Ingeniera Civil / La comuna de Maipú, Región Metropolitana, ha experimentado un explosivo crecimiento demográfico que ha causado deficiencias en el drenaje urbano actual, requiriendo un mejoramiento del manejo de las aguas lluvias. El trabajo de título realizado consiste en determinar opciones de mejoramiento de la red de drenaje pluvial de esta comuna, considerando en el diseño el análisis de datos históricos en conjunto con proyecciones de precipitación. El objetivo general es diseñar el mejoramiento la red de drenaje de aguas lluvias de Maipú considerando proyecciones climáticas. Para ello se analizó el sistema de drenaje pluvial existente a fin de reconocer deficiencias, y se definieron proyecciones de precipitación, que luego de ser escaladas al área de estudio mediante registros de estaciones meteorológicas cercanas, permitieron seleccionar la precipitación de diseño. Luego, mediante un modelo matemático (Storm Water Management Model, SWMM) capaz de reproducir los fenómenos de escorrentía urbana basado en simulación de precipitaciones, se explica el comportamiento del sistema de drenaje en el estado actual, etapa calibración, y en las condiciones futuras permitiendo la propuesta de nuevas opciones de conducción o dispositivos de almacenamiento local que den solución a problemas de inundación detectados. Se obtuvo como resultado mejoras al sistema de drenaje de aguas lluvias de Maipú, específicamente la implementación de un estanque de retención en el sector del Pajonal, que permite reducir el caudal peak de escorrentía urbana en un 40%, además la necesidad de conducir en forma independiente agua servida y agua lluvia en las cercanías del colector 5 de Abril para evitar inundaciones., así como también la importancia del mantenimiento de los canales abiertos incorporados en el drenaje urbano para conducir adecuadamente la escorrentía urbana producto de las precipitaciones proyectadas.

Cuantifica y analizar espacial y temporalmente la escorrentía en la cuenca del río Vilcanota, a fin de entender la ocurrencia de inundaciones. / Tesis

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / El documento digital no refiere asesor / Plantea como alternativa de solución una de las tantas medidas de mitigación ante los eventos de la naturaleza que afectan a las estructuras y servicios principales en las comunidades aledañas a zonas ribereñas, tales como son las defensas ribereñas, las cuales ayudan en la mitigación de los fenómenos naturales que incrementan el caudal de los ríos, en este caso se analiza los que conllevan el aumento del caudal del Rio Rímac en el A.A.HH. Huampani Distrito de Lurigancho el cual puede deteriorar o inhabilitar los servicios principales afectando así las estructuras y calidad de vida de la población. Se analizara el diseño hidráulico de la defensa ribereña a implementarse como medida de seguridad y protección al momento de la instalación del sistema de agua potable y alcantarillado en el AA.HH. Huampani Distrito de Lurigancho, con lo cual se busca que este no sea afectado y funcione de forma adecuada en los escenarios planteados. / Trabajo de suficiencia profesional

Uno de los principales problemas que enfrentan las autoridades gubernamentales, particularmente organismos de emergencia, para adoptar medidas de mitigación adecuadas durante la ocurrencia de un temporal es la carencia de información precisa. En este sentido, es útil contar con sistemas de alerta de crecidas, los cuales son un complemento de las medidas estructurales de prevención de inundaciones (espigones, gaviones, etc.). La Tesis trata sobre la confección de un Sistema Alerta Temprana por Inundaciones o falla de Obras Hidráulicas a nivel Regional, y tiene como propósito el uso de dos técnicas de incipiente empleo en el área de la Hidrología; Lógica Difusa y Algoritmo Genético, las cuales se enmarcan en el campo de los Sistemas Expertos o también denominado Inteligencia Artificial. Se realizó una revisión del marco teórico y estado del arte de las técnicas empleadas. En particular, Lógica Difusa, Algoritmo Genético, Generación de índices de Riesgo y modelos lineales de Función Transferencia. Bajo este esquema se materializó la metodología de análisis y definición de los conceptos propuestos. El diseño del Sistema en su conjunto involucró entre otros aspectos, el pronóstico de caudales, definición de Índices de Riesgo y modo de implementación, efectuándose la recolección de antecedentes correspondiente y caracterización de la Zona de Estudio. Mediante el tratamiento en profundidad de estos tópicos se define y analizan tanto los alcances del uso de Lógica Difusa, como del resto de los métodos empleados. Se utilizó Lógica Difusa para dos implementaciones tipo, la primera consiste el uso del Esquema general planteado por Sugeno (Sugeno, 1985) aplicado al pronóstico de caudales, este tipo de modelos fue calibrado con un Algoritmo Genético. Para analizar, mediante comparación, los modelos de Lógica Difusa se identifican modelos de pronóstico de caudales del tipo Función de Transferencia. La segunda implementación de los modelos de Lógica Difusa tuvo por objeto la generación de Índices de Riesgo Agregados por zonas geográficas (comunas), empleando en este caso el esquema conceptual base planteado por Mandami (Mandami et al., 1975). Se concluye la validez y conveniencia del uso de Lógica Difusa para la generación de Índices de Riesgo Agregados, esta metodología permite interpretar los Índices de Riesgo de manera global, los cuales tienen como propiedad ser continuos o discretos, según se requiera, y con una escala fija. Los modelos de Lógica Difusa para el pronóstico de caudales no aportan una mejora significativa con respecto a los modelos de función de transferencia. La calibración mediante el uso del Algoritmo Genético no asegura la obtención de parámetros “óptimos” de los modelos de Lógica Difusa ajustados. Se constata que el desempeño del Algoritmo Genético está altamente sujeto al operador evolutivo “Mutación”.

