A disponibilidade de séries contínuas de chuva pode viabilizar a execução de muitos estudos que não seriam possíveis com séries que apresentam falhas, pois muitos modelos hidrológicos não apresentam bons resultados quando utilizados dados de entrada com valores faltantes. Neste estudo, as capacidades de Redes Neurais Artificiais (RNAs) foram analisadas para estimar falta de dados das estações pluviométricas. Assim, o objetivo deste trabalho consistiu em testar a utilização de séries pluviométricas preenchidas, em escala horária, a partir de redes neurais artificiais como entrada em um modelo hidrológico de base física, com parâmetros distribuídos. A hipótese levantada neste estudo é que o preenchimento de falhas de séries históricas de precipitação com as Redes Neurais Artificiais potencializam a sua utilização em estudos e na modelização hidrológica. Na metodologia foi proposto um método para preenchimento de falhas dos dados históricos de precipitação horária monitorados em dezoito postos pluviométricos. Posteriormente os dados de precipitação preenchidos foram aplicados em um modelo de previsão de vazão (SWAT). Foram simuladas sete situações para a verificação do desempenho do modelo SWAT, utilizando dados de entrada horários preenchidos de 16 postos pluviométricos, posteriormente, as séries de entrada foram sendo reduzidas, para 8 postos, 4, 2 e por fim 1 posto pluviométrico. Também foi simulado um cenário onde se utilizou como dados de entrada as 16 séries de dados horários sem preenchimento, e um cenário onde os dados horários preenchidos foram convertidos em diários. Foram construídos 1784 modelos para preenchimento de falhas nas séries de dados horários dos postos pluviométricos da bacia. O preenchimento das falhas apresentou coeficientes de analise de desempenho dos modelos elevados. De maneira geral, os valores do coeficiente de Nash-Sutcliffe (NS) encontrados no treinamento e na verificação das redes variaram de 0,80 a 0,99. A frequência com que foram encontrados valores de NS menores que 0.90 nos preenchimentos dos pluviógrafos foi baixa, da ordem de 3,6%. Na aplicação do modelo SWAT, a calibração e a verificação dos parâmetros do modelo foram realizadas com o uso das 16 séries horárias preenchidas com as RNAs. Resultados demonstraram que o coeficiente de eficiência de NS diminui à medida que quantidade de estações pluviométricas utilizadas na entrada do modelo são reduzidas, de 16 para 8, de 8 para 4, de 4 para 2 e de 2 para 1. Variaram de NS = 0,86 (com 16 pluviógrafos) a NS = 0,75 (com dois e um pluviógrafos). Ao se utilizar os dados sem preenchimento o modelo obteve um desempenho inferior, alcançando um coeficiente de NS 6 igual a 0,69. Com relação ao último cenário, em que os dados horários preenchidos foram acumulados e convertidos em diários para serem inseridos no modelo, os resultados foram os piores obtidos, o NS se igualou a 0,61. Nota-se que o preenchimento das falhas das precipitações horárias proporcionou a maximização dos dados disponíveis, com representação das variabilidades espaciais e, a realização de simulações para intervalos de tempo compatíveis com o tempo de resposta da bacia. / The availability of continuous rainfall series can enable the execution of many studies that are not possible with failed series, because many hydrological models do not provide good results when used input data with missing values. In this study, the capabilities of Artificial Neural Networks (ANN) were analyzed to estimate missing data rainfall stations. The aim of this study was to test the use of filled rainfall series as an hourly scale, as of artificial neural networks as input to a hydrological model physical basis, with distributed parameters. The hypothesis in this study is that the filling of historic precipitation series faults with the Artificial Neural Networks maximizes its use in studies and hydrological modeling. The methodology has been proposed a method for gap filling of the historical data of hourly rainfall monitored in eighteen rain gauges. Subsequently the completed precipitation data were applied in a flow forecasting model (SWAT). Seven situations were simulated to verify the efficiency of the SWAT model, a scenario with input time of 16 rain gauges with gap filling using RNAs, subsequently the input series were being reduced to 8 stations, 4, 2 and finally 1 rain gauges data filled. Was also simulated a scenario in which were used as input hourly data series of 16 unfilled posts, and a scenario with daily data entry was also simulated, where the hourly data filled of 16 stations were converted to daily data. 1784 models were constructed to fill gaps in the hourly data series of rain gauges in the basin. The gaps filling in hourly precipitation showed high efficiency coefficients of models. In general, coefficient of Nash-Sutcliffe (NS) values found during the training and verification networks ranged from 0.80 to 0.99. The frequency with which NS values smaller than 0.90 were found in the fill of the rain gauge was 3.6%. Based on the rainfall filled series, these were tested for