Geólogo / La cuenca de Copiapó se ubica en la III región de Atacama, abarca una superficie aproximada de 18.400 km² y está compuesta por 6 subcuencas: río Jorquera, río Pulido, río Manflas, quebrada Paipote, río Copiapó medio y río Copiapó Bajo. El acuífero de la cuenca desde el año 1989 ha estado sometido a intensas extracciones de agua, a tasas de 50 a 100 Mm³/año, sumado a la sequía que afectó a la zona durante la última década ha puesto en situación crítica a la cuenca debido a la escasez hídrica. Utilizando como escenario base la actualización realizada por la dirección general de aguas al modelamiento numérico de la cuenca se elige la mejor zona para evaluar dos escenarios; utilizar el lecho seco del río y la infiltración a través de pozos profundos. Al sector 3 de la división administrativa del acuífero, debido a que en el sector de la Puerta hay un alzamiento del basamento rocoso lo que permite el afloramiento de las aguas subterráneas. En ambos escenarios propuestos se obtienen mejoras a la situación actual al comparar el balance hídrico con el obtenido para el modelo base, el escenario de lecho presenta una disminución del 12.75% de perdidas mientras que el de pozos un 40%. Los niveles estáticos calculados por los modelos indican una recuperación mayor en el escenario de pozos, no obstante utilizar el lecho del río logra generar recuperación incluso en los últimos sectores del acuífero. Otro punto a analizar son los costos asociados a ambos escenarios, considerando que ambos proyectos necesitan el ingreso de 2 m³/s a la cuenca se optó por evaluar la opción de desalinizar agua de mar y su traslado al sector 3, el costo de esto asciende aproximadamente a 1.33 dólares el metro cúbico. Adicionalmente, el escenario de pozos debe considerar el costo de construcción de estos que asciende a 2.411.351.740 pesos. Tomando en consideración los costos y beneficios, se concluye que a pesar de tener un costo inicial mayor, la mejor alternativa es la obtenida por el escenario de pozos.

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Ingeniero Civil / El presente trabajo de tesis consiste en el estudio del impacto del cambio climático en la disponibilidad del recurso hídrico en la cuenca de Pangal en Pangal, ubicada en la VI Región. Por medio del modelo semidistribuido WEAP se modeló hidrológicamente, además por medio de un módulo acoplado se modeló glaciológicamente la cuenca a escala diaria, para luego realizar proyecciones de caudales para los años 2045-2075, se utilizarán los dos escenarios extremos de los cuatro creados y presentados en el quinto y último reporte del IPCC el año 2011, denominados RCP8.5 y RCP2.6 que corresponden al más desfavorable y al más conservador respectivamente. El objetivo principal de la tesis es estimar la variación del recurso hídrico en la cuenca de Pangal en Pangal. Para esto se usará un módulo de glaciares que se acopló al WEAP y se manipularán variables meteorológicas que se han tomado en terreno en la cuenca ubicada al norte próxima a la cuenca en estudio que ha sido monitoreada con varias estaciones a partir del 2004. Para llevar a cabo el objetivo se analizarán los antecedentes que existen sobre cambio climático, modelación hidrológica, glaciológica y de nieve. Luego, se dará paso a calibrar el modelo sin glaciares y a continuación se calibrarán los parámetros del módulo de glaciares, que dicho sea de paso, son el motor principal de la tesis. Se escogerán los nuevos escenarios de cambio climático llamados RCP o vías de concentración representativas, propuestos por Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) el año 2011. Se seleccionarán las dos forzantes radiativos extremos para así poder analizar todo el espectro generado por el modelo a seleccionar. Finalmente se analizarán los datos logrados por la modelación y se concluirá sobre la disponibilidad hídrica de la cuenca. La modelación dará como resultado las curvas de variación estacional con probabilidades de excedencia y la disponibilidad del recurso hídrico en general. Los resultados permitirán realizar decisiones sobre el futuro hídrico de la cuenca.

