Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico / Una de las variables hidrológicas que mayor grado de incertidumbre genera en las cuencas de alta montaña es la determinación de la recarga de acuíferos, pues en general existe un conocimiento parcial del funcionamiento hidrológico a escala de cuenca y se desconocen los tiempos y magnitudes de los procesos que ocurren en el medio de paso entre la superficie y el nivel freático. En este estudio se adoptó una metodología que permitió identificar zonas potenciales de recarga utilizando información de sensores remotos y geoprocesamientos en programas SIG, y se aplicó un método químico ambiental basado en el balance del ion cloruro para estimar la recarga. La zona de estudio corresponde a la cuenca del estero Yerba Loca ubicada en la subcuenca del río Mapocho Alto, Chile Central. Para la caracterización de la cuenca este estudio desarrolló una revisión de información de los aspectos hidro-meteorológicos, geológicos y geomorfológicos. Se realizaron actividades de terreno para la instrumentación, las pruebas de infiltración y la recolección de muestras de agua de la zona no saturada, de escurrimientos, de la precipitación y del afloramiento, y de muestras de suelo en los lugares donde se instalaron los lisímetros de succión. Se realizaron análisis químico y textural con las muestras de agua y suelo, respectivamente. Se construyó un modelo conceptual de la zona no saturada. Se usó el método del balance del ion cloruro para el periodo de nov/2016 a jul/2017. Se llevó a cabo una modelación con HYDRUS-1D simulando el flujo de agua y transporte del cloruro en los primeros 100 cm de profundidad de la zona no saturada. Los resultados de la recarga potencial obtenida con ambos métodos fueron comparados entre sí. El 70,8% del área total de la cuenca presenta un potencial de recarga de Moderada a Pobre y que sólo en el 0,1% el potencial sería Bueno de acuerdo a la clasificación de Dar et al. (2010). Éste último principalmente en la parte media de la cuenca donde existen depósitos no consolidados y el relieve es ligeramente inclinado a inclinado lo cual favorece la recarga, estimada en dicha parte de la cuenca entre 4,3 y 9,5 cm (14 y 32% de la precipitación) para el periodo analizado aplicando el balance del ion cloruro y de 17,8 cm (57% de la precipitación) según el modelo numérico. Los resultados obtenidos indican que se requieren mediciones a otras cotas de elevación para la estimación de la recarga en toda la cuenca.

Esta tesis doctoral sienta las bases para calcular la recarga por la lluvia a los acuíferos por balance del ión cloruro (CMB), estimando en régimen estacionario y discutiendo su valor distribuido para todo el territorio español. Se aporta un valor de la tasa de recarga por la lluvia al terreno esperable en un lugar. El estudio de las variables del CMB es una contribución principal de este trabajo.La tasa media de deposición total de Cl en el centro peninsular es de 0,2 a 0,5 g·m-2·a-1. Es de 1 a 30 g·m-2·a-1 en la zona costera atlántica y de 1 a 15 g·m-2·a-1 en la mediterránea; en ambos casos con un fuerte gradiente de entre 0,1 y 1 g·m-2·a-1·km-1. Similar aspecto se produce en las áreas insulares. El coeficiente de variación de la tasa de deposición total de Cl aumenta de 0,10-0,20 en las zonas costeras hasta más de 0,40 en el interior peninsular; también aumenta con la cota topográfica. Este comportamiento se reproduce en los territorios insulares. El uso de la relación molar R = Cl/Br y ciertos criterios hidroquímicos de selección de muestras han asegurado que el contenido en Cl del agua de recarga no afectada en su salinidad natural deriva esencialmente del aerosol marino. Éste es de 10 a 50 mg/L en la zona costera atlántica y de 25 a 100 mg/L en la mediterránea. En el interior peninsular se miden contenidos entre 5 y 20 mg/L, e inferiores a 1 mg/L en zonas de cumbres. Los gradientes tentativos son de 0,2 a 1 mg·L-1·km-1 en zonas costeras. La situación en ambos archipiélagos es similar, aunque con contenidos en Cl y gradientes mayores. El coeficiente de variación del contenido en Cl es de 0,05-0,25 en las zonas costeras y de 0,15 a 0,55 en el interior peninsular. En los archipiélagos, el CV varía entre 0,10 y 0,20 en las zonas costeras de todas las islas y entre 0,10 y 0,40 en las islas de menor relieve. El flujo de Cl por la escorrentía directa, AE, oscila entre 2 y 8 g·m-2·a-1 en zonas costeras, y entre 0,02 a 0,05 g·m-2·a-1 en zonas de interior. El CVAE varía entre 0,10 y 0,30 en zonas costeras, y entre 0,40 y 1 en el interior. Los gradientes en la costa varían entre 0,05 y 0,20 g·m-2·a-1·km-1, y son de ~ 0,01 g·m-2·a-1·km-1 en el interior. La situación es similar en ambos archipiélagos.Las variables del CMB son características de un lugar y se han regionalizado espacialmente mediante krigeado ordinario (KO) e inverso de la distancia (ID), utilizando una malla regular de 5113 celdas de 10 km que cubre todo el territorio español. En cada nodo se ha interpolado un valor medio y un valor de coeficiente de variación de cada variable para obtener en ese nodo un valor de recarga media anual y un valor de su variabilidad natural. Los datos de las variables del CMB se han ajustado mediante semivariogramas teóricos de tipo esférico. Los valores medios de las variables se estabilizan entre 88 y 120 km; rango similar al obtenido para otras variables hidrológicas estimadas a la misma escala y para periodos plurianuales. Los coeficientes de variación se estabilizan entre 11 y 70 km. La varianza de estimación del contenido en Cl del agua de recarga es inferior al valor medio estimado en zonas costeras y de interior, y suele ser mayor al valor medio estimado para las otras dos variables en zonas costeras y de interior. Ambos métodos dan un rango de recarga media anual entre 1 y 800 mm·a-1 y estiman de forma similar valores entre 100 y 300 mm·a-1 y superiores. Los valores inferiores a 100 mm·a-1 están mejor estimados por el ID. Los mayores porcentajes de recarga son de ~ 60 % de la lluvia y se producen en zonas calcáreas peninsulares. Los porcentajes más bajos se miden en terrenos detríticos, en zonas semiáridas peninsulares e insulares y en ciertas zonas de interior donde afloran materiales cristalinos. El coeficiente de variación de la recarga oscila para el ID entre 0,15 y 1,7, y para el KO entre 0,2 y 1,7. Se recomienda usar el mapa de recarga media y de su coeficiente de variación obtenido mediante ID.La estimación de la recarga al terreno, sea éste acuífero o no, mediante el CMB usando métodos geoestadísticos de interpolación espacial de datos puede considerarse satisfactoria en la mayor parte del territorio español; es algo inicerta en zonas costeras, de alta variación orográfica o con pocos datos disponibles, y es bastante acertada en zonas con escaso control orográfico, lejos de la costa y con datos iniciales disponibles.