Modelo numérico 2D en Dumux del transporte subsuperficial de compuestos conservativos en suelos montañosos con drenaje ácido

Abstract

La presencia de depósitos mineros y zonas con alteración hidrotermal puede desencadenar la generación de drenaje ácido de roca (ARD, conocido como Acid Rock Drainage en inglés) o de mina (AMD, Acid Mine Drainage en inglés), ya sea de forma natural o antropogénica. La generación de ARD resulta de complejas reacciones químicas entre las rocas que contienen minerales sulfuros, el agua y el oxígeno. Estos drenajes pueden deteriorar la calidad de aguas, debido a su bajo pH y, comúnmente, altas concentraciones de metales. El proceso de generación de ARD es incierto y depende de diversos parámetros para determinar la velocidad de ocurrencia. Conocer los tiempos de tránsito puede ayudar a delimitar qué fenómenos, mencionados en la literatura, son compatibles con estos intervalos de tiempos. A raíz de esto, esta memoria estudia un modelo conceptual que orienta ese análisis en un sector particular. La zona de estudio corresponde a la parte alta de la cuenca Estero Yerba Loca, ubicada en la comuna de Lo Barnechea, Región Metropolitana. En los alrededores del Estero Yerba Loca, en la parte alta, se encuentran glaciares, zonas de alteración hidrotermal y generación de ARD. En este trabajo, se presenta la modelación conceptual y numérica bidimensional del transporte de un trazador en un lecho poroso no saturado. El modelo se aproximó utilizando una geometría rectangular que representa el subsuelo de la zona de estudio, incorporando condiciones de borde relacionadas con la presencia del glaciar y del estero. La implementación se llevó a cabo mediante el uso del software DuMux , con el objetivo de simular el transporte tanto del flujo como del compuesto en el medio poroso, considerando distintos aportes hídricos y tipos de texturas en el lecho. En este contexto, se define como compuesto a un trazador o componente inerte, como, por ejemplo, un protón. Estudiando los movimientos de la pluma del trazador, se estimaron los tiempos máximos de transporte en el medio poroso. Asimismo, se analizó la variación de su velocidad a lo largo del medio y su respuesta ante cambios en los parámetros de entrada del modelo, aquellos relacionados con la geometría y la cantidad de aporte hídrico que ingresa al lecho. Los resultados obtenidos indican que los tiempos del trazador dependen de la cantidad de aporte hídrico que ingresa al lecho, del tipo de textura del lecho que se considera y de la dirección en la cual se está transportando el compuesto. Estas variables son fundamentales para comprender los intervalos temporales en los que el trazador alcanza el estero. Además, se observa un aumento en las velocidades del trazador en las cercanías de las condiciones de bordes impermeables, como el fondo del lecho poroso. Por lo tanto, se alcanzan mayores velocidades cuando el trazador recorre en paralelo al fondo.