Magíster en Gestión y Políticas Públicas / El estudio de caso que se presenta a continuación ha tenido como finalidad realizar una indagación sistemática sobre el problema de la sobre-explotación de los recursos hídricos de la cuenca del río Copiapó, en la región de Atacama, norte de Chile. Enfoque conceptual para dar cuenta de la problemática que constituye el objeto de estudio del trabajo, es el del Análisis Institucional, cuyos fundamentos analíticos más básicos remiten a los principios de Economía Política formulados por Douglass North. Al momento de abordar empíricamente el fenómeno en cuestión, el marco teórico del estudio encontró en la Teoría sobre el Gobierno de los Bienes de Uso Común, de Elinor Ostrom, su principal soporte teórico y metodológico. La perspectiva del estudio puso su acento analítico en las conductas de los distintos agentes que participan en los procesos de explotación, gestión, administración y regulación de los recursos hídricos del acuífero del río Copiapó. Para poder dar cuenta del fenómeno de la sobre-explotación hídrica en tanto configuración de un determinado y específico statu quo en torno al uso de los recursos hídricos de la cuenca del Copiapó, se realizó un estudio sistemático de: Las características del sistema hidrológico que constituye la cuenca y el acuífero del río Copiapó. La situación de explotación productiva en que se encontraban los recursos hídricos y la modalidad de explotación que realizan los diferentes agentes presentes en la cuenca. El sistema de reglas constitucionales, de elección colectiva y operativas, contenidas y definidas en el Código de Aguas de Chile, del año 1982, y en Manual de Normas y Procedimientos para la Administración de Recursos Hídricos, del año 2008. El diagnóstico que hacen los propios agentes involucrados en el problema, sobre el fenómeno de la sobre-explotación hídrica de la cuenca. La idea era entender la sobre-explotación hídrica de la cuenca, como la emergencia de un determinado statu quo a partir de la integración dinámica de los cuatro factores descritos. Ello como una forma de delimitar los potenciales espacios para el desarrollo de un cambio institucional, a partir de los procesos de negociación que puedan desplegar los diferentes agentes que tienen participación en la distribución, explotación, gestión y regulación de los recursos hídricos disponibles en la cuenca del río Copiapó. De este modo, se buscó visualizar una política pública, pudiese facilitar el cambio institucional, disminuyendo sus costos de transacción, cambio e implementación.

Geóloga / Una reducción de las precipitaciones y una mayor intensidad de las mismas, acompañado, además, por un aumento en las temperaturas medias, son algunas de las modificaciones que el cambio climático global proyecta, para mediados y finales de siglo, en la zona centro-sur del país. De acuerdo a los escenarios planteados se prevé, para dicha zona, una disminución general en la disponibilidad de los recursos hídricos. Por otro lado, para entonces, se ha estimado un incremento del crecimiento demográfico, del desarrollo social, y un aumento de la superficie agrícola proyectado que harán aumentar la demanda de agua en la región. Estos hechos pueden afectar particularmente a la cuenca del río Maule donde se espera que la demanda del recurso supere considerablemente la oferta del mismo. Es, por esto último, que el presente estudio, intenta buscar, en la recarga artificial de acuíferos, una solución efectiva a la problemática expuesta. El objetivo principal de este estudio consiste en determinar sectores, dentro de la cuenca del Maule, que posean las características hidrogeológicas más adecuadas para realizar exitosos proyectos de recarga. Además, se pretende evaluar, a modo preliminar, la factibilidad económica relacionada con distintas alternativas metodológicas de recarga. Analizando y evaluando las características hidrogeológicas del área de estudio, se ha observado que en la cuenca del río Maule, existen, efectivamente, al menos ocho sectores que por sus profundidades del nivel estático pueden ser potenciales sectores de recarga. Sin embargo, el sector S4 parece ser el mejor emplazamiento para realizar proyectos de recarga ya que posee una gran superficie y las mayores profundidades freáticas del área de estudio. En particular, dentro de dicho sector, el subsector SS4.2 se ha propuesto, finalmente, como adecuado para inducir procesos de recarga porque posee una permeabilidad aceptable y una fuente cercana y medible de agua. Las cuatro alternativas de métodos de recarga propuestas en el subsector SS4.2, con tasa de infiltración de 6 m/día, resultaron ser proyectos preliminarmente viables. Sin embargo, la factibilidad real y el comportamiento de los materiales sujetos a recarga solo puede ser asegurada con estudios de terreno para conocer la estratigrafía, la tasa real de infiltración, y la calidad actual del agua. Conocimiento que se puede adquirir mediante la ejecución de proyectos pilotos de recarga.

