Estudio Hidrológico ARASI S.A.C

19

5354-2 Arasi S.A.C. Water Management Consultants - A Schlumberger Company

4 ESTIMACION DE PRECIPITACIONES EXTREMAS Y MAXIMA PROBABLE

La estimacin de la precipitacin mxima en 24 horas es un componente bsico para estimar los acontecimientos extremos de inundacin, los cuales, debido al clima y a la topografa del proyecto Arasi, son un componente importante en la planificacin de las aguas y control de sedimentos para el proyecto. Una vez que se han definidos los eventos extremos, los riesgos asociados a la operacin de la mina pueden ser minimizados. Esta seccin presenta las siguientes estimaciones de precipitaciones extremas para el rea del proyecto:

Caracterizacin de las tormentas.

Anlisis probabilstico para estimar la precipitacin mxima en 24 horas para varios perodos de retorno.

Estimacin de la precipitacin mxima probable asociada al rea del proyecto.

4.1 Distribucin temporal de tormentas Un elemento importante a definir es la distribucin temporal de tormentas en el rea del proyecto. Hay tres factores importantes que definen una tormenta, a saber, precipitacin total, intensidad mxima de precipitacin y duracin de la tormenta. Las intensidades mximas y la duracin de las tormentas junto con el antecedente de humedad de los suelos tienen una implicancia directa en los volmenes de la escorrenta superficial, erosin de suelos y produccin de sedimentos. De acuerdo a la experiencia de este consultor y a estudio previos realizados en la regin, se concluy que las tormentas ms intensas en el rea del proyecto siguen aproximadamente el patrn de distribucin de tormentas Tipo II de la NRCS (Nacional Resources Conservation Service de los Estados Unidos). Este tipo de tormentas es el ms intenso de la clasificacin del NRCS y concentra aproximadamente el 54% de la precipitacin total de la tormenta en 1 hora. Es de destacar que las tcnicas desarrolladas por el NRCS son internacionalmente aceptada y utilizadas alrededor del mundo en la industria minera. La precipitacin sinttica de 24 horas de duracin Tipo II del NRCS fue adoptada como representativa de las tormentas ms severas que ocurren en el rea del proyecto Arasi.

y = -71.925Ln(x) + 262.43R2 = 0.996

0

4

8

12

16

20

24

28

26 28 30 32 34 36 38 40

XN (mm)

K

Representacin del factor de recurrencia K

N DE PROYECTO: TAREA: ING.:

CLIENTE:

FECHA:

Arasi S.A.C.

Octubre, 2007

T2

PROYECTO:

DIBUJO: P.M.G. E.N.R.

Figura 4.2

-

5354

25


5 CARACTERIZACION HIDROLOGICA

Se requiere la estimacin de caudales en diversos puntos del rea de inters para:

Disear las obras de abastecimiento de agua.

Manejo de aguas y control de sedimentos.

Predecir impactos aguas abajo de las actividades mineras.

Los datos de caudales existentes en los distintos cursos de agua fueron tomados en base a mediciones semanales entre Abril de 2007 y Junio de 2007 durante las campaas de muestro de calidad de aguas. No existen por lo tanto mediciones continuas en ninguno de los cauces. La caracterizacin hidrolgica a lo largo de una red de monitoreo de 7 sitios se presentan en la Figura 2.2. 5.1 Red de monitoreo La lnea base hidrolgica del rea del Proyecto Arasi ha sido caracterizada por una red de monitoreo de caudales compuesta por 7 estaciones de aforo (Qm-1 a Qm-7), descritos en la Tabla 5.1 y presentados en la Figura 2.2. Esta red de monitoreo fue definida en enero de 2007 por WMC, basndose en la informacin topogrfica y el plan de ubicacin de instalaciones en el rea del proyecto. Los sitios de monitoreo de aguas superficiales se pueden dividir segn su ubicacin en las siguientes subcuencas:

Subcuenca C: subcuenca ro Azufrini Qm1.

Subcuenca F: subcuenca quebrada Huarucani Qm2.

Subcuenca G: subcuenca ro Azufrini Qm4.

Subcuenca H: subcuenca quebrada Joillone Qm5.

Subcuenca I: subcuenca ro Chacapalca Qm6

Subcuenca J: subcuenca ro Pataquea Qm3.

26 Caracterizacin hidrolgica


Tabla 5.1 Ubicacin y descripcin de los sitios de la lnea base hidrolgica del Proyecto Arasi

Sitio UTM E UTM N Subcuenca Descripcin

Qm-1 302.132 8.312.479 Ro Azufrini Ro Azufrini, aprox. 120m aguas arriba de la confluencia con la quebrada Huaracani

Qm-2 302.140 8.312.353 Q. Huarucani Quebrada Huaracani, tributario del Ro Azufrini.

Qm-3 300.777 8.311.872 Ro Pataquea Ro Pataquea, aprox. 100m aguas arriba de la confluencia con el Ro Azufrini.

Qm-4 300.713 8.312.014 Ro Azufrini Descarga de Ro Azufrini al cauce Chacapalca.

Qm-5 299.445 8.315.733 Ro Joillone Descarga de tributario Quebrada Joillone.

Qm-6 299.283 8.315.650 Ro Chacapalca Ro Chacapalca, aprox. 160m aguas arriba de la confluencia con la quebrada Joillone.

Qm-7 299.155 8.315.961 Ro Chacapalca Ro Chacapalca, aprox. 270m aguas abajo de la confluencia con la quebrada Joillone. 5.2 Metodologa de medicin de caudales Para la medicin de los caudales en campo se utiliz el mtodo de velocidad-rea. Este mtodo se usa normalmente a lo largo de cursos de agua en los cuales las condiciones de flujo y de topografa permiten establecer una curva de gasto (es decir, estado del ro versus descarga). Despus de establecer la curva de gasto, se determin el caudal a partir de la curva y la profundidad de flujo medida en la estacin. El mtodo de velocidad-rea se desarroll registrando mediciones de la velocidad media de un curso de agua en mltiples porciones de la seccin transversal. Dividiendo el ancho del curso de agua en sub-secciones, la descarga en cada sub-seccin fue calculada como el producto de la velocidad media y el rea de la seccin transversal de la sub-seccin (es decir, Q = VA). Por lo tanto, la descarga total se determin como la suma de las descargas medidas en cada sub-seccin. Para medir velocidad se utilizaron dos metodologas, cada una aplicable a determinadas condiciones del ro. El procedimiento de terreno contempl la determinacin de la velocidad media en secciones verticales a travs de todo el ancho de la seccin transversal de modo de obtener una velocidad integrada. Para el clculo final del caudal en cada sitio de medicin se tomaron las reas de las secciones transversales del cauce en cada punto de medicin y, posteriormente, se calcul el caudal (Q) mediante la frmula:

Q = Aseccin x vpromedio Donde:

Aseccin : rea de la seccin donde se realiza la medicin vpromedio: velocidad promedio medida con flujmetro

Caracterizacin hidrolgica 27


5.3 Resultados Los datos de caudales medidos en las estaciones de aforo y las precipitaciones registradas en el Campamento Arasi se presentan en la Tabla 5.2 y la Figura 5.1 presenta las series de tiempo de dichos datos. La Figura 2.2 presenta los 7 puntos de aforo ubicados dentro del rea de inters, de estos sitios, slo tres se ubican en el ro principal de la cuenca en estudio, Ro Chacapalca (Qm-3, Qm-6 y Qm-7) y los 4 restantes corresponden a tributarios de primer y segundo orden que drenan hacia el oeste del rea de estudio. Los caudales fueron medidos realizando una estimacin de velocidad a travs del uso de un flotador, para luego calcular el caudal a travs del mtodo velocidad-rea, descrito en la Seccin 5.2. Los meses de Abril, Mayo y Junio corresponde a los meses de escasez de lluvias, el tributario que alcanz un caudal mayor, de todos los medidos fue el Azufrini antes de la interseccin con Pataquea (Qm-4). En este sitio se registr un total de 611 y 406 l/s, respectivamente. La descarga de las quebradas Huaracani (sitios Qm-2) y Joillone (sitio Qm-5) presentaron los mximos valores para el mes de Abril de 2007, con valores de caudales medidos de 249 y 18 l/s, respectivamente. Durante la Campaa de monitoreo, todos los sitios de aforo se encontraban con flujo, siendo el menor caudal medido el del sitio Qm-5 (17 l/s a 28 l/s).



