No description available.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico / Ingeniería Civil / La demanda por recursos hídricos en Chile es cada vez mayor, debido al incremento de la actividad industrial, minera, agrícola y al aumento demográfico de la población. Paralelamente los estudios sobre el cambio climático pronostican una reducción de los caudales en los ríos, por lo que el tema hídrico es una prioridad dentro de las discusiones que se deberán afrontar en el futuro. El estudio que se presenta a continuación aborda el tema de la disponibilidad de recursos hídricos en la alta cordillera de los Andes, sector en que se tiene escasa información. Mediante el uso de trazadores, tales como iones e isótopos, se busca conocer mejor el ciclo hidrológico que se presenta en la cordillera y cuál es la contribución de los distintos reservorios que almacenan el agua desde el invierno hasta el verano, muchas veces de forma interanual. En particular, la importancia de los glaciares, cobertura nival, lluvia y del agua subterránea sobre el caudal de los ríos ha sido estudiada en diversas investigaciones las que han mostrado distintos resultados. El mayor conocimiento sobre el comportamiento de los reservorios de agua permite llevar a cabo mejores políticas de regulación de los recursos hídricos, así como identificar variaciones en las reservas de agua debida a la variabilidad climática, cuyos efectos adversos para la población pueden menguarse mediante obras civiles que ayuden al control del agua. Se realizaron mediciones en dos cuencas de la zona alta del río Aconcagua cuyos nombres son Ojos de Agua (lat. -32,86º, long. -70,17º) y Juncal (lat. -32,86º, long. -70,14º). Con el objetivo de estudiar el comportamiento de las reservas en dos cuencas de alta montaña en los Andes de Chile Central se plantean tres metodologías para poder procesar los datos, el primero construido en base a un análisis de componente principales utilizando el muestreo isotópico efectuado en la zona de estudio, el segundo basado en un modelo de mezcla simple (EMMA) y el último sustentado en un modelo bayesiano que no considera información precedente en el área de investigación. Por otra parte, se aplica análisis de componentes principales a todos los datos, para permitir una manera sencilla de visualizarlos y conseguir una mejor interpretación de la información. Los resultados muestran que en una cuenca dominada por glaciares como Juncal al menos el 30% del caudal de la Estación fluviométrica Juncal en Juncal proviene de glaciares de forma directa, un 20% de la nieve y el restante 50% proviene del suelo, que es una combinación de las dos primeras. Mayores estudios son necesarios para definir la proporción real de cada fuente. Por otra parte, se muestra que en un año seco, como el 2011, una gran cantidad del caudal provino de glaciares, probablemente esto refleja una reducción de su extensión. Por su parte, los resultados en Ojos de Agua muestran una alta influencia de la nieve en el caudal y una mínima influencia de glaciares. Su química difiere en gran manera a Juncal debido a la geología. La información meteorológica se compara y se aprecia la importancia de la radiación incidente y el aumento de temperatura sobre la fracción de caudal de glaciar, expresado sobre la estación fluviométrica Juncal en Juncal, así como de la nieve presente en una cuenca de características netamente nival. Por último, la variación entre años húmedos y secos da origen a distintas señales químicas que reflejan un comportamiento distinto dentro de la cuenca, que es importante en la acumulación de recursos en la cordillera.

