Evaluación de metodologías de modelación numérica 3D para representar un depósito de relaves y su influencia en el flujo de infiltración usando FEFLOW

Abstract

La estimación del potencial flujo de infiltración que genera un depósito de relaves es un ejercicio frecuente en los estudios de evaluación de impacto asociados a este tipo de instalaciones. Para esto, en la mayoría de dichos estudios, es necesario adoptar alguna metodología para representar el crecimiento continuo de este en un modelo numérico. El objetivo de este trabajo de título ha sido evaluar la importancia relativa de representar el depósito de forma tridimensional en los modelos numéricos, y de cómo representar el crecimiento del depósito en etapas discretas, sobre el flujo de infiltración simulado y compararlo con aquella asociada a otros parámetros hidráulicos tanto del relave como del sistema hidrogeológico subyacente. Para la evaluación, se definieron dos tipos de sitios que comúnmente se seleccionan para la ubicación de estos depósitos: un valle angosto de alta montaña y una planicie sedimentaria amplia y de importante espesor. Para ambos sitios se construyeron modelos conceptuales y numéricos utilizando como principales referencias estudios de impacto ambiental presentados en el SEIA. El trabajo analiza la hipótesis de que el crecimiento continuo del área del depósito puede ser representado alternativamente utilizando un área fija con una conductividad hidráulica del relave que varía desde un valor muy bajo hasta aquel asociado al del relave sin consolidar. De esta forma, es posible representar el crecimiento continuo del depósito utilizando un número discreto y acotado de etapas de crecimiento, aplicando la hipótesis en cada etapa definida. Para evaluar la hipótesis, se contrastó con la alternativa de representar el crecimiento utilizando un número considerable de etapas discretas, usando en cada una de ellas, y de forma constante, el valor de la conductividad hidráulica del relave sin consolidar. Los modelos numéricos se construyeron y operaron utilizando el software FEFLOW 7.1. Los resultados obtenidos permiten comprobar que una representación en etapas discretas, utilizando en cada etapa un aumento gradual de la conductividad del relave entrega, en ambos casos, una aproximación suficiente a los flujos de infiltración que se obtiene utilizando una cantidad importante de etapas con una conductividad hidráulica fija. Por otro lado, la realización de diferentes simulaciones que evaluaron la sensibilidad del flujo de infiltración simulado a variaciones de distintos parámetros hidráulicos, permitieron demostrar que es muy probable que la conductividad no consolidada del relave, o la conductividad hidráulica de unidades hidrogeológicas receptoras de alta permeabilidad, puedan llegar a ser mucho más relevantes que la forma de discretizar el crecimiento del depósito y, por tanto, estos deberían ser parámetros con un respaldo técnico robusto en los estudios de impacto ambiental.

A partir de estos resultados, recomendaciones para futuros trabajos de investigación, corresponden a evaluar la influencia del proceso de consolidación del relave, considerando tanto la reducción de permeabilidad como de la porosidad drenable, y evaluar la metodología propuesta utilizando MODFLOW-USG para comparar el desempeño de ambos códigos.