Tabla 5.2 Datos de precipitaciones y caudales medidos en 2007

Azufrini Qda. Huarucani

Rio Pataquea

Azufrini antes de int.con Pataquea

Qda. Joillone

Chacapalca antes Int Joillone

Chacapalca despus Int.

Joillone

fecha caudal Precipitacin en campamento

Arasi Qm1 Qm2 Qm3 Qm4 Qm5 Qm6 Qm7

07/04/07 lit/seg 0 177 389 967 585 28 1839 1869 14/04/07 lit/seg 5.6 183 363 910 512 21 1690 1720 21/04/07 lit/seg 0.4 215 391 995 611 22 1700 1730 30/04/07 lit/seg 0.2 197 385 744 503 21 1656 1643 07/05/07 lit/seg 0 269 297 1070 584 27 1786 1880 14/05/07 lit/seg 0 320 256 380 525 20 1465 1411 21/05/07 lit/seg 0 163 299 571 465 18 964 1098 30/05/07 lit/seg 0 172 360 445 406 22 1313 1683 07/06/07 lit/seg 0 304 251 444 497 20 1451 1407 14/06/07 lit/seg 0 279 249 421 485 19 1447 1398 07/07/07 lit/seg 0 296 244 441 492 19 1447 1399 14/07/07 lit/seg 0 273 242 423 486 18 1444 1392 21/07/07 lit/seg 0 245 238 418 485 18 1428 1326 30/07/07 lit/seg 0 241 231 416 468 17 1418 1314

Caracterizacin hidrolgica 29


Al analizar el aporte relativo porcentual de cada tributario al caudal del ro principal en cada subcuenca se tiene lo siguiente:

Subcuenca Ro Azufrini: formada por los puntos de aforo Qm-1, Qm-2 y Qm-4, drena el sector este del rea de inters. El aporte porcentual de las quebradas Huarucani y Azufrini corresponde al 40% y 60% respectivamente. Toda esta subcuenca aporta el 35% del caudal superficial del ro Chacapalca.

Subcuenca Ro Pataquea: formada por el puntos de aforo Qm-3, aporta el 41% del caudal superficial del ro Chacapalca.

Subcuenca Quebrada Joillone: formada por el puntos de aforo Qm-5, aporta solo el 1% del caudal superficial del ro Chacapalca.

A partir de los datos disponibles no es posible determinar el rgimen hidrolgico de los cauces, se necesitan antecedentes en el periodo de lluvias (Septiembre a Marzo) para analizar la respuestas de los cauces superficiales frente a la ocurrencia de lluvias intensas en forma diferida. Como se puede apreciar de la Tabla 5.2, los datos de caudales existentes son muy escasos y no suficientes para, a partir de ellos, inferir los caudales necesarios en los diversos puntos de las quebradas bajo diferentes condiciones climticas. En caso de ausencia de datos es una tcnica estndar utilizar modelos hidrolgicos numricos que permiten estimar los caudales a partir de la precipitacin. Esta es la metodologa que se ha aplicado en el presente estudio. 5.4 Mecanismo de interaccin de aguas superficiales y subterrneas 5.4.1 Flujo de agua subterrnea

Durante la estacin lluviosa hay presencia de agua subterrnea somera a travs del sitio, entre la capa de tierra orgnica y la interfaz de roca meteorizada. Durante este tiempo, una reducida proporcin del agua en esta zona se infiltra hacia zonas fracturadas ms profundas a travs de planos en fracturas discontinuas. El flujo de agua subterrnea somera tiende a seguir la topografa general a lo largo de la capa de tierra orgnica y el lecho rocoso. La profundidad de la capa de tierra orgnica tiende a un mayor espesor en las laderas de menor gradiente y a ser menos definida en las pendientes superiores y ms abruptas. Varias de las zonas de manantial estn asociadas con los cambios de pendiente y con los puntos en donde la capa de tierra orgnica y el lecho rocoso se interceptan en la superficie. 5.4.2 Descarga y recarga de agua subterrnea

El mecanismo natural de descarga de agua subterrnea en el rea se produce a travs de manantiales y flujo de base de cursos de agua. No hay conocimiento de pozos de bombeo de agua subterrnea en el rea. Un gran nmero de manantiales se observa en el sector noreste del rea de estudio (Figura 2.2). Estas formaciones de agua subterrnea representan la descarga proveniente del acufero somero del suelo orgnico.



La recarga de agua subterrnea se produce principalmente por medio de la lluvia y la escorrenta de tormentas. Es probable que la zona principal de recarga est constituida por aquellas reas que yacen ms abajo y por los afloramientos de roca. Puesto que las capas superiores de suelo son de naturaleza orgnica, stas son capaces de contener gran cantidad de agua durante un perodo de tiempo relativamente largo. Esta agua puede infiltrarse lentamente hacia el acufero del lecho rocoso a travs de rutas en fracturas discontinuas. La recarga hacia la zona de lecho rocoso ms profunda se produce principalmente durante los meses ms lluviosos de verano, cuando la lluvia se infiltra a travs de los afloramientos de roca fracturada en las reas de pendientes superiores y percola hacia abajo. Se espera que durante los meses de verano los niveles de agua subterrnea se eleven en respuesta al mecanismo de recarga, y que en consecuencia aumente la descarga en manantiales. Durante los meses ms secos, la recarga es mnima y se produce durante eventos de precipitacin espordicos.

.

Ro Azufrini

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

39171 39202.15 39233.3 39264.45 39295.6Fecha

Cau

dale

s (l/

s)

Azufrini Qm1 Qda. Huarucani Qm2 Azufrini antes de int.con Pataquea Qm4

Ro Chacapalca

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

39171 39202.15 39233.3 39264.45 39295.6Fecha

Cau

dale

s (l/

s)

Rio Pataquea Qm3 Qda. Joillone Qm5Chacapalca antes Int Joillone Qm6 Salida de la cuenca Qm7

Caudales medidos en estaciones de aforo


CLIENTE:

FECHA:

Arasi S.A.C.

