Estudio de la vulnerabilidad en el diseño hidráulico de algunos relaves considerando un enfoque hidrológico no estacionario: análisis en las macrozonas Norte y Centro de Chile

Abstract

Debido a la falta de estaciones fluviométricas con amplia estadística y cercanas a los depósitos de relaves, es que el diseño hidrológico se realiza en base a series de precipitación extrema, siendo necesario a nivel de país: 1.- la estimación de la Precipitación Máxima Probable (PMP) determinada comúnmente en Chile según el método de Hershfield, (1965); y 2.- la inclusión de un análisis de frecuencia (AF) con periodo de retorno de 10.000 años. Ambos métodos se encuentran sujetos a la media y varianza de las series, las que se han considerado invariantes o estacionarias (E) en el diseño de relaves, a pesar de haberse comprobado la existencia de tendencias en uno u ambos estadísticos al aumento (o disminución) en distintos lugares del mundo, como en el país. Lo anterior puede traer consecuencias de existir tendencias positivas en las series de precipitación extrema y considerar un diseño no estacionario (NE), generando que, con la misma información y un criterio de diseño distinto, pueda existir un mayor riesgo hidrológico y vulnerabilidad de la obra. La presente memoria se centra en el estudio de tendencias en series anuales de máximas precipitaciones diarias (MPD), como así mismo, en el análisis de la vulnerabilidad a la cual pueden estar expuestos cuatro depósitos de relaves ubicados en las macrozonas Norte y Centro del país, al considerar la NE de tendencias positivas y el aumento en los registros de información. Lo anterior por medio de diferencias entre un caso base de diseño y 4 Escenarios que incluyen una consideración no estacionaria de la PMP (PMP-NE) planteada por Hershfield. Así mismo se incluye un AF-NE con periodo de retorno de 10.000 años (Escenario 5), para evaluar diferencias con el caso base y comparar el riesgo hidrológico en relación al análisis de frecuencia estacionario. Los resultados muestran que, de 118 estaciones meteorológicas analizadas, en el 63 y 68% de las series anuales de MPD existe una tendencia estadísticamente significativa en la media y varianza según los test de Mann-Kendall y Sen. En relación a los Escenarios de diseño y en comparación con el caso base, se determinan importantes diferencias en los Escenarios 2 y 5, correspondientes a la máxima PMP-NE y al AF-NE, siendo en promedio del +40% y -45% respectivamente. Mientras que en los Escenarios 1, 3 y 4 las diferencias son aproximadamente del +13%. En términos de riesgo hidrológico, existe un aumento promedio del 25%, en comparación con el AF-E al año 10.000; mientras que al año 2.100 existe un aumento del 3%. En los análisis no estacionarios se destaca la varianza como la variable de mayor incidencia en los resultados. Se concluye la necesidad de realizar estudios hidrológicos que incluyan la no estacionariedad en el diseño de los distintos pasivos ambientales mineros, ya que, al incluir esta y cambiar la metodología de estimación de la precipitación de diseño, los caudales presentan diferencias importantes que pueden comprometer la seguridad de la obra, y con ello, la de personas y localidades cercanas. Si se considera además potenciales proyecciones de cambio climático y que 170 de los 720 tranques de relaves que existen en el país se encuentran abandonados, sin medidas acordes a la actual normativa o de contingencia, se amplifica el riesgo asociado y con ello, la necesidad de considerar estas metodologías en la normativa para desarrollar un análisis robusto.