Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico / Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / 02/07/2021

Geóloga / En el presente trabajo se busca entender la dinámica y origen de formación del depósito Mesón Alto a través de una cartografía en terreno del depósito y sus alrededores y un posterior análisis basado en modelos análogos. La singularidad del depósito es que se ubica en la confluencia de valles glaciales, y frente a un escarpe, del cerro Mesón Alto, que son indicadores de distintos orígenes y el gran volumen del depósito. Distintos autores han señalado el depósito como morrena, depósito de remoción en masa o depósito mixto, donde esta última opción es la que se considera como hipótesis de este trabajo. Se confeccionaron dos mapas a partir de la cartografía de terreno, uno de ellos señala la litología de los clastos presentes en el depósito, lo que comprueba la existencia de 4 bandas litológicas donde de NW a SE se observan: 1) banda granítica, 2) banda andesítica, 3) banda granítica y 4) banda andesítica. Además la forma del depósito y su disposición con respecto al cerro Mesón Alto indican que el depósito fue generado por una avalancha de rocas proveniente de este cerro. En el depósito estudiado, se aprecian zonas que en superficie podrían no corresponder a la remoción en masa. En terreno 3 de esas zonas se observaron con mala selección, muchos finos y se ubican en el borde del depósito hacia la Laguna Negra y el embalse El Yeso, por lo que se presume son morrenas, o algún otro depósito de tipo flujo, pero siempre anterior al depósito de avalancha de rocas. De los modelos análogos se concluyó que el valle anterior a la remoción principal era un valle angosto, cuyas laderas eran de ángulos de pendiente menor a 30° y se interpretó que con solo una avalancha no se podrían haber generado 4 bandas de material seleccionado; se obtienen 2 bandas en caso de un detenimiento abrupto del material por un obstáculo como una morrena, o una alta pendiente de la ladera opuesta; y 3 bandas en caso de que el material que desliza no se detenga abruptamente, como con valles más anchos. Por lo tanto surgen nuevas hipótesis de que el origen del depósito pudo haber sido: a) una avalancha que genera 3 bandas y una morrena preexistente que conformaría la banda preexistente; sin embargo no se encontró en terreno evidencia de una morrena de esa magnitud en superficie. b) presencia de morrenas menores que no alcanzan a conformar una banda de material y dos o más avalanchas que debido a las morrenas ocultan parte del material en la caída, donde cada deslizamiento genera dos bandas. Queda propuesto realizar nuevos modelos que consideren deslizamientos sucesivos y el depósito que generarían.

Ingeniera Civil / Las tendencias de cambio en las condiciones climáticas a nivel mundial se hacen cada vez más evidentes y, a pesar de los esfuerzos intergubernamentales por reducir el nivel de emisiones de gases invernadero, no se puede contar con una mitigación de los efectos del cambio climático en el corto plazo. Se vuelve, entonces, necesario estudiar su posible impacto en el futuro. En este trabajo de título se estudió el riesgo de inundaciones en la quebrada San Ramón, en la comuna de La Reina, Santiago; zona que se ha observado especialmente susceptible ante este tipo de eventos hidrometeorológicos extremos. El objetivo general fue cuantificar el nivel de riesgo en la zona de estudio, calculado como una combinación entre niveles de peligro y vulnerabilidad. Como peligro, se consideró el nivel de inundación generado por las crecidas probables de ocurrir ante la situación climática actual y los escenarios climáticos A2 y B2 en el período 2070 a 2100; la vulnerabilidad se estimó en función del actual uso de suelo urbano. De esta forma, se pretende aportar información que permita reducir ya sea el peligro o la vulnerabilidad, es decir, que proporcione herramientas para la adaptación. Las inundaciones se han modelado a partir del cálculo del eje hidráulico en la quebrada y canal San Ramón asociado a crecidas, las cuales se estimaron mediante un hidrograma unitario sintético, en función de tormentas asociadas a períodos de retorno de interés. Dichas tormentas se obtuvieron a través del estudio de series de tiempo de variables meteorológicas, modeladas para la situación climática actual y para escenarios futuros. El cálculo del eje hidráulico en la quebrada proporcionó caudales de desborde en puntos críticos, los cuales se ingresaron como entradas de flujo para el cálculo del eje hidráulico en las calles, determinando niveles de inundación. Por otra parte, se ha estudiado el uso de suelo en la zona expuesta a las inundaciones, de modo de calificar cuantitativamente niveles existentes de vulnerabilidad. De esta forma, niveles de inundación y vulnerabilidad se han superpuesto, para generar mapas de riesgo. Los resultados indican que las precipitaciones máximas diarias aumentarán hasta en un 30% ante el escenario B2 y disminuirán en promedio un 3% ante el escenario A2. Por otra parte, las temperaturas aumentarán en un 20% en promedio ante los dos escenarios estudiados, lo cual lleva a un aumento de hasta un 37% en el área pluvial de la cuenca de interés, especialmente para períodos de retorno bajos. Finalmente, se obtuvo un aumento en los caudales de crecida de un 35% en promedio ante el escenario B2, y de entre un 7% y un 31% ante el escenario A2, observándose los mayores aumentos para períodos de retorno bajos. El cálculo de inundaciones sugiere que incluso ante la situación climática actual, la capacidad del sistema es excedida para un período de retorno de 5 años, generando desbordes. Ante escenarios futuros, y para períodos de retorno mayores, las inundaciones son extensas. La vulnerabilidad de la zona es más bien homogénea, siendo residencias particulares las más afectadas por las inundaciones. El nivel de riesgo se ve muy marcado por la ocurrencia de inundaciones extensas, más que por la existencia de zonas muy vulnerables.

