Análisis y mejoramiento del modelo numérico hidrogeológico de la Unidad Minera Apumayo para la evaluación del impacto ambiental al acuífero, por actividades mineras

Abstract

The present work denominated "Analysis and improvement of the hydrogeological numerical model of the Mining Apumayo Unit for the evaluation of the environmental impact to the aquifer by mining activities" has as objective to predict more accurately the possible impact to the aquifer by elements from the process of extraction of silver and gold through the mining components such as the cyanide leach pad and the sterile tailings from the slits. The Mining Unit is located in the department of Ayacucho of Peru at 4000 masl, south central of the Andes, being thus, the mentioned mining components are in the head of microcuencas that are tributaries of superficial channels of which they are supplied for livestock use and agrarian some towns located in the area of indirect influence of the Mining Unit.

In order to obtain environmental certification and initiate mining operations, the hydrogeological numerical model of the aquifer was executed in the Project area as part of its Environmental Impact Study (EIA) in which, according to the requirements of the legislation environmental, the flow and movement of particles was simulated. However, the revision of the numerical model shows that the groundwater flow model does not represent the actual conditions of the aquifer, so that in order to have a better representation of this, the design of the numerical model was modified through the variation of hydraulic parameters and boundary conditions; Likewise, sensitivity analysis and transit simulation were performed, which was not performed in the EIA model. As for the transport of pollutants, the movement of cyanide and cadmium was simulated as non-conservative but considering its hydrodynamic transport, using the software MT3DMS, which was also not executed in the EIA model.

The improvements made in the numerical flow model, such as the outlining of the boundary conditions, adjustment of the steady-state calibration, sensitivity analysis and transient calibration, have allowed to obtain piezometric levels closer to those observed than in the numerical model of the Environmental Impact Study (2015) of the Apumayo Mining Unit, since there are no problems of flow output above the ground level that were in this model, not being representative of the reality, besides the calibration of better fit had a standard root mean square (RMS) of 2.6% which is lower than the normalized RMS of 8% of the numerical model of 2015.

The potential negative impact of groundwater on an event of infiltration in the leach pad is not highly significant in the short term, because in none of the established scenarios the presence of the contaminant was detected after 30 years in the APU 9 piezometer located at 750 m downstream of the mining component, so it can be said that the process of movement of the pollutant pen is very slow, considering that it was considered as a conservative pollutant.

Also, according to the results of the transport simulation, the diffusion process in this case is significant due to the low permeabilities in a large part of the domain of the model, reason why the movement of the pen is slow generating in the beginning an accumulation in the area of the entrance of the pollutant, so this type of behavior could generate a long-term risk, so it would be important to carry out a simulation for more than 50 years in the event that some type of event is similar to the scenario .

El presente trabajo denominado "Análisis y mejoramiento del modelo numérico hidrogeológico de la Unidad Minera Apumayo para la evaluación del impacto ambiental al acuífero por actividades mineras" tiene como objetivo predecir con mayor precisión el posible impacto al acuífero por elementos procedentes del proceso de extracción de plata y oro a través de los componentes mineros tales como el pad de lixiviación con cianuro y las escombreras de estériles proveniente de los tajos. La Unidad Minera se ubica en el departamento de Ayacucho de Perú a 4000 msnm, centro sur de los Andes, siendo así, los mencionados componentes mineros se encuentran en la cabecera de microcuencas que son afluentes de cauces superficiales de los cuales se abastecen para uso ganadero y agrario algunas poblaciones ubicadas en el área de influencia indirecta de la Unidad Minera.

Con fines de obtener la certificación ambiental y dar inicio a la actividades de operación minera se ejecutó el modelo numérico hidrogeológico del acuífero en el área del Proyecto, como parte de su Estudio de Impacto Ambiental (EIA) en el cual según los requerimientos de la legislación ambiental, se simuló el flujo y movimiento de partículas. Sin embargo, haciéndose la revisión del modelo numérico se observa que el modelo de flujo del agua subterránea no representa las condiciones reales del acuífero, por lo que a fin de tener una mejor representación de éste se modificó el diseño del modelo numérico a través de la variación de los parámetros hidráulicos y condiciones de contorno; asimismo, se realizó el anáilisis de sensibilidad y la simulación del flujo en estado transitorio, lo cual no se ejecutó en el modelo del EIA. En cuanto al transporte de contaminantes, se simuló el movimiento de cianuro y cadmio como no conservativos pero considerando su transporte hidrodinámico, utilizando para ello el software MT3DMS, lo cual tampoco se tenía ejecutado en el modelo del EIA.

