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El Lago Budi es uno de los principales lagos de agua salobre de Chile por su importancia en la economía de la población aledaña a sus riberas y por su alta biodiversidad. Ubicado a 15 km del Océano Pacífico, su desagüe hacia el mar se da a través del río Budi. Sin embargo, la acción de la marea y el oleaje genera una barra de sedimentos en la boca de este último, la que permanece cerrada durante gran parte del año. La barra es removida artificialmente para evitar inundaciones en la ribera del lago, lo que altera la calidad de sus aguas debido a una corriente de densidad que se desarrolla por su lecho, asociada al ingreso de la marea. El principal efecto de esto, es una fuerte estratificación por salinidad en el lago Budi, la que impide, entre otras cosas, la llegada de oxígeno a las capas más profundas. Esto toma mayor relevancia si además se considera que, de acuerdo a estudios realizados en las últimas dos décadas, el Lago Budi estaría eutroficado. Mediciones de perfiles verticales de salinidad realizadas durante 2006 y 2007, confirmaron el ingreso de una corriente de densidad a través del río Budi, luego de la remoción de la barra. La modelación de la corriente de densidad fue llevada a cabo con el Software Mossem, el que fue modificado con este fin. Los parámetros característicos de la corriente fueron calibrados, presentando ésta un factor de mezcla y un coeficiente de arrastre iguales a 1.22 y 0.01, respectivamente. La validación de tales parámetros requiere de nuevas mediciones en el río y lago Budi, posteriores a la apertura de la barra. No obtante, las simulaciones reproducen los valores de salinidad en el lago. Junto con la corriente de densidad, se modeló el flujo de agua existente entre el lago y el mar. Los caudales de intercambio alcanzan magnitudes cercanas a los 130 [m3 /s] para la condición de llenado (alta marea) y de 150 [m3 /s] para la de vaciado (baja marea). La estratificación producida por el ingreso de la corriente de densidad, se mantuvo durante la primavera y parte del verano, viéndose destruida por los fuertes vientos de enero de 2007. La modelación eco-hidrodinámica del lago Budi fue realizada con los Software Dyresm y Caedym. Ésta permitió calibrar la velocidad y dirección del viento sobre el lago Budi, parámetros medidos por una estación meteorológica instalada en Pto. Saavedra, y del coeficiente de extinción de la luz. Los resultados muestran concentraciones de nutrientes en niveles de eutrofia para agua dulce, e indican la generación de una capa anóxica bajo la haloclina, la que se mantiene hasta producida la mezcla completa de la columna de agua. Diferentes escenarios de manejo de la barra fueron definidos, siendo modelada la condición hidrodinámica del lago Budi para cada uno. Los resultados indican que el manejo de la barra no sería fundamental en determinar el estado trófico del lago y que para un escenario de un canal con cota fija de fondo igual a 1.6 m, disminuirían los prolongados períodos de estratificación y anoxia de fondo en el lago. En esta situación podría ocurrir una cuña salina, la que ingresaría al lago para condiciones de alta probabilidad de ocurrencia. Por ello, junto con el canal se propone construir una compuerta de fondo en el río Budi, la que permita manejar el volumen y el tiempo durante el cual ingresa la cuña al lago.

Los sistemas expertos son desarrollados habitualmente para buscar soluciones en problemas complejos y poco conocidos, como es el caso de los ecosistemas fluviales chilenos. En Chile, los estudios sobre la fauna íctica poseen poca o nula información acerca de épocas de reproducción, fertilidad, estrategias reproductivas, entre otros. Elaborar estudios cuantitativos que permitan analizar el impacto de las especies ícticas exóticas sobre las nativas y el efecto antrópico sobre el descenso de las poblaciones es una necesidad creciente, siendo esta información esencial para establecer medidas de conservación apropiadas para cada especie y para el sistema fluvial en su conjunto. Por otra parte, la falta de una red hidrométrica adecuada fuerza el uso de herramientas complementarias en el estudio de los sistemas hídricos que introducen incertezas, las cuales a menudo son costosas y difíciles de cuantificar. En este contexto, el objetivo de esta tesis fue desarrollar un modelo de simulación de la calidad de hábitat disponible para peces nativos y analizar el desarrollo de la modelación en el contexto chileno. La zona de estudio seleccionada para esta tesis fue un tramo del río Huequecura, afluente al río Biobío. Como muchas cuencas pluviales del centro y sur de Chile, carece de fluviometría, lo cual condujo a resolver la simulación de la calidad del hábitat de peces nativos empleando el modelo de precipitación-escorrentía GR4J acoplado al modelo hidráulico HEC-RAS y al modelo de simulación de calidad de hábitat CASiMiR, el cual es