Ingeniero Civil / El trabajo de título se centró en la modelación de hidrogramas de crecidas futuras, asociadas al cambio climático, en la cuenca Butamalal en Butamalal en la VIII Región de Chile. Los modelos de circulación global (GCM) que proyectan las variables meteorológicas para diferentes escenarios climáticos futuros, proporcionan los valores de la variable precipitación a escala mensual o diaria. Para estimar hidrogramas de crecidas, se requiere esta información a escalas temporales horarias o a mayor resolución. El objetivo general fue explorar metodologías para desagregar los valores futuros de precipitación diaria de manera de obtener los hietogramas requeridos por un modelo hidrológico aplicado en HEC-HMS, que permitió derivar hidrogramas de crecidas para eventos, además se estableció una metodología para determinar o modelar los caudales en forma continua en Matlab. Para ello se analizó en primer lugar, las metodologías de desagregación tradicionalmente usadas en Chile como son el método de Varas, distribuciones propias de ciertas zonas y curvas IDF. Luego, se calibró y validó el modelo hidrológico usando los antecedentes observados a la escala temporal deseada, y se analizaron los hidrogramas obtenidos al usar los hietogramas simulados con el método de desagregación seleccionado. Previo al análisis de los eventos de crecidas futuros, se debió hacer un tratamiento de los datos de precipitación proyectados por el modelo GCM MK3.6 para el escenario de cambio climático escogido, que corresponde al más desfavorable de aquellos pertenecientes a la comunicación más reciente del Panel Intergubernamental de Cambio Climático, denominado RCP 8.5. Dicho tratamiento, se refiere al escalamiento espacial y temporal de la información, usando los antecedentes medidos en estaciones en el área de interés. Los resultados obtenidos mostraron, descensos significativos entre el 10% y el 20% de las precipitaciones medias mensuales en la cuenca de estudio, para las 10 corridas del escenario RCP 8.5. También se observó una disminución de los caudales medios anuales entre el 8% y el 17%, dependiendo de la proyección a utilizar. Además, se observa una dispersión en las proyecciones de los caudales máximos instantáneos obtenidos del escenario RCP 8.5. Luego, para ciertas proyecciones se observó descensos de los caudales en el rango del 6% al 34% dependiendo del periodo de retorno. Sin embargo, otra proyección mostró aumentos de los caudales máximos instantáneos del orden del 32% dependiendo del periodo de retorno. Respecto a la distribución de precipitaciones, para crecidas asociadas a un periodo de retorno de 10, 20 y 50 años de precipitación máxima diaria, bajo una condición de humedad media, se observó una desviación estándar de 29, 36 y 43 [m³/s] respectivamente, para los caudales máximos instantáneos asociados a diferentes distribuciones de precipitaciones. Finalmente este trabajo concluye respecto a las variaciones del cambio climático, que a pesar de que las precipitaciones anuales disminuyen para todas las proyecciones, los resultados de caudales máximos instantáneos muestran que hay posibles proyecciones donde eventos extremos pueden darse con mayor frecuencia, generando crecidas de mayor magnitud a las que se tendría si no se considerase cambio climático, factor importante a tener en cuenta para la construcción de obras hidráulicas en la zona de estudio.