Ante una creciente población, la fuerte demanda de recursos naturales y en especial del recurso hídrico llevan a la necesidad de crear almacenes que sean de utilidad para los meses donde escasee el recurso hídrico; con este fin el Estado lleva a cabo programas de creación de presas y reservorios para poder satisfacer la demanda hídrica. El Perú, es un país con una gran riqueza en recursos hídricos; sin embargo, su distribución geográfica es limitada en la zona occidental del país, existiendo ciudades desabastecidas sin llegar a cubrir todas las necesidades. Desde el Perú prehispánico se diseñaron infraestructuras hidráulicas que le permita una buena distribución del agua de pequeña escala. Actualmente, los avances en ingeniería han permitido la creación de presas de gran magnitud. Sin embargo, un tema poco visto en el diseño de presas es la estimación de su tiempo de vida por acumulación de sedimentos. En esta investigación se utiliza un modelo empírico con herramientas satelitales de acceso libre, que permitan estimar el volumen muerto a través de los años y de la misma manera estimar su tiempo de vida. El modelo de erosión RUSLE y el coeficiente de producción de sedimentos (SDR) ya han sido utilizados con resultados satisfactorios en cuencas de distintas partes del mundo, en esta investigación se ha validado a partir del volumen de sedimentos acumulado en el reservorio Gallito Ciego del río Jequetepeque, una cuenca representativa de la región más afectada por el fenómeno de erosión de suelos, así como la fuerte precipitación en eventos extraordinarios. Los resultados indican que para el reservorio Gallito Ciego el tiempo de vida estimado es de 127 años, siendo acelerado 10 años menos por cada evento extraordinario como lo sucedido en el año 1998. / Tesis

Las recurrentes crecidas del río Negro (RN) registradas desde 1899 en su cuenca hidrográfica inferior han causado serios daños a la población residente asentada en zonas susceptibles a inundarse cuya condición socio - económica es desfavorable. Por tal motivo, el objetivo de esta tesis fue estimar el riesgo asociado a la ocurrencia de inundaciones en esta zona a través de la integración del estudio de la amenaza, la susceptibilidad del área de estudio ante la misma y la vulnerabilidad de sus pobladores. El análisis de riesgo se obtuvo del álgebra de los mapas de amenaza (inundaciones) y vulnerabilidad realizado acorde a criterios publicados por Renda et al. (2017). El análisis de la amenaza involucró el estudio del origen de las inundaciones a través del análisis estadístico de variables climáticas e hidrológicas y la delimitación de la zona de afectación de las crecidas del RN acorde a las características del terreno y topografía propia del área de estudio. La vulnerabilidad de la población se obtuvo sobre la base de sus condiciones físicas y socioeconómicas registradas durante el Censo 2010 (INDEC, 2010). Las crecidas del RN en su cuenca hidrográfica inferior son producidas por persistentes y fuertes vientos del S, precipitaciones intensas, erogaciones de agua procedentes de los ríos Neuquén y Limay, o por la combinación de las condiciones previamente mencionadas (D’Onofrio et al., 2010). Tras la validación de datos meteorológicos de reanálisis provistos por POWER NASA Project (2021) sobre la base de datos los observados por el Servicio Meteorológico Nacional (SMN) e Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA), se detectó que, entre 1981 y 2020, la ocurrencia de intensos vientos del S y precipitaciones severas tuvo una baja frecuencia estadistica. Si bien la recurrencia de eventos de origen meteorológico capaces de provocar crecidas del RN fue baja, existe la probabilidad de que este tipo de situaciones se registren al menos cada 2 años. Adicionalmente, fue observado que cambios circulatorios oceánicos y atmosféricos asociados a la fase cálida (El Niño) de El Niño – Oscilación del Sur (ENSO) y negativa del Modo Anular del Sur (SAM) favorecieron un incremento del número de reportes de inundaciones. El régimen hidrológico del RN en su cuenca hidrográfica inferior es influenciado hasta San Javier (SJ) por el ingreso de la onda de marea astronómica procedente del océano Atlántico, por ello el RN en este tramo adopta un comportamiento fluvio – marino. La influencia de la marea cesa aguas arriba de SJ y por ello el régimen es netamente fluvial. Las crecidas del RN dependen de los regímenes combinados de los ríos Limay y Neuquén (ríos cuya confluencia conforma al RN). El análisis de los datos de la estación de medición Primera Angostura (SNIH, 2021) reveló que, entre 2010 y 2021, el mayor número de reportes de caudales superiores a lo habitual sucedió entre junio y agosto. Los aumentos del nivel del agua, además fueron favorecidos por la ocurrencia de procesos no lineales derivados de la interacción entre la descarga del río, marea astronómica, batimetría local y la fricción tangencial del viento sobre el agua. Particularmente, la ocurrencia de procesos no lineales favoreció el retraso en la fase de reflujo de marea, lo cual prolongó el tiempo de duración de las inundaciones. El 41,7 % del área de la cuenca hidrográfica inferior del RN presentó una susceptibilidad media