their efficiency in the hydrologic simulation process, using the physically based SWAT model. The calibration and verification of the model parameters were performed using 16 pluviograph stations with hourly series filled with RNAs. Results showed that the efficiency coefficients of NS decreases as the amount of rainfall stations used in the input model are reduced from 16 to 8, from 8 to 4, 4 to 2 and 2 to 1. Ranged from NS = 086 (16 pluviographs) NS = 0.75 (with two one pluviographs). When using the not filling data, the model obtained a lower performance, achieving a 8 coefficient NS equal to 0.69. On respect to the latter scenario, in which hourly data were accumulated and converted filled in daily to be inserted in the model, the worst results were obtained, the NS equaled 0.61. It is noticed in this way, that the filling gaps of hourly rainfall provided the maximization of available data, with representation of spatial variability and, performing simulations to intervals compatible with the response time of the basin.

É amplamente conhecida a crescente utilização de modelos hidrológicos com o fim de representar simplificadamente os complexos processos do ciclo hidrológico em bacias hidrográficas. O ajuste destes modelos passa por uma etapa de calibração onde os valores de seus parâmetros são definidos. Novas ferramentas de otimização vem sendo desenvolvidas com o passar do tempo e surge a necessidade de avaliar seu desempenho na calibração automática de modelos hidrológicos que utilizamos no dia-a-dia como, por exemplo, o IPH II. Nesse contexto, nessa pesquisa foi desenvolvido um algoritmo baseado no comportamento de colônias de formigas, denominado ACO-IPH. Os algoritmos baseados no comportamento de colônia de formigas, desde a sua conceição foram projetados para fins de otimização e testados, até a atualidade, em diversas aplicações, onde apresentaram desempenhos aceitáveis, embora as aplicações na calibração de modelos hidrológicos sejam escassas. O algoritmo ACO-IPH foi inicialmente testado em funções matemáticas com ótimos conhecidos apresentando um bom desempenho em termos de eficiência e eficácia. Posteriormente foi acoplado ao modelo hidrológico IPH II como uma alternativa na calibração automática mono-objetivo e verificado seu desempenho e as simplificações e limitações de sua utilização. Uma vez acoplado, o algoritmo foi testado na calibração automática do modelo IPH II utilizando uma série sintética de vazões e, posteriormente, utilizando séries reais de vazões em quatro bacias hidrográficas. O desempenho do algoritmo foi avaliado em termos de eficácia e eficiência, para três diferentes funções-objetivo e utilizando como critério de comparação o algoritmo SCE-UA. Os diferentes testes executados na calibração automática do modelo hidrológico IPH II mostraram que o ACO-IPH consegue encontrar boas soluções, porém não consegue apresentar um desempenho, em termos de eficiência e eficácia, comparável a algoritmos do estado da arte atual, como o algoritmo SCE-UA. A perda de eficiência do ACO-IPH em comparação ao SCE-UA é a mais importante, podendo demorar, em média, até 10 vezes mais até a convergência. / It is widely known the increasing use of hydrologic models in order to represent the complex processes of the hydrological cycle in watersheds. To adjust these models a calibration step is necessary, where the values of its parameters are defined. New optimization tools have been recently developed that could be used for the automatic calibration of hydrologic models as the IPH II. In this study an algorithm was developed based on the behavior of ant colonies, named ACO-IPH. Since its conception, the mathematical algorithms based on ants foraging behavior were designed for optimization purposes and tested, until today, in several applications, where it showed acceptable performance, although the applications for the calibration of hydrologic models are scarce. The ACO-IPH algorithm was initially tested on mathematical functions where the global optimum was known showing a good performance in terms of efficiency and effectiveness.Then it was coupled to the hydrologic model IPH II as an alternative for the single-objective automatic calibration. Several indices were estimated to assess the ACO-IPH performance after analyzing the simplifications and limitations of its use. Once coupled to the IPH II model, the algorithm was tested in the calibration processes using synthetic streamflow series and later using real series of observed streamflows in four watersheds. The algorithm's performance was assessed in terms of effectiveness and efficiency for three different objective functions and using as a basis of comparison the SCE -UA algorithm. The different tests performed in automatic calibration of hydrological model IPH II showed that ACO-IPH can find good solutions, but cannot reach the efficiency and effectiveness of other evolutionary algorithms like the SCE-UA. The loss of effectiveness of ACO-IPH compared to the SCE-UA is the most relevant. The ACO-IPH took, on average, 10 times longer toconvergence.