Octubre, 2007

T2

PROYECTO:


Figura 5.1

-

5354

31


6 MODELO HIDROLOGICO DEL AREA DE INFLUENCIA DEL PROYECTO

Se implement un modelo hidrolgico que cubri el rea de influencia de la propiedad minera, con el objetivo primordial de estimar caudales en diferentes puntos de las cuencas y que sirva de base para la prediccin de impactos potenciales en cantidad de aguas. El modelo hidrolgico utilizado en este estudio fue el HMS (Hydrological Model System) desarrollado por el Hydrological Engineer Centre (HEC) del U.S. Army Corp of Engineers. El modelo de HMS est diseado para simular los procesos de precipitacin-escorrenta para una superficie determinada, incluyendo la simulacin de eventos extremos y los efectos del trnsito de estos eventos. El modelo hidrolgico contempl dos casos fundamentales: a) condiciones existentes, es decir sin mina y, b) con el proyecto 100% desarrollado. De esta manera se pudo apreciar la influencia de proyecto en los recursos hdricos de la zona. El modelo se corri para varios escenarios climticos que comprendieron un ao promedio, un ao hmedo y un ao seco ambos con periodo de retorno de 10 aos. A continuacin se describe el modelo HMS utilizado, los datos disponibles para su ejecucin, las predicciones e impactos potenciales en cuanto a cantidad de agua y finalmente la estimacin de la crecida mxima probable asociada a la PMP estimada en la Seccin 4.3. 6.1 Valores caractersticos de las subcuencas estudiadas Para estimar las crecidas en las reas aportantes a las instalaciones del proyecto minero, se requiere conocer algunos valores caractersticos de cada subcuenca. El rea del proyecto Arasi fue subdividido en seis subcuencas. Tres de las subcuencas estn localizadas en el sector este del rea de estudio y corresponden al ro Azufrini, quebrada Azufrini y quebrada Huarucani que drenan hacia el lado oeste del rea del proyecto, como se muestra en la Figura 6.1. La subcuenca definida para el ro Azufrini tiene un rea de 1,5 km2. Las subcuencas de las quebradas Azufrini y Huarucani tienen reas de 17,8 km2 y 29,1 km2 respectivamente. La subcuenca del Ro Pataquea que drena hacia el noroeste del proyecto presenta un rea de 92,9 km2.

32 Modelo hidrolgico del rea de influencia del proyecto


Finalmente, en el norte del rea de estudio se encuentran las subcuencas del ro Chacapalca y quebrada Joillone con un rea de 12,7 km2 y 3,9 km2 respectivamente. La Tabla 6.1 presenta las caractersticas topogrficas de las seis subcuencas modeladas, los datos geomorfolgicos se obtuvieron del mapa electrnico con curvas de nivel presentado en la Figura 6.1.

Tabla 6.1 Resumen de propiedades topogrficas de las subcuencas modeladas

Subcuencas Area (km2)

Largo (km)

Cota mxima (msnm)

Cota mnima (msnm)

Pendiente (%)

Subcuenca Quebrada Azufrini 17,8 7,0 5025 4512 7,3 Subuenca Quebrada Huarucani 29,1 6,7 4913 4512 5,9 Subuenca Ro Pataquea 92,9 8,7 5125 4450 7,7 Subuenca Ro Azufrini 1,5 1,7 4512 4450 3,7 Subcuenca Quebrada Joillone 3,9 3,3 5050 4375 20,6 Subuenca Ro Chacapalca 12,7 4,5 4450 4375 1,7 6.2 Modelo HMS El modelo hidrolgico empleado en el presente estudio es el Hydrological Model System (HMS), desarrollado y mantenido por el US Army Corps of Engineers de los Estados Unidos. El modelo HMS ha sido diseado para simular tanto eventos de tormenta como tambin realizar simulaciones hidrolgicas continuas. Las tormentas son eventos usualmente de alta intensidad de precipitacin y corta duracin, normalmente de minutos a dos o tres das. Estos modelos se utilizan por ejemplo para la prediccin de caudales de crecidas donde se asume el nivel de saturacin del suelo, normalmente alto, y no se consideran los efectos de evaporacin ni la interaccin con las aguas subterrneas. El modelo HMS ofrece varias opciones para modelar eventos de tormentas. La utilizada en el presente estudio es la tcnica desarrollada por el Soil Conservation Service (SCS) de los Estados Unidos denominada Nmero de Curva o CN (Curve Number). La modelacin hidrolgica continua, en cambio, simula perodos de tiempo largos, del orden de meses o aos. Estos modelos consideran la interaccin de aguas superficiales y subterrneas, incluyen los efectos de la evaporacin y modelan explcitamente la variacin de humedad del suelo en el tiempo. La modelacin hidrolgica continua se utiliza para realizar balances hdricos de cuencas y son adecuados para la evaluacin de recursos de agua y prediccin de impactos. Ambos modelos, el de evento de tormentas y el de simulacin continua se utilizaron en el presente estudio, el modelo hidrolgico se utiliz en los dos siguientes casos:

El modelo hidrolgico contino se utiliz para la prediccin de impactos debido a la infraestructura involucrada en el proyecto.

Modelo hidrolgico del rea de influencia del proyecto 33


Se utiliz el mtodo de la curva nmero para estimar la crecida mxima probable asociada a la precipitacin mxima probable para cada subcuenca del rea de estudio.

6.2.1 Hietograma

Un elemento importante de la modelacin hidrolgica es definir la distribucin temporal de las precipitaciones extremas en el rea del proyecto. De acuerdo a estudios previos realizados en la regin, se concluy que las tormentas ms intensas en el rea del proyecto siguen aproximadamente el patrn de distribucin de tormentas Tipo II de la NRCS (Nacional Resources Conservation Service de los Estados Unidos). Este tipo de tormentas es el ms intenso de la clasificacin del NRCS y concentra aproximadamente el 54% de la precipitacin total de la tormenta en 1 hora. Es de destacar que las tcnicas desarrolladas por el NRCS son internacionalmente aceptada y utilizadas alrededor del mundo en la industria minera. La precipitacin sinttica de 24 horas de duracin Tipo II del NRCS fue adoptada como representativa de las tormentas ms severas que ocurren en el rea del proyecto Arasi. Para la caracterizacin de las precipitaciones de los diferentes escenarios climticos modelados se utiliz la informacin presentada en el Captulo 3. Se adopt la distribucin de la precipitacin mensual para las series de aos secos, hmedos y normales de la estacin Quillisani, la cual es representativa del rea de estudio y se normaliz con la precipitacin total anual correspondiente a cada ao hidrolgico creando un ao adimensional sinttico. La Tabla 6.2 presenta la distribucin de las precipitaciones mensuales para un ao seco y hmedo, considerando el inicio del ao hidrolgico en Septiembre.

Tabla 6.2 Distribucin de precipitaciones mensuales

Ao Sep Oct Nov Dic Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Seco (%) 1,6 2,5 4,5 14,0 26,1 23,7 22,6 3,9 0,5 0,1 0,1 0,5

Hmedo (%) 3,9 5,3 11,0 14,5 17,3 18,0 15,1 7,1 2,4 0,9 1,0 3,4 6.2.2 Prdidas

Los procesos de prdida determinan la cantidad de precipitacin que se pierde por efecto de la infiltracin. El mtodo de la Curva Nmero del U.S. soil Conservation Service (SCS) fue usado para definir las prdidas en el modelo HMS. Las prdidas en el mtodo SCS son gobernadas por un parmetro llamado Curva Nmero (CN), que caracteriza el tipo de suelo, la cubierta de suelo y sus condiciones de humedad. El parmetro CN toma valores de 0 a 100. El valor 100 representa suelos impermeables, y por lo tanto, no se producen prdidas. El rango usual de valores para la CN se encuentra entre los 50 a 100. El mtodo SCS proporciona tablas que relacionan valores de CN para varios tipos de suelo, cubierta de suelo y condiciones de humedad.