A nivel mundial existe una creciente preocupación por las consecuencias del cambio climático global, debido a las variaciones que se han observado en los eventos meteorológicos actuales, y que se espera, se intensifiquen en el futuro. Esta situación puede alterar la seguridad hidrológica de las obras hidráulicas construidas y en proyecto, al haber sido diseñadas a base de información considerada invariante en el tiempo, lo que se traduce en modificaciones de los períodos de retorno con que _estas se diseñan y generar por consiguiente problemas para la población ubicada aguas abajo de estas obras. Este trabajo es desarrollado en cuencas pluviales de la zona costera de la Región del Bio Bio y su objetivo principal es estudiar la variación de la seguridad hidrológica de obras hidráulicas para el escenario de emisiones A2 en el período 2070-2100. Para esto, se calibra y valida el modelo hidrológico GR4J en aquellas cuencas con información fluviométrica, utilizando como entradas al modelo las series de precipitación y evaporación media diaria observadas en estaciones cercanas a las cuencas de estudio. Posteriormente los modelos calibrados son utilizados para determinar las series de caudales actuales y futuros, a partir de la información meteorológica proporcionada por el modelo PRECIS DGF, previamente corregida de modo que sea representativa de las cuencas estudiadas. Finalmente se realiza un análisis de frecuencia con el que se determinan los caudales y períodos de retorno para la línea base y el escenario A2. Se realiza también un análisis en cuencas sin información fluviométrica, para lo cual se determinan los parámetros operacionales del modelo por medio de correlaciones entre éstos e índices que dependen de la geomorfología de la cuenca. Estos parámetros permiten determinar la variación de los períodos de retorno y caudales actuales y futuros del mismo modo en el que se realizó para las cuencas con información fluviométrica. Los resultados obtenidos indican una disminución de los caudales de crecidas en un rango entre 56% y 8 %, dependiendo de la cuenca y del período de retorno considerado. En general, mientras mayor es el período de retorno, menor es la variación del caudal. La seguridad hidrológica de las obras hidráulicas presenta un incremento en el período 2070-2100, debido al aumento de los períodos de retorno de diseño en el escenario A2.

El cambio climático representa actualmente una fuente de riesgo, por lo cual se debe conocer medidas de adaptación, ya que no se puede detener ni erradicar este problema, por lo cual se deben evaluar las posibles consecuencias para así mitigar los impactos. La evaluación de este riesgo cuenta con múltiples incertidumbres que se encuentran asociadas y que requiere un análisis profundo, teniendo en cuenta los aspectos científicos, sociales, económicos y aspectos ambientales. Para el análisis de escenarios futuros en hidrología, se han desarrollado una gran cantidad de modelos de simulación hidrológica de cuencas. En este sentido las investigaciones en este campo han sido notables e innovadoras. Usando el programa Water Evaluation And Planning (WEAP), se pueden construir distintos escenarios para luego realizar una comparación y analizar el impacto que se tendría dentro de un tiempo establecido. Utiliza técnicas y métodos eficientes que tienen una mayor exactitud en el pronóstico que ejecuta. Una vez establecidos los elementos que componen la evaluación hídrica y la simulación a trabajar, se analiza las particularidades de la gestión en la zona de estudio. Se plantea que el comportamiento del modelo tenga dos puntos de vista; una identificación actual de la cuenca en investigación, y otro esquema proyectado a corto plazo respetando las particularidades de la zona y proponiendo soluciones a la escasez hídrica Finalmente, este trabajo de investigación se cierra con un resumen de conclusiones y recomendaciones que impliquen las medidas de adaptación al cambio climático en todo tipo de actividad que abarque la tesis. / Tesis

