Debido a su antigüedad el embalse Rapel ofrece una oportunidad única de ver el estado de avance del depósito de sedimentos en un embalse. Mediante la realización de mediciones de batimetría por parte de ENDESA y este estudio se es capaz de caracterizar la ubicación y estimar el volumen aproximado de sedimento acumulado en el embalse desde el término del llenado en 1971 hasta 39 años después. Además se analizan dos maneras de estimar el aporte de sedimentos afluentes al embalse, mediante un modelo numérico (MOSSEM) y la utilización de dos fórmulas empíricas. Es posible ver mediante las mediciones que se desarrolla un delta de sedimentos que abarca desde la junta de los ríos Cachapoal y Tinguirirca hasta el sector de Punta Verde. Este delta ha ido avanzado en el tiempo en extensión, afectando el volumen de regulación del embalse. Es posible suponer que en el delta se concentra la mayor parte del sedimento grueso que ha ingresado al embalse, mientras que los sedimentos finos serían transportados hasta el muro, donde existe un importante aumento de la altura de embanque desde la operación hasta la fecha. Sin embargo es necesario corroborar esta hipotesis extrayendo muestras del lecho a lo largo del embalse. En el trabajo se analiza el uso de un modelo numérico (MOSSEM) para simular el avance del delta. Para una correcta modelación del embalse es necesario realizar consideraciones que permitan representar la geometría y características propias del embalse Rapel, en especial lo que concierne a la condición de borde de aguas arriba. Utilizando los datos recopilados de caudales y geometría aguas arriba del embalse se realiza una estimación del gasto sólido de fondo para los ríos Cachapoal y Tinguiririca mediante las relaciones de Meyer Peter & Müller y Wilcock & Crowe. Existe una importante variabilidad en los resultados obtenidos para distintas secciones en un mismo río y según la relación de gasto sólido utilizada. Es necesario comprender los fenómenos involucrados para elegir de manera correcta las secciones representativas del río que entreguen la mejor aproximación del gasto sólido que potencialmente puede entrar al embalse. La relación de Meyer Peter & Müller es las que se aproxima de mejor manera al volumen de sedimentos medidos en el embalse, sin embargo no se recomienda su aplicación por no representar la física involucrada en el transporte de sedimentos en ríos de granulometría extendida.

Ingeniero Civil / El presente trabajo consiste en la modificación del modelo numérico MOSSEM desarrollado en la tesis de Magíster de González (2006) y su utilización para estudiar los procesos de sedimentación en el embalse Rapel, VI Región, Chile. El objetivo general es el estudio y aplicación del modelo de sedimentación en el embalse Rapel, considerando el delta de sedimento grueso del comienzo del embalse y la eventual corriente de turbidez que se desarrollaría a lo largo del embalse. Para esto se analizan las ecuaciones asociadas a la corriente de turbidez y se realizan modificaciones en la ecuación de conservación de sedimentos para ajustarla de mejor forma a la geometría utilizada por el modelo. Además, en la ecuación de momentum integrada en una sección transversal, se estudia su aplicabilidad y el efecto producido por cada término de ésta, diferenciándola de la ecuación integrada en la vertical. Se describen las actividades asociadas a la salida a terreno en los principales cauces afluentes al embalse Rapel: los ríos Cachapoal y Tinguiririca. El objetivo es determinar las características de los sedimentos que transportan ambos cauces y realizar una estimación del coeficiente de rugosidad de Manning a utilizar en la modelación. La granulometría del sedimento grueso se obtiene a través de un software que utiliza imágenes de alta resolución tomadas en la salida. Luego se deben extraer los sedimentos finos de las muestras obtenidas en cada cauce, lo cual se realiza utilizando dos metodologías: filtración y evaporización del agua de las muestras. Finalmente se obtiene la granulometría de los sedimentos finos utilizando un granulómetro láser y la densidad mediante ensayos de gravedad específica de sólidos. La modelación de la sedimentación del embalse Rapel se realiza desde el año 1971, cuando finaliza el llenado de éste, hasta el fin del año 2009. Existen antecedentes de batimetrías medidas en el verano del año 2010, por lo que éstas fueron de gran utilidad para analizar el comportamiento del modelo. Finalmente se discuten los resultados obtenidos en la simulación, donde se observa una sobreestimación del volumen de sedimento grueso depositado en el embalse, al ser comparado con el volumen estimado con mediciones en terreno. En el caso de los sedimentos finos, el modelo predice una sedimentación menor a la medida en terreno, por lo cual, se propone una conceptualización alternativa que pueda utilizarse en estudios futuros.