Las subcuencas del rea del proyecto Arasi fueron clasificadas como suelos tipo D de condiciones hidrolgicas medias (suelos casi impermeables de alto potencial de escorrenta) resultando un valor de la CN de 60. El mtodo SCS proporciona la siguiente ecuacin para estimar un valor de CN para condiciones hmedas del suelo a partir de las condiciones medias de humedad del suelo:

CN III = 23 * CNII / (10 + 0.13 * CNII) (Ecuacin 6)

Donde: CNIII: Valor de la CN para condiciones hmedas del suelo. CN II: Valor de la CN para condiciones medias de humedad del suelo.

Basado en la ecuacin anterior, el valor de CN para la condicin hmeda del suelo fue calculado en 78. Adems de las prdidas descritas anteriormente, ocurren prdidas iniciales al principio de la tormenta y son relacionadas principalmente con la retencin superficial y la matriz del suelo. Segn el mtodo SCS, las prdidas iniciales son estimadas con la siguiente ecuacin:

Initial Loss (mm) = 0.2* ((1000/CNIII)-10) (Ecuacin 7)

6.2.3 Hidrograma

La precipitacin que no se infiltra se transforma en escorrenta directa que escurre a travs de los cauces definiendo la superficie de inundacin. Hay varios mtodos para transformar la precipitacin en escorrenta y obtener el hidrograma de crecida a la salida de la cuenca. El mtodo aplicado en este estudio fue el mtodo del Hidrograma Unitario SCS. El hidrograma unitario SCS usa solamente un parmetro definido como el tiempo de retraso (tiempo que transcurre entre el centro de gravedad de la precipitacin neta hasta el peak del hidrograma). Mientras mayor sea el tiempo de retraso, se producirn hidrogramas ms amplios con peak ms bajos. El mtodo SCS recomienda la siguiente ecuacin para estimar el tiempo de retraso:

T = L 0.8 (S+1) 0.7/1900 Y0.5 (Ecuacin 8)

Donde:

T: tiempo de retraso de la cuenca, en horas. L: is the longest hydraulic length of the basin in feet. Y: pendiente media de la cuenca, en %. S: es la mxima capacidad de retencin del suelo, este parmetro se puede

estimar como 1000/CNII 10.



El tiempo de retraso calculado para cada subcuenca modelada se presenta en la Tabla 6.3

Tabla 6.3 Resumen del tiempo de retraso de las subcuencas

Subcuenca Tiempo de retraso (min)

Subcuenca Quebrada Azufrini 149 Subuenca Quebrada Huarucani 161 Subuenca Ro Pataquea 174 Subuenca Ro Azufrini 67 Subcuenca Quebrada Joillone 49 Subuenca Ro Chacapalca 222

6.2.4 Trnsito del hidrograma

Los Hidrogramas generados en cada cuenca fueron transitados aguas abajo utilizando el mtodo Muskingam-Cunge. 6.3 Calibracin del modelo continuo Debido a la falta de aforos, se realiz una calibracin muy rudimentaria del modelo HMS, que junto con la experiencia con este modelo en cuencas similares, permiti definir las variables principales del modelo. El modelo HMS se calibr en los puntos de aforo Qm1 a Qm7 para el ao 2007 (ver Figura 6.1), para el cual existen aforos realizado durante los meses de Abril, Mayo y Junio. Los datos fundamentales que requiere el modelo son:

Propiedades fisiogrficas e hidrolgicas de las cuencas.

Evaporacin mensual.

Precipitacin concordante con el periodo de calibracin.

Las propiedades fisiogrficas e hidrolgicas de las cuencas, se obtuvieron de los mapas topogrficos disponibles. No existen registros de evaporacin para los meses de Abril, Mayo y Junio de 2007en la estacin meteorolgica Chuquibambilla, la cual de acuerdo a los datos recopilados es la nica estacin en el sector que dispone de informacin de evaporacin en el rea del proyecto, por lo tanto se asumieron los valores de evaporacin mensual estimados para la estacin Chuquibambilla y presentados en la Figura 2.3. En cuanto a la precipitacin se utiliz la informacin registrada en la estacin del campamento Arasi para el periodo de calibracin.



La calibracin se logr ajustando las principales variables del modelo (capacidad mxima de almacenamiento de agua del suelo, la tasa mxima de percolacin hacia el acufero, la capacidad mxima de almacenamiento del acufero y el coeficiente de almacenamiento del acufero) hasta que se logr un ajuste satisfactorio con los caudales medidos. A modo de ejemplo en las Figuras 6.2 a 6.3 se muestra la calibracin del modelo para los puntos de aforo Qm1, Qm4 y Qm6. Se puede apreciar de estas figuras que en general el modelo simula mejor los caudales bajos que lo altos, esto se debe a:

Los caudales bajos son ms importantes para la prediccin de impactos que los caudales moderados y altos. Por lo tanto se puso ms nfasis en obtener una buena calibracin para caudales bajos sacrificando en algunas instancias la precisin de los caudales altos.

La mayora de las cuencas modeladas tienden a responder en forma rpida a los eventos de lluvia. Esto tiene efecto en la estimacin de caudales moderados y altos ya que los caudales medidos son espontneos y semanales. Puede ocurrir por ejemplo que un caudal se haya medido en horas de la tarde cuando una tormenta importante tuvo lugar en la madrugada anterior. En este caso el caudal aforado podr mostrar un incremento pero no captar el pico, ni ciertamente el forma del hidrograma, que podra estar indicando la precipitacin ocurrida.

La precipitacin utilizada es la registrada en el campamento Arasi. Estos registros podran no ser representativos de lo que ocurre en toda la cuenca modelada.

Se recomienda efectuar una nueva calibracin del modelo cuando se disponga de un mayor nmero de datos de medicin.

6.4 Predicciones e impactos potenciales 6.4.1 General

El modelo HMS-DCM calibrado fue aplicado para predecir caudales en 3 puntos de aforo: Qm1, Qm4 y Qm6, y para los siguientes escenarios climticos:

Ao promedio, estimado en 850 mm.

Ao hmedo con perodo de retorno de 10 aos, estimado en 1120 mm.

Ao seco con perodo de retorno de 10 aos, estimado en 800 mm.

Los puntos de aforo seleccionados corresponden a aquellos que se vern afectados por el desarrollo del proyecto minero, ya sea por la explotacin de los tajos o por la construccin de botaderos. La nica variable modificada en el modelo HMS-DCM para simular diferentes condiciones climticas fue la precipitacin. El modelo se corri para los escenarios climticos mencionados y las siguientes condiciones de la cuenca:

Condiciones existentes, es decir sin proyecto, escenario no disturbado.

Con el proyecto Arasi 100% desarrollado, escenario disturbado.



Las condiciones existentes son aproximadas ya que no se conoce con exactitud las diversas abstracciones que ocurren en la cuenca como por ejemplo irrigacin y abastecimiento de agua. La condicin proyecto 100% desarrollado involucr la siguiente infraestructura, ver Figura 2.2:

Botaderos: Se asumi que existirn canales de desvo laterales que desviaran la escorrenta aguas arriba del botadero. Se asumi adems que la lluvia que caiga en el depsito de relaves ser 100% retenida. El rea de los botaderos es de 0,64 km2 en total.