El trabajo desarrollado apunta a la elaboración de una propuesta de medidas de mitigación y de seguridad en el suministro de agua potable en el Gran Santiago, frente a emergencias relacionadas a los cambios climáticos proyectados para el período 2070 - 2100, con énfasis en las crecidas de origen pluvial y los eventos de turbiedad que afectan a la cuenca del río Maipo Alto (Región Metropolitana). Para ello, se realizó una revisión bibliográfica sobre los posibles impactos del cambio climático en el rubro sanitario, se hizo una descripción general de la zona de interés, y se estudió la evolución y/o estado actual de las precipitaciones, temperaturas, elevación de la isoterma 0° C, uso de suelo y parámetros fluviométricos en la subcuenca. Más específicamente, se hizo un análisis, diagnóstico y verificación documental de los registros fluviométricos de la estación Río Maipo en El Manzano, representativos de la cuenca de interés tanto por su ubicación como por su cercanía a la Toma Independiente de Aguas Andinas. Mediante el uso de la curva hipsométrica de la subcuenca del Maipo Alto, en conjunto con información de la elevación de la isoterma 0 °C, obtenida de las estaciones de radiosonda Quintero y Santo Domingo; y de precipitaciones registradas en la estación Santiago Quinta Normal, se establecieron relaciones entre el caudal instantáneo máximo de un evento y las variables antes descritas. Un proceso análogo se efectuó para la turbiedad media de los eventos de turbiedad registrados entre 1997 y 2008, que no necesariamente coinciden con las crecidas. Entre los principales resultados y conclusiones obtenidos del trabajo, se encuentran: - La mayor amenaza al suministro de agua potable en el Gran Santiago no sería la mayor cantidad de nieve derretida durante el verano, sino la mucha menor capacidad potencial de acumularla durante el invierno, considerando que un posible futuro aumento permanente de la isoterma 0 °C de 200 m, 350 m, y 440 m se traduciría en un aumento del área de drenaje invernal del 18%, 34% y 42%, respectivamente, en relación a la situación actual. - De manera de enfrentar satisfactoriamente un evento de turbiedad de 5 días de duración, se recomienda a Aguas Andinas la incorporación de 2 m3 /s adicionales a la producción de emergencia de agua potable (a nivel de estanque), y la construcción de nuevos estanques de reserva que, en total, deberían contabilizar 250.000 m3 . - Cualquier estudio de crecidas que haga uso de registros fluviométricos en Río Maipo en El Manzano debería, a priori, utilizar información a partir de la sequía de 1968, dada la notoria mejoría en la regularidad, periodicidad y continuidad de las mediciones hechas a partir de entonces. Además, se recomienda la incorporación de mediciones de radiosonda en estaciones de montaña, o incluso en Quinta Normal, de manera de tener mediciones más precisas de la isoterma 0 °C en la subcuenca del Río Maipo Alto.