Ingeniero Civil / El cambio climático es un proceso que afecta y seguirá afectando diversos fenómenos naturales, entre los que se encuentra el ciclo hidrológico de vital importancia para la generación hidroeléctrica. Para evaluar el impacto sobre esta actividad, en la cuenca del Alto Cachoapal, en esta memoria se desarrollan modelos hidrológicos de los ríos Pangal, Cachapoal y Cipreses y modelos operacionales de las centrales Chacayes, Coya y Pangal, los cuales en conjunto con proyecciones meteorológicas, bajo escenarios de cambio climático, permiten realizar pronósticos, en este caso, para el período comprendido entre los años 2040 a 2070 en ese lugar. El trabajo para hacer la evaluación señalada, se desarrolla en tres secciones. Estas secciones son: a. Creación de bases de datos por medio de proyecciones para el periodo futuro sobre variables meteorológicas, en particular de precipitaciones y temperaturas, utilizando los modelos climáticos de circulación global ECHAM5 y MK3.6, bajo escenarios SRES-A1B y RCP6.0, respectivamente, debidamente procesados para representar el contexto local. b. Calibración de modelos hidrológicos para los ríos de interés, los que una vez planteados permiten pronosticar sus caudales en periodos futuros, utilizando como información de entrada los pronósticos de las variables meteorológicas. c. Diseño de modelos operacionales de las centrales hidroeléctricas de interés, que, al utilizar las series de caudales proyectadas, permiten estimar los cambios esperados con respecto a un periodo de línea base. Como consecuencia de los procedimientos anteriores, se obtuvieron los siguientes resultados: a. Ambos modelos de circulación global predicen una disminución cercana a un 20% de las precipitaciones en la cuenca y un aumento de 2°C a 4°C en las temperaturas, tanto a nivel mensual como anual. b. Se pronostican cambios en los regímenes hidrológicos de las cuencas: la ocurrencia del caudal máximo se adelanta, así como también el inicio del periodo de deshielo; el caudal medio anual disminuye entre un 20% y un 40%, según qué modelo climático e hidrológico se utiliza. c. La generación hidroeléctrica de la central Chacayes disminuye entre un 11% y un 22% y el de la central Coya entre un 2% y un 7%. En la central Pangal se presenta un comportamiento disímil según sea el modelo, haciendo variar la distribución mensual de producción, pero sin generar una disminución de la potencia. Además, se observa un cambio en la distribución temporal de los meses con mayor generación.

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La presente investigación tiene por objetivo general realizar una propuesta técnico-económica del diseño hidráulico de una bocatoma para beneficio de las comunidades San Pedro y Santa Cruz pertenecientes a la región Ayacucho, estas comunidades no cuentan con infraestructura adecuada que les permita mejorar su sistema de riego y aprovechar de manera eficiente su potencial agrícola y la utilización de sus recursos humanos. La investigación realiza un estudio hidrológico para determinar las necesidades hídricas para agricultura, se generó los caudales medios mensuales del río San Pedro mediante el modelo de Luzt Scholz para determinar la oferta hídrica y finalmente se hizo el análisis de máximas avenidas, utilizando información proporcionada por el SENAMHI, ANA y otras instituciones relacionadas. Se presenta un diseño hidráulico de la bocatoma y de sus componentes más importantes, así como su presupuesto mediante metrados y análisis de precios unitarios. Finalmente se presenta el estudio económico de rentabilidad para determinar si el proyecto es viable. La investigación concluye que la implementación de proyectos como la bocatoma San Pedro permite mejorar no solo el sistema productivo agrícola de las comunidades si no también produce beneficios económicos a sus comuneros. / The present investigation has for general objective to realize a technical economic proposal of the hydraulic design of an intake for the benefit of the San Pedro and Santa Cruz communities belonging to the Ayacucho region, these communities do not have adequate infrastructure that allows them to improve their irrigation system and to efficiently use its agricultural potential and the use of its human resources. The research carried out a hydrological study to determine the water needs for agriculture, the average flows of the San Pedro River were generated by the Luzt Scholz model to determine the water supply and finally the analysis of maximum floods was made, using information provided by the SENAMHI, ANA and other related institutions. It presents a hydraulic design of the intake and its most important components, as well as its budget by means of measurements and unit price analysis. Finally, the economic profitability study is presented to determine if the project is viable. The research concludes that the implementation of projects such as the San Pedro intake allows to improve not only the agricultural production system of the communities but also to produce economic benefits to their community members. / Tesis