A precipitação é provavelmente a variável do ciclo hidrológico que apresenta a maior variabilidade espacial. Postos pluviométricos convencionais fornecem registros válidos apenas para um pequeno entorno do instrumento. A baixa densidade de postos pluviométricos em bacias brasileiras tem sido o fator determinante nas incertezas dos resultados de diversos modelos hidrológicos que têm sido aplicados no país. Nesse contexto, estimativas espaciais de precipitação podem constituir-se em uma ferramenta extremamente útil. Essas estimativas, embora pouco precisas quando comparadas com valores pontuais medidos no solo, fornecem uma boa noção da distribuição espacial das chuvas. Neste trabalho, avalia-se em que medida as estimativas de precipitação obtidas a partir do satélite TRMM podem ser úteis quando usadas como dado de entrada do modelo hidrológico distribuído MGB-IPH, sozinhas ou associadas com os dados da rede pluviométrica. Os resultados são analisados em termos de vazão simulada, considerando que esta representa a integração de todos os fenômenos hidrológicos na bacia. Foram realizados estudos de caso na bacia do rio São Francisco até a UHE Três Marias, que conta com boa rede pluviométrica para aferir as estimativas, e na bacia do rio Tapajós, que possui baixa densidade de postos pluviométricos. O modelo alternativo, usado com estimativas de satélite, teve desempenho pouco inferior ou mesmo similar ao modelo convencional, usado com dados de pluviômetros. Além disso, os campos de precipitação obtidos por satélite são potenciais ferramentas para consistência de dados pluviométricos em escala de bacia hidrográfica e estimativa da precipitação em áreas com deficiente rede pluviométrica, considerando que os resultados obtidos pela rede e por satélites mostraram valores próximos.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016. / Submitted by Camila Duarte (camiladias@bce.unb.br) on 2017-01-17T20:58:16Z No. of bitstreams: 1 2016_CarolinaLópezRendón.pdf: 4558379 bytes, checksum: b7833a6fd8d7008ceafa97513a53da1f (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-03-14T18:16:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_CarolinaLópezRendón.pdf: 4558379 bytes, checksum: b7833a6fd8d7008ceafa97513a53da1f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-14T18:16:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_CarolinaLópezRendón.pdf: 4558379 bytes, checksum: b7833a6fd8d7008ceafa97513a53da1f (MD5) / O trabalho consistiu na avaliação da ameaça por escorregamentos de terra a nível de bacia usando uma ferramenta que combina um modelo hidrológico completo com um modelo geotécnico probabilístico onde o objetivo final é incorporar essa ferramenta com um radar meteorológico até chegar num sistema de alerta temprana. Para o cálculo da ameaça desde a abordagem probabilística foi empregada a metodologia de confiabilidade (β*) embora a função objetivo não foi o fator de segurança, mas sim a altura crítica da água sub-superficial (lençol freático) proveniente da condição crítica da função de fator de segurança (FS=1). A análise estatística foi acoplada num modelo hidrológico-geotécnico apresentado por Aristizábal (2013) chamado SHIA_LandSlide, que envolve um sistema de tanques desenvolvido por Velez (2000), que simulam o ciclo hidrológico desde a caída da chuva até a vazão final do rio, junto com um modelo simples de talude infinito. A bacia escolhida para a análise foi a do rio “La Arenosa” localizada em San Carlos, um povoado perto da cidade de Medellín na Colômbia, onde foi calibrado o modelo determinístico (SHIA_LandSlide). Esso com o intuito de conhecer a relação no comportamento do modelo probabilístico (SHIA_LandSlide Probabilístico) com o modelo determinístico (SHIA_LandSlide). Depois da análise encontrou-se que em comparação com outros modelos semelhantes a porcentagem de acerto (Hit Rate) foi muito boa, com um 82%, 5% maior que o modelo SHIA_LandSlide, mas na porcentagem de falso alarme o SHIA_LandSlide Probabilístico apresentou um acréscimo de 20% que é um valor