Tajos: Al igual que el caso anterior se asumi que la escorrenta aguas arriba de los tajos es desviada mediante canales de desvos. El rea de los tajos es de aproximadamente 0,39 km2.

6.4.2 Resumen de resultados en el rea del proyecto

A continuacin se presenta un resumen de los resultados del modelo para los tres puntos de aforos sealados anteriormente, estos sectores se vern potencialmente impactados por el desarrollo del proyecto minero. Los resultados se presentan en las Tablas 6.4 a 6.6 para los diferentes escenarios considerados

Tabla 6.4 Resumen impactos potenciales, ao promedio

Qm1 Qm4 Qm6 Caudal (m3/s)

Caudal (m3/s)

Caudal (m3/s) Mes

Existente Mina Dif. Dif. %



Ene 0,78 0,76 -0,02 -2,99 0,37 0,35 -0,01 -4,08 2,31 2,24 -0,07 -3,16 Feb 0,78 0,76 -0,02 -3,01 0,36 0,35 -0,01 -4,11 2,30 2,23 -0,07 -3,18 Mar 1,08 1,05 -0,03 -2,80 0,50 0,49 -0,02 -3,59 3,18 3,09 -0,09 -2,92 Abr 1,36 1,33 -0,03 -2,46 0,64 0,62 -0,02 -3,09 4,02 3,91 -0,10 -2,56 May 0,55 0,53 -0,02 -3,95 0,26 0,24 -0,01 -5,50 1,63 1,56 -0,07 -4,20 Jun 0,35 0,32 -0,02 -6,31 0,16 0,15 -0,01 -8,79 1,02 0,95 -0,07 -6,70 Jul 0,24 0,22 -0,02 -8,51 0,11 0,10 -0,01 -12,13 0,70 0,63 -0,06 -9,08 Ago 0,19 0,17 -0,02 -10,62 0,09 0,08 -0,01 -15,14 0,56 0,50 -0,06 -11,34Sep 0,16 0,14 -0,02 -9,57 0,07 0,06 -0,01 -15,01 0,46 0,42 -0,05 -10,44Oct 0,13 0,12 -0,02 -11,25 0,06 0,05 -0,01 -17,63 0,40 0,35 -0,05 -12,26Nov 0,12 0,11 -0,01 -10,96 0,06 0,05 -0,01 -17,96 0,36 0,32 -0,04 -12,07Dic 0,38 0,36 -0,02 -5,36 0,18 0,16 -0,01 -7,64 1,11 1,04 -0,06 -5,72

Media 0,51 0,49 -0,02 -6,48 0,24 0,22 -0,01 -9,56 1,50 1,44 -0,07 -6,97



Tabla 6.5 Resumen impactos potenciales, ao hmedo con perodo de retorno de 10 aos

Qm1 Qm4 Qm6 Caudal (m3/s)

Caudal (m3/s)

Caudal (m3/s) Mes




ene-04 0.34 0.32 -0.02 -4.50 0.16 0.15 -0.01 -7.05 0.99 0.94 -0.05 -4.90 feb-04 1.44 1.40 -0.04 -2.45 0.67 0.65 -0.02 -3.05 4.23 4.12 -0.11 -2.55 mar-04 3.20 3.14 -0.06 -1.89 1.49 1.46 -0.03 -2.15 9.43 9.25 -0.18 -1.93 abr-04 1.33 1.29 -0.03 -2.53 0.62 0.60 -0.02 -3.17 3.92 3.81 -0.10 -2.63 may-04 0.70 0.67 -0.03 -3.61 0.32 0.31 -0.02 -4.85 2.05 1.97 -0.08 -3.81 jun-04 0.39 0.37 -0.02 -5.53 0.18 0.17 -0.01 -7.71 1.16 1.09 -0.07 -5.88 jul-04 0.30 0.28 -0.02 -7.30 0.14 0.13 -0.01 -10.17 0.88 0.81 -0.07 -7.76

ago-04 0.24 0.22 -0.02 -8.28 0.11 0.10 -0.01 -11.80 0.72 0.65 -0.06 -8.83 sep-04 0.20 0.18 -0.02 -9.84 0.10 0.08 -0.01 -14.02 0.60 0.54 -0.06 -10.50oct-04 0.17 0.16 -0.02 -9.62 0.08 0.07 -0.01 -14.53 0.51 0.46 -0.05 -10.39nov-04 0.15 0.13 -0.02 -11.36 0.07 0.06 -0.01 -17.17 0.44 0.38 -0.05 -12.28dic-04 0.27 0.26 -0.01 -4.97 0.13 0.12 -0.01 -8.14 0.80 0.75 -0.04 -5.47 Media 0.73 0.70 -0.03 -5.99 0.34 0.32 -0.02 -8.65 2.14 2.07 -0.08 -6.41

Tabla 6.6 Resumen impactos potenciales, ao seco con perodo de retorno de 10 aos

Qm1 Qm4 Qm6

Caudal (m3/s)

Caudal (m3/s)

Caudal (m3/s) Mes




Ene 0.24 0.22 -0.02 -6.94 0.11 0.10 -0.01 -10.49 0.71 0.66 -0.05 -7.51 Feb 0.68 0.66 -0.02 -3.20 0.32 0.30 -0.01 -4.46 2.01 1.94 -0.07 -3.40 Mar 1.71 1.67 -0.04 -2.26 0.80 0.78 -0.02 -2.76 5.03 4.92 -0.12 -2.34 Abr 0.91 0.88 -0.03 -3.14 0.42 0.41 -0.02 -4.09 2.68 2.59 -0.09 -3.29 May 0.49 0.47 -0.02 -4.42 0.23 0.22 -0.01 -6.16 1.45 1.39 -0.07 -4.70 Jun 0.29 0.27 -0.02 -6.86 0.14 0.12 -0.01 -9.78 0.87 0.80 -0.06 -7.32 Jul 0.23 0.20 -0.02 -9.63 0.11 0.09 -0.01 -13.41 0.67 0.60 -0.07 -10.23Ago 0.19 0.17 -0.02 -10.81 0.09 0.07 -0.01 -15.41 0.55 0.49 -0.06 -11.54Sep 0.16 0.14 -0.02 -11.83 0.07 0.06 -0.01 -17.32 0.46 0.40 -0.06 -12.70Oct 0.13 0.12 -0.02 -12.66 0.06 0.05 -0.01 -19.12 0.39 0.34 -0.05 -13.68Nov 0.11 0.10 -0.02 -14.93 0.05 0.04 -0.01 -22.55 0.33 0.28 -0.05 -16.13Dic 0.10 0.08 -0.01 -14.04 0.04 0.03 -0.01 -23.00 0.28 0.24 -0.04 -15.45

Media 0.44 0.41 -0.02 -8.39 0.20 0.19 -0.01 -12.38 1.29 1.22 -0.07 -9.02



De las tablas anteriores se puede concluir lo siguiente:

En todos los puntos de control el modelo predice un decrecimiento del caudal, el que en porcentaje medio no superara el 10% considerando este valor dentro del error esperado.

El impacto promedio en el punto Qm1 para un ao promedio sera de un decrecimiento del caudal de 20 l/s o 6,5%. Para los aos secos y hmedos con perodo de retorno de 10 aos, el modelo predice un decrecimiento promedio anual de los caudales de 8% y 6% respectivamente.

En el punto Qm4 el modelo predice un decrecimiento de caudales del 10% para un ao promedio y de 12% y 8,6% para los aos secos y hmedos con periodo de retorno de 10 aos.

