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Doctora en Ciencias, Mención Geología / En esta tesis de doctorado se aborda el estudio de la erosión integrada de cuenca (~140-24000 km^2) en Chile Centro-Sur, particularmente en la Cuenca del Río Biobío, sus subcuencas principales y la zona de ruptura del terremoto del Maule. Las metodologías utilizadas son el análisis de series de tiempo de sedimentos suspendidos (Qs) y Caudal (Q) de la Direción General de Aguas y la tasa de erosión de cuenca derivada de concentraciones de 10Be en sedimentos fluviales. Comprender los factores que controlan la erosión y sus variaciones espaciales a las escalas utilizadas (decenas a miles de años) permite incorporar una mejor perspectiva de los procesos superficiales asociados a la movilización de sedimentos y la velocidad de respuesta del sistema geomorfológico ante perturbaciones en el clima, la sismicidad y la vegetación. A través del análisis de Qs y Q y sus variaciones espaciales, en esta tesis se obtuvieron tres resultados principales: (1) Se demostró que en un sistema Montaña-Piedemonte es imprescindible separar Q entre la fracción que tiene una corta residencia en la cuenca, llamada Caudal Directo (Qd) y la fracción que es retenida en diversos compartimientos hidrológicos, llamada Flujo Basal (Qb) para poder comprender la dinámica de movilización de sedimentos y sus variaciones espaciales. En el río Biobío esta separación mostró que Qs es proporcional a Qd tanto en la montaña como en el piedemonte. (2) Se mostró que a tres años del terremoto del Maule no hay una respuesta erosiva de gran envergadura que permita cuantificar una tasa de denudación mayor que la variabilidad habitual del flujo de sedimentos suspendidos en los ríos de la zona de ruptura y (3) al abordar la variabilidad inter e intra anual del porcentaje de vegetación verde en las cuencas y compararla con la variabilidad de Qs, se observó que cada año los máximos de Qs coinciden con los mínimos de vegetación verde, pero que el aumento interanual observado en el porcentaje de vegetación verde no ha significado una disminución de la erosión. A través de las tasas de erosión de cuenca de largo plazo (miles de años) y su comparación con las de corto plazo, que pueden obtenerse desde Qs (decadales), se obtuvieron dos resultados principales: (1) Las tasas de erosión de largo (0.01 a 0.17 mm/a) y corto (0.005 a 0.04 mm/a) plazo crecen con la pendiente y (2) las tasas de erosión de corto plazo (décadas) son ca. tres veces menores que las de largo plazo.

Memoria (geógrafo) / La actual crisis global del agua, que desde hace unas décadas ha empezado a afectar al territorio nacional, donde la región de Los Ríos no ha quedado exenta, hace necesario implementar medidas de gestión integrada en la cuencas hidrográficas del país para asegurar el abastecimiento de agua en cantidad y calidad en el tiempo, dado que es en ellas (las cuencas) donde se conjugan todos los elementos que conforman y regulan la oferta de la provisión de agua. Por ello, el presente estudio enmarcado en la localidad rural de Mashue, de la Cordillera Pelada en la comuna de La Unión, (1) elaboró la información territorial base para la planificación de los procesos de gestión y planes de manejo a desarrollar en un futuro en las microcuencas hidrográficas de Mashue; (2) diseñó escenarios de disponibilidad hídrica, para evaluar la sustentabilidad del recurso en el sistema de agua potable rural; (3) identificó a los actores y problemáticas, a modo de promover las condiciones para el encuentro y posibilitar un proceso participativo orientado a mejorar el servicio ecosistémico (S.E.) de provisión de agua; (4) formuló una primera propuesta de construcción de acuerdos (la Junta de Cuenca), que sentó las bases para iniciar un proceso de gestión integrada en las microcuencas hidrográficas de Mashue. Ello a fin de asegurar la producción de agua en cantidad, calidad y hacer sustentable en el tiempo el sistema de agua potable rural de Mashue.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico / Una de las variables hidrológicas que mayor grado de incertidumbre genera en las cuencas de alta montaña es la determinación de la recarga de acuíferos, pues en general existe un conocimiento parcial del funcionamiento hidrológico a escala de cuenca y se desconocen los tiempos y magnitudes de los procesos que ocurren en el medio de paso entre la superficie y el nivel freático. En este estudio se adoptó una metodología que permitió identificar zonas potenciales de recarga utilizando información de sensores remotos y geoprocesamientos en programas SIG, y se aplicó un método químico ambiental basado en el balance del ion cloruro para estimar la recarga. La zona de