Geólogo / La cuenca de Calama se encuentra ubicada en la II región de Chile, Antofagasta, la cual consiste en una depresión situada entre la precordillera y la cordillera principal. La zona de estudio corresponde a una subcuenca de esta, la cuenca de Pampa Llalqui, ubicada aproximadamente a unos 30 km al oeste de Calama, se extiende entre las coordenadas 518870.5 y 571035.4 latitud Este y 7473852 y 7531677 longitud Norte. Las condiciones de extrema aridez y escasez de recursos hídricos en la región es una situación que se ha incrementado en los últimos años. Según la DGA la cuenca de Calama ha sido declarada agotada de estos, limitándose así el aprovechamiento de los recursos hídricos subterráneos. Dado este contexto, la presente memoria consiste en el estudio y conceptualización de los acuíferos de Pampa Llalqui, con el fin de conocer en detalle las fuentes de recarga del acuífero inferior y demostrar que el resto de la cuenca no sufre una recarga directa de este sistema, sino que una influencia producto de la descarga de los acuíferos de Pampa Llalqui en el resto de la cuenca de Calama. De acuerdo a esta hipótesis existiría una desconexión hidráulica que permitiría una extracción del recurso hídrico en el acuífero inferior sin causar una sobre-explotación de este. De acuerdo con la información de análisis químicos, registro de niveles de agua recopilado de diversas redes de pozos (Minera Centinela, Aguas de la Sierra y División Ministro Hales) y los antecedentes geológicos disponibles, se realizó una caracterización hidrológica de los distintos flujos que abastecen a la subcuenca de Pampa Llalqui y el resto de la Cuenca de Calama. Como resultados de la caracterización de los distintos flujos se definieron 3, donde su dirección, y caracterización hidrogeológica dependerá de controles estructurales, profundidad del flujo y ubicación geográfica: El flujo 1 se caracteriza provenir desde noreste desde las partes altas de la cuenca e influenciar principalmente el acuífero superior e inferior de la red de pozos de monitoreo de División Ministro Hales y Minera Centinela. El flujo 2 proviene desde el noreste y se asocia al flujo regional del Tatio. Se observa una fuerte influencia de este flujo sobre el acuífero inferior en Pampa Llalqui. El flujo 3 resulta de la mezcla de los 2 flujos presentados previamente, influenciando al acuífero superior en los sectores de Pampa Llalqui, Minera Centinela y División Ministro Hales. La concentración de elementos mayores y menores, STD y razones de isótopos en las distintas muestras permite identificar la participación de los distintos flujos y así reconocer qué flujos abastecen al acuífero en dicha zona. Concluyendo, los resultados aportados por esta conceptualización y caracterización son relevantes debido a que permiten identificar que el flujo que abastece al acuífero inferior en Pampa Llalqui es distinto a los que abastecen al acuífero inferior del resto de la cuenca. Lo que confirmaría la desconexión hidráulica que existe ente el acuífero inferior de Pampa Llalqui y el resto de la cuenca de Calama. / 27/09/2020

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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.

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.

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.

Ingeniero Civil / El estudio de la disponibilidad del agua en regiones semi-áridas es esencial para la gestión y conservación de los recursos hídricos de manera sustentable. En la zona montañosa de la cuenca del río Copiapó gran parte de la precipitación es sólida, no obstante la nieve en invierno no necesariamente se traduce en mayores escurrimientos en la temporada de ablación, lo que trae consigo conflictos entre los usuarios del agua. El presente trabajo, busca cuantificar la precipitación sólida que se sublima o evapora, respecto a la transportada y derretida, mejorando así el entendimiento del ciclo hidrológico en la cuenca alta del río Copiapó, ubicada entre los paralelos 27.1° y 28.7° S y los meridianos 70.1° y 69.1° O, donde se presentan elevaciones desde los 1230 m hasta los 6000 msnm. Para cumplir el objetivo se utiliza el modelo hidrológico de base física CRHM, con datos del reanálisis Era-Interim y estaciones meteorológicas, entre los años hidrológicos 2001/02 y 2015/16. Los resultados indican que las pérdidas nivales (sublimación dinámica y evaporación del manto) alcanzan entre el 36% y 78% de la nieve caída anualmente, debido a que se presentan las condiciones favorables de temperatura, magnitud del viento, radiación y escasa vegetación, conjugados en un ambiente de alta montaña, que propician la reducción o redistribución de un alto porcentaje de la nieve, previo al escurrimiento. Se estimó una tasa media de sublimación neta de 62 mm año⁻¹, pudiendo alcanzar tasas de hasta 150 mm año⁻¹. El derretimiento modelado fluctúa entre el 12% y 64% de la nieve anual, siendo en promedio del 18%. Finalmente, el presente estudio significa un aporte incremental respecto a la comprensión de los procesos físicos en este tipo de cuencas, ayudando a la comunidad del río Copiapó a tomar mejores decisiones respecto al uso del recurso hídrico en las cuencas de cabecera, que presentan un alto nivel de estrés hídrico. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por el proyecto FONDEF Regional D13R20005