Esta memoria está motivada en la ley 20:304 “Sobre operación de embalses frente a alertas y emergencias de crecidas y otras medidas que indica". Esta Ley surge como respuesta del Poder Ejecutivo a las grandes inundaciones provocadas por el río Bío-Bío en el año 2006. La creación de esta Ley implicará la asignación de algunos embalses como \embalses de control" los cuales tendrán la misión de ayudar a controlar las crecidas producidas en su cuenca. Este nuevo objetivo de los embalses impondrá una nueva forma de operarlos frente los eventos de crecida. Esta nueva ley crea un nuevo escenario en las cuencas donde existan embalses de control, ya que la operación de los embalses conforme al nuevo manual de operación, aprobado por la DGA, eximirá de toda responsabilidad a los propietarios de los embalses frente a los destrozos generados por las inundaciones aguas abajo. De la misma manera, una operación del embalse que no cumpla lo reglamentado por el manual será motivo de sanción al operador del embalse. Otro escenario generado por la creación de la ley corresponde a cuando se decreta una alerta de crecida, el operador del embalse opera conforme a lo establecido por el manual y el resultado de la crecida real es menor a la pronosticada. Esta situación genera pérdidas del volumen embalsado. Estas pérdidas deberán ser asumidas por el Fisco. Debido a que la ley modifica la operación de los embalses de control frente los eventos de crecida se creó un modelo de rastreo de crecidas que fuera capaz de independizar el efecto de la operación del embalse en el resto de la cuenca. Para así poder evaluar fidedignamente el impacto de la ley. Además se utilizaron metodologías de evaluación económica, tanto para los volúmenes de agua perdidos en los embalses y de los beneficios generados por la disminución de la inundación, para poder comparar el resultado de los distintos escenarios encontrados por las modificaciones en la operación del embalse estudiadas. Todas las metodologías, resultados y conclusiones están en la presente memoria.

No autorizado por el autor para ser publicada a texto completo / Uno de los grandes problemas de Chile, debido principalmente a su orografía e hidrología, consiste en las catástrofes que con cierta frecuencia ocurren en los valles debido a las crecidas. El problema tiene diversas aristas, porque se puede tratar de crecidas pluviales o nivales, en valles que pueden ser estrechos como los del norte, o cubrir grandes extensiones como los del sur. Por lo tanto, las soluciones pueden ser también de diverso tipo y su evaluación económica también puede realizarse de diferentes formas, dependiendo de la información disponible. La presente memoria se realiza para el valle de Camiña, en el cual se pretende mitigar el efecto de las crecidas mediante un embalse que las controle. El embalse serviría también para el control de sedimentos, para regular el riego y para generar energía, pero su principal uso, u objetivo, es el control de crecidas, sobre el cual se realiza la evaluación económica. Después de una amplia revisión bibliográfica y periodística, se derivó a una metodología que permite obtener la función de daños en aquellos casos en que se cuenta con poca información. Esta metodología, en términos de sus procedimientos ha quedado postulada como de aplicación general. Mediante la aplicación de diversas técnicas de la ingeniería, se ha calculado las crecidas en el valle para diferentes períodos de retorno, el efecto regulador del embalse, las áreas inundadas en el valle, se ha determinado los tipos de daños que ocurren durante las crecidas y se ha valorado los que fue posible hacerlo, utilizando la información disponible al máximo. Se pudo comprobar que los más relevantes corresponden a las pérdidas de vidas humanas. Se propuso una curva adimensional de daños en función de los caudales de crecidas, de manera de estimar el daño anual esperado en diferentes escenarios, situación actual, futura sin proyecto y futura con proyecto de embalse para varias capacidades. Mediante la utilización de información proveniente de los diseños del embalse, se determinaron los costos de las obras para diferentes tamaños, lo que permitió realizar la evaluación económica y seleccionar el mejor tamaño del proyecto. Los resultados de la evaluación económica indicaron que la construcción de un embalse es rentable y el volumen óptimo de regulación de 35 millones de m3. No obstante, la imprecisión que existe para la cuantificación de una serie de daños, permite ratificar que los resultados no pueden considerarse categóricos para decidir la construcción de las obras, sino que son una herramienta más de decisión.