estudio corresponde a la cuenca del estero Yerba Loca ubicada en la subcuenca del río Mapocho Alto, Chile Central. Para la caracterización de la cuenca este estudio desarrolló una revisión de información de los aspectos hidro-meteorológicos, geológicos y geomorfológicos. Se realizaron actividades de terreno para la instrumentación, las pruebas de infiltración y la recolección de muestras de agua de la zona no saturada, de escurrimientos, de la precipitación y del afloramiento, y de muestras de suelo en los lugares donde se instalaron los lisímetros de succión. Se realizaron análisis químico y textural con las muestras de agua y suelo, respectivamente. Se construyó un modelo conceptual de la zona no saturada. Se usó el método del balance del ion cloruro para el periodo de nov/2016 a jul/2017. Se llevó a cabo una modelación con HYDRUS-1D simulando el flujo de agua y transporte del cloruro en los primeros 100 cm de profundidad de la zona no saturada. Los resultados de la recarga potencial obtenida con ambos métodos fueron comparados entre sí. El 70,8% del área total de la cuenca presenta un potencial de recarga de Moderada a Pobre y que sólo en el 0,1% el potencial sería Bueno de acuerdo a la clasificación de Dar et al. (2010). Éste último principalmente en la parte media de la cuenca donde existen depósitos no consolidados y el relieve es ligeramente inclinado a inclinado lo cual favorece la recarga, estimada en dicha parte de la cuenca entre 4,3 y 9,5 cm (14 y 32% de la precipitación) para el periodo analizado aplicando el balance del ion cloruro y de 17,8 cm (57% de la precipitación) según el modelo numérico. Los resultados obtenidos indican que se requieren mediciones a otras cotas de elevación para la estimación de la recarga en toda la cuenca.

Ingeniero Civil / Los Glaciares cumplen un importante rol en la regulación del régimen hidrológico de cuencas montañosas en climas mediterráneos, puesto que son capaces de almacenar un gran volumen de agua dulce y entregarlo en los meses estivales. Gran parte de los glaciares, sin embargo, han ido reduciendo su superficie considerablemente en los últimos años (efecto potenciado por los aumentos de temperatura producto del cambio climático), fenómeno apreciable a lo largo de todo Chile, por lo que es de gran importancia conocer el estado actual y futuro de estas masas de hielo. Se implementó un modelo hidrológico semi-distribuido, desarrollado en el software de modelamiento "WEAP" cuyo objetivo es simular el comportamiento glaciar de las subcuencas de los ríos Olivares, Volcán y Maipo en las Hualtatas, en la cuenca alta del río Maipo. El software incluye un módulo especial para glaciares que permite aplicar ecuaciones de acumulación y derretimiento de hielo, tanto para glaciares cubiertos como descubiertos, para cada una de las URH (Unidad de respuesta Hidrológica) de estudio, que en este caso corresponden a bandas de elevación separadas cada 500 metros de altura, para cada subcuenca. En su formulación original, el modelo no entrega resultados representativos para todas las subcuencas de estudio, entregando una tasa de derretimiento menor a la observada en terreno para estas subcuencas. Una de las hipótesis que explican estos resultados es que las temperaturas ingresadas al modelo no son representativas de la realidad. En un comienzo se obtuvieron las temperaturas promedio de cada una de las URH mediante el método del gradiente térmico, aproximación generalmente aceptada para este tipo de estudios. Sin embargo se omiten muchas variables al aplicar este método, por lo que en el presente estudio se utilizan datos de percepción remota para obtener una representación más confiable de la realidad. Además se revaluaron las ecuaciones que rigen el modelo original, dando énfasis a aquellas que correlacionan la superficie glaciar con su volumen, de manera de corroborar los supuestos que fueron establecidos en un comienzo. Una vez aplicadas las correcciones mencionadas anteriormente se procedió a recalibrar el modelo,incorporando nuevos datos fluviométricos y meteorológicos obtenidos en los últimos años. Como resultado se observó una pérdida aproximada de 20[km2] de superficies glaciares descubiertas y de 6[km2] de superficies glaciares cubiertas durante el período de modelación (2001-2014), equivalentes a una pérdida de 1.53[km2/año] y 0.46[km2/año] respectivamente. Se obtuvo además que para años considerados secos, el aporte proveniente del derretimiento de glaciares descubiertos a la escorrentía total puede llegar a ser del orden de un 70 [ %]. Finalmente se logró obtener un diagnóstico fiable del estado actual de los glaciares de las cuencas de estudio, así como la contribución de estos a los caudales de ríos de montaña.