importante, mas levando em consideração que o modelo incorpora as incertezas do solo e os valores muito próximos à falha, o acréscimo do falso alarme já era esperado. Mas além dos anteriores índices, o modelo apresenta uma terceira faixa de valores que representam as células que depois do evento de chuva ficaram numa condição de estabilidade limite, onde a célula vai ser susceptível a qualquer mudança nas condições do solo, do entorno e também a solicitações externas como são chuvas posteriores, terremotos ou a intervenção antrópica. / This work contains a landslide hazard assessment in a drainage basin level. The assessment was done using a tool that combines a complete hydrological model with a probabilistic geotechnical model. The main objective was to include the tool within a weather radar in order to get an early warning system. Accounting for a probabilistic approach, a reliability methodology (β*) was implemented to estimate the landslide hazard. The critical height of the sub-surface water (water table) associated to the critical condition of a safety factor function (S.F. = 1.0) was the objective function, instead of the safety factor itself. The statistical analysis was coupled with a hydrological-geotechnical model called SHIA_LandSlide, developed by Aristizábal (2013). This model involves a system of tanks developed by Velez (2000) (that simulates the hydrological cycle from precipitation to the final flow in the river) with a simple infinite slope model. The basin drainage of the La Arenosa River, located in San Carlos (a town near Medellin), Colombia, was chosen for the analysis since the deterministic SHIA_LandSlide model was calibrated to such a basin. The predictions of the model considered in this dissertation, which uses a probabilistic approach, and the predictions of the aforementioned deterministic model were compared. The results indicate that, when compared to similar models, the model of this work approximates very well with the deterministic model, showing a very good Hit Rate (82%) 5% more than similar models with an increase in the false alarm (around 20%) that is high, but with a probabilistic analyses its common to elevate the false alarm rate because all of uncertainties.

A precipitação é provavelmente a variável do ciclo hidrológico que apresenta a maior variabilidade espacial. Postos pluviométricos convencionais fornecem registros válidos apenas para um pequeno entorno do instrumento. A baixa densidade de postos pluviométricos em bacias brasileiras tem sido o fator determinante nas incertezas dos resultados de diversos modelos hidrológicos que têm sido aplicados no país. Nesse contexto, estimativas espaciais de precipitação podem constituir-se em uma ferramenta extremamente útil. Essas estimativas, embora pouco precisas quando comparadas com valores pontuais medidos no solo, fornecem uma boa noção da distribuição espacial das chuvas. Neste trabalho, avalia-se em que medida as estimativas de precipitação obtidas a partir do satélite TRMM podem ser úteis quando usadas como dado de entrada do modelo hidrológico distribuído MGB-IPH, sozinhas ou associadas com os dados da rede pluviométrica. Os resultados são analisados em termos de vazão simulada, considerando que esta representa a integração de todos os fenômenos hidrológicos na bacia. Foram realizados estudos de caso na bacia do rio São Francisco até a UHE Três Marias, que conta com boa rede pluviométrica para aferir as estimativas, e na bacia do rio Tapajós, que possui baixa densidade de postos pluviométricos. O modelo alternativo, usado com estimativas de satélite, teve desempenho pouco inferior ou mesmo similar ao modelo convencional, usado com dados de pluviômetros. Além disso, os campos de precipitação obtidos por satélite são potenciais ferramentas para consistência de dados pluviométricos em escala de bacia hidrográfica e estimativa da precipitação em áreas com deficiente rede pluviométrica, considerando que os resultados obtidos pela rede e por satélites mostraram valores próximos.