Ingeniero Civil / Los humedales altiplánicos corresponden a sistemas acuáticos complejos que se generan en cuencas endorreicas. Se componen normalmente por una laguna somera de alta salinidad, un bofedal y cursos naturales, principalmente formados por afloramientos de agua subterránea. Estos sistemas tienen particularidades únicas, asociadas a las condiciones climáticas y geográficas extremas que posee la región del Altiplano, caracterizándose por tener una alta biodiversidad y riqueza endémica. Sin embargo, han sido declarados como ecosistemas frágiles ante factores como el cambio climático y la minería. Lo anterior hace relevante el estudio y la conservación de estos sistemas debido al alto valor ecológico, científico y cultural que poseen. Lamentablemente, en la región Altiplánica existe poca información de monitoreo climático, y ésta, a su vez es acotada en el tiempo y espacio, de manera que los productos satelitales y los reanálisis atmosféricos se presentan como una herramienta útil para subsanar esta falta de información. En este trabajo se desarrolla una metodología que permite estimar el balance hídrico en humedales altiplánicos a partir de productos satelitales y reanálisis atmosféricos. Para lo anterior se utilizó el modelo propuesto por de la Fuente & Niño (2010), el cual permitió calcular el caudal afluente a los cuerpos de agua en los salares a partir de la evaporación potencial, superficie de los cuerpos de agua y salinidad de los aportes. La evaporación potencial se obtuvo mediante el uso del método aerodinámico a nivel horario propuesto por Thornthwaite & Holzman (1939), utilizando como forzantes la temperatura del aire, la humedad relativa, y el viento proveniente de los reanálisis atmosféricos ERA-Interim, además de la temperatura del aire calibrada mediante del producto LST MODIS. Por otro lado, la superficie de los cuerpos de agua se obtuvo a través del análisis automatizado de las imágenes de Landsat 5 y Landsat 8, haciendo uso del índice NDWI. Esta metodología se aplicó en el Salar del Huasco y Salar de Coposa, los cuales fueron escogidos principalmente por su contraste en términos de intervención antrópica. Finalmente, se analizó la precipitación de la zona mediante el producto TRMM-TMPA y su relación con el fenómeno del Niño-Oscilación Sur. Mediante la aplicación de esta metodología se logró observar la alta dependencia al nivel freático de los salares, además de los perjuicios en la disponibilidad hídrica por la sobreexplotación de los acuíferos de la zona y la lenta recuperación de estos sistemas. Mediante las herramientas implementadas se logró representar de manera adecuada la evolución y tendencia temporal de la superficie de los cuerpos de agua en los salares, así como la temperatura del aire y la humedad relativa. No obstante, ERA-Interim subestima significativamente la variabilidad del viento, limitando la correcta modelación de la evaporación potencial de la zona. Por otra parte, TRMM-TMPA mostró ser una herramienta útil para conocer la estacionalidad de la precipitación, pero presenta dificultades en reproducir su variabilidad. En general, los productos satelitales y de reanálisis presentaron un buen comportamiento, a pesar de sus limitaciones de resolución espacial. Sin embargo, para el mejoramiento en el uso de estos productos, se hace indispensable una buena red de monitoreo para calibrar esta información y mejorar así la reconstrucción de las series climáticas históricas. En particular, la medición del viento, parámetro que generalmente se excluye en los estudios, resultó ser fundamental para la estimación de la variabilidad histórica del balance hídrico en salares. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por el proyecto Fondecyt 1140821