Ingeniera Civil / En la zona central de Chile, una fracción importante de la precipitación cae en forma sólida en la parte alta de la Cordillera de los Andes. La cuenca en estudio, posee un régimen hidrológico nivo-pluvial, por lo que es importante modelar los procesos hidrológicos involucrados en la acumulación y derretimiento de nieve para estimar la disponibilidad de agua en épocas del año donde la precipitación es escasa. En este trabajo se utiliza un modelo numérico para realizar simulaciones del manto de nieve a escala de sitio y distribuidas para la cuenca del Río Mapocho en Los Almendros. En escala de sitio, se realizaron simulaciones con datos medidos en la estación meteorológica y nivométrica Valle Nevado del Departamento de Ingeniería Civil. Se analiza la evolución del albedo y su variación estacional entre 2013-2015, obteniéndose una tasa de decaimiento diaria entre 0.01 y 0.035 para manto frío y entre 0.04 y 0.1 para manto derritiéndose. El modelo de balance de energía de nieve muestra que los flujos radiativos predominan en el área de estudio. Además, el equivalente en agua de la nieve (SWE en inglés) modelado y medido en terreno, tiene un error entre 5 y 27%, mientras que duración del manto coincide con la estimada a partir del fSCA de imágenes MODIS. Por otro lado, las simulaciones con cambios de precipitación y temperatura según proyecciones para la región, muestran que estas variaciones pueden influir significativamente en la magnitud del SWE y la duración de la cobertura nival. Esto afecta directamente los caudales que se generan a partir del derretimiento de nieve, y por ende la disponibilidad del recurso hídrico para la época de deshielo. En el modelo semi-distribuido, la cuenca se subdivide en unidades de respuesta hidrológica (URH) que se conectan entre sí. Los resultados de cobertura nival del modelo se comparan con el fSCA obtenido de imágenes satelitales, obteniéndose un coeficiente de determinación R²>0.6 para 3 de 4 de las subcuencas analizadas, además la duración del manto modelada es similar a la observada. Luego se modelan los derretimientos semanales en la cuenca, analizando su distribución espacial y temporal. Para los caudales medios diarios modelados, se obtiene un índice de eficiencia Nash-Sutcliffe mayor a 0.74 para dos de las subcuencas en estudio. Sin embargo, se identificó un error en el módulo de infiltración de CRHM, que afecta la generación de escorrentía superficial. Finalmente, los tiempos de residencia del agua a nivel superficial, fueron calibrados y son menores a un día, según la rápida respuesta observada en los caudales de salida frente a los derretimientos. Trabajos futuros deberían enfocarse en una mejor comprensión de los flujos subsuperficiales en la cuenca, así como del rol de los glaciares en la hidrología de la misma, sobre todo respecto de la mantención de flujos base.

Geólogo / El presente trabajo tiene por objetivo determinar la calidad ambiental y efectuar una caracterización geoquímica de los sedimentos de la cuenca hidrográfica del río Huasco. Para ello se contó con 131 muestras de sedimentos fluviales tomadas a lo largo de toda la cuenca, desde su desembocadura hasta la precordillera. Se compararon los resultados analíticos de muestras de sedimento fluvial de la cuenca con las normas ambientales internacionales. Se encontró valores elevados, en comparación con las normas, en las concentraciones de arsénico, cobre, cromo, níquel y zinc. Por otro lado, se realizaron mapas de concentraciones químicas de acuerdo a su variación geográfica. Esto reflejó dos franjas de rumbo norte sur, una que refleja una composición rica en SiO2 y K2O y que representa una franja de unidades intrusivas predominantemente graníticas, y otra que evidencia una franja rica en CaO, P2O5 y MnO al oeste de la Junta del Carmen, explicada por la predominancia de rocas mesozoicas volcanosedimentarias y sedimentarias clásticas y marinas. Dado a lo anterior, se consideró que la litología es determinante en la composición de los sedimentos fluviales. Otros factores de segundo orden son las estructuras geológicas como fallas y diques y la mineralización, que explican anomalías en ciertas zonas. No fue posible establecer contaminación antrópica, excepto, en la desembocadura del río Huasco, en donde varios metales pesados presentan valores anómalos posiblemente asociados a la intensa actividad industrial de la zona y el cambio químico en las aguas (asociado a desembocaduras). Por otro lado, en el río Estrecho se encontraron concentraciones relativamente altas, superiores a la norma PEC, para los elementos Ni, As y Zn, las cuales se consideran de origen natural, asociadas a la presencia de larga data de zonas de alteración hidrotermal en la cabecera del río Estrecho. Para poder evaluar mejor el riesgo asociado a las concentraciones de metales pesados, se consideró la interacción de los elementos de los sedimentos fluviales con sus concentraciones en las aguas del río. Si bien en algunos casos parece existir intercambio catiónico entre ambos sistemas (agua - sedimentos), al parecer el riesgo de que los sedimentos contaminados naturalmente tengan efectos aguas abajo es bajo.