y alta ante inundaciones acorde a sus características del terreno y topografía. La máxima extensión de áreas susceptibles fue registrada entre junio y diciembre. Los datos del INDEC (2010) mostraron que el 51,0 % de la población del área de estudio fue vulnerable ante la ocurrencia de inundaciones debido a condiciones socioeconómicas desfavorables. Acorde a los resultados hallados de los análisis de susceptibildiad y vulnerabilidad, el 43,2% de los residentes de la cuenca hidrográfica inferior del RN vivían en zonas de riesgo en 2010, presentando un alto riesgo hogares localizados aledaños a la ribera del río y periferias de la comarca Viedma – Carmen de Patagones. Los resultados obtenidos en la presente tesis no solo permitieron determinar aquellos factores naturales y antropogénicos que favorecen la ocurrencia de desastres asociados a inundaciones en el área de estudio, sino constituyen un antecedente de estudio el cual permitirá a los tomadores de decisión el trazado de mejores planes de prevención y mitigación que contribuyan a mejorar la calidad de vida de sus habitantes / The recurrent flooding of the Rio Negro (RN) recorded since 1899 in its lower hydrographic basin has caused serious damage to the resident population settled in flood-prone areas whose socio-economic condition is unfavorable. Therefore, the objective of this thesis was to assess the risk associated with the occurrence of floods in this area through the integration of the study of the hazard, the susceptibility of the study area to it, and the vulnerability of its inhabitants. The risk analysis was obtained from the algebra of the maps of threat (floods) and vulnerability made according to criteria published by Renda et al. (2017). The study of the threat involved the detection of the origin of floods through the statistical analysis of climatic and hydrological variables and the delimitation of the affected zone of the RN floods according to the characteristics of the terrain and topography of the study area. The vulnerability of the population was obtained based on their socio-economic conditions recorded during the 2010 Census (INDEC, 2010). Floods in the lower hydrographic basin of the RN are caused by persistent and strong south winds, intense precipitation, water discharges from the Neuquén and Limay rivers, or the combination of the aforementioned conditions (D'Onofrio et al., 2010). After validating meteorological reanalysis data provided by the POWER NASA Project (2021) based on observations from the National Meteorological Service (SMN) and National Institute of Agricultural Technology (INTA), it was found that the occurrence of intense south winds and severe precipitation had a low statistical frequency between 1981 and 2020. While the recurrence of meteorological events capable of causing floods in the RN was low, there is a probability of such situations occurring at least every 2 years. Additionally, it was observed that oceanic and atmospheric circulatory changes associated with the warm phase (El Niño) of the El Niño-Southern Oscillation (ENSO) and negative Southern Annular Mode (SAM) favored an increase in the number of flood reports. The hydrological regime of the RN in its lower hydrographic basin is influenced by the incoming astronomical tidal wave from the Atlantic Ocean up to San Javier (SJ), which is why the RN in this stretch exhibits a fluvial-marine behavior. The influence of the tide stops upstream of SJ, and therefore the regime is purely fluvial. The floods of the RN depend on the combined regimes of the Limay and Neuquén rivers (rivers whose confluence forms the RN). Analysis of data from the Primera Angostura measurement station (SNIH, 2021) revealed that between 2010 and 2021, the highest number of reports of flows exceeding normal levels occurred between June and August. Water level increases were also favored by the occurrence of nonlinear processes derived from the interaction between river discharge, astronomical tide, local bathymetry, and tangential wind friction on the water. Particularly, the occurrence of nonlinear processes favored a delay in the ebb tide phase, which prolonged the duration of floods. According to its characteristics of the terrain and topography, 41.7% of the lower basin area of the RN showed medium to high susceptibility to flooding. The maximum extension of susceptible areas was recorded between June and December. INDEC data (2010) showed that 51.0% of the population in the study area was vulnerable to flooding due to unfavorable socioeconomic conditions. According to the results of the susceptibility and vulnerability analyses, 43.2% of the residents in the lower basin of the RN lived in high-risk areas in 2010, with homes located near the riverbank and outskirts of the Viedma-Carmen de Patagones region being the most vulnerable. The results obtained in this thesis not only allowed for the determination of natural and anthropogenic factors that favor the occurrence of flood-related disasters in the study area, but also serve as a precedent study that will enable decision-makers to create better prevention and mitigation plans that contribute to improving the quality of life for its inhabitants.