El pasado terremoto del 27/02/2010 de magnitud Mw 8,8, afectó una extensa zona de Chile central. Dentro de las zonas que presentaron daño, se cuentan las comunas de Buin y Paine de la Región Metropolitana. Tras el sismo se generaron cuantiosos estudios, de diversas disciplinas, orientados a complementar el conocimiento del comportamiento sísmico de los suelos. En el marco anterior, el presente trabajo de título pretende ser uno de los tantos aportes, teniendo como objetivo general definir las unidades geológicas relacionadas con la respuesta sísmica observada en las comunas de Buin y Paine. A través de la clasificación del relleno cuaternario según su respuesta sísmica, se busca proveer de información útil a las autoridades para la planificación territorial de la zona. Para tales efectos, el estudio contempla el análisis geológico del relleno cuaternario y la evaluación de frecuencias fundamentales del suelo, mediante el método Nakamura, sumado a la incorporación de antecedentes de daños a través de la observación en terreno y estudios de intensidades. En el área de estudio se reconocen depósitos aluviales, fluviales y coluviales, constituidos principalmente por intercalaciones de gravas en matriz areno-limo-arcillosa, con variaciones de su granulometría y espesor. En base a la granulometría dominante y a la geomorfología, se definen unidades geológicas. En la definición de estas unidades se considera la información obtenida de pozos y calicatas disponibles. Los daños más severos, producto del terremoto del 2010, ocurrieron principalmente en las localidades de Valdivia de Paine, Rangue, Abrantes, Pintué y Champa. El daño en estas tres últimas localidades, se asocia a procesos de licuefacción. En cuanto a los resultados obtenidos mediante la técnica de Nakamura, se muestran tres dominios con diferentes tipos de señales: (a) señal plana, ausencia de pico; (b) tres picos de amplitud variable, en las frecuencias 0,5, 2,0 y 5,0 Hz y (c) dos picos de amplitud media, entre las frecuencias de 1,0 y 2,0 Hz. Finalmente, con los resultados obtenidos se distinguieron cuatro zonas de diferente respuesta sísmica: (1) Buena respuesta sísmica: asociada a depósitos principalmente compuestos de gravas, con señales correspondientes al dominio (a); (2) Regular respuesta sísmica: asociada a depósitos coluviales y de ceniza, caracterizadas por una señal correspondiente a los dominios (a) y (c); (3) Mala respuesta sísmica: asociada a depósitos fluviales y de remoción en masa, y (4) Mala respuesta sísmica – suelos potencialmente licuables: asociada a depósitos constituidos por arenas y sedimentos finos con nivel freático somero, relacionadas al dominio de señal (b). Esta última presentó fenómeno de licuefacción en ciertas localidades.

Geóloga / Al este de la cuenca de Santiago, en el valle del Río Volcán, quedan expuestas las estructuras de la Cordillera de los Andes, observándose una serie de corrimientos y pliegues en rocas volcánicas cenozoicas y sedimentarias mesozoicas que conforman la Faja Plegada y Corrida de Aconcagua (FPCA). Al oeste de estas secuencias, se ha interpretado que los Andes Centrales corresponderían a una cuenca extensional, representada por la Formación Abanico, de edad Eocena superior-Miocena. El alzamiento del sector occidental de la Cordillera Principal entre los 33°S y 34°S ha sido relacionado a la inversión tectónica de esta cuenca. A pesar de los antecedentes estratigráficos, estructurales y geoquímicos que sugieren este proceso, los modelos no especifican geométricamente si un modelo de inversión tectónica explica la construcción de este segmento del Orógeno Andino. Es así como el objetivo general del presente trabajo es establecer un modelo estructural evolutivo del sector occidental de la FPCA, con el fin de entender la arquitectura del Orógeno Andino en esta zona y compararlo con el reportado en otras latitudes. A partir de las observaciones superficiales y su interpretación en profundidad, es posible establecer un dominio estructural, con rumbo N-S a NNE-SSW, afectado por estructuras de piel fina y piel gruesa, que tendrían dos niveles de despegue, pertenecientes a la Formación Río Colina y a la Formación Lo Valdés. La deformación fue interpretada como pliegues asociados a una falla lístrica inversa de vergencia este. Por otro lado, la FPCA presenta un sinclinal vinculado a un sistema de dúplex, generado en los primeros corrimientos de la FPCA. De acuerdo al acortamiento calculado para la FPCA a esta latitud (22,7 km) se propone el siguiente modelo de trasferencia de deformación desde el borde occidental del área de estudio, al borde oriental: la falla Estero Las Minas, controla la ubicación de rampas en el basamento, a partir de las cuales, corrimientos con despegue relativamente profundos, trasferirían la deformación hacia la cobertura mesozoica sedimentaria. Los corrimientos en secuencia habrían ocurrido entre los 15-9 Ma (Etapa D1). Posteriormente entre los 8-4 Ma (Etapa D2) se generarían los corrimientos fuera de secuencia y el emplazamiento de los intrusivos Chacayes, El Diablo y Colina. Este evento representaría unos de los últimos pulsos de compresión en la zona. En base a las evidencias a mesoescala recolectadas en terreno, como la continuidad de las estructuras, la falta de discordancias angulares visibles en la ladera norte del Río Volcán, y los estratos sinorogénicos de la Formación Colimapu, que evidencian deformación cretácica-paleocena, se plantean serias dudas sobre el carácter de borde de cuenca de la falla El Diablo, donde no existiría inversión de la supuesta cuenca de Abanico y las secuencias cenozoicas y mesozoicas se comportarían como un conjunto, desarrollando la FPCA. / Este trabajo ha sido financiado por el Centro de Excelencia en Geotermia de Los Andes (CEGA). Proyecto FONDAP CONICYT 15090013