Geóloga / La zona estudiada en este trabajo, corresponde a la cuenca del río Valdivia, ubicada en la XIV Región de los Ríos, en territorio chileno. En particular en este estudio, se analizó la composición química y mineralógica de los sedimentos de drenaje de los distintos ríos y afluentes que drenan a la cuenca del río Valdivia. A partir de estos datos, se buscó identificar aquellos factores, naturales y antrópicos, que puedan estar determinando las condiciones geoquímicas de la cuenca. Para esto, se elaboró una línea de base química y mineralógica, y según los resultados obtenidos, se identificaron aquellas zonas que presentasen un comportamiento anómalo con respecto a la cuenca y se buscaron las causantes de tales anomalías. Se realizaron 3 campañas de terreno en enero, febrero y marzo de 2016, con el fin de recolectar muestras de sedimentos de drenaje de la cuenca. En esta etapa, se obtuvo un total de 281 muestras de los principales ríos y afluentes, en 262 puntos de muestreo diferentes. Posteriormente, las muestras fueron preparadas para análisis químico y mineralógico, trabajo realizado en el taller de molienda del Sernageomin, donde las muestras fueron secadas, tamizadas, cuarteadas y pulverizadas. La caracterización química se llevó a cabo mediante espectrometría de emisión para los óxidos mayores y mediante espectrometría de masa para los elementos traza, análisis realizado en el Laboratorio Acme Lab, en Canadá. La mineralogía de un subset de muestras (20 muestras) se obtuvo mediante Difracción de Rayos X, realizado en el Laboratorio del Sernageomin. Una vez finalizada esta etapa, se definió el set de datos y se estudió por medio de diferentes diagramas, los cuales incluyen: diagramas TAS, Índice de Meteorización Química (CIA), Índice de Basicidad (BI). Junto con esto, se elaboraron mapas geoquímicos: univariables (representan la variación de la concentración de cada elemento químico en las distintas muestras), mapa geoquímico multivariable (clusterización, representa grupos de elementos, que fueron asignados a partir de características químicas similares) y mapas PEC (parámetro numérico de calidad de sedimentos para evaluar la toxicidad de los sedimentos presentes en la cuenca). Además se elaboraron gráficos de variación geográfica, que representan la variación de las concentraciones normalizadas de los elementos a lo largo del curso de un río. Así se obtuvo que la zona oeste de la cuenca, caracterizada por el basamento metamórfico y los depósitos morrénicos y fluvioglaciales, presenta contenidos mayores de SiO2 y por ende bajo Índice de Basicidad, junto con altos valores para el Índice de meteorización química, debido a la composición litológica de estos depósitos (abundancia de minerales de arcilla). En cambio la zona este se caracteriza por mayores contenidos de MgO-CaO-Na2O-Sr, a causa de la presencia de lavas modernas asociadas a los centros volcánicos de la parte alta de la cuenca, junto con un bajo Índice de Meteorización Química y mayor Índice de Basicidad. Además, se identificaron dos zonas de la cuenca que presentan mayor concentración de muestras que superaron el parámetro PEC, principalmente para el elemento Ni, una de ellas ubicada en el río Cruces y la otra en torno al lago Calafquén. Mientras que 2 y 1 muestra de sedimento superaron el parámetro PEC para As y Cu respectivamente. Es importante mencionar, que estas concentraciones consideradas como tóxicas por el parámetro PEC, son atribuidas principalmente a factores naturales, específicamente a la composición litológica de la cuenca, considerando además, que los resultados obtenidos en la evaluación del parámetro PEC, son referenciales, debido al efecto que tiene analizar solamente la fracción fina de los sedimentos y no el total de muestra (como ha sido definido el parámetro PEC). Por otro lado, los diferentes factores antrópicos presentes en la cuenca, no fueron causantes de importantes anomalías en la cuenca, sin embargo esto sólo se considera para los elementos analizados en este estudio.