Geóloga / El presente estudio investigó de manera exploratoria las relaciones numéricas de diferentes parámetros de un relieve en posible proceso de degradación postorogénico, como es el caso de la Cordillera de la Costa de Chile central. El objetivo principal fue establecer un criterio geomorfológico para identificar diferentes grados evolutivos durante el desarrollo de la topografía. Para ello se utilizaron dos metodologías: análisis gravimétrico y de cuencas hidrográficas. La gravimetría relativa se realizó de forma transversal en los valles de María Pinto y Talagante, principalmente, por medio del análisis de perfiles. Este método, estimó un espesor promedio de sedimentos de ~ 100 m y un máximo de ~ 350 m para la zona. Dicha profundidad, comparada con el ancho actual de los valles, confirmó la existencia de una capa horizontal de menor densidad y no cañones profundos rellenos de depósitos, lo que sugirió la ampliación de los valles por medio de erosión lateral de los ríos. La segunda metodología de estudio consideró las cuencas hidrográficas como zonas de relieve (semi) cerradas con un claro contraste entre áreas de mayor y menor inclinación. El reconocimiento se realizó de forma manual y luego se automatizó la adquisición de parámetros desde un Modelo de Elevación Digital (90 m). Se midieron características como altitudes, pendientes, áreas, entre otros. Los resultados entregaron relaciones positivas entre los valores de relieve y área en escala loglog, y una tendencia negativa entre relieve y área de menor inclinación (<10°). Esto permitió concluir que las cuencas al desarrollarse disminuyen su relieve, aumentan su área de menor inclinación y disminuyen su altitud promedio. En otras palabras, el sistema al evolucionar tiende a hacerse más plano, situación que se podría asociar a un proceso de pedimentación. Finalmente, se propuso un modelo de evolución complementario con la literatura que indica que la cuenca del río Maipo, previo a la emersión de terrazas marinas durante el Plio-Pleistoceno, debió haber sufrido un proceso de pedimentación. Esto habría permitido la ampliación de los valles a través de erosión lateral en litologías menos resistentes y la creación de las superficies de erosión reconocidas en la zona. Durante este desarrollo, el relieve asociado a las laderas de la red de drenaje habría aumentado el aplanamiento y disminuido las altitudes y pendientes promedios de las cuencas hidrográficas. Con el alzamiento tectónico de las terrazas marinas, se habría generado el bloqueo del drenaje sedimentario hacia el mar produciendo un descenso de la tasa de erosión y un incremento en el espesor de regolito. Estos dos factores habrían favorecido la cobertura de relieves menores, como lo son las colinas abandonas y pedimentos. Actualmente la Cordillera de la Costa estaría sufriendo una disminución en su tasa de denudación producto del aumento del nivel basal erosivo al tener una mayor cantidad de depósitos en el piedemonte.