Finalmente, para el punto Qm6 el modelo predice un decrecimiento de caudales del 7% para un ao promedio y de 9% y 6,4% para los aos secos y hmedos con periodo de retorno de 10 aos.

El error que es de esperar en los aforos de caudales de acuerdo al equipo utilizado y naturaleza de los cursos de agua es de 10%. Esto ayuda a poner en perspectiva la magnitud de los impactos potenciales que inducira el desarrollo del proyecto. Es decir impactos por debajo del 10% estn dentro del error de las mediciones y se pueden considerar bajos.

6.5 Estimacin de la crecida mxima probable La Crecida Mxima Probable (PMF) es una inundacin terica que intenta definir la inundacin mxima para un sitio especfico. Es una prctica estndar asumir que la PMF podra ocurrir como resultado del acontecimiento de la precipitacin mxima probable (PMP) en conjunto con las condiciones adversas ms probables de humedad del suelo. Usando la PMP en 24 horas estimada en 110 mm, considerando un hietograma de distribucin Tipo II y un valor de la CN de 78, el modelo HMS simul un caudal mximo de 9,5 m3/s para la cuenca del ro Azufrini. El caudal mximo obtenido para las cuencas de las quebradas Huarucani y Azufrini es de 94,5 m3/s y 61,4 m3/s respectivamente. La subcuenca del Ro Pataquea que drena hacia el noroeste del proyecto presenta un caudal mximo de 284,3 m3/s. Finalmente, en el norte del rea de estudio se encuentran las subcuencas del ro Chacapalca y quebrada Joillone con un caudal mximo de 32,2 m3/s y 31,1 m3/s respectivamente. Se realiz un anlisis de sensibilidad para la CN, uno de los parmetros clave del modelo para la estimacin de la crecida mxima probable. Esto se realiz aplicando el modelo HMS considerando un valor menor de la CN igual a 55, para este valor se obtiene un valor de las condiciones hmedas del suelo de 74. Tambin se realiz una simulacin considerando un aumento en el valor de la CN igual a 65 aumentando a 81 las condiciones de humedad del suelo.



La Tabla 6.7 presenta un resumen de los caudales mximos y volmenes obtenidos mediante la aplicacin del HMS, para todas las subcuencas modeladas en el estudio.

Tabla 6.7 Resumen de propiedades topogrficas de las subcuencas modeladas

CN 74 CN 78 CN 81

Subcuencas Caudal mximo (m3/s)

Caudal mximo (m3/s)

Caudal mximo (m3/s)

Subcuenca Quebrada Azufrini 50,4 61,4 72,9

Subuenca Quebrada Huarucani 77,5 94,5 112,1

Total Subcuenca 127,6 155,6 184,5

Subuenca Ro Azufrini 7,8 9,5 11,2

Subuenca Ro Pataquea 232,9 284,3 337,8

Total Subcuenca 361,1 440,8 523,6

Subcuenca Quebrada Joillone 25,8 31,1 36,8

Subuenca Ro Chacapalca 26,4 32,2 38,3

Total Proyecto 389,1 474,8 564,2

De los resultados mostrados en la Tabla anterior, se puede concluir que los caudales mximos considerando una CN de 74 disminuyen como mximo en un 18 %. Por otro lado, al considerar un aumento de la CN con un valor de 81, los caudales mximos aumentan en un 16 %.

.

Punto de Control Qm1

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

Mar

-07

Abr-

07

May

-07

Jun-

07

Jul-0

7

Ago-

07

Cau

dale

s di

ario

s (m

3/s)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Prec

ipita

cin

dia

ria (m

m)

Caudal Observado "Caudal Modelado" Precipitation


0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.1

1.2

Mar

-07

Abr-

07

May

-07

Jun-

07

Jul-0

7

Ago-

07

Cau

dale

s di

ario

s (m

3/s)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Prec

ipita

cin

dia

ria (m

m)


Calibracin modelo HMS, puntos de Control Qm1 y Qm4


CLIENTE:

FECHA:

Arasi S.A.C.

Octubre, 2007

T2

PROYECTO:


Figura 6.2

-

5354

.


0.80.91.01.11.21.31.41.51.61.71.81.92.02.12.22.32.42.5

Mar

-07

Abr-

07

May

-07

Jun-

07

Jul-0

7

Ago-

07

Cau

dale

s di

ario

s (m

3/s)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Prec

ipita

cin

dia

ria (m

m)


Calibracin modelo HMS, punto de Control Qm6


CLIENTE:

FECHA:

Arasi S.A.C.

Octubre, 2007

T2

PROYECTO:


Figura 6.3

-

5354

41


7 BALANCE DE AGUAS

7.1 Introduccin Se presenta en esta seccin un anlisis del balance de agua de los botaderos y de los futuros tajos de la mina correspondientes a los sectores de las zonas mineralizadas Carlos y Valle. El propsito principal del balance de aguas es el de proporcionar informacin bsica que permita evaluar:

Los impactos potenciales al medio ambiente en cuanto a cantidad y calidad de aguas, ya sea durante la operacin de la mina (corto plazo) y cierre de las obras (largo plazo).

La influencia de estas estructuras en el balance general de aguas de la operacin de la mina.

7.2 Balance de agua de los tajos Carlos y Valle Se realiz el balance de aguas del tajo de la mina Carlos y Valle durante la operacin y cierre. Los escenarios hidrolgicos que se analizaron fueron los siguientes:

Ao promedio, estimado en 850 mm.

Ao hmedo con perodo de retorno de 10 aos, estimado en 1.120 mm.

Ao seco con perodo de retorno de 10 aos, estimado en 800 mm.

Se analizaron dos etapas de desarrollo del tajo:

Mitad del desarrollo del tajo (operacin), 50% del rea desarrollada correspondiente a un rea de 0,05 km2 para el tajo Carlos y 0,15 km2 para el tajo Valle.

Fin del desarrollo del tajo (antes del cierre), 100% del proyecto desarrollado correspondiente a un rea de 0,10 km2 para el tajo Carlos y 0,29 km2 para el tajo Valle.

42 Balance de aguas


El modelo conceptual del balance de aguas del tajo incluy como entrada la precipitacin y como salida la evaporacin e infiltracin. Se asumi en el modelo conceptual que:

Los aportes de agua son originados por la precipitacin y la contribucin del agua subterrnea.

Los aportes de aguas subterrneas se estimaron del anlisis hidrogeolgico sobre la base de la geometra del tajo y los resultados de los ensayos de permeabilidad.

La contribucin del agua subterrnea se estimo entre 3 a 5 l/s para el tajo Valle. Del estudio hidrogeolgico realizado se concluye que para el tajo Carlos no habra aporte de agua subterrnea.

No existe escorrenta que pueda ingresar al tajo desde la parte superior ya que ser desviada mediante un canal perimetral.

Se desprecia la infiltracin del suelo que pudiera retornar al tajo a travs de las paredes del mismo.

Se desprecia la contribucin o prdida por infiltracin que pudiera existir en el fondo del tajo.

El coeficiente de escorrenta se vari durante los distintos meses del ao de manera que el promedio anual fuera de 0,80 para el ao promedio, 0,75 para el ao seco y 0,85 para el ao hmedo.

La escorrenta resultante del balance de aguas para el proyecto a la mitad de su desarrollo y al final del proyecto se muestra mes a mes y para cada escenario hidrolgico en la Tabla 7.1 y Tabla 7.2 para los tajos de Carlos y Valle respectivamente.