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / La Región de Atacama, ubicada en la zona norte de Chile, tiene una condición natural de aridez. En esta Región se localiza la cuenca del Río Copiapó, que presenta una situación crítica en la disponibilidad de agua donde el otorgamiento de Derechos de Aprovechamiento de Agua (DAA) ha superado la oferta del recurso, existe un importante crecimiento económico y poblacional y extensos periodos de escasez de precipitaciones. Bajo este escenario, se han desarrollado múltiples proyectos de inversión pública que buscan diagnosticar, proyectar y/o mitigar la situación de la cuenca. Sin embargo es necesario determinar aquellos nichos que permitirían avanzar y enfrentar la escasez hídrica generando una estrategia integral para la cuenca, ya que actualmente no existe un organismo que cumpla con este rol activamente. Una primera etapa corresponde a la elaboración de un catastro de aquellos proyectos ejecutados o en ejecución en la cuenca del Río Copiapó, ligados a la escasez hídrica, durante el periodo 2005-2012 y que han sido financiados en parte o en su totalidad con recursos públicos. La síntesis de la información de cada proyecto y su organización permite definir como criterios de relevancia para el análisis: el propósito, el tipo de iniciativa y el sector económico relacionado, los cuales, junto con el área de influencia en la cuenca permiten visualizar dónde y que intervenciones se han realizado, considerando que un proyecto puede impactar en más de un sector de la cuenca. El análisis considera la evaluación de dos índices que establecen los rangos de intervención para cada criterio y que son representados espacialmente en coberturas que muestran su distribución por sub-cuenca. Lo anterior, permite identificar aquellas áreas que poseen una mínima o nula intervención y/o aquellas que deben ser reforzadas, tanto como sectores de la cuenca y como criterios de proyectos, definiendo una propuesta de nichos de inversión a corto, mediano y largo plazo. / The Region of Atacama, located in northern Chile, has a natural condition of aridity. In this Region is situated the Copiapó River basin, it has a critical situation where the granting of Water Use Rights has exceeded the supply of the resource, there is an increasing economic activity and population growth and long periods of shortages rainfall. Under this scenario, we have developed many public investment projects seeking to diagnose, plan or mitigate the situation of the basin. However it is necessary to identify those niches that would advance and face water scarcity generating a comprehensive strategy for the basin, as currently there is no body that meets this active role. The first stage is the preparation of an inventory of projects completed or under way in the Copiapo River, linked to water scarcity during the period 2005-2012 and that have been funded in whole or in part with public funds . The synthesis of information from each project and your organization to define relevance as criteria for analysis: the purpose, the type of initiative and related industry, which, along with the area of influence in the basin to visualize where and interventions that have been made, considering that a project can impact more than one sector of the basin. The analysis considers the evaluation of two indices that provide intervention ranges for each criterion and are spatially represented in coverage showing distribution by sub - basin. This allows identifying those areas that have little or no intervention or those who need to be strengthened, as well as parts of the basin and projects as criteria for defining a proposed investment niches in the short, medium and long term.