Geóloga / En Chile el alto desarrollo de la minería y los efectos secundarios que tiene la operación de una mina sobre el medio ambiente son considerables, por lo que su correcto monitoreo es de vital importancia (Maksaev, 2001). El monitoreo del agua considera una serie de parámetros físico-químicos, (INN, 1987) a partir de los cuales es posible identificar anomalías de concentración, sin embargo, utilizar isótopos ambientales permite además realizar identificaciones del origen de las aguas. (IAEA, 2007) La cuenca del río Cuncumén, provincia del Choapa, Chile, alberga una parte de la operación de Minera Los Pelambres: el rajo de la mina y el tranque de relaves los Quillayes. En los monitoreos ambientales de las aguas en la cuenca, desde 2002 hasta la actualidad, se han observado aumentos en las concentraciones de sulfatos en los pozos aguas abajo del tranque de relaves. A partir de la campaña de muestreo realizada en noviembre de 2016, donde se muestrearon aguas superficiales y subterráneas y se consideraron 16 parámetros; T, pH, conductividad, elementos mayores, silicio e isótopos del agua y de sulfato, se pudo verificar el aumento de concentraciones de sulfatos (1500-2000 ppm) en la zona tranque de relaves y en los pozos ubicados aguas debajo de la zona tranque. Según la caracterización hidrogeoquímica realizada a través de: diagramas piper, stiff y binarios, cálculo de las razones iónicas y de los índices de saturación, se pudo identificar la mezcla de aguas: agua relave-agua subterránea en la zona bajo el tranque, indicador de la influencia del depósito de relaves sobre los recursos hídricos subterráneos. Posteriormente, con el uso de los isótopos δ18O-δ2H de la molécula del agua, se determinó el origen de las aguas presentes en la mezcla, identificándose dos miembros extremos: uno más liviano, las aguas superficiales aguas arriba del tranque de relave, y uno más pesado, el agua evaporada de la piscina de aguas claras. Los pozos aguas abajo del tranque se ubican entre ambos extremos, indicando que su origen es principalmente una mezcla entre los ingresos aguas arriba del tranque y la misma agua del tranque de relaves. Finalmente, con los isótopos δ 18O- δ 34S de la molécula de sulfato disuelto en el agua, se pudo determinar que el origen de los sulfatos en las aguas subterráneas y superficiales aguas abajo del tranque de relaves corresponde a una mezcla entre: los sulfatos de la oxidación de sulfuros y de los sulfatos de la disolución de yeso. Sin embargo, no se pudo determinar el porcentaje de cada uno de estos extremos en la mezcla, ya que representa una foto del momento de muestreo y no la variabilidad estacional y temporal a la que está afecta. / Este trabajo ha sido financiado por el proyecto CHI - 7013

Para el diseño de sistemas de aprovechamiento del recurso hídrico se requiere contar con información de caudales, registrada en el punto de interés. La longitud del registro disponible es clave en el procedimiento de estimación del caudal de diseño de las obras de control y evacuación de estos sistemas. La cuenca del río Maule, concentra un número importante de obras destinadas al aprovechamiento hidroeléctrico, cuyos diseños se basaron en antecedentes entre los años 1915 y 1991. Hoy en día, se dispone de un registro más extenso, por lo que se considera de interés analizar los efectos que tiene en la estimación de caudales de crecida, y en la seguridad hidrológica actual de dichas obras, la utilización de distintos escenarios temporales que contemplan variaciones de la longitud y el período del registro. El objetivo de este trabajo consiste en detectar la variabilidad que puede llegar a existir en las estimaciones de caudales máximos instantáneos asociados a períodos de retorno preestablecidos, en función de la longitud de los registros. Para ello, se recopilaron antecedentes sobre el diseño de seis obras hidráulicas de la cuenca alta del río Maule, y se analizaron los efectos de estas variaciones en la seguridad hidrológica de las obras. Los resultados del presente trabajo indican un comportamiento generalizado en las crecidas de origen pluvial, observándose para el mismo período de retorno, un aumento sistemático en la magnitud de los caudales estimados a medida que se utiliza un período del registro histórico actualizado más corto, llegando por ejemplo, a diferencias de hasta un 23,9% en la estimación del caudal milenario, utilizando 30 y 69 años de estadística, como ocurre en Melado en zona de presa. Si bien en las crecidas de origen nival no se detectó el mismo comportamiento para todas las cuencas analizadas, los caudales máximos instantáneos de períodos de retorno altos tienden a disminuir a medida que se utilizan sólo los últimos años de la estadística hidrológica. El caso más extremo para caudales de deshielo se presenta en los afluentes a la sección de Maule en bocatoma de central Pehuenche, donde existen diferencias de -8,9% en la estimación de caudales máximos instantáneos de período de retorno milenario, cuando se utilizan 50 y 30 años de estadística, respectivamente. Finalmente, se analizaron los efectos que tienen los caudales estimados bajo distintos escenarios de registro histórico, en la seguridad hidrológica de las obras, resultando en la mayoría de los casos una disminución con respecto a las esperadas en el diseño original.

