudoesttico.

Tabla 2. Factores de seguridad estticos y pseudoesttico del muro aguas arriba

Descripcin FS Esttico FS pseudoesttico Reglamento DGA

Muro Norte 2,031 1,213 FS>1.2 OK Muro Oeste 2,009 1,205 FS>1.2 OK Muro Sur 2,026 1,218 FS>1.2 OK

Tabla 3. Factores de seguridad estticos y pseudoesttico del muro aguas abajo

Descripcin FS Esttico FS Pseudoesttico Reglamento DGA

Muro Norte 1,979 1,204 FS>1.2 OK Muro Oeste 1,981 1,202 FS>1.2 OK Muro Sur 2,019 1,214 FS>1.2 OK

En la siguiente tabla se muestra el plan de emergencias del Distrito Norte de Codelco del tranque Talabre, ante eventos que pudieran afectar a los muros del tranque (seguridad hidrulica y estructural) y al acufero por infiltraciones desde el depsito de relaves.

INFORME ANEXO A

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Tabla 4. Plan de emergencia tranque Talabre

OBRA EVENTO PROCEDIMIENTO DE EMERGENCIA

RECURSOS COMPROMETIDOS ACCIONES PREVENTIVAS

MUROS Acercamiento de la laguna a los muros a menos de 1.000 m durante el llenado de la cubeta

Modificar el plan de llenado Personal de operaciones que permita realizar los cambios requeridos para modificar las descargas.

Dejar operativas las lneas de relaves convencionales para poder manejar el llenado de la cubeta. Observacin peridica de la distancia de la laguna a los muros.

Deformacin en los muros ante un evento ssmico extremo

Alertar a todo el personal que trabaja en el tranque Medicin de las deformaciones y comparacin con las estimadas en los anlisis de estabilidad ssmicos por parte de un especialista estructural. El diseo de los muros del tranque y las medidas de control de la construccin garantizan que estas fallas son menores y aceptables y no revisten ningn riesgo de colapso de los muros que pudieran generar riesgos de vaciado de relaves.

Disponer de instrumentos geotcnicos y ssmico en el tranque operativos. Disponer de personal de operaciones que pueda interpretar los registros de la instrumentacin geotcnica despus de un sismo de gran magnitud. Disponer a la brevedad de un estudio de deformaciones por evento ssmico por parte de un especialista en el anlisis de estabilidad de presas.

Proyecto estructuralmente diseado para el sismo mximo creble

INFORME ANEXO A

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1.2 ANLISIS ESQUEMTICO DEL PROBLEMA ESTRUCTURAL DE LAS OBRAS Y DE SU SEGURIDAD AMBIENTAL

A continuacin se resumen en un cuadro de Fallos, Causas, Efectos y Medidas para prevenir los fallos y/o aminorar sus efectos de los problemas que generen problemas en terceros y de contaminacin de las aguas.

Tabla 5. Plan de fallas, causas, efectos y medidas

1.2.1 Descripcin funcional A continuacin se har una descripcin funcional de los dispositivos de control y monitoreo relativos al comportamiento de las obras y a su impacto ambiental El tranque Talabre cuenta con una red de instrumentos geotcnicos que permiten controlar parmetros de estabilidad de los muros, tanto en las condiciones estticas (no ssmicas), como dinmicas (ssmicas). Los instrumentos utilizados con estos propsitos son los siguientes: Piezmetros Piezmetros estticos: Se utilizan para determinar el nivel de agua al interior de los muros y as controlar el nivel piezomtrico al interior de estos. Estos piezmetros son del tipo Casagrande, elctricos, cuerda vibrante y de fibra ptica.

FALLOS CAUSAS EFECTOS MEDIDAS

Seguridad hidrulica de la

presa.

Operacin de llenado genera una disminucin de la distancia entre la laguna y el muro. Ingreso de crecida mxima o probable

al cubeta del tranque

Aumento de las filtraciones en el

muro. Problemas de

estabilidad.

Cumplimiento del plan de llenado por ingeniera.

Inspeccin peridica de la distancia de la laguna a los

muros.

Calidad del agua de los acuferos

(superacin delos umbrales definidos).

Infiltraciones de aguas debajo de

los muros.

Contaminacin de napas

subterrneas.

Sistema de control de infiltraciones en los sectores aguas debajo de los muros. Control de umbral definido, para aumentar el bombeo.

Calidad del agua del acufero

supera umbrales permitidos

Aumento de las filtraciones desde el

tranque

Contaminacin del acufero

Se evita este efecto con el plan de control de filtraciones, mediante barreras de pozo de

bombeo del acufero.

INFORME ANEXO A

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Piezmetros dinmicos: Su uso sirve para determinar la variacin de la presin de poros durante un sismo. La informacin recogida del sistema de instrumentacin se registra y procesa con el objeto de chequear los niveles piezomtricos de los muros y poder garantizar su estabilidad. Acelergrafos: Se utilizan para registrar sismos obtenindose grficos de aceleracin v/s tiempo. Ante la ocurrencia de un sismo, se utilizan los registros de los acelergrafos junto a la informacin de los monolitos de asentamiento para verificar el comportamiento del diseo del muro. Monolitos: Se cuenta con una red de monolitos geo referenciados que permiten monitorear deformaciones de los muros. En el captulo 5, se muestra un cuadro resumen de los instrumentos instalados en el tranque Talabre. Para garantizar la adecuada resistencia y permeabilidad de los muros, se hace necesario que el material de lastre utilizado para su construccin cumpla con todas las exigencias establecidas en las especificaciones tcnicas de materiales (densidad, granulometra), construccin y diseo.

2) INGENIERIA BASICA

2.1 GENERAL.

A continuacin se justificara la extensin y profundidad de los estudios bsicos realizados: sealando el objetivo especfico de ellos y resumiendo sus principales resultados y su utilizacin en el proyecto.

2.2 ANTECEDENTES DEL REA DEL PROYECTO

2.2.1 Topografa

Dada la gran extensin que abarca el proyecto, el diseo se realiz sobre una restitucin aerofotogramtrica escala 1:1000 con topografa convencional en la zona de los muros. El sistema de referencia en coordenadas corresponde al sistema de coordenadas locales Mina, y en elevaciones es coincidente con el sistema UTM. Es necesario tener presente que dada la gran extensin del tranque Talabre, es necesario recurrir al sistema de coordenadas locales lo que esta perfectamente ligadas con la coordenadas UTM. A partir del ao 2002, se ha encargado en forma peridica, topografa lser, la que permite conocer con gran precisin el estado de llenado de la cubeta y verificar el crecimiento de los muros.

La topografa sobre la que se proyect el diseo de detalles de la etapa VII I de los muros a cota 2.496 m.s.n.m. corresponde al vuelo LIDAR de Octubre de 2011, el que por tratarse de un sistema lser, cuenta con una densidad de alrededor de 20 puntos por m2 con una precisin en coordenadas de 5 cm y en cota de 2 cm.

INFORME ANEXO A

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El Distrito Norte de Codelco, en los aos 2001, 2003, 2005, 2008 y 2011 realiz un proyecto de obtencin de datos topogrficos mediante tecnologa LIDAR, Light Detection and Ranging. El proyecto consider la toma y procesamiento de datos topogrficos lser aerotransportado, imgenes digitales de alta resolucin y la clasificacin de puntos lser obtenidos para las diferentes reas en estudio.

La topografa de Lidar 2011 se realiz sobre una restitucin aerofotogramtrica escala 1:1000 con topografa convencional en la zona de los muros. El sistema de referencia en coordenadas corresponde a sistema de coordenadas locales mina, y en elevaciones es coincidente con el sistema UTM. 2.2.2 Geologa.