É amplamente conhecida a crescente utilização de modelos hidrológicos com o fim de representar simplificadamente os complexos processos do ciclo hidrológico em bacias hidrográficas. O ajuste destes modelos passa por uma etapa de calibração onde os valores de seus parâmetros são definidos. Novas ferramentas de otimização vem sendo desenvolvidas com o passar do tempo e surge a necessidade de avaliar seu desempenho na calibração automática de modelos hidrológicos que utilizamos no dia-a-dia como, por exemplo, o IPH II. Nesse contexto, nessa pesquisa foi desenvolvido um algoritmo baseado no comportamento de colônias de formigas, denominado ACO-IPH. Os algoritmos baseados no comportamento de colônia de formigas, desde a sua conceição foram projetados para fins de otimização e testados, até a atualidade, em diversas aplicações, onde apresentaram desempenhos aceitáveis, embora as aplicações na calibração de modelos hidrológicos sejam escassas. O algoritmo ACO-IPH foi inicialmente testado em funções matemáticas com ótimos conhecidos apresentando um bom desempenho em termos de eficiência e eficácia. Posteriormente foi acoplado ao modelo hidrológico IPH II como uma alternativa na calibração automática mono-objetivo e verificado seu desempenho e as simplificações e limitações de sua utilização. Uma vez acoplado, o algoritmo foi testado na calibração automática do modelo IPH II utilizando uma série sintética de vazões e, posteriormente, utilizando séries reais de vazões em quatro bacias hidrográficas. O desempenho do algoritmo foi avaliado em termos de eficácia e eficiência, para três diferentes funções-objetivo e utilizando como critério de comparação o algoritmo SCE-UA. Os diferentes testes executados na calibração automática do modelo hidrológico IPH II mostraram que o ACO-IPH consegue encontrar boas soluções, porém não consegue apresentar um desempenho, em termos de eficiência e eficácia, comparável a algoritmos do estado da arte atual, como o algoritmo SCE-UA. A perda de eficiência do ACO-IPH em comparação ao SCE-UA é a mais importante, podendo demorar, em média, até 10 vezes mais até a convergência. / It is widely known the increasing use of hydrologic models in order to represent the complex processes of the hydrological cycle in watersheds. To adjust these models a calibration step is necessary, where the values of its parameters are defined. New optimization tools have been recently developed that could be used for the automatic calibration of hydrologic models as the IPH II. In this study an algorithm was developed based on the behavior of ant colonies, named ACO-IPH. Since its conception, the mathematical algorithms based on ants foraging behavior were designed for optimization purposes and tested, until today, in several applications, where it showed acceptable performance, although the applications for the calibration of hydrologic models are scarce. The ACO-IPH algorithm was initially tested on mathematical functions where the global optimum was known showing a good performance in terms of efficiency and effectiveness.Then it was coupled to the hydrologic model IPH II as an alternative for the single-objective automatic calibration. Several indices were estimated to assess the ACO-IPH performance after analyzing the simplifications and limitations of its use. Once coupled to the IPH II model, the algorithm was tested in the calibration processes using synthetic streamflow series and later using real series of observed streamflows in four watersheds. The algorithm's performance was assessed in terms of effectiveness and efficiency for three different objective functions and using as a basis of comparison the SCE -UA algorithm. The different tests performed in automatic calibration of hydrological model IPH II showed that ACO-IPH can find good solutions, but cannot reach the efficiency and effectiveness of other evolutionary algorithms like the SCE-UA. The loss of effectiveness of ACO-IPH compared to the SCE-UA is the most relevant. The ACO-IPH took, on average, 10 times longer toconvergence.