No disponible a texto completo / Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / El estudio de los servicios ecosistémicos ha aumentado en los países de América Latina durante los últimos años. Sin embargo, aún se presenta como una nueva forma de estudiar los ecosistemas y su relación con la sociedad, por lo que existen múltiples recomendaciones y desafíos para mejorarlos. El objetivo de este trabajo fue analizar los servicios ecosistémicos presentes en la cuenca hidrográfica del rio Aysén, y hacer una propuesta de valoración económica y de Pago por Servicios Ambientales (PSA) para uno de los servicios ecosistémicos identificado como importante para la población de la cuenca. El primer paso para el logro del objetivo principal fue identificar qué servicios ecosistémicos se presentaban en el área de estudio y cuáles eran reconocidos como importantes por la población. Esta identificación se realizó a través de un análisis teórico, analizando los usos de suelo que se presentaban en la cuenca, y mediante una identificación de servicios ecosistémicos a través de actores locales. Luego se espacializaron dos de los servicios ecosistémicos reconocidos como importantes y se determinó que metodología de valoración era la más apropiada. Finalmente se elaboró una estrategia de pago por servicios ambientales que pudiese ser aplicada en la cuenca hidrográfica de estudio. Los resultados muestran que uno de los servicios ecosistémicos más importantes en el área de estudio, es el de “suministro de agua para uso consuntivo”, el cual podrá ser valorado a través del método de valoración contingente y podrá ser incorporado a un mecanismo de PSA, el cual podrá incorporar como demandantes y oferentes, a la industria salmonera y los dueños de bosque nativo respectivamente. Es posible además concluir que no existe gran diferencia entre la identificación teórica y la identificación a través de actores locales de los servicios ecosistémicos presentes, que la espacialización de estos servicios es una herramienta útil al momento de estudiarlos y que la valoración ambiental es vital para la implementación de un esquema de PSA. / The study of ecosystem services has increased in Latin America during the last years. However, it is still proposed as a new ways to analyze the ecosystems and their relationship with society, consequently there are multiple ways recommendations and challenges to improve them. The main objective of this work was to analyze the ecosystem services provided by the Aysén watershed and to propose its economic valuation and Payment for Ecosystem Services (PSA) for one of the services identified as important by the human population of the watershed. The first step to achieving the main objective was to identify ecosystem services presented in the study area and which were recognized as important by the population. This identification was made through a theoretical analysis, analyzing land uses as presented in the basin, and through identification of ecosystem services by local actors. Then two of spatialized ecosystem services recognized as important and determined that valuation methodology was most appropriate. Finally, a strategy of payment for environmental services that could be applied in the catchment area of study. The results show that one of the most important ecosystem services in the study area, is "providing water for consumptive use," which may be assessed through contingent valuation method may be incorporated into a PSA mechanism , which may be embodied as buyers and sellers, to the salmon industry and native forest owners respectively It is also possible to conclude that there is no difference between the theoretical identification and identification by local actors of ecosystem services in mind, that the spatialization of these services is a useful tool when study and environmental assessment is vital for implementing a PES scheme.

Ingeniero Civil / El trabajo que se presenta consiste en un estudio comparativo de la respuesta hidrológica ante eventos de precipitación, de dos microcuencas forestadas con diferentes coberturas vegetacionales en la Zona Centro Sur de Chile. Para dicho propósito se emplea el modelo hidrológico Distributed Hydrology Soil Vegetation Model (DHSVM) con una resolución espacial de 27 metros de ancho y una escala temporal diaria. Las cuencas se sitúan en la comuna de Corral, provincia de Valdivia cercano a la localidad de Chaihuín, a unos 350 m.s.n.m. La zona presenta un clima templado lluvioso con humedad alta producto de la cercanía con el océano pacífico. Las cuencas analizadas poseen coberturas vegetacionales de bosque nativo, del tipo forestal siempreverde, y plantación de eucalipto (Eucalyptus globulus) en diferentes proporciones (RC13 bosque nativo y RC12 cobertura mixta). En el suelo se distinguen diferencias asociadas al tipo de cobertura vegetacional que posee la zona en las capas superficiales. Se prepara el modelo DHSVM utilizando información meteorológica y fluviométrica de alta resolución de estaciones cercanas a la zona de estudio provistas por la Universidad Austral de Chile. Además se dispone de información topográfica del satélite ASTER GDEM y parámetros del suelo y cobertura vegetacional. Los parámetros se obtienen de mediciones en terreno y de fuentes bibliográficas. Se ejecuta el modelo satisfactoriamente y se ajustan parámetros con incertidumbre logrando una buena representación para la cuenca RC13. Luego se adoptan los mismos parámetros calibrados, ahora en la cuenca RC12, obteniendo un exceso de agua en el sistema de un 31%. Finalmente se calibra la cuenca RC12 reduciendo el exceso de agua a un 10%. De la calibración se obtiene que el exceso de agua se explica por una mayor evapotranspiración de la plantación de eucalipto. La evapotranspiración total en los tres años de simulación alcanza un 33% y un 20% de las precipitaciones para las cuencas RC12 (61% de eucalipto) y RC13 respectivamente, estas diferencias se ven acentuadas en verano. Se obtiene que la intercepción es superior en el bosque nativo dada su alta densidad de hojas en comparación del bosque de eucalipto; así también la disponibilidad de agua aumenta en el bosque nativo dado un consumo de agua menor que la plantación exótica. Se concluye que la presencia de eucalipto afecta en gran proporción en los balances hídricos de las cuencas, aumentando la evapotranspiración y disminuyendo la disponibilidad de agua en el suelo. Ambos efectos se ven acentuados en verano. Se advierte también que la influencia del suelo es menor en el balance anual.