Geomorfologa Regional

El rea de estudio se sita al interior de la cuenca geolgica de sedimentacin de Calama, a su vez, parte de la cuenca hidrolgica del Ro Loa. Esta cuenca sedimentaria est conformada por rocas del basamento gneo-metamrfico paleozoico, sobre el cual se han depositado secuencias sedimentarias, marinas y continentales, adems de volcnicas, desde el Paleozoico Superior hasta el Terciario Superior-Cuaternario. Unidades de extensa geometra pertenecen al ltimo perodo sealado. La Pampa que contiene al Salar de Talabre sobre el cual se levanta el tranque, presenta un aspecto de semi-llanura, moderadamente ondulada conformada por montculos y depresiones topogrficas variadas que suelen carecer de descargas. La Pampa que contiene al Salar de Talabre queda flanqueada hacia el Poniente por extensos conos de deyeccin de la denominada Cordillera del Medio y, del mismo modo, en el permetro Meridional y Oriental se observan conos de deyeccin generados desde las serranas denominadas Limn Verde, Tuina y Carcanal. Hacia el Poniente la Pampa se estrecha, para proseguir con un fuerte ensanchamiento, generando un valle que encierra el escurrimiento del ro Loa. En la zona de emplazamiento del tranque, en el extremo Oeste del Salar emerge una pequea serrana de rocas eruptivas que conforman el estribo sur del muro Norte y, a su vez, el estribo norte del muro Oeste; asimismo, se aprecia una pequea serrana eruptiva, ligeramente separada de la anterior, que da apoyo al estribo sur del muro Oeste y al estribo poniente del muro Sur.

Geologa General La cuenca geolgica Calama posee un importante control tectnico regional, el cual incluye fallas y plegamientos que afectan incluso las unidades sedimentarias del Terciario Superior.

INFORME ANEXO A

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Se ha interpretado la existencia de una tectnica distensiva, con bloques hundidos tipo Graben, superpuesta a una tectnica comprensiva con bloques alzados. Registros geofsicos han permitido determinar un espesor de relleno sedimentario de hasta unos 2.000 m. Se infiere que los rellenos que se han depositado en la paleo-cuenca que contiene el Salar de Talabre, se componen principalmente de depsitos superficiales modernos, rocas calizas sobrepuestas a un grueso horizonte de limo-arcillolitas denominado localmente como coba y que sobre-yacen al basamento conformado por rocas volcnicas, intrusivas y metamrficas. A continuacin se mencionar las unidades litolgicas ms relevantes, asociadas a la zona comprometida por el Tranque Talabre.

Rocas basales

Las rocas basales corresponden a rocas volcnicas, intrusivas y metamrficas. En el rea de emplazamiento del Tranque Talabre se ubican dos afloramientos de rocas basales que se han diseminado en bloques superficiales en el entorno del rea y han sido corroborados por testigos del registro de sondajes; se trata de rocas muy resistentes y con permeabilidad baja.

Rocas sedimentarias Durante el Cenozoico se ha interpretado la existencia de cuatro perodos principales de Sedimentacin: Cretcico-Eoceno

Oligoceno

Mioceno

Plioceno-Cuaternario.

Las rocas sedimentarias de la zona son las siguientes:

Limos arcillosos rojizos (coba)

La coba corresponde a las rocas estratificadas ms antiguas del rea, las que sobreyacen a depsitos coluviales antiguos de escasos metros de espesor. La coba es el material resultante del proceso de meteorizacin y erosin de las rocas intrusivas y subyacen a las calizas, presentes en toda el rea. Calizas

Las calizas corresponden a sedimentos calcreos lagunares, cuya estratificacin en los depsitos es fina, en horizontes de alrededor de 40 cm de espesor. Estas calizas se apoyan concordantemente sobre los materiales finos del tipo Limo arcillosos rojizos (coba) y se acuan lateralmente dentro de los fanglomerados rojos al Este del Salar Talabre.

INFORME ANEXO A

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Las calizas forman un relieve sub-horizontal, en el cual se distinguen formas tpicas de regiones krsticas, como embudos de disolucin con una red de drenaje local o Centrpeta. Las rocas calcreas son densas, no porosas e impermeables, pero debido a la presencia de diaclasas abiertas y antiguos vertederos o tragaderos, se deben esperar importantes e irregulares escurrimientos subterrneos a travs de ellas. Depsitos superficiales modernos

En todo el entorno del Salar Talabre se observa una extensa cubierta de depsitos superficiales modernos, conformados por escombros de falda, regolitos, depsitos de talud y, en menor grado, depsitos aluviales o flujos de escombros generados por las precipitaciones ocasionales. Las rocas calcreas estn cubiertas por un horizonte superior consistente en arena limosa con bloques de roca calcrea, de poco espesor, por un horizonte inferior compuesto por roca calcrea fracturada en planos paralelos a la estratificacin, debido a los agentes de meteorizacin. El detalle de la configuracin geolgica en los muros, se muestra en las figuras siguientes:

INFORME ANEXO A

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Figura 5. Diagrama en planta de la geologa del tranque Talabre

INFORME ANEXO A

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Figura 6. Perfiles geofsicos de la zona del tranque Talabre

INFORME ANEXO A

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Figura 7. Perfil Geolgico Muro Oeste

INFORME ANEXO A

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Figura 8. Perfil Geolgico Muro Sur

INFORME ANEXO A

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2.2.3 Hidrogeologa

2.2.3.1 Caracterizacin zona de estudio

Unidades Hidrogeolgicas La zona se ha modelado en cuatro unidades hidrogeolgicas, agregndole dos adicionales a fin de incluir tanto un acuitardo del sector de los pozos Aguas Yalqui, como depsitos sedimentarios del Terciario ms reciente Cuaternario, en parte saturadas. Esta nueva estructura de unidades, de seis unidades hidrogeolgicas son las siguientes:

UH-1: Depsitos Aluvio-Evaporticos Plio-Pleistocenos

UH-2: Acufero Crstico-Detrtico El Loa (Acufero Superior) UH-3: Acuitardo Ignimbrtico

UH-4: Acuitardo El Loa (Acuitardo) UH-5: Acufero Gravas de Calama (Acufero Inferior)

UH-6: Acuicludo Rocas Pre-Terciarias (Basamento Impermeable) Geometra de Unidades Hidrogeolgicas Principales Las unidades hidrogeolgicas que mayoritariamente condicionan los flujos subterrneos en el sector de estudio son las siguientes, ordenados estratigrficamente de menor a mayor profundidad: el Acufero Superior, el Acuitardo, el Acufero Inferior y el Basamento Impermeable. En toda la parte central del rea de estudio, en general el Acufero Superior sobre-yace al Acuitardo y ste, a su vez, al Acufero Inferior. En trminos generales, la extensin lateral del Acufero Superior y del Acuitardo son similares; no obstante, analizado en mayor detalle se observa que en ciertos sectores el Acufero Superior se acerca ms al borde impermeable; en una menor cantidad de puntos, el Acuitardo alcanza una mayor cercana al borde impermeable que el Acufero Superior. En ningn sector significativo del rea de estudio se ha observado el Acuitardo en contacto con el borde impermeable. Una de las consecuencias de esta situacin es que el Acufero Inferior pierde su condicin confinada a lo largo de los bordes de la cuenca. Se han identificado dos sectores en los cuales desaparecen el Acuitardo y el Acufero Superior: los cerros Calama y Milagro. En ambos sectores afloran los depsitos de gravas y rocas volcnicas pertenecientes a la Formacin Calama. Interaccin Ro - Acufero El caudal del ro Loa se mantiene prcticamente constante desde la confluencia con el ro Salado hasta donde comienza el salar de Rudolph. A partir de all, comienza una zona de importantes recuperaciones hasta el sector de Angostura, incrementando el caudal en aproximadamente un 75%. Desde el sector de Angostura hasta Yalquincha el caudal del ro no presenta variaciones de importancia.