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / La calidad y el tiempo invertido en el proceso de toma de decisiones depende de la recopilación de antecedentes, información existente y la accesibilidad y entendimiento por parte de los tomadores de decisiones de ésta. Se plantea que estos procesos se ven facilitados con la utilización de sistemas de apoyo a la toma de decisiones. En este contexto se evaluó la aplicabilidad de un soporte de información y conocimiento, las bases de datos semánticas (BDS), como herramienta de transferencia de conocimiento científico y/o experto para la toma de decisiones en el sector público. En este estudio se construyó una base de datos semántica de la clasificación de cuerpos de agua de Chile. El proceso de construcción consideró la conceptualización del área de estudio o dominio de conocimiento, la explicitación de conceptos y la construcción de la ontología. Posteriormente, se realizó una evaluación de esta base de datos como herramienta de transferencia de conocimiento, para lo cual se realizaron dos evaluaciones. La primera evaluó el desempeño de profesionales en la solución de problemas relacionados con el conocimiento almacenado en la BDS, en comparación con el desempeño con soportes tradicionales para este mismo tipo de conocimiento. La segunda evaluó la percepción de la aplicabilidad de la herramienta en el sector público con profesionales del Ministerio del Medio Ambiente (MMA). La evaluación evidenció que las BDS presentan similares tiempos de acceso a la información que los soportes tradicionales, en dominios de conocimiento afines a los profesionales evaluados. El número de errores en el grupo evaluado con la BDS (10% de errores) es menor que el grupo evaluado con soportes tradicionales (35% de errores), lo cual sugiere que el uso de esta herramienta tiene potencialidad en procesos de comprensión de la información y toma de decisiones. Por otro lado, la herramienta fue evaluada positivamente por los profesionales del MMA considerando que la herramienta es útil y adecuada para el soporte de información y conocimiento en su quehacer en la toma de decisiones. Finalmente, se concluye que la herramienta mejora la gestión de las temáticas abordadas en la institucionalidad ambiental, disminuyendo las brechas entre el sector público y el científico y/o experto mediante la explicitación de conceptos y la interconexión de éstos, facilitando el entendimiento entre profesionales semánticamente distantes. / Quality and time invested in the process of decision making depends on the gathering of background information as well as the access and understanding that decision makers have on this. It's been argued that this processes are facilitated by the use of decision-making support systems. In this context, the applicability of an information and knowledge support, the semantic databases (SDB), as a tool for scientific and/or expert knowledge transfer has been evaluated, for the decision making processes in the public sector. In this study, a semantic database of the Chilean water bodies classification was built. The process of building considers the conceptualization regarding the study area or knowledge domain, the explicit statement of concepts and the construction of the ontology. Later, this database was evaluated as a tool for knowledge transfer, for which two assessments were carried out. The first one evaluated the performance of the professionals in the solution of problems related with the knowledge stored in the SDB, in comparison with the performance of traditional support for this same kind of knowledge. The second one evaluated the perception of the applicability of the tool in the public sector with professionals from the Environment Ministry. The assessment made evident that the SDB present similar times of information access than traditional supports, in similar knowledge domains as the evaluated professionals. The number of errors in the evaluated group with the SDB is lower than the group evaluated with traditional supports, which suggests that the use of this tool has a potentiality for information understanding and decision making processes. On the other side, the tool was positively evaluated by the professionals of the ministry, considering it as a useful and adequate tool for the information and knowledge support for their decision making work. Finally, it's concluded that the tool improves the management of the addressed themes in the environmental institutions, diminishing the gaps between the public sector and the scientist and/or expert, through the explicit statement of concepts and the interconnection between them, facilitating the understanding among semantically distant professionals.