calificado como un sistema experto, al emplear la información cualitativa de un biólogo en su implementación. La información de peces utilizada corresponde a aquella levantada por estudios de impacto y seguimiento ambiental en la zona, siendo ésta la mejor fuente de datos aquí y en muchos ríos del país. Todos estos elementos representan una innovación en la manera de enfrentar el problema de evaluar el impacto del caudal sobre los ecosistemas fluviales, ya que se toma un caso real y se enfrenta desde un enfoque ampliamente validado por la comunidad internacional, pero con los recursos que Chile posee. Los resultados indican, en el caso de los bagres, que existe una marcada idoneidad del hábitat para los individuos juveniles por sobre los adultos, lo cual explica en parte la mayor presencia de juveniles en las capturas empleadas para analizar el modelo. Sin embargo, el arte de pesca solo permite acceder a las orillas y el modelo solo permite diferenciar zonas a través de los mapas, limitando la posibilidad de validar a través de una sectorización genérica, dado que las capturas analizadas no indican el punto exacto y solo hacen referencia de su ejecución a la orilla del tramo como un todo. La investigación indicó que los esfuerzos por simular la calidad de hábitat de peces nativos podrían estar fuertemente limitados por una política ambiental chilena poco clara, incluyendo falta de datos en todas las áreas esenciales que un estudio medio ambiental requiere. El estudio concluye con recomendaciones para mejorar la integración de políticas ambientales en el manejo de recursos hídricos de Chile, por ejemplo, modificar el sistema político-legal del país para permitir un manejo flexible y eficaz del agua, dado el escenario de escasez futura que plantean los estudios más recientes. Además, se sugiere una metodología alternativa para estimar el caudal ecológico de los ríos, basada en los índices de calidad de hábitat.

La actividad que diariamente desarrollamos como sociedad implica que generamos alteraciones sobre nuestro entorno y el medio ambiente. Así, actividades tan comunes como la higiene personal o el cuidado de la salud pueden generar serios problemas en el ecosistema, dado que incorporamos a éste una serie de sustancias de diferente origen y naturaleza química, de los cuales se sabe relativamente poco respecto de su impacto en los distintos compartimentos ambientales y en el ser humano, sustancias que los investigadores han dado en denominar contaminantes emergentes. Dentro de estos contaminantes están los productos farmacéuticos y sus subproductos (metabolitos), un tema interesante de estudiar considerando que, a nivel internacional, las investigaciones en este campo se vienen desarrollando hace ya 20 años; y si bien no se trata de compuestos persistentes, su constante utilización y vertimiento los hacen estar presentes en nuestro entorno. La principal fuente de ingreso al ecosistema de este tipo de compuestos son las descargas de aguas servidas no tratadas y los efluentes de las plantas de tratamiento de esta agua; y en lo que respecta a la presencia de productos y subproductos farmacéuticos en agua para consumo humano, existe ciertamente un riesgo menor para la población, que debe ser estudiado. Actualmente las plantas de tratamiento, ya sea de agua para consumo humano como las de aguas servidas, no están diseñadas para tratar y eliminar productos y subproductos farmacéuticos, por lo que conocer de su presencia en nuestro entorno es fundamental. El trabajo experimental de esta Tesis se desarrolló en la Región del Biobío, específicamente en tres localidades ubicadas en la cuenca del río Biobío (Santa Bárbara, Los Ángeles y Concepción), uno de los río más importantes del país y en donde se desarrolla una variada gama de actividades, en el mes de diciembre de 2010; evaluándose la probable presencia de fármacos en los sistemas de tratamiento de agua para consumo humano y en los sistemas de tratamiento de aguas servidas, tanto en la entrada al sistema de tratamiento con en la salida del mismo. Los resultados obtenidos son claros al mostrar que la mayor presencia de estos compuestos se observa en las aguas servidas crudas, mientras que en las aguas destinadas al consumo humano, en el caso particular de las localidades en estudio, no se observó presencia de los mismos. Este trabajo de tesis debe ser considerado como un diagnóstico preliminar, el inicio de una línea de trabajo relacionada con la presencia de fármacos en las aguas servidas, el cómo los sistemas de tratamiento de dichas aguas son capaces de removerlos, la posterior descarga de las aguas tratadas al ecosistema y el comportamiento de dichas sustancias en éste, recomendándose realizar un estudio más acabado respecto de la presencia de fármacos en nuestros ecosistemas, de forma tal de poder a futuro pensar en el establecimiento de una regulación ambiental que incluya este tipo de compuestos.