INFORME ANEXO A

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Caracterizacin Hidrogeoqumica Para la caracterizacin hidrogeoqumica se separaron las aguas subterrneas ms someras, que corresponden generalmente a aguas con mayor mineralizacin, de las aguas subterrneas ms profundas y con menor mineralizacin. A partir de la informacin qumica, se concluye que las aguas de Ojos de Opache estaran relacionadas con las del ro Loa antes de Calama (entre ro Salado y Yalquincha). De esta manera, las principales conclusiones de inters para el modelo conceptual del rea, son las siguientes:

El agua del ro San Salvador (antes de Ojos de Opache) sera similar a la del ro Loa antes del embalse Conchi. Habra una componente mayoritaria proveniente de las aguas servidas de Calama. La fuente principal del agua potable proviene del ro Loa en Quinchamale (antes Conchi).

Las aguas claras de la laguna del tranque, isotpicamente corresponden a aguas de la parte alta del ro Loa (antes de Conchi). En efecto, el agua de proceso de Codelco proviene principalmente de las captaciones en San Pedro Inacaliri (Loa Alto). Las aguas claras del tranque presentan fuerte evaporacin.

Al oeste y suroeste del tranque las aguas subterrneas muestran evaporacin en el acufero superior.

Las aguas del ro Loa son del tipo cloruradas-sdicas. Las del ro Salado tambin. Los sulfatos caractersticos del ro Loa son:

o Antes ro Salado: 200 mg/l. o Despus de ro Salado: 200 a 700 mg/l.

Respecto de las concentraciones de SO4, las aguas claras del tranque presentan valores entre 2850-3300 mg/l, el ro Loa entre 190 a 240 mg/l, mientras que las vertientes de entre 570 a 710 mg/l.

Existe una conexin ms directa o recarga del ro Loa al acufero superior del sector suroriental del Tranque.

Las aguas del tranque estn conectadas hidrogeolgicamente con los pozos conectados con el acufero superior y ubicados aguas abajo del muro oeste y del muro sur.

Comparando las composiciones qumicas del acufero Inferior con las del Tranque Talabre, no se aprecia una relacin entre s, lo que indicara que el tranque no est afectando al acufero inferior.

No se puede descartar influencia del tranque en los pozos ubicados al norponiente de extremo norte del muro oeste.

En general la marca qumica de las aguas del acufero superior e inferior es similar a la del ro Loa antes de su junta con el ro Salado. Las aguas del acufero inferior presentan menor salinidad y menor contenido de Arsnico que las del superior, lo que nos indica la desconexin entre ambos acuferos.

Caracterizacin Isotpica Considerando los istopos ambientales 2H y 18O pueden extraerse las siguientes consideraciones tiles al modelo conceptual:

Las aguas del tranque acusan una alta evaporacin. El origen de la lnea de evaporacin, indica que las aguas del tranque se relacionan con las aguas del ro Loa Alto, antes de Lequena.

INFORME ANEXO A

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Sobre la lnea evaporativa del tranque se encuentran las aguas de los pozos conectados con el acufero superior, lo que indicara la influencia del tranque en las aguas subterrneas de esa parte del acufero superior.

Todas las aguas del acufero inferior no muestran marca evaporativa, y poseen marca isotpica que se relaciona con las aguas del ro Loa antes de ro Salado.

El estudio de los contenidos isotpicos de 34S del sulfato disuelto en el agua, es una excelente herramienta de evaluacin del origen del sulfato disuelto en el agua. Para una mejor comprensin de los resultados de los anlisis isotpicos del sulfato, es necesario hacer su interpretacin considerando algunas de las caractersticas qumicas de las aguas subterrneas del medio. La heterogeneidad de mineralogas con azufre presentes en el Tranque Talabre, hacen que la marca isotpica de 34S muestre variaciones significativas. El sulfato disuelto en el agua superficial del tranque tiene un valor de 34S de 5,7. No obstante, al tener esta agua poco contacto con los minerales con azufre presentes en su interior, el valor del mismo puede ser poco representativo del agua que se infiltra del mismo. Las determinaciones realizadas en los sulfuros primarios del tranque muestran valores de 34S que oscilan entre -5,4 y 2,6, mientras que el yeso y la anhidrita tienen valores que oscilan entre 2,1 y 16,9. Otras determinaciones realizadas en piritas de Chuquicamata, presentan valores de 34S que varan entre -0,6 y +0,6 y coinciden dentro del rango indicado anteriormente. Las determinaciones realizadas en el ro Loa muestran valores de 34S que oscilan entre 6,44 y 10,25. El valor isotpico ms ligero fue obtenido en el curso superior del ro Loa y alcanza los 6,44. En las proximidades de la interseccin del ro Loa con el ro Salado los valores isotpicos de 34S se hacen ms pesados y varan entre 9,58 y 10,25. La composicin isotpica de 34S de las aguas subterrneas que no muestran contaminacin con azufre, originado por la oxidacin de sulfuros primarios, se aproxima bastante a la composicin isotpica del agua del ro Loa muestreada en su curso superior. Esto coincide con la primera interpretacin de la composicin hidrogeoqumica e isotpica de 18O y D, presentada anteriormente, donde se planteaba la hiptesis de que la proximidad entre la composicin isotpica de 18O y D, del agua del curso superior del ro Loa, es muy semejante a la composicin isotpica de las aguas del Acufero Superior e Inferior que no presentan fraccionamiento isotpico por evaporacin. Por lo tanto, se puede concluir que el agua que recarga el Acufero Superior e Inferior procede aproximadamente del tramo del ro Loa comprendido entre el Embalse de Conchi despus de Cortina y quebrada Lasana. Niveles Freticos y Piezomtricos Niveles freticos del acufero superior La secuencia crstica-detrtica asignada al Acufero Superior no presentara saturacin en un rea amplia del sector centro-sur del rea de estudio. Este sector se encuentra aproximadamente delimitado al oeste por el Cerro Calama, al norte por una lnea que une los cerros Calama y Milagro, por el este el sector de Angostura y por el sur el borde de la cuenca. La comprobacin de la ausencia de agua en esta zona, corresponde a la existencia de cinco pozos situados al norte del Ro Loa los cuales no registran nivel de agua. Un sector situado en