Ingeniera Civil / Conocer la disponibilidad del recurso hídrico futuro en una región es un tema de alto interés para el desarrollo de actividades productivas que utilizan este recurso. Este trabajo de título aborda el análisis del impacto de las proyecciones meteorológicas del modelo de circulación global CSIRO en los recursos hídricos de algunas cuencas pluviales situadas en la provincia de Arauco, de la Región del Biobío, para mediados del siglo XXI. El objetivo general del trabajo consiste en estimar los caudales medios diarios para analizar la vulnerabilidad de los sistemas respecto al período base en las cuencas antes mencionadas, frente al escenario RCP8.5 de cambio climático. Para ello se calibró y validó el modelo hidrológico de escala diaria GR4J usando la información observada disponible. Usando los resultados del modelo de circulación global MK3.6 se obtuvieron las series proyectadas de precipitación y evaporación en los nodos de la grilla de interés, las que fueron escaladas espacial y temporalmente para las estaciones consideradas representativas de las cuencas, a base de los datos observados disponibles, derivándose las funciones de transferencia que permitieron obtener las forzantes meteorológicas futuras. Estos valores fueron usados como datos de entrada al modelo hidrológico GR4J, previamente calibrado y se obtuvieron las proyecciones de caudal requeridas para el análisis. Finalmente, el desarrollo del trabajo indica que para las cuencas Caramávida y Reputo se espera una disminución de las magnitudes de caudales de crecida. En Río Caramávida para el periodo de retorno de 5 años se espera que el caudal máximo bajo los escenarios RCP 8.5 sea del orden del 59% del caudal máximo de la línea base, en el caso del Río Reputo se estima caudales del 81%. Situación contraria se produciría en Cayucupil, que para un periodo de retorno de 5 años mantendría el caudal, mientras para uno de 10 aumentaría en un 4%. Con respecto a Butamalal no sería preciso indicar estimaciones ya que los resultados obtenidos indican que no es posible obtener una representación que se ajuste al comportamiento de la cuenca.

Plantea soluciones para poder mitigar los daños provocados por la crecida de agua de las quebradas Alto Perú y El Porvenir, las cuales afecta al Asentamiento Humano Las Mercedes y Norman King ubicadas en el distrito de la Oroya, Provincia de Yauli – Junín. Para poder determinar las soluciones en esta zona, se ha desarrollado un estudio hidráulico e hidrológico de las quebradas en mención. El estudio hidrológico consiste en estimar las descargas máximas a partir de reporte de precipitaciones máximas en 24 horas registradas en las estaciones cercanas al lugar , para periodos de retorno de 100,200 y 500 años a través de un análisis de frecuencia para lo cual empleamos el programa HIDROESTA , cuyo autor es el Ing. Máximo Villón Béjar . Además, para determinar los caudales máximos que comprende el estudio hidrológico se realizó la caracterización de la cuenca y con la ayuda del Software HEC-HMS, del cuerpo de la armada de los Estados Unidos, se realizó un modelamiento de la cuenca, con la finalidad de tener resultados más reales. Por otro lado, el modelamiento hidráulico de la zona se desarrolló con el Software HEC-RAS de los mismos autores del HEC-HMS, el cual permite obtener los niveles de agua máximos en las quebradas mencionadas. Dicho Software, necesita como información las secciones transversales de la quebrada, por ello se realizó un levantamiento topográfico de las mismas. Para poder plantear soluciones en la zona de estudio se realizó un estudio de socavación con la finalidad de estudiar la acción erosiva del agua. Para ello se extrajeron calicatas y mediante métodos teóricos se logró determinar la altura de socavación. Por último, se procedió a evaluar posibles soluciones como por ejemplo la construcción de obras de arte ya sea muros de concreto o de gaviones. De esta manera se pretende mitigar los daños producidos por el incremento de agua que se dan en las quebradas, originando pérdidas humanas o materiales.