Geólogo / La tendencia general de las precipitaciones en Chile va en descenso, mientras las temperaturas medias van en aumento, siendo los episodios de sequía cada vez más frecuentes. Estas son algunas modificaciones provocadas por el cambio climático, que se proyecta que sigan aumentando para mediados y finales de siglo, principalmente en la zona centro-sur del país (CONAMA, 2006; CEPAL, 2009; MMA, 2011; CR2, 2015). A esta situación se suma una creciente demanda hídrica resultado del aumento poblacional y el incremento constante de la actividad económica, produciéndose un déficit cada vez más importante del recurso hídrico, lo que ha conducido en muchos casos a una sobreexplotación de las fuentes naturales (DGA, 2012). La cuenca de los ríos Teno y Lontué se ha visto afectada por la disminución general en la disponibilidad de los recursos hídricos y de acuerdo al párrafo anterior se prevé que esta situación siga empeorando, lo que ha llevado a la DGA a declarar la cuenca en condición de restricción. Es por esto que el presente estudio, intenta buscar en la recarga gestionada una solución a la problemática expuesta. El objetivo principal de esta memoria de título consiste en identificar y mapear, en la cuenca de los ríos Teno y Lontué, las zonas con condiciones hidrogeológicas adecuadas para realizar recarga gestionada. Además se pretende proponer posibles alternativas de proyectos, de acuerdo a las condiciones técnicas de las áreas identificadas. De acuerdo a las características Hidrogeológicas analizadas, se ha observado que existen al menos 6 sectores, que por las profundidades del nivel estático y permeabilidades (>20m y >20m/d) pueden ser potenciales sectores de recarga. De estos 6, el sector 1 (S1) es el mejor lugar para la recarga gestionada, por poseer los niveles estáticos más profundos y las permeabilidades más altas, ser el más cercano a una fuente hídrica y el más amplio en términos de área. Dentro del sector 1, el subsector ORG se ha propuesto como el más adecuado para instalar obras de recarga gestionada, porque presenta un acuífero libre con las permeabilidades superficiales más altas, a su vez, es el más cercano al cauce del río Teno y el con mayor presencia de obras hidráulicas útiles para un futuro proyecto. Es decir el subsector ORG es el de mayor potencialidad para la recarga la gestionada en toda la cuenca de los ríos Teno y Lontué. La elección del mejor método de recarga propuesto, quedará sujeta a la disponibilidad de terreno. En caso de que la disponibilidad de terreno en las zonas aledañas al cauce del río Teno sea alta, se propone la utilización de piscinas de infiltración o zanjas de infiltración (Mecanismos superficiales y de muy baja profundidad), ya que estas alternativas son las que mejor se ajustan a las características hidrogeológicas del subsector ORG. En caso de que la disponibilidad de terreno sea baja, la alternativa más adecuada corresponde a los pozos de inyección, que es la alternativa técnicamente más eficiente, pues infiltra la misma cantidad que el resto en un espacio muy reducido. Los proyectos sugeridos recargarán 3600 l/s durante 4 meses (junio septiembre), considerando una tasa de infiltración de 6m/d. Utilizando un coeficiente de almacenamiento de 0,2 y teniendo en cuenta que se tendrá un volumen infiltrado de aproximadamente 373248000 m3 se generara un volumen saturado de 186624000 m3.