Memoria para optar al título profesional de Ingeniero Agrónomo Mención Economía Agraria y Administración / En las aguas del Canal Camarico se produce una problemática ambiental cuyo origen se asocia con las prácticas de los habitantes de la Toma Yaconi ubicada a 500 metros aguas arriba del punto de entrega del agua para riego. Este problema corresponde a la presencia de residuos sólidos domiciliarios en las laderas del canal y en el agua transportada por éste, lo que menoscaba su calidad, incrementa los costos de limpieza y dificulta su gestión. Este problema se considera relevante dado que los servicios ambientales identificados en la cuenca del río Limarí tales como el aprovisionamiento de agua, filtración de agua, aprovisionamiento de alimento y secuestro de carbono se encuentran asociados a la actividad agropecuaria y es dicho rubro el que se ve afectado por la existencia de la problemática antes descrita. Con la finalidad de solucionar este problema se propone la aplicación de un programa de pago por servicios ambientales, que considera como proveedor del servicio ambiental a los habitantes de la Toma Yaconi, quienes se encuentran en condiciones de entregar agua para uso agrícola en función de su ubicación geográfica y sus prácticas, mientras que los regantes del Canal Camarico son los usuarios del servicio ambiental ya que requieren del recurso en apropiadas condiciones de calidad y volumen para lo cual pueden realizar un pago monetario a los proveedores del servicio. El mecanismo de pago propuesto es de carácter mixto considerando la generación de beneficios para los habitantes de la Toma como la entrega de dinero, generación de empleo y ayuda para llevar a cabo actividades de autoabastecimiento como reciclaje y compostaje, usando como insumo parte de los residuos presentes en el canal. Los pagos propuestos se circunscriben a los montos obtenidos a partir de la valoración del servicio ambiental a través de la técnica de Costos de reposición. Dentro del esquema se propone una participación activa del Estado en un rol tanto de fiscalizador como de financista parcial del programa. Esta fiscalización debiese estar a cargo de una institución que transparente y valide el programa como parte de su quehacer. / In the Camarico’s channel produces an environmental problem whose origin is related to the practices of the inhabitants of Yaconi’s appropiation located 500 meters upstream from the point of delivery of irrigation water. This problem is the presence of household waste on the slopes and in the water wich erodes the quality of the resource, increasing cleanup costs and affecting its management. This problem is relevant because the environmental services identified in the Limari river watershed like water provisioning, water filtering, food provisioning and carbon capture are related to the agriculture industrie wich is afected by the described problem. In order to solve this problem, it propose the implementation of a program of payment for environmental services, which considers environmental service provider to the inhabitants of Yaconi’s appropiation, they are able to provide water for agricultural use based on their location and quality due to its geographical location and their practices, the users of the environmental service are the farmers of the Camarico’s channel. The farmers need this resource under conditions of quality and volumen in order to this they should make a payment to the providers. In the payment mechanism to the environmental service provider are considered money, employment and assistence to carry out recycling and composting activities wich use the households waste as an input. The proposed payments are based on the amounts obteined from the valuation of environmental services through the replacements costs technique. The mechanism of environmental service payments its propose an active State participation as supervisor and partial financer. The supervising should be in charge of an institution that validate the program as part of their duty.

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / Ante la creciente presión sobre los recursos hídricos, los organismos internacionales, como la CEPAL, han trabajado en el desarrollo de nuevas estrategias para su administración, como lo es la Gestión Integrada del Recurso Hídrico (GIRH). Esta plantea una gestión eficaz y dinámica que considera al recurso como un bien social y económico, finito y vulnerable e interrelacionado con el resto de los componentes del territorio, en donde cantidad y calidad determina su utilización. La unidad territorial propuesta para su gestión es la cuenca. Chile no está ajeno a las problemáticas asociadas al uso y conservación de los recursos hídricos, debido en gran parte a que la actual legislación e institucionalidad se basa en un modelo de gestión sectorial, lejana al concepto de GIRH. El propósito es estudiar los problemas de gestión del recurso hídrico que existen en la cuenca del río Hurtado, y proponer acciones a seguir que contribuyan a iniciar un proceso de gestión integrada. Para ello se planteó como objetivo general realizar un estudio preliminar para el diseño de un sistema de gestión integral del agua en una cuenca rural semiárida. El estudio se llevó a cabo realizando en primer lugar una caracterización del sistema hídrico de la cuenca, a través de un análisis morfométrico e hidrológico utilizando sistemas de información geográfica, incluyendo un estudio de la satisfacción de la demanda para el riego. Como segundo objetivo se evaluó la gestión actual del recurso hídrico, diagnosticando las Organizaciones de Usuarios de Agua, empleando metodologías cualitativas y clasificándolas de acuerdo al protocolo desarrollado por la Comisión Nacional de Riego (CNR); realizando un análisis de las transacciones y de