INFORME ANEXO A

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el extremo Este del rea de estudio tampoco parece presentar nivel de agua en el Acufero Superior; esta interpretacin se basa en los valores de resistividad elctrica de varias estaciones. Las equipotenciales del Acufero Superior han sido interpretadas mediante curvas con una frecuencia de 10 m. Los valores extremos son 2.610 m s.n.m. y 2.240 m s.n.m. (2.150 m s.n.m. en el pozo CC-15 situado 7,5 km al poniente del rea de estudio), generando una diferencia de 370 m. Un gradiente hidrulico promedio de 0,012 ha sido interpretado entre los extremos noreste y suroeste del rea de estudio. Un gradiente hidrulico significativamente menor de 0,004 se calcula en el sector central del tranque, mientras que al NE y SW del tranque el gradiente promedio es de 0,014. Al sur del Ro Loa, el gradiente es significativamente menor, siendo en promedio 0,003. Niveles piezomtricos del acufero inferior La piezometra del Acufero Inferior presenta una distribucin ms homognea que la distribucin de los niveles freticos del Acufero Superior. Las equipotenciales extremas en el rea de estudio son 2.240 m s.n.m. dispuestas en el extremo oeste (con una curva mnima de 2.110 m s.n.m. situado fuera del rea de estudio) y 2.610 m s.n.m. en el extremo noreste. Dichas equipotenciales generan una diferencia de 370 m, valor muy similar al calculado para el Acufero Superior (380 m). En el extremo sureste se han interpretado equipotenciales de hasta 2.670 m s.n.m. Parmetros Hidrogeolgicos La distribucin de los valores de conductividad hidrulica (K) ha sido analizada para los dos acuferos del rea en estudio. A su vez, se han establecido valores del coeficiente de almacenamiento (S) para estas unidades. Los valores de K calculados mediante ensayos hidrulicos en el Acufero Superior se encuentran entre 0,017 m/da y 2,6 m/da. En el Acufero Inferior se obtuvieron valores de entre 0,03 m/da y 41 m/da. Los valores de S, para cinco de los seis pozos DCN habilitados en el Acufero Inferior se encuentran en el rango de 2x10-4 a 4x10-3; el pozo SI-6D, situado en el extremo noreste del rea de estudio presenta un S de 3x10-5; este valor es caracterstico de condiciones de marcado confinamiento. Aguas Yalqui ha calculado valores de S entre 1x10-4 a 7x10-3, excepto para un pozo (W-3) con un valor ms alto de 2x10-2, este ltimo resultado escapa del rango central de valores y es representativo de acuferos no confinados. En el Acufero Superior, el rango central de los valores de S es de 2x10-3 a 2x10-2. Recargas y Descargas La recarga hacia el acufero por concepto de precipitaciones, se estim a partir de los resultados entregados por el Mtodo SCS Curva Nmero, el cual permite obtener, en funcin de antecedentes pluviomtricos y caractersticas del suelo en estudio, la escorrenta superficial, el almacenamiento inicial, la retencin por almacenamiento del suelo que recibe la precipitacin y por ende la percolacin efectiva hacia el acufero. La recarga o percolacin debido a las precipitaciones, se estim como una fraccin combinada de estas tres

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componentes evaluadas con el mtodo sealado. En todo caso es importante mencionar que este monto es muy pequeo con valores entre 0,0 y 2,2 mm/ao en el perodo 1994 hasta 2010. Las extracciones por bombeo desde pozos se realizan desde 6 sondajes ubicados en el Salar del Indio, dentro de la zona de estudio, con estadstica entre octubre de 2002 y diciembre de 2008. El caudal medio total de extraccin asciende a 57,4 l/s desde los 6 pozos variando entre 0,8 l/s a 25,3 l/s. Otras extracciones relevantes para este anlisis son las que se realizan desde las Lagunas Quebrada Norte, Quebrada Sur y Laguna Sur, ubicadas aguas abajo del muro oeste del tranque. El caudal medio anual de estas extracciones es de 38,4 l/s.

2.2.3.2 Filtraciones Potenciales desde tranque de relaves

Aspectos Generales Se realiz un anlisis discreto de la infiltracin del Tranque Talabre, considerando la construccin de perfiles hidrogeolgicos en sus distintos sectores, los cuales consideran secciones en los muros Oeste y Sur, as como secciones en el rea Sureste del tranque, en particular, el sector comprendido entre la cola y el ro Loa. Posteriormente, se evalu la infiltracin en cada una de estas secciones mediante el uso de la plataforma SEEP/W. Para el estudio y cuantificacin de las filtraciones se utiliz la plataforma SEEP/W, de Geo-Slope International de Canad. SEEP/W es un programa computacional que permite evaluar redes de flujo mediante un anlisis por elementos finitos (FEM), para el anlisis de filtracin de aguas subterrneas en materiales porosos, tales como suelo y rocas. Su formulacin general permite estudiar desde anlisis simples en medios saturados para rgimen permanente, as como problemas ms complejos que consideran la evaluacin del flujo, tanto del medio saturado como del medio no-saturado, en un mismo anlisis. Dadas las caractersticas y potencialidades del programa, los resultados que se obtienen resultan ser ms precisos en comparacin a los obtenidos por otros mtodos tradicionales de estudios de redes de flujo, los cuales consideran slo el flujo asociado al medio saturado. El programa entrega los flujos pasantes por unidad de ancho q en (m3/s/m) en secciones definidas por el usuario, como producto de la evaluacin de la ecuacin de flujo para medios porosos no-saturados. Filtraciones Potenciales en Condicin Actual Los niveles de saturacin considerados para este anlisis se basaron en los monitoreos de las distintas campaas realizadas para este estudio, as como en trabajos anteriores. La caracterizacin de los niveles dentro del Tranque se bas, principalmente, en la medicin de punteras. Sin embargo, para una mejor evaluacin de la infiltracin, se consider recomendable utilizar una proyeccin del nivel fretico a lo largo del perfil en estudio. El criterio utilizado fue el siguiente:

Dentro del rea de depositacin en el tranque, se consider proyectar los niveles medidos en las punteras, esto mientras fuera posible. No obstante, al acercarse a las orillas del

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tranque, se consider que el nivel fretico se acerca a nivel de terreno. La zona activa de depositacin (playa), se considera aproximadamente a 200 m de los muros, esto para los perfiles A-A y B-B-B (Tabla 6).

Para el resto de los perfiles se proyect el nivel de las punteras y/o se tom que el nivel fretico se encontraba a nivel de terreno.

Para el resto de los sectores sin informacin de niveles, se consider dejar el sector sin informacin, es decir, sin condicin de borde de nivel fretico impuesta, de modo que el programa evaluase el nivel fretico, como parte de la simulacin, para posteriormente verificar su consistencia.

Posteriormente, los datos de nivel fueron incorporados a cada uno de los perfiles, de modo que los flujos de filtracin fuesen evaluados a travs del programa computacional. Por ltimo, se obtuvo un flujo por unidad de ancho q, medido en (m3/s/m), el cual al ser multiplicado por una distancia filtrante equivalente entre las secciones de control, permite obtener los flujos de filtracin en (l/s). Luego de haber utilizado las consideraciones sealadas en los puntos anteriores, junto a los niveles freticos tanto aguas arriba como aguas abajo, de manera de evaluar el flujo filtrante para secciones de flujo definidas en cada uno de los perfiles. El resumen de este anlisis se indica en la Tabla 6.

Tabla 6. Resumen Anlisis de Filtraciones Potenciales Actuales

Perfil Distancia q Q

(m) (m/s/m) (l/s)

AA' 3.750 3,73E-6 14,0 BB'B'' 2.015 3,52E-6 7,1

CC' 2.015 3,41E-6 6,9 D-D'-D'' 2.630 1,90E-6 5,0

FF'F'' 2.840 3,82E-7 1,1 GG' 1.745 8.74E-7 1,5

TOTAL 35,6

Filtraciones Potenciales en Condicin Futura Tal como se indica en la seccin anterior, la infiltracin desde la cubeta, en trminos de flujos, no es la misma para los diferentes sectores del tranque y vara segn las condiciones particulares de cada sector. Para evaluar esta variacin, se utilizaron los perfiles hidrogeolgicos construidos a travs del margen del Tranque Talabre, pero modificados para condiciones futuras. Para un anlisis adecuado de los flujos de infiltracin fue necesaria una correcta determinacin de las condiciones de borde, especialmente de los niveles freticos tanto aguas arriba como aguas abajo del punto en donde se desea evaluar el flujo pasante. Los niveles de aguas considerados dentro de la cubeta se basan en las proyecciones en los niveles de depositacin de relaves para las etapas futuras del peralte del muro. Adems, en comparacin al estudio de infiltracin actual en el tranque, se incorpor un sptimo perfil N-N (Tabla 7), ubicado en el costado Noroeste del tranque (Sector 8). En este

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sector, se contempla que la depositacin de relaves sea sistemtica y no eventual, tal como lo es hasta ahora, motivo por el cual se hace necesario evaluar el nivel de infiltracin potencial en dicho sector para el escenario futuro. El resumen de este anlisis numrico se indica en la tabla 7.