Balance de aguas 43


Tabla 7.1 Resumen del balance de aguas del tajo Carlos durante operacin

Escorrenta Ao normal Escorrenta ao hmedo 10 aos perodo de retorno Escorrenta ao seco10 aos perodo de retorno

Operacin Antes del cierre Operacin Antes del cierre Operacin Antes del cierre Mes

(m3) (L/s) (m3) (L/s) (m3) (L/s) (m3) (L/s) (m3) (L/s) (m3) (L/s)

Sep 8,694 3.4 7,533 2.9 11,613 4.5 11,237 4.3 465 0.2 1,190 0.5

Oct 8,697 3.4 7,888 3.0 12,091 4.7 12,618 4.9 731 0.3 1,881 0.7

Nov 10,426 4.0 12,238 4.7 14,744 5.7 19,424 7.5 1,317 0.5 3,385 1.3

Dic 12,626 4.9 17,841 6.9 16,529 6.4 23,916 9.2 4,096 1.6 10,532 4.1

Ene 14,826 5.7 23,406 9.0 18,243 7.0 28,335 10.9 7,772 3.0 20,181 7.8

Feb 14,419 5.6 22,004 8.5 18,330 7.1 28,176 10.9 6,810 2.6 17,335 6.7

Mar 13,506 5.2 19,589 7.6 16,884 6.5 24,341 9.4 6,376 2.5 16,058 6.2

Abr 10,129 3.9 10,835 4.2 13,757 5.3 16,112 6.2 1,080 0.4 2,690 1.0

May 8,690 3.4 7,228 2.8 11,832 4.6 11,231 4.3 138 0.1 345 0.1

Jun 8,786 3.4 7,282 2.8 11,318 4.4 9,888 3.8 28 0.01 72 0.0

Jul 8,555 3.3 6,826 2.6 11,083 4.3 9,455 3.6 28 0.01 72 0.0

Ago 8,670 3.3 7,254 2.8 11,823 4.6 11,531 4.4 144 0.1 366 0.1

Total anual 128,025 49 149,923 58 168,247 65 206,263 80 28,986 11 74,107 29

44 Balance de aguas


Tabla 7.2 Resumen del balance de aguas del tajo Valle durante operacin

Escorrenta Ao normal Escorrenta ao hmedo 10 aos perodo de retorno Escorrenta ao seco10 aos perodo de retorno

Operacin Antes del cierre Operacin Antes del cierre Operacin Antes del cierre Mes

(m3) (L/s) (m3) (L/s) (m3) (L/s) (m3) (L/s) (m3) (L/s) (m3) (L/s)

Sep 5,719 2.2 2,494 1.0 9,220 3.6 8,174 3.2 1,291 0.5 3,306 1.3

Oct 5,725 2.2 3,478 1.3 10,547 4.1 12,010 4.6 2,032 0.8 5,224 2.0

Nov 10,529 4.1 15,563 6.0 17,915 6.9 30,915 11.9 3,657 1.4 9,403 3.6

Dic 16,639 6.4 31,125 12.0 22,873 8.8 43,391 16.7 11,377 4.4 29,255 11.3

Ene 22,750 8.8 46,581 18.0 27,634 10.7 55,664 21.5 21,589 8.3 56,055 21.6

Feb 21,619 8.3 42,688 16.5 27,875 10.8 55,223 21.3 18,916 7.3 48,149 18.6

Mar 19,084 7.4 35,981 13.9 23,858 9.2 44,573 17.2 17,710 6.8 44,602 17.2

Abr 9,705 3.7 11,664 4.5 15,174 5.9 21,715 78.4 3,000 1.2 7,470 2.9

May 5,708 2.2 1,646 0.6 9,828 3.8 8,159 3.1 385 0.1 958 0.4

Jun 5,975 2.3 1,797 0.7 8,400 3.2 4,426 1.7 79 0.03 200 0.1

Jul 5,332 2.1 529 0.2 7,746 3.0 3,223 1.2 79 0.03 200 0.1

Ago 5,653 2.2 1,719 0.7 9,801 3.8 8,990 3.5 399 0.2 1,016 0.4

Total anual 134,440 52 195,265 75 190,871 74 296,463 114 80,511 31 205,838 79

Balance de aguas 45


Se puede apreciar de las Tablas 7.1 y 7.2 que:

En el caso del tajo Carlos, para un ao normal la escorrenta anual es de 49 l/s, para la mina en operacin, y 58 l/s para la mina al final de su vida (en el cierre). Para el Tajo Valle, se tiene una escorrenta anual de 52 l/s, para la mina en operacin, y 75 l/s para la mina al final de su vida.

Para el escenario considerando un ao hmedo la escorrenta anual aumenta a 65 l/s y 74 l/s, para los tajos Carlos y Valle respectivamente, y considerando la mina en operacin. A los finales de la vida de la mina (antes de cierre) se tiene una escorrenta de 80 l/s y 114 l/s para los tajos Carlos y Valle respectivamente.

Para un ao seco la escorrenta anual disminuye a 11 l/s y 31 l/s, para los tajos Carlos y Valle respectivamente, y considerando la mina en operacin. A los finales de la vida de la mina (antes del cierre) se tiene una escorrenta de 29 l/s y 79 l/s para los tajos Carlos y Valle respectivamente.

Para cumplir con el estudio de impacto ambiental se deber dar una disposicin final a las aguas lluvias generadas durante el desarrollo del tajo. Una alternativa sera bombear estas aguas a una poza de sedimentacin y despus de la sedimentacin verificar la calidad de las aguas, si sta es buena, podrn ser utilizadas para el abastecimiento o retornadas al medio ambiente. Si la calidad de las aguas no es adecuada, se deber utilizar algn sistema de tratamiento. 7.3 Balance de agua Botadero N 1, tajo Valle 7.3.1 Caractersticas geomtricas Botadero N1

Este botadero ha sido diseado para una capacidad de 16.130 millones de toneladas para almacenar el desmonte del tajo Valle. Una vez finalizado el botadero de la mina tendr una altura promedio de aproximadamente 78 m y cubrir un rea total de aproximadamente 33 h. El diseo del botadero se ha realizado teniendo en cuenta que existe el potencial de generar aguas cidas, y consiste en un sistema de drenaje que facilite la coleccin del agua hacia una poza de contencin y sedimentacin. Debido al potencial de generar aguas cidas, el balance de aguas del botadero es relevante, en particular la cantidad de agua que se infiltre y escurra en el fondo del mismo a corto o largo plazo. Se ha empleado un modelo especializado para simular el escurrimiento en botaderos que se describe a continuacin. Se utiliz el modelo HELP, desarrollado por el U.S. Army Corp of Engineers, especialmente diseado para estimar escurrimiento de agua en botaderos. HELP es un modelo en una dimensin que permite discretizar los botaderos en varias capas para representar diferentes propiedades de los materiales.

46 Balance de aguas


Esencialmente, el modelo HELP realiza un balance de aguas dentro del botadero de acuerdo a la siguiente ecuacin:

P (I E + R) = S

(Ecuacin 9) Donde:

P: precipitacin I: infiltracin E evaporacin R: escurrimiento S: cambio de almacenamiento de agua dentro del botadero.