Las mejoras realizadas en el modelo del flujo numérico, tales como el replanteo de las condiciones de contorno, ajuste de la calibración en régimen estacionario, análisis de sensibilidad y calibración en régimen transitorio, han permitido obtener niveles piezométricos más cercanos a los observados que en el modelo numérico del Estudio de Impacto Ambiental (2015) de la Unidad Minera Apumayo, pues ya no se presentan problemas de salida del flujo sobre el nivel del terreno que se tenían en dicho modelo no siendo representativo de la realidad, además la calibración de mejor ajuste tuvo una media cuadrática o RMS (Root Mean Square) normalizada de 2.6 % el cual es menor al RMS normalizado de 8% del modelo numérico del 2015.

El posible impacto negativo del agua subterránea ante un evento de infiltraciones en el pad de lixiviación no es altamente significativo a corto plazo, pues en ninguno de los escenarios establecidos se detectó la presencia del contaminante al cabo de 30 años en el piezómetro APU 9 que se ubica a 750 m aguas abajo del componente minero, por lo que se puede decir que el proceso del movimiento de la pluma contaminante es muy lento, teniendo en cuenta que se consideró como un contaminante conservativo.

Así también, según los resultados de la simulación del transporte, el proceso de difusión en este caso es significativo debido a las bajas permeabilidades en gran parte del dominio del modelo, por lo que el movimiento de la pluma es lento generándose en un principio una acumulación en el área de la entrada del contaminante, siendo así este tipo de comportamiento podría generar un riesgo a largo plazo, por ello sería importante realizar una simulación a más de 50 años en el caso de suscitarse algún tipo de evento similar al de los escenarios planteados.

[CA] El present treball denominat "Anàlisi i millora del model numèric hidrogeològic de la Unitat Minera Apumayo per a l'avaluació de l'impacte ambiental a l'aqüífer per activitats mineres" té com a objectiu predir amb més precisió el possible impacte a l'aqüífer per elements procedents del procés d'extracció de plata i or a través dels components miners com ara el pad de lixiviació amb cianur i els runams d'estèrils provinent dels talls. La Unitat Minera se situa en el departament d'Ayacucho del Perú a 4000 msnm, centre sud dels Andes, sent així, els esmentats components miners es troben a la capçalera de microconques que són afluents de lleres superficials dels quals es proveeixen per a ús ramader i agrari algunes poblacions situades a l'àrea d'influència indirecta de la Unitat Minera. Amb fins d'obtenir la certificació ambiental i donar inici a la activitats d'operació minera es va executar el model numèric hidrogeològic de l'aqüífer a l'àrea del Projecte, com a part del seu Estudi d'Impacte Ambiental (EIA) en el qual segons els requeriments de la legislació ambiental, es va simular el flux i moviment de partícules. No obstant això, fent-se la revisió del model numèric s'observa que el model de flux de l'aigua subterrània no representa les condicions reals de l'aqüífer, de manera que per tal de tenir una millor representació d'aquest es va modificar el disseny del model numèric a través de la variació dels paràmetres hidràulics i condicions de contorn; així mateix, es va realitzar el anáilisis de sensibilitat i la simulació del flux en estat transitori, cosa que no es va executar en el model de l'EIA. Pel que fa al transport de contaminants, es va simular el moviment de cianur i cadmi com no conservatius però considerant el seu transport hidrodinàmic, utilitzant per a això el programari MT3DMS, la qual cosa tampoc es tenia executat en el model de l'EIA. Les millores realitzades en el model del flux numèric, com ara el replantejament de les condicions de contorn, ajust del calibratge en règim estacionari, anàlisi de sensibilitat i calibratge en règim transitori, han permès obtenir nivells piezomètrics més propers als observats que en el model numèric de l'Estudi d'Impacte Ambiental (2015) de la Unitat Minera Apumayo, perquè ja no es presenten problemes de sortida del flux sobre el nivell del terreny que es tenien en aquest model no sent representatiu de la realitat, a més el calibratge de millor ajust va tenir una mitjana quadràtica o RMS (Root Mean Square) normalitzada de 2.6% el qual és menor al RMS normalitzat de 8% del model numèric del 2015. El possible impacte negatiu de l'aigua subterrània davant un esdeveniment d'infiltracions en el pad de lixiviació no és altament significatiu a curt termini, ja que en cap dels escenaris establerts es va detectar la presència del contaminant al cap de 30 anys en el piezòmetre APU 9 que es situa a 750 m aigües avall del component miner, de manera que es pot dir que el procés del moviment de la ploma contaminant és molt lent, tenint en compte que es va considerar com un contaminant conservatiu. Així també, segons els resultats de la simulació del transport, el procés de difusió en aquest cas és significatiu a causa de les baixes permeabilitats en gran part del domini del model, de manera que el moviment de la ploma és lent generant-se al principi una acumulació en l'àrea de l'entrada del contaminant, sent així aquest tipus de comportament podria generar un risc a llarg termini, per això seria important realitzar una simulació a més de 50 anys en el cas de suscitar algun tipus d'esdeveniment similar al dels escenaris plantejats .