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias, Mención Geología / Memoria para optar al título de Geóloga / La ciudad de Santiago en los últimos años ha experimentado una acelerada expansión demográfica hacia zonas precordilleranas, en donde las condiciones geomorfológicas y climáticas generan una condición favorable a la generación de eventos de remociones en masa. Entre ellos, los flujos representan uno de los principales peligros geológicos para la ciudad debido a su gran alcance, alta energía y gran capacidad destructiva. En los últimos años y gracias a la creciente preocupación por el riesgo asociado, el número de estudios en la zona de estudio se ha incrementado. Distintos autores han evaluado la susceptibilidad de remociones en masa, detectando unidades geomorfológicas potencialmente inestables en distintas quebradas. Este trabajo complementa estos estudios agregando la zona Sur-Oriente del área, generando, finalmente, un mapa de susceptibilidad para cada uno de los distintos tipos de remociones en masa en el frente cordillerano de Santiago. En general, las quebradas mayores, como Macul y San Ramón, poseen una susceptibilidad alta a media para los distintos tipos de remociones en masa, mientras que las quebradas menores poseen una susceptibilidad media a baja. Sin embargo, para los eventos de tipo flujo, todas las quebradas presentan al menos una unidad geomorfológica capaz de generar este fenómeno, razón por la cual todas se evalúan en distintos escenarios para evaluar el peligro asociado. Este estudio presenta un mapa de peligro de flujos realizado con el programa de simulación numérica RAMMS-Debris Flows. Para la calibración de los parámetros de fricción del modelo se utiliza el evento del 3 de mayo de 1993 en las quebradas de Macul, San Ramón y Lo Cañas. Las zonas de inundación obtenidas se comparan con los resultados obtenidos mediante el programa LAHARZ para la validación de los datos entrada del programa. Aunque la información relativa a alturas alcanzadas y la potencia de los depósitos es limitada, los resultados muestran similitudes respecto a las distancias de alcance y las áreas de inundación del evento. La información obtenida se extrapola al resto de las quebradas del frente cordillerano, principalmente por la similitudes geomorfológicas y los materiales disponibles. Además, se llevan a cabo simulaciones para el peor escenario posible, el que se obtiene al combinar de la peor tormenta esperable, una isoterma 0°C anormalmente alta y suficiente material disponible en las cuencas hidrográficas. La información obtenida se analiza en una matriz de peligro donde se relaciona la intensidad del flujo y su probabilidad de ocurrencia para obtener los grados de peligro asociados a cada zona. Los mapas de peligro indican que las zonas de mayor peligro son las aledañas a la quebrada de Macul y San Ramón, mientras que en el resto de las quebradas, las zonas de peligro se restringen a zonas proximales. A pesar de que los modelos numéricos no logran simular completamente la complejidad de los distintos tipos de flujos, RAMMS-Debris Flows se presenta como una aproximación confiable para obtener mapas de peligro de flujos de detritos, pero se debe actuar con precaución en la simulación de flujos con un mayor contenido de agua, como es el caso de los flujos históricos ocurridos en el frente cordillerano de Santiago.

Identifica las áreas susceptibles a ser afectadas ante la ocurrencia de flujos aluvionales extremos mediante resultados de la simulación de este tipo de eventos en el centro poblado de Quincemil. También analiza la dinámica de los flujos aluvionales a partir de un modelamiento hidráulico computacional utilizando el programa FLO-2D. / Tesis