El agua es el recurso más escaso y preciado en las zonas áridas. La lluvia, escurrimiento superficial y subterráneo son fenómenos que condicionan la disponibilidad y uso del agua. El objetivo de este trabajo es analizar la situación actual de la gestión del agua en Chile bajo el marco legal e institucional establecido por el “Código de Aguas” de 1981, la modificación a éste el año 2005 mediante la ley 20.017, además la ley 19.300 sobre Bases Generales de Medio Ambiente, otras leyes y disposiciones reglamentarias pertinentes, para evaluar si estas permiten una gestión eficiente y sustentable del agua en las regiones de Tarapacá y Antofagasta. Además se estudia el mercado de derechos de aguas y la evolución de los precios del agua en el periodo 1994 - 2006 en estas regiones, para lo cual se elaboró una base de datos de las transacciones de derechos de aguas en este periodo, recopilada desde los Conservadores de Bienes Raíces de las ciudades de Pozo Almonte, Antofagasta y Calama. Se contempla el análisis completo de los instrumentos legales que se aplican, y la forma cómo éstos son efectivamente usados por los organismos pertinentes del Estado y del Sector Privado, en lo que a estos últimos les concierne. Se efectuará un análisis del comportamiento del mercado como instrumento reasignador de los derechos de agua en una zona árida, y también las reasignaciones por transferencias de volúmenes de aguas a través del mercado “spot” del agua. Se extraen conclusiones de diagnóstico sobre el movimiento del mercado de derechos de agua y se proponen recomendaciones sobre cambios legales e institucionales, con el objetivo de mejorar la eficiencia del mercado del agua, y la sustentabilidad de largo plazo de la explotación del agua y su relación con la sustentabilidad del medio ambiente relacionado, en la zona árida de Chile.

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / Los recursos hídricos a nivel mundial son cada vez más escasos, afectando a todos los continentes y a más del 40% de la población del planeta. Dentro de los usos consuntivos, el sector agrícola es el que consume la mayor cantidad de agua dulce disponible a nivel mundial. En Chile y el mundo hay gran incertidumbre en relación a la disponibilidad futura del agua, como consecuencia de la variabilidad climática y el explosivo incremento de las poblaciones, lo que supone una intensificación de la competencia por este escaso recurso. Por este motivo es indispensable realizar una gestión eficiente de los recursos hídricos comprendiendo el funcionamiento hidrológico de las distintas cuencas y sus problemáticas. La cuenca del río Maipo presenta la más alta concentración poblacional e industrial del país, la cual ha tenido un aumento explosivo en las últimas décadas, esto ha generado demandas cada vez mayores sobre los recursos hídricos por parte de los diversos sectores, especialmente en los sectores de riego y generación hidroeléctrica. En el presente estudio se analizó la respuesta de la cuenca del Río Maipo frente al problema de la escasez del recurso hídrico, considerando los efectos de escenarios de cambio climático y de aumento de la demanda hidroeléctrica sobre la satisfacción de la demanda de riego. Esto se logró mediante la utilización de modelos de simulación hidrológicos operacionales que realizan un balance de agua a través de los elementos superficiales y subterráneos existentes en la cuenca. En este caso, el modelo MAGIC-Maipo fue especialmente diseñado y actualizado por la DGA, describiendo topológica y físicamente las principales características de la cuenca. Con este tipo de modelación es posible simular distintos escenarios para una misma cuenca variando los parámetros de entrada y de salida del modelo, logrando comparar la situacion actual con las situaciones futuras. Los resultados permiten reconocer para el escenario de cambio climático, una disminución de la satisfación de las demandas de agua para regadío en el 76% de los sectores de riego, haciendo más restrictivas las condiciones en comparación con la situación actual. Sin embargo, no ocurre lo mismo para el escenario de inclusión de centrales hidroeléctricas, principalmente debido a que las captaciones de agua se realizan en la parte alta de la cuenca, no afectando a las zonas de riego. / Maipo River’s watershed has the highest concentration of population and industry in the country, within an explosive increase these last decades. This has generated larger water requirements in different areas, specially those concerning irrigation and hydroelectric supply. The present study analyzes Maipo River’s watershed answer to the water scant problem, considering the effects of climatic changes and the raise of water demand for irrigation. This is developed through the use of hydrologic simulation models, which are based on water balance procedures through deep and shallow elements of the watershed. In this case MAGIC-Maipo model was designed and updated by the DGA, describing physically and topographically the main features of the watershed. With this type of model, it is possible to simulate several scenarios for a watershed, changing the parameters of the model, comparing the current situation, with the ones in that may occur in the future. The results showed for the climate change scenario, a 76% decrease in water demand satisfaction for irrigating, restricting the irrigating area conditions comparing with the current situation. However, for hydroelectric plants scenario it occurs a different situation, because they are installed in the high part of the watershed, and it doesn’t affect irrigating areas.