7.3.2 Construccin del Perfil

Se desarroll un modelo conceptual unidimensional para obtener un perfil representativo del botadero de la mina que incorpore propiedades del material basados en el estudio Diseo de los Botaderos de Desmonte N 1 y N 2 del Proyecto ARASI. Dado los alcances del presente estudio y los datos disponibles se considera adecuada la utilizacin de un modelo unidimensional para estimar el escurrimiento de agua en los botaderos. Considerando los planos de diseo y el proceso de construccin del botadero se elaboro un perfil unidimensional. Se debe mencionar, que en el proceso de construccin del botadero las partculas ms grandes bajan a lo largo del ngulo de reposo ms lejos que las partculas finas, las cuales permanecen cerca de la pendiente. El modelo conceptual intent representar esta distribucin de granulometras de manera simplificada, y se adopt una configuracin que consiste en cuatro capas, partiendo desde una capa basal gruesa a una capa superficial intensamente compactada por la descarga directa de los camiones. La capa superior intensamente compactada se fij en 0,3 m de espesor con una conductividad hidrulica saturada de 0,0475 m/da (5.5X10-8 m/s) la segunda capa comprendi el material de desmonte de la mina con un espesor de 78 m y una conductividad hidrulica saturada de 8,64 m/da (1.0X10-5 m/s). Las dos ltimas capas corresponde al material de desmonte de tamao grueso de la mina y a la grava de drenaje tienen un espesor de 2 m y 0.8 m respectivamente, y una conductividad hidrulica saturada de 4,75 m/da (5.5X10-6 m/s). 7.3.3 Condiciones iniciales

Dadas las caractersticas climticas de la zona, en forma conservadora se adopt un contenido de humedad alto para el botadero, consistente en 15% para la capa superior y 10% en las capas restantes. 7.3.4 Condiciones de borde

El modelo HELP utiliza datos atmosfricos como condicin de borde externa superior y existen varias opciones para definir la condicin de borde inferior. Las condiciones de borde asignadas fueron:

Balance de aguas 47


Condicin de borde superior

La precipitacin y evaporacin, tomando como datos base los valores provenientes de la estacin pluviomtrica Quillisani y transponindolo al rea de los botaderos. Para representar el comportamiento del botadero a largo plazo se generaron en forma sinttica 100 aos de precipitacin con el programa Weather Generator (WGEN) incorporado como parte del programa HELP. Las series sintticas son una rplica de la precipitacin que podra ocurrir en la zona del proyecto y comprende aos hmedos y secos. Condicin de borde inferior

Un dren colector en la base que impide filtraciones al suelo, segn el diseo del botadero. 7.3.5 Resultados del modelo

La Figura 7.1 muestra los resultados obtenidos para el botadero N 1, de dicha figura se concluye que:

La filtracin desde el botadero se incrementa con el tiempo paulatinamente desde el primer ao y en el octavo ao comienza a estabilizarse, luego comienza una oscilacin que responde a las condiciones atmosfricas a partir del duodcimo ao aproximadamente.

Las filtraciones del botadero responden a las condiciones atmosfricas con un desfase y amortiguamiento, producto del almacenamiento en el botadero. Se visualiza que los picos de la escorrenta, que responde inmediatamente a las condiciones atmosfricas, ocurren antes que los picos de las filtraciones del botadero.

Durante los 100 aos de simulacin la escorrenta mxima diaria fue de 45 l/s y la filtracin mxima diaria 9,0 l/s.

Durante los 100 aos de simulacin el promedio de la escorrenta superficial y filtraciones son 1,1 y 3,0 l/s respectivamente, que representan volmenes anuales de aproximadamente 35.000 y 95.000 m3.

7.4 Balance de agua Botadero N 2 7.4.1 Caractersticas geomtricas Botadero N2

Este botadero ha sido diseado para una capacidad de 7.270 millones de toneladas para almacenar el desmonte del tajo Carlos. Una vez finalizado el botadero tendr una altura promedio de aproximadamente 176 m y cubrir un rea total de 18 h. El diseo del botadero se ha realizado teniendo en cuenta que existe el potencial de generar aguas cidas, y consiste en un sistema de drenaje que facilite la coleccin del agua hacia una poza de contencin y sedimentacin. Debido al potencial de generar aguas cidas, el balance de aguas del botadero es relevante, en particular la cantidad de agua que se infiltre y escurra en el fondo del mismo a corto o largo plazo.

48 Balance de aguas


La metodologa de estimacin del balance del botadero del tajo Carlos es similar al descrito en la Seccin 7.3.1 para el botadero del tajo Valle. 7.4.2 Construccin del perfil

Se desarroll un modelo conceptual unidimensional para obtener un perfil representativo del botadero de la mina que incorpore propiedades del material basados en el estudio Diseo de los Botaderos de Desmonte N 1 y N 2 del Proyecto ARASI. Dado los alcances del presente estudio y los datos disponibles se considera adecuada la utilizacin de un modelo unidimensional para estimar el escurrimiento de agua en los botaderos. Considerando los planos de diseo y el proceso de construccin del botadero se elaboro un perfil unidimensional. Se debe mencionar, que en el proceso de construccin del botadero las partculas ms grandes bajan a lo largo del ngulo de reposo ms lejos que las partculas finas, las cuales permanecen cerca de la pendiente. El modelo conceptual intent representar esta distribucin de granulometras de manera simplificada, y se adopt una configuracin que consiste en cuatro capas, partiendo desde una capa basal gruesa a una capa superficial intensamente compactada por la descarga directa de los camiones. La capa superior intensamente compactada se fij en 0,3 m de espesor con una conductividad hidrulica saturada de 0,0475 m/da (5.5X10-8 m/s), la segunda capa comprendi el material de desmonte de la mina con un espesor de 176 m y una conductividad hidrulica saturada de 8,64 m/da (1.0X10-5 m/s). Las dos ltimas capas corresponde al material de desmonte de tamao grueso de la mina y a la grava de drenaje tienen un espesor de 2 m y 0,8 m respectivamente, y una conductividad hidrulica saturada de 4,75 m/da (5.5X10-6 m/s). 7.4.3 Condiciones iniciales

Dadas las caractersticas climticas de la zona, en forma conservadora se adopt un contenido de humedad alto para el botadero, consistente en 15% para la capa superior y 10% en las capas restantes. 7.4.4 Condiciones de borde

Las condiciones de borde para el balance del botadero del tajo Carlos son las descritas en la Seccin 7.3.4. 7.4.5 Resultados del modelo

La Figura 7.1 muestra los resultados obtenidos para el botadero N 2, de dicha figura se concluye que:

La filtracin desde el botadero se incrementa con el tiempo paulatinamente desde el primer ao y en el octavo ao comienza a estabilizarse, luego comienza una oscilacin que responde a las condiciones atmosfricas a partir del duodcimo ao aproximadamente.

Balance de aguas 49


Las filtraciones del botadero responden a las condiciones atmosfricas con un desfase y amortiguamiento, producto del almacenamiento en el botadero. Se visualiza que los picos de la escorrenta, que responde inmediatamente a las condiciones atmosfricas, ocurren antes que los picos de las filtraciones del botadero.

Durante los 100 aos de simulacin la escorrenta mxima diaria fue de 19 l/s y la filtracin mxima diaria 4,6 l/s.

Durante los 100 aos de simulacin el promedio de la escorrenta superficial y filtraciones son 0,9 y 1,6 l/s respectivamente, que representan volmenes anuales de aproximadamente 30.000 y 51.000 m3.

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Estudio Hidrológico ARASI S.A.C