Ingeniera Civil / Las tendencias de cambio en las condiciones climáticas a nivel mundial se hacen cada vez más evidentes y, a pesar de los esfuerzos intergubernamentales por reducir el nivel de emisiones de gases invernadero, no se puede contar con una mitigación de los efectos del cambio climático en el corto plazo. Se vuelve, entonces, necesario estudiar su posible impacto en el futuro. En este trabajo de título se estudió el riesgo de inundaciones en la quebrada San Ramón, en la comuna de La Reina, Santiago; zona que se ha observado especialmente susceptible ante este tipo de eventos hidrometeorológicos extremos. El objetivo general fue cuantificar el nivel de riesgo en la zona de estudio, calculado como una combinación entre niveles de peligro y vulnerabilidad. Como peligro, se consideró el nivel de inundación generado por las crecidas probables de ocurrir ante la situación climática actual y los escenarios climáticos A2 y B2 en el período 2070 a 2100; la vulnerabilidad se estimó en función del actual uso de suelo urbano. De esta forma, se pretende aportar información que permita reducir ya sea el peligro o la vulnerabilidad, es decir, que proporcione herramientas para la adaptación. Las inundaciones se han modelado a partir del cálculo del eje hidráulico en la quebrada y canal San Ramón asociado a crecidas, las cuales se estimaron mediante un hidrograma unitario sintético, en función de tormentas asociadas a períodos de retorno de interés. Dichas tormentas se obtuvieron a través del estudio de series de tiempo de variables meteorológicas, modeladas para la situación climática actual y para escenarios futuros. El cálculo del eje hidráulico en la quebrada proporcionó caudales de desborde en puntos críticos, los cuales se ingresaron como entradas de flujo para el cálculo del eje hidráulico en las calles, determinando niveles de inundación. Por otra parte, se ha estudiado el uso de suelo en la zona expuesta a las inundaciones, de modo de calificar cuantitativamente niveles existentes de vulnerabilidad. De esta forma, niveles de inundación y vulnerabilidad se han superpuesto, para generar mapas de riesgo. Los resultados indican que las precipitaciones máximas diarias aumentarán hasta en un 30% ante el escenario B2 y disminuirán en promedio un 3% ante el escenario A2. Por otra parte, las temperaturas aumentarán en un 20% en promedio ante los dos escenarios estudiados, lo cual lleva a un aumento de hasta un 37% en el área pluvial de la cuenca de interés, especialmente para períodos de retorno bajos. Finalmente, se obtuvo un aumento en los caudales de crecida de un 35% en promedio ante el escenario B2, y de entre un 7% y un 31% ante el escenario A2, observándose los mayores aumentos para períodos de retorno bajos. El cálculo de inundaciones sugiere que incluso ante la situación climática actual, la capacidad del sistema es excedida para un período de retorno de 5 años, generando desbordes. Ante escenarios futuros, y para períodos de retorno mayores, las inundaciones son extensas. La vulnerabilidad de la zona es más bien homogénea, siendo residencias particulares las más afectadas por las inundaciones. El nivel de riesgo se ve muy marcado por la ocurrencia de inundaciones extensas, más que por la existencia de zonas muy vulnerables.

El trabajo desarrollado apunta a la elaboración de una propuesta de medidas de mitigación y de seguridad en el suministro de agua potable en el Gran Santiago, frente a emergencias relacionadas a los cambios climáticos proyectados para el período 2070 - 2100, con énfasis en las crecidas de origen pluvial y los eventos de turbiedad que afectan a la cuenca del río Maipo Alto (Región Metropolitana). Para ello, se realizó una revisión bibliográfica sobre los posibles impactos del cambio climático en el rubro sanitario, se hizo una descripción general de la zona de interés, y se estudió la evolución y/o estado actual de las precipitaciones, temperaturas, elevación de la isoterma 0° C, uso de suelo y parámetros fluviométricos en la subcuenca. Más específicamente, se hizo un análisis, diagnóstico y verificación documental de los registros fluviométricos de la estación Río Maipo en El Manzano, representativos de la cuenca de interés tanto por su ubicación como por su cercanía a la Toma Independiente de Aguas Andinas. Mediante el uso de la curva hipsométrica de la subcuenca del Maipo Alto, en conjunto con información de la elevación de la isoterma 0 °C, obtenida de las estaciones de radiosonda Quintero y Santo Domingo; y de precipitaciones registradas en la estación Santiago Quinta Normal, se establecieron relaciones entre el caudal instantáneo máximo de un evento y las variables antes descritas. Un proceso análogo se efectuó para la turbiedad media de los eventos de turbiedad registrados entre 1997 y 2008, que no necesariamente coinciden con las crecidas. Entre los principales resultados y conclusiones obtenidos del trabajo, se encuentran: - La mayor amenaza al suministro de agua potable en el Gran Santiago no sería la mayor cantidad de nieve derretida durante el verano, sino la mucha menor capacidad potencial de acumularla durante el invierno, considerando que un posible futuro aumento permanente de la isoterma 0 °C de 200 m, 350 m, y 440 m se traduciría en un aumento del área de drenaje invernal del 18%, 34% y 42%, respectivamente, en relación a la situación actual. - De manera de enfrentar satisfactoriamente un evento de turbiedad de 5 días de duración, se recomienda a Aguas Andinas la incorporación de 2 m3 /s adicionales a la producción de emergencia de agua potable (a nivel de estanque), y la construcción de nuevos estanques de reserva que, en total, deberían contabilizar 250.000 m3 . - Cualquier estudio de crecidas que haga uso de registros fluviométricos en Río Maipo en El Manzano debería, a priori, utilizar información a partir de la sequía de 1968, dada la notoria mejoría en la regularidad, periodicidad y continuidad de las mediciones hechas a partir de entonces. Además, se recomienda la incorporación de mediciones de radiosonda en estaciones de montaña, o incluso en Quinta Normal, de manera de tener mediciones más precisas de la isoterma 0 °C en la subcuenca del Río Maipo Alto.