Tabla 7. Resumen Anlisis de Filtraciones Potenciales Futuras

Perfil Distancia q Q

(m) (m/s/m) (l/s)

N-N 2.750 1,55E-6 4,3 AA' 3.750 5,26E-6 19,7

BB'B'' 2.015 4,79E-6 9,6 CC' 2.015 5,58E-6 11,2

DD'D'' 2.630 4,87E-6 12,8 FF'F'' 2.840 5,96E-7 1,7

GG' 1.745 2.54E-6 4,4 TOTAL 63,7

2.2.3.3 MODELACIN NUMRICA SISTEMA ACUFERO CALAMATRANQUE TALABRE

Aspectos Generales Se prepar un modelo numrico para estudiar las condiciones de flujos de las aguas subterrneas en la cuenca de Calama y su interaccin con el ro Loa, cuyo objetivo principal es analizar el efecto de las filtraciones potenciales desde el tranque de relaves Talabre. Este modelo fue preparado en la plataforma Visual MODFLOW, utilizada comnmente en Chile para este tipo de estudios. Para efectos del modelo de transporte se utiliz el mdulo MT3DMS. Modelo Conceptual

El modelo elaborado abarca la extensin de la cuenca Calama. Los lmites geogrficos del modelo se han determinado de acuerdo a la extensin de los acuferos analizados. De acuerdo con las conclusiones del estudio geolgico del presente estudio, el modelo conceptual se defini con tres estratos, el estrato superior (o Estrato 1) est asociado a la formacin acufera en calizas, el estrato intermedio (o Estrato 2) al acuitardo y el estrato inferior (o Estrato 3), al acufero confinado en gravas. La elevacin, tanto de las unidades hidrogeolgicas incorporadas al modelo, como del basamento rocoso, fue obtenida a partir del estudio geolgico realizado para este estudio. Para las condiciones de borde se adopt lmites geolgicos donde era posible (zonas impermeables), niveles conocidos en sectores con abundante informacin hidrogeolgica, as como las condiciones de recarga asociadas a la precipitacin y a las filtraciones desde el Tranque Talabre. El ro Loa es incorporado de manera directa, incluyendo su descripcin topogrfica para tomar en consideracin su interaccin con las diferentes unidades hidrogeolgicas. La informacin sobre prdidas y recuperacin a lo largo del ro debe ser reflejada en el modelo numrico que se prepare. En trminos de acciones externas o

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descargas se consideraron los bombeos conocidos en pozos de extraccin previamente identificados. Para el modelo de transporte se tom al Sulfato como compuesto trazador, el que se considera conservativo. Se determin la concentracin inicial de Sulfato en base al catastro de pozos de monitoreo. Las condiciones de borde de concentracin fueron asociadas a la informacin disponible desde la red de monitoreo. Para efectos de este anlisis se estima que la concentracin de Sulfato en las aguas claras de relave alcance, en promedio, a 4.000 mg/l. Modelo Numrico de Flujo La implementacin y operacin del modelo numrico para el flujo de aguas subterrneas en la cuenca de Calama consider tres etapas:

Elaboracin de un modelo en rgimen permanente, donde se representan las condiciones estacionarias de la cuenca en estudio, mediante el proceso de calibracin del modelo.

Implementacin de un modelo en rgimen impermanente o transiente, que utiliza como condicin inicial los resultados del modelo estacionario, y representa la evolucin del sistema de los registros de niveles de pozos observados.

Elaboracin de modelos predictivos para escenarios futuros de explotacin. La modelacin hidrogeolgica cubre una extensin de 860 km2 La malla implementada defini diferentes tamaos de celdas. Aquellas zonas con mayor refinamiento, que corresponden a las zonas adyacentes al Tranque Talabre, poseen celdas de tamao 90 m x 90 m, para el resto, se definieron celdas de 180 m x 180 m. Para la conceptualizacin del modelo de flujo y en particular respecto de la definicin y determinacin de las condiciones de borde, se desarroll un modelo numrico que representa las tres unidades hidrogeolgicas principales que se han identificado, vale decir, acufero superior (principalmente Calizas), acufero o acuitardo intermedio (arcillas) y acufero inferior confinado (en gravas). Esto se materializ como tres estratos o layer en Visual MODFLOW, considerando las interacciones de flujo entre ellos dadas por la dinmica que ser simulada. Para dicha configuracin del dominio de modelacin se tienen las siguientes condiciones de borde relevantes:

Lmites impermeables, los que se establecieron de acuerdo con la caracterizacin geolgica realizada en este estudio. Esto comprende parcialmente los lmites norte, sur, este y oeste del rea de modelacin. Son esencialmente borde de flujo cero, que dan cuenta de dicha condicin dada la naturaleza de las unidades geolgicas identificadas.

Condiciones de borde de nivel piezomtrico o fretico conocido, segn el estrato acufero, que pueden ser constantes o variables en el tiempo. Estas se establecieron principalmente en las fronteras de entrada y salida de flujo subterrneo, como son el lmite noreste del rea (entrada de flujo) y el extremo suroeste del rea (salida de flujo), aproximadamente en la ciudad de Calama. Este tipo de condicin tambin se establece en la frontera sur y sureste del rea de modelacin.

Condicin de borde de ro, la que tiene por funcin representar la interaccin entre el ro Loa y los acuferos simulados (bsicamente el estrato superior). Este borde permite

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calcular los flujos, ya sea de prdida o recuperacin, los que son considerados como elementos de calibracin y ajuste del modelo por contraste con los valores que han sido estimados por tramos del ro.

Recargas desde la superficie por percolacin de la precipitacin la recarga desde la superficie, debido a la percolacin de la precipitacin efectiva es otra condicin que ha sido determinada en este estudio y que, aunque de magnitud limitada, ser representada como una variable temporal en el modelo.

Recargas desde el Tranque Talabre, las que han sido determinadas en forma precisa en el presente estudio. Su magnitud, como flujo msico de entrada, dar cuenta del ingreso de elementos en solucin presentes en los relaves, lo que ser considerado en el modelo de trasporte.

Bombeos o extracciones desde pozos o lagunas, las que se representan como descargas puntuales variables en el tiempo, segn la informacin obtenida en el presente trabajo e incluidas en la presenta etapa.

En se muestra un diagrama esquemtico de la conceptualizacin de las condiciones de borde del modelo de flujo propuesto para ser desarrollado numricamente. El proceso de calibracin en rgimen permanente consisti principalmente en reproducir, tanto cualitativa como cuantitativamente, los aspectos geomtricos, relaciones funcionales y comportamiento del sistema de aguas subterrneas que fueran establecidos en el modelo conceptual (mediante niveles, direccin del flujo, relacin ro-acufero, zonas de recarga, sectores secos de la unidad de Calizas, etc.). Al mismo tiempo, se trataron de reproducir los niveles estticos registrados en los pozos de observacin. Los pozos utilizados para el ajuste en rgimen permanente se agruparon en 3 grupos: superior (aquellos que registran niveles referentes al acufero en calizas), superior tranque (aquellos que registran niveles de la misma unidad pero se ubican en las cercanas del tranque) e inferior (aquellos que registran niveles referentes al acufero en gravas). Cabe sealar que estos pozos son un subconjunto del total de pozos ingresados al modelo. Los flujos para rgimen permanente se obtuvieron tanto para el sistema de aguas subterrneas completo, como para cada una de las unidades acuferas. Los resultados para la cuenca completa se presentan con detalle en la tabla 8 adjunta.