Geólogo / El presente trabajo corresponde a un análisis de la factibilidad de realizar un proyecto de recarga gestionada en la cuenca del río Cachapoal, con el objetivo de definir el sector ideal para su implementación, y si el proyecto es económicamente rentable. En la primera parte de este estudio, se detallan las características geológicas e hídricas de la cuenca del río Cachapoal y del acuífero Cachapoal. Las características analizadas fueron las siguientes: las cotas del terreno, los niveles estáticos, el espesor del acuífero, el espesor no saturado, la dirección del flujo subterráneo, las constantes elásticas, los caudales de los flujos superficiales, las recargas y descargas del acuífero (balance de masas) y la calidad del agua. En una segunda instancia, se definió un sector idóneo para implementar el proyecto de recarga gestionada, el cual corresponde a los alrededores de la ciudad de Rancagua. Este sector se determinó en función de las características de la cuenca y del acuífero del río Cachapoal, anteriormente definidas. En el caso de los niveles estáticos, en este sector se ubican las mayores profundidades, alcanzando los 100 m.b.n.s, lo que permite que este sector pueda almacenar grandes volúmenes de agua. A su vez, esta zona presenta el mayor espesor no saturado, además de constantes elásticas ideales para la implementación de un proyecto de esta índole. Posteriormente se evaluó económicamente el proyecto. Esta se realizó en función de tres opciones de implementación del proyecto de recarga gestionada, los cuales presentan variaciones principalmente en las cantidades de pozos y zanjas de infiltración a ocupar en cada una de ellas. Estas evaluaciones económicas constan de las inversiones requeridas y de los costos e ingresos anuales que se generan. En base a esto, se calculó el a VAN a 5 años para cada una de estas opciones. Finalmente se analizan las consecuencias de implementar este proyecto en esta zona. Y se indican algunas recomendaciones a tomar si se desea realizar el proyecto.

Memoria para optar al título de Geólogo / El presente trabajo se enmarca en el estudio de la disponibilidad de recursos hídricos en una de las cuencas de cabecera del río Maipo, cuyas aguas tributan al embalse El Yeso. Mediante la medición de trazadores naturales y propiedades hidrogeoquímicas del agua, específicamente isótopos estables, iones y conductividad eléctrica, se pretende estudiar los aportes hídricos de glaciares a la escorrentía, así como también de otros reservorios, durante una temporada de deshielo, y, de esta manera, aumentar el conocimiento de las dinámicas hidrológicas que ocurren en un sistema de alta montaña. La cuenca estudiada tiene punto de salida en el sector de Termas del Plomo en el río Yeso (lat. 33°36 , long. 69°54 ), y alberga 4 glaciares de distinto tipo: los glaciares Bello y Yeso, que corresponden a glaciares descubiertos o blancos, el glaciar Pirámide que es un glaciar cubierto de detritos y el glaciar D-073 que es un glaciar rocoso. Se estudiaron las variaciones espaciales y temporales de los trazadores considerados y se implementaron modelos de mezcla basados en miembros extremos usando distintos trazadores. A partir de lo anterior, se realizó la separación del hidrograma registrado en una estación fluviométrica instalada en el punto de salida de la cuenca, según los aportes directos de glaciares, los aportes directos de nieve y los aportes de agua con procesos interacción con las unidades geológicas. Los resultados indican que en la cuenca dominan las aguas que han sufrido procesos de interacción agua-roca, las cuales comprenden en gran parte los aportes de la cuenca del glaciar Pirámide y los aportes de aguas provenientes de depósitos morrénicos del valle de los glaciares Bello y Yeso. Son seguidos por las contribuciones directas de glaciares, las cuales corresponden en gran medida a los aportes de glaciares descubiertos. Finalmente, la fracción menor, corresponde a aportes directos de derretimiento de nieve, es decir, que se incorpora rápidamente a la escorrentía, sin interactuar con las unidades geológicas. El glaciar D-073 no presentó aportes de escorrentía superficial en las fechas en que fue monitoreado.