Ingeniero Civil / En la región de Antofagasta, ubicada en el extremo norte de Chile, se encuentra una de las zonas más áridas de Sudamérica. La cantidad de ríos y lagos que se ubican en la zona son escasos, y es por esto que la recolección y utilización de aguas no saladas es dificultosa, a la vez que cualquier tipo de proyecto que tenga que ver con hidráulica el recurso hídrico. Sumado a lo anterior, la información hidrológica de la zona es escasa, debido a la baja cantidad de estaciones de medición disponible, con un extenso período continuo de tiempo, ya los pocos estudios actualizados realizados en la zona, siendo el Atlas de "Precipitaciones máximas 1, 2 y 3 días" (DGA 1991) el más actualizado en curvas IDF, lo cual no es adecuado para el diseño de obras hidráulicas en el año 2016, debido a que no incorpora los últimos 25 años de la historia climática de la zona. Por ello, los objetivos del trabajo de título aquí presente serán actualizar los coeficientes de duración y frecuencia, curvas IDF (Intensidad-Duración-Frecuencia) de Antofagasta y presentar isoyetas actualizadas de la II región de Chile. Se realizaron todos los procesos normales en el análisis de datos hidrológicos para distribuciones extremas, conducentes a obtener proyecciones acertadas de la precipitación en escalas de tiempo de 1 a 72 horas, para períodos de retorno entre 2 a 100 años. El proceso realizado se divide en 3 grandes secciones. Primero, la obtención de datos, la cual se realizó a partir de la información de precipitaciones diarias disponible en el Banco Nacional de Aguas y la Dirección Meteorológica de Chile (DMC) y, se incorpora la información de datos horarios de reanálisis de la NASA, y CISL RDA. . Segundo, Análisis de Frecuencia, donde se encontraron las distribuciones que mejor representaban a los datos obtenidos y a partir de estas, se obtuvieron los coeficientes de duración y frecuencia para cada estación. Tercero, la generación de isoyetas correspondientes a la precipitación de período de retorno de 10 años y duración de 1 día, y las curvas Intensidad-Duración-Frecuencia para cada localidad. Los resultados demuestran la utilidad del uso de datos de reanálisis, y que las tormentas en el extremo norte del país han variado entre un 3 a un 15% (tanto para coeficientes de duración como de frecuencia) para algunas zonas, e, incluso, hasta variaciones superiores al 30% (positivas o negativas) para otras en su intensidad promedio para sus diferentes duraciones y períodos de retorno, al igual que en sus valores de cantidad total precipitada por tormenta extrema. Se concluye que los resultados antiguos ya no son adecuados para el diseño de obras hidráulicas actuales Las curvas IDF y las isoyetas presentadas son suficientes por tanto para proyectos que utilicen de las precipitaciones en la región de Antofagasta.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Busca contribuir a la sostenibilidad de la nueva institucionalidad de gestión de los recursos hídricos en el marco del Sistema Nacional de Gestión de los Recursos Hídricos (SNGRH) de Perú a partir del fortalecimiento de la Secretaría Técnica y el Consejo de Recursos Hídricos de Cuenca (CRHC), con participación empoderada de todos los actores en los diversos espacios de concertación y en la implementación del Plan de Gestión de los Recursos Hídricos de Cuenca; con una mirada desde el CRHC Chancay-Huaral. Identifica el nivel de implementación de la Secretaría Técnica (ST) con personal, equipos y recursos financieros, por ser el soporte técnico para el funcionamiento del Consejo; porque a mayor implementación de la ST, mayor será el desempeño del Consejo; el nivel de posicionamiento del Consejo en la cuenca; el comportamiento personal o institucional de los representantes ante el Consejo de Recursos Hídricos de la Cuenca; el avance del Plan de Gestión de los Recursos Hídricos de Cuenca a diciembre del 2016, de acuerdo a lo invertido; y los programas, proyectos o actividades de información, sensibilización y capacitación con actores y población en la cuenca Chancay-Huaral. / Tesis

La presente tesis analiza y pretende demostrar la viabilidad de desarrollar un proyecto de una pequeña central hidroeléctrica en el pueblo de Comas, en la provincia de Concepción del departamento de Junín, para lo cual se realiza un análisis tanto de la demanda del recurso hídrico como de la demanda energética de la zona. Posteriormente, se realiza un predimensionamiento de las estructuras hidráulicas y de los demás equipos electromecánicos para obtener un presupuesto. Finalmente, mediante un análisis económico en el que se evalúan distintos escenarios, se sustenta y a su vez se propone la mejor alternativa para garantizar la viabilidad del proyecto. / Tesis