Tabla 8. Balance Hdrico en Rgimen Permanente (l/s)

ENTRADAS SALIDAS

Recarga Tranque Talabre 21 Flujo Salida Oeste 349

Recarga Precipitacin 19 Afloramientos Ro Loa 372

Flujo Entrada NE 241

Flujo Entrada SE 48

Flujo Entrada NO 164

Flujo Entrada E 221

TOTAL 714 TOTAL SALIDAS 721

ERROR CIERRE: 7 l/s (0,9%)

INFORME ANEXO A

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Modelo de Transporte La implementacin y operacin del modelo numrico para el flujo de aguas subterrneas en la cuenca de Calama consider tres etapas:

Identificacin de compuesto trazador.

Modelacin transporte advectivo.

Modelacin transporte advectivo y dispersivo. Se tom al Sulfato como compuesto trazador en los modelos numricos de transporte, en consideracin a los siguientes aspectos:

Se encuentra en concentraciones considerables en las aguas claras del Tranque Talabre.

Los estudios hidroqumicos e isotpicos indican que las concentraciones alrededor del tranque son superiores a la condicin basal en los sectores cercanos, en particular en el ro Loa. Adems, su presencia se asocia a las caractersticas propias de los materiales depositados en la cubeta del tranque de relaves.

Se considera que es un compuesto principalmente conservativo.

Existe informacin de concentraciones de Sulfato en variados pozos, tanto en el sistema superficial, as como en el acufero superior e inferior.

En base al catastro de pozos de calidad, se determin la concentracin inicial de sulfato en el rea de modelacin. Se consider como representativa la concentracin correspondiente al flujo regional y la concentracin ubicada en los sectores donde no se encuentran altas concentraciones de sulfato. De esta forma, la concentracin inicial promedio para el estrato superior e inferior se estima en 300 mg/l. Del mismo modo, la contaminacin asociada a la recarga por contaminante desde el Tranque Talabre al acufero superior, se estima en promedio de 4.000 mg/l.

Para efectos de la calibracin del modelo, se consider que el Sulfato es un compuesto conservativo. Adicionalmente, para la condicin de flujo en el acufero se consider un rgimen permanente o condicin de equilibrio. La calibracin del modelo de transporte se realiz en primer lugar para el proceso advectivo, el cual representa una situacin base sin efectos de dispersin y donde la porosidad es el principal parmetro a calibrar. Posteriormente, en una segunda etapa, se realiz la calibracin para el proceso dispersivo, siendo la dispersividad el principal parmetro a calibrar. No obstante, en la realidad ambos procesos ocurren al mismo tiempo y son complementarios entre s.

En una primera etapa se asumi un flujo tipo pistn, en el cual el trazador avanza como un nico frente manteniendo su concentracin a lo largo del tiempo. Sin embargo, y dado que el proceso de transporte es del tipo advectivo-dispersivo, el frente del contaminante no mantiene una concentracin uniforme, sino que presenta un frente de concentracin distribuido. Conforme a lo indicado por la literatura, para simular el transporte advectivo (flujo pistn) se toma que la concentracin se reduce a un 50% del valor original desde el momento en que se inyecta el contaminante. Luego, basndose que los relaves se disponen desde hace aproximadamente 60 aos y que la concentracin de Sulfato en el tranque es de 4.000 mg/l, se considera que una partcula que infiltra desde el tranque al acufero y que lleva 60 aos de recorrido, debe tener una concentracin de Sulfato, aproximada, de 2.000 mg/l.

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Considerando lo anterior, se calibr el modelo de transporte utilizando la informacin de los pozos de calidad con registros disponibles a la fecha, pertenecientes al acufero superior. Pruebas iniciales mostraron que las partculas tendan a una rpida infiltracin en los sectores Sur, Oeste y Noroeste, determinndose que aquella partcula que tiene una concentracin de 2.000 mg/l en 60 aos de recorrido, debe de haber infiltrado hacia el acufero inferior en un momento anterior a los 60 aos. De esta manera, el enfoque inicial de calibracin debi ser modificado de manera de incluir a ambos acuferos en la calibracin del transporte advectivo. En una segunda etapa se consider la variacin de la porosidad y su efecto en el transporte del contaminante, se realiz un ajuste complementario de la porosidad y de la dispersividad. Pruebas iniciales demostraron que el acufero inferior, fundamentalmente en el rea definida por el Sector 6, condicionaba de manera importante el comportamiento de la pluma de Sulfato. Considerando en primer lugar una porosidad efectiva del 5%, se decidi variar las dispersiones en 1 m, 10 m y 100 m, no observndose cambios en la pluma de sulfato en ambos acuferos ante una variacin de la dispersividad, lo que implica que el mecanismo de transporte predominante es del tipo advectivo. Al hacer el ejercicio contrario, mantener la dispersividad y modificar la porosidad, se observa que la variacin de la porosidad en el Sector 6 del Tranque Talabre no genera cambios importantes en el acufero superior, pero s en el acufero inferior, lo que ratifica que el mecanismo de transporte predominante es el advectivo, junto con establecer un rango de porosidad para el Sector 6 entre el 5% y el 10%. Sobre la base que el mecanismo de transporte es principalmente advectivo, se realiz un ajuste final, utilizando aquellos pozos de calidad monitoreados junto con la ubicacin de los pozos de observacin de concentracin implementados en el modelo. Es importante destacar que los valores utilizados para la porosidad y la dispersividad se encuentran dentro de los rangos establecidos en la literatura especializada, para el tipo de estructuras asociadas a las zonas definidas para ambos parmetros, ya sean calizas, gravas y arcillas o arenas finas.

INFORME ANEXO A

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Figura 9. rea de Estudio

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Figura 10. Filtraciones Potenciales Condicin Actual

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Figura 11. Filtraciones Potenciales Condicin Futura

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Figura 12. rea de Modelacin

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Figura 13. Condicin de Borde del Modelo Conceptual

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2.3 Geotecnia Determinar las propiedades del suelo y de los estratos rocosos, as como la disponibilidad de materiales de construccin.

La geotecnia de tranque Talabre est basada en un set de prospecciones de sondajes, calicatas, ensayos de macro-granulometras gigantes que se han realizado a lo largo del tiempo desde el proyecto de E.C. Rowe y asociados a fines de la dcada de los 70 hasta el presente. El suelo de fundacin del Tranque Talabre est conformado por una secuencia de materiales cuya estratigrafa, en general, se compone de una serie de horizontes sub-horizontes de rocas sedimentarias, a excepcin del estribo Sur del muro Norte y de los estribos Norte y Sur del muro Oeste, en los que se observa un afloramiento de rocas intrusivas duras y bastante fracturadas segn se describe en el presente acpite. Resumidamente, el suelo de fundacin sobre el cual se emplaza el Tranque Talabre est conformado por la siguiente secuencia estratigrfica: Estrato superior de calizas Estrato intermedio de arcillas Estrato inferior de gravas Roca basal En la tabla 9 se muestra la calidad geotcnica de los estratos de calizas y arcillas, y los horizontes inferiores de gravas y roca basal, por corresponder a estratos muy profundos, estn analizados en los estudios de geologa e hidrogeologa.

Tabla 9. Calidad geotcnica horizontes superiores

A continuacin se describe cada horizonte y se caracteriza el sector de emprstitos que se emplear para la etapa VIII, ya que dicha etapa se construy con material de lastre, a diferencia de las anteriores.

Descripcin

Calizas Arcillas

Calidad geotcnica Buena a muy mala RQD 7 a 90% Compacidad media a dura.

Clasificacin USCS SC, SM y GM. SM, ML, MH y CL

Plasticidad Bajas. IP 3% a 8%, NP IP 7% a 37%

Densidad seca 1,46 t/m3 y 1,54 t/m3 0,92 t/m3 y 1,85 t/m3

Relacin de vacos Entre 0,75 y 0,86 ---

ngulo de Friccin Interna --- Entre 18 y 47

Cohesin --- Entre 4 t/m2 y 38 t/m2.