Los recursos hídricos forman una parte importante en el desarrollo económico del país, más aun en regiones en las cuales se tiene un amplio desarrollo del área agrícola como el caso de la IV región. El objetivo principal de este trabajo es simular mediante el modelo WEAP los caudales futuros en los períodos 2036 – 2065 y 2071 - 2100 en las cuencas nivales de la IV Región Elqui en Algarrobal y Hurtado en San Agustín. Se construyeron los modelos de ambas cuencas, los cuales fueron calibrados y validados obteniendo coeficientes de Nash - Sutcliffe del orden de 0,7, a los cuales posteriormente se les aplicaron condiciones futuras de temperatura y precipitación. Para simular las condiciones meteorológicas futuras se han desarrollado posibles escenarios de emisión de gases de efecto invernadero y aerosoles, basándose en distintas directrices de desarrollo de la población mundial. En el presente estudio se utilizaron los resultados del modelo PRECIS para el escenario A2 generados por el departamento de geofísica de la Universidad de Chile. Las variables generadas por el modelo PRECIS en la zona de estudio, sobrestiman las precipitaciones y entregan datos de temperatura más bajos que los registrados en las estaciones para el período de observación, por lo que fue necesario realizar correcciones de estos datos mediante métodos estadísticos. Las correcciones a los datos meteorológicos del modelo PRECIS muestran una disminución en las precipitaciones medias anuales. En la cuenca Elqui en Algarrobal de 140 mm/año entre los años 1979-2005 a 130 mm/año entre los años 2071-2100, y en la cuenca Hurtado en San Agustín de 175 mm/año entre los años 1977-2005 a 125 mm/año entre los años 2071-2100 y un aumento de 6ºC en la temperatura media anual para el periodo 2071-2100, lo que se traduce en una disminución de los caudales futuros en ambos periodos analizados (aproximadamente 30% menos en el periodo 2071-2100), y lo que es aun más grave, es el aumento del estrés hídrico y periodos más prolongados de sequías, debido principalmente a un cambio de régimen hidrológico en ambas cuencas, originado por un adelantamiento en el derretimiento de nieve.

Memoria (Geógrafo) / El Altiplano es una zona geográfica poco estudiada en su conjunto y muy rica tanto en ecosistemas endémicos como en reservas de recursos minerales. Cuenta con una geografía muy particular, presentando riqueza y variedad en lo climático, ecológico, morfológico, hidrológico y paisajístico, todo lo cual lo coloca en un plano de gran laboratorio natural. Dado este contexto, la presente memoria se avoca al análisis y tipología de los sistemas hidrológicos, proceso que se desarrolla en tres partes. La primera consiste en la descripción de las características de once cuencas altiplánicas. Se utiliza información de diversas instituciones para poder caracterizar físicamente a los sistemas de cuencas altiplánicas para poder así tener una visión de cómo es su funcionamiento y de sus características. La segunda parte es una propuesta para clasificar cuencas, la cual consiste en una actualización de la clasificación hidrodinámica (Ferrando, 1993) pero esta vez agregándole un nuevo componente. Y la tercera parte consiste en proponer algunos usos potenciales para estas cuencas, completamente distintos unos de otros, pero que demuestran que el área de estudio cuenta con recursos muy interesantes de aprovechar y de proteger. Uno de ellos está enfocado a la protección del medio ambiente y el otro a la explotación responsable de los recursos minerales existentes en las salmueras. A pesar de ser muy distintos y completamente opuestos, ambos son posibles de llevar a cabo de manera responsable y protegiendo el ecosistema altiplánico.

Geógrafo / La Hidrología de nieves en ambientes de montaña, cumple un rol fundamental en la disponibilidad de los recursos hídricos en zonas de climatología templada y con efectos de altura, ya que la magnitud de la nieve acumulada, su distribución espacial y temporal es de suma importancia para determinar la disponibilidad de agua en la temporada de fusión y llevar adelante diferentes actividades productivas. En esta investigación se modela y evalúan los principales fenómenos del ciclo hidrológico nival mediante la utilización del software Cold Region Hydrological Model (Pomeroy et al., 2007), el cual corresponde a un modelo hidrológico de base física especializado para regiones con climas fríos. El análisis se efectúa para la cuenca Alta de Río Maipo, en la zona Central de Chile, de ±4900 km2 y con elevaciones entre los 800 y 6500 msnm. Del trabajo se concluye que existe una distribución diferencial de la cobertura nival en el área de estudio, determinada principalmente por la geomorfología abrupta del terreno. Estos factores han sido considerados en la parametrización del modelo, mostrando variaciones considerables en los tiempos de almacenamiento, lapsos de fusión, tasas de infiltración y drenaje de la cuenca. Los escenarios hipotéticos modelados demuestran notorios cambios en los hidrogramas, demostrando la frágil condición climática e hidrológica de esta cuenca de Chile Central.