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Evaluation of groundwater availability and sustainable extraction rate for the Upper Santiago Valley Aquifer,Chile
Authors:Email author" target="_blank">José?F?Mu?ozEmail author  Bonifacio?Fernández  Cristián?Escauriaza
Institution:(1) Departamento Ingeniería Hidráulica y Ambiental, Pontificia Universidad Católica de Chile, Casilla 306 Correo 22, Vicuña Mackenna 4860, 6904411 Santiago, Chile
Abstract:The use of groundwater as water supply has increased dramatically in Santiago, Chile, during the last decades, and there is a need for accurately estimating the actual groundwater supply capacity in the upper Santiago Valley aquifer. The behavior of this aquifer was studied in order to determine the availability of water and the long-range sustainable extraction rate.Water-table depths were simulated using a numerical model with information on recharge from the last 48 years under different extraction policies. With this series of groundwater level data, groundwater level probability distribution functions were determined and extraction statistics were estimated by fitting time series models and by using the crossing theory. With this information, it has been possible to calculate the risk of being unable to supply groundwater demand because the results verify that only 67% of the water rights granted are able to be extracted on a sustained basis with a 90% exceedance probability. Furthermore, the results obtained demonstrate that the method is adequate for determining exceedance probabilities of groundwater flow.
Resumen El uso de las aguas subterráneas como fuente de abastecimiento se ha incrementado enormemente en Santiago de Chile durante las últimas décadas, por lo que se necesita estimar de forma adecuada la capacidad actual de suministro del acuífero superior del Valle de Santiago. Se ha estudiado el comportamiento de este acuífero para determinar la disponibilidad de recursos y la tasa de extracción sustentable a largo plazo.Se ha simulado los niveles freáticos del acuífero utilizando un modelo numérico con información de la recarga en los últimos 48 años bajo diferentes regímenes de extracción. Con esta serie de datos de los niveles en el acuífero, se ha determinado la distribución de probabilidad de los niveles de las aguas subterráneas y se ha estimado las estadísticas de las extracciones mediante el ajuste de modelos de series temporales y la teoría de cruce. Con esta información, se ha podido calcular el riego de no satisfacer la demanda de abastecimiento, puesto que los resultados verifican que sólo se podría extraer el 67% de las concesiones de agua existentes de manera sustentable con un 90% de probabilidad de excedencia. Aún más, los resultados obtenidos demuestran que el método es adecuado para determinar las probabilidades de excedencia del flujo de las aguas subterráneas.

Resumé Lrsquoutilisation de lrsquoeau souterraine pour lrsquoeau potable srsquoest considérablement accrue à Santiago (Chili) au cours des derniers lustres; crsquoest pourquoi il est maintenant nécessaire drsquoestimer avec précision la capacité réelle drsquoalimentation de la nappe de lrsquoaquifère supérieur de la vallée de Santiago. Le fonctionnement de cet aquifère a été étudié afin de déterminer la disponibilité en eau et le taux drsquoextraction durable à long terme.Les niveaux de la nappe ont été simulés avec un modèle numérique à partir drsquoinformation sur la recharge au cours des 48 dernières années pour différentes politiques drsquoextraction. A partir de cette série de données piézométriques, des fonctions de distribution de probabilité des niveaux de la nappe ont été déterminées et des statistiques drsquoextraction ont été estimées par ajustement de modèles de séries chronologiques en utilisant la théorie du croisement. Avec ces informations, il a été possible de calculer le risque de ne pas pouvoir satisfaire la demande drsquoeau souterraine, puisque les résultats vérifient que seulement 67% des droits drsquoeau attribués peuvent être extraits sur une base durable avec une probabilité de dépassement de 90%. En outre, les résultats obtenus démontrent que la méthode est adaptée à la détermination des probabilités de dépassement de lrsquoécoulement souterrain.
Keywords:Groundwater management  Groundwater statistics  Statistical modeling  Urban groundwater
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