Potencia Media de 20 m, pero variable Media de 50 m

Potencia bajo los muro 1 a 12 m ---

Permeabilidad 1 x 10-4 cm/s y 6 x 10-6 cm/s 2 x 10-3 cm/s y 2 x 10-6 cm/s

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Horizonte de Caliza

El horizonte superficial de caliza presenta espesores variables, en general entre 1 y 3 m en el sector del muro Norte, pero alcanzando localmente espesores de 6 m. A su vez, en el muro Oeste, este estrato tambin presenta espesores variables, alcanzando una potencia de hasta 13,5 m, y en el muro Sur presenta una potencia que vara entre 1,0 m y 12,0 m. Las calizas presentan un color blanco veteado, con una porosidad elevada y gran presencia de discontinuidades con sales solidificadas en su interior, las cuales se disuelven fcilmente ante la presencia de agua, modificando sustancialmente su comportamiento. La calidad geotcnica de la caliza puede variar entre buena a muy mala segn la clasificacin de Deere's, dado que presenta valores de RQD (Rock Quality Designation) variables entre 7 % y 90%. El estrato de calizas presenta diversas clasificaciones segn el sistema USCS, tales como SC, SM y GM, con plasticidades bajas (ndice de Plasticidad entre 3% y 8%) o no plsticos (NP). Presenta un peso unitario seco que vara desde 1,46 t/m3 a 1,54 t/m3 y una relacin de vacos que oscila entre 0,75 a 0,86. En los sectores de aguas abajo del muro Oeste se determinaron las permeabilidades, para profundidades entre 3,0 m y 4,5 m, que varan entre 1 x 10-4 cm/s y 6 x 10-6 cm/s, en tanto que para el muro Sur, las permeabilidades varan entre 8 x 10-4 cm/s y 5 x 10-5 cm/s. El horizonte superficial corresponde a calizas que presentan un color blanco veteado, con una porosidad elevada y gran presencia de discontinuidades con sales solidificadas en su interior, las cuales se disuelven fcilmente ante la presencia de agua, modificando sustancialmente su comportamiento.

o Calidad geotcnica: entre buena a muy mala (RQD entre 7 % y 90%).

o Clasificacin USCS: SC, SM y GM.

o Plasticidad: bajas, con IP entre 3% y 8%, no plsticos (NP).

o Densidad seca: entre 1,46 t/m3 y 1,54 t/m3

o Relacin de vacos: entre 0,75 y 0,86.

o Potencia: variable. Potencia media de unos 20 m.

o Potencia bajo los muros: valores bastante menores, entre 1 y 12 m de potencia.

o Permeabilidad: entre 1 x 10-4 cm/s y 6 x 10-6 cm/s.

INFORME ANEXO A

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Horizonte de Arcillolita-Limolita

El horizonte de arcillolita-limolita (coba) presenta espesores variables, alcanzando varias decenas de metros. Este horizonte de suelo, presenta en algunos casos sub-estratos de limonita, areniscas y arcillolitas limosas.

La arcillolita-limolita corresponde a una roca sedimentaria que se encuentra en variados grados de degradacin o descomposicin; tal es as que se puede caracterizar entre suelos de tipo arcilloso y limoso, de compacidad media a dura, hasta roca masiva. En trminos generales, este horizonte se presenta muy heterogneo en cuanto a su granulometra, pero presenta una alta compacidad en todo su espesor. Este horizonte presenta a lo largo de un extenso sector, un sub-estrato de caliza, de pocos metros de espesor, y adems presenta en forma puntual algunos lentes de conglomerado.

El estrato de arcillolita-limolita tambin presenta clasificaciones variables segn el sistema USCS (SM, ML, MH y CL). No obstante, est compuesto principalmente por suelos limosos de alta plasticidad tipo MH cuyo Lmite Lquido (LL) oscila entre 33% y 50% y el valor del ndice de Plasticidad (IP) oscila entre 7% y 37%. El peso unitario seco, en general, se encuentra comprendido entre 0,92 t/m3 y 1,85 t/m3, salvo en los sub-estratos de arena presentes, cuyo peso unitario puede ascender hasta 2,04 t/m3.

En referencia a la resistencia al corte, se observa que el ngulo de friccin efectivo para la falla puede oscilar entre 18 y 47, y la cohesin efectiva puede tomar valores efectivos entre 4 t/m2 y 38 t/m2.

En cuanto a la resistencia a la compresin uniaxial simple, los ensayos realizados en probetas talladas a partir de colpas, muestran que la resistencia a la compresin axial vara entre 74 t/m2 y 180 t/m2 asociadas a deformaciones unitarias del orden de 0,5%.

En los sectores de aguas abajo de los muros Norte y Oeste se determinaron coeficientes de permeabilidad, que oscilan entre 2 x 10-3 cm/s y 2 x 10-5 cm/s. Para el muro Sur, los coeficientes de permeabilidad del estrato compuesto por arcillas compactas y arenas finas, varan entre 7 x 10-4 cm/s y 2 x 10-6 cm/s. No obstante lo anterior, en el sondaje KP08-S04, en las cercanas a la futura ubicacin de la laguna de aguas claras, el horizonte de arcillolita presenta un sub-estrato de conglomerados con un valor de permeabilidad de 1 x 10-2 cm/s. Horizontes inferiores

Los horizontes inferiores de gravas y roca basal, corresponden a estratos muy profundos y han sido analizados en los estudios de geologa e hidrogeologa. Disponibilidad de Yacimientos de Materiales de Construccin

Hasta la Etapa VI del tranque, los muros se construyeron con arenas cicloneadas provenientes de los relaves propiamente, sin necesidad de recurrir a yacimientos. En cambio, en la Etapa

INFORME ANEXO A

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VII y VIII, el peralte de los muros se realiz con lastre (estril de mina del botadero 57). El peralte de los muros de la Etapa VIII tambin se construir con lastre del botadero 57.

El yacimiento seleccionado para proveer el lastre de relleno de los muros del tranque es el botadero 57 de estril mineral Chuquicamata, ubicado a una distancia del tranque entre 6 y 28 km, dependiendo del muro y del tramo de muro. La granulometra del material existente en el botadero cumple con los requerimientos del relleno y, en principio, se contempla slo separar el sobre tamao que pudiera existir en el yacimiento. Adicionalmente se podr utilizar material estril proveniente de la excavacin de los tneles en construccin del proyecto Chuquicamata Subterrneo.

El material requerido para el relleno de los muros debe tener un tamao mximo igual o menor a 85 % del espesor de las capas de relleno, aceptndose en forma puntual clastos de tamao hasta el 90% del espesor de las capas. Para capas de 80 cm, el tamao mximo es de 27. Respecto al material para drenes, ste ser procesado a partir del mismo material del yacimiento mediante plantas con corte 11/2. El volumen de material necesario para construir el peralte de los muros de la VIII Etapa del tranque alcanza a 3,9 millones de m3, existiendo un volumen muy superior en el yacimiento del Botadero 57.

En la siguiente figura se muestra la ubicacin del botadero 57.

INFORME ANEXO A

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Figura 14. Diagrama de Ubicacin Botadero

INFORME ANEXO A

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2.4 HIDROMETEOROLOGA

Pluviometra Anlisis de frecuencia de estaciones pluviomtricas

La zona del estudio se localiza bajo el dominio de un clima netamente rido que se caracteriza por una baja presencia de precipitaciones lquidas y menos an slidas, dada la elevacin de la zona de inters. Para determinar las precipitaciones de diseo en las Quebradas afluentes al Salar de Talabre, se seleccionaron las estadsticas de precipitaciones mximas diarias de las estaciones inmediatamente ms prximas a la zona del estudio. Las estaciones fueron: Calama, Chiu-Chiu y Embalse Conchi; todas pertenecientes a la Red Hidromtrica de la Direccin General de Aguas (DGA). Se dispone de los datos de Precipitaciones mximas diarias de la Estacin Calama del perodo 1965-2008, con aos faltantes 1974,1990 y 1991. Se dispone tambin de los datos de precipitaciones diarias entre el segundo semestre del ao 1974 y el primer semestre del ao 2012 de la estacin Chiu-Chiu, sin datos faltantes. De la Estacin embalse Conchi, se dispone tambin de los datos de Precipitaciones diarias, entre el tercer trimestre del ao 1967 y el primer semestre del ao 2012. Sin embargo, existen muchos datos faltantes desde 1967 y 1975. Analizando las tres estaciones, se aprecia que ms del 85 % de los aos, la precipitacin mxima ocurre en el primer semestre del ao, debido a que las grandes precipitaciones se producen por el efecto denominado invierno boliviano. Por lo tanto, si en un ao hay datos faltantes el segundo semestre y realmente existen precipitaciones importantes en el primer semestre, se supondr que el ao est completo. En este caso estn los aos 1968 y 1970 de la estacin Conchi. De lo contrario, si existen datos faltantes en el primer semestre y la estadstica est completa en el segundo semestre, pero con precipitaciones nulas, se supondr ao sin estadsticas. En este caso est el ao 1974 de Chiu-Chiu. Se dispone de estadsticas de precipitaciones diarias de las estaciones Chiu-Chiu y embalse Conchi hasta el ao 2012, pero de Calama slo se dispone de las precipitaciones mximas diarias anuales con la fecha de la ocurrencia de dicha precipitacin slo hasta el ao 2008. Dado que existe una buena correlacin entre las estaciones de Chiu-Chiu y Calama, se complet el valor de las precipitaciones mximas de Calama hasta el ao 2012, multiplicndose por la relacin entre los valores de la precipitacin P (24,10) de ambas estaciones. Por lo tanto, las estadsticas de precipitaciones mximas en 24 horas de las estaciones de Calama, Chiu-Chiu y embalse Conchi, son las siguientes (Tabla 10):

INFORME ANEXO A

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Tabla 10. Estadsticas anuales de Precipitaciones mximas en 24 horas Ao Calama Chiu-Chiu E. Conchi

(mm) (mm) (mm)

1965 6.7 Faltante Faltante

1966 0 Faltante Faltante


1968 1.4 Faltante 11.5


1970 0 Faltante 7.5




1974 Faltante Faltante Faltante

1975 7 3.5 Faltante

1976 6 5.0 4.5

1977 1.5 2.5 12

1978 0 1.0 10

1979 4 3.5 10.5

1980 0 0.0 1

1981 0 1.5 6

1982 0.5 1.0 2

1983 12.5 8.0 6.5

1984 5.2 4.5 11

1985 0 1.5 5

1986 1.5 11.0 16

1987 3 11.0 14

1988 3.1 2.0 2

1989 2 0.5 5

1990 Faltante 0.0 10

1991 Faltante 0.0 1

1992 7.5 0.5 3

1993 0 3.0 14

1994 0 3.5 7

1995 0 0.0 11

1996 3.5 4.8 0

1997 0.5 3.0 20.5

1998 0.5 0.0 1

1999 0 8.0 5.5

2000 1.5 4.5 3.5

2001 7.7 4.5 7

2002 3.7 3.5 6

2003 7.5 6.5 8.5

2004 0.5 3.5 8.5

2005 3.5 1.1 13.5

2006 0.5 1.5 21

2007 0 2.5 2.5

2008 0 0.0 3.5

2009 0.2 6.0 3.5

2010 0 1.5 0

2011 4 1.5 7

2012 4 2.0 31

INFORME ANEXO A

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De acuerdo a la longitud de las series y a la disponibilidad de los datos, se logr conformarlas para el perodo 1965-2012, aunque con algunos aos faltantes. Para cada una estas estaciones, se conform la serie de excedencia anual de precipitaciones diarias, se ordenaron de menor a mayor, se les asign una probabilidad, segn el ajuste de frecuencias emprico de la distribucin de Weibull. Se realizaron anlisis de frecuencias segn test de probabilidad Normal, Log normal, Log Pearson y Gumbel para las estaciones de Embalse Conchi, Calama y Chiu-Chiu, obtenindose coeficientes de correlacin de cada una de las estaciones y test de probabilidad, los cuales se muestran en la tabla 11 adjunta.

Tabla 11. Coeficientes de correlacin de test de probabilidades

Coef. Correlacin Conchi Calama Chiu-Chiu Promedio

Lognormal 0.967 0.899 0.969 0.945

Normal 0.950 0.973 0.927 0.950

Gumbel 0.987 0.982 0.972 0.980

Log Pearson 3 0.986 0.967 0.978 0.977

Mejor correlacin Gumbel Gumbel Log Pearson

3 Gumbel

Las estadsticas fueron obtenidas de la DGA, disponindose de un software particular que entrega las probabilidades asociadas a cada precipitacin segn Weibull, a las cuales se les asignan test de probabilidad Lognormal, Normal, Gumbel y Los Pearson 3, entregando los coeficientes de correlacin y los anlisis de frecuencia. Se aprecia que para las precipitaciones de Conchi y Calama, el test de probabilidades que ms se ajusta es Gumbel, pero para Chiu-Chiu es Log Pearson 3. Sin embargo, en promedio, result Gumbel como la ms acertada. Se tomar el test de probabilidades de Gumbel para las precipitaciones de Conchi y Calama, y Log Pearson 3 para Chiu-Chiu, aprecindose que el test de bondad del ajuste es adecuado, debido a que los coeficientes de correlacin de las distribuciones fueron todos superiores a 0,97.

Se analiz cada estacin en lo relativo a la informacin que ofreca, establecindose los perodos en que estaban completas y cules deban rellenarse. Luego se realiz un anlisis de los datos para determinar las precipitaciones mximas en 24 horas asociadas a diferentes perodos de retorno. En Anexo VIII se presenta el detalle del anlisis de frecuencia de las estaciones de embalse Conchi, Calama y Chiu-Chiu, en que se obtienen las precipitaciones mximas en 24 horas de las 3 estaciones en cuestin, segn se muestra en la tabla adjunta.

INFORME ANEXO A

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Tabla 12. Precipitaciones para diferentes perodos de retorno

Perodo de Retorno

Conchi Calama Chiu-Chiu

(aos) (mm) (mm) (mm)

10 16.76 7.81 7.52

100 28.43 13.55 14.80

1000 39.88 19.17 23.02

10000 51.31 24.79 32.09

Isoyetas y polinomios de Thiessen

Se confeccionaron planos de isoyetas de la hoya hidrogrfica de las precipitaciones P (24,10), P (24,100), P (24,1.000) y P (24,10.000), basndose en las isoyetas de la DGA que se muestran en Anexo VIII y en las precipitaciones de las 3 estaciones para los diferentes perodos de retorno (Tabla 12) Adjunto se presenta la correspondiente al plano de isoyetas de las precipitaciones con perodo de retorno T=10.000 y la figura 15 para T=10.000. Adicionalmente se presenta la figura 16 correspondiente al plano de isoyetas de la DGA. Mediante los polinomios de Thiessen, se obtuvieron las precipitaciones mximas de cada una de las 3 quebradas afluentes al tranque, adems de la cubeta del tranque Talabre. Las reas asociadas a cada precipitacin en los polinomios de

anexo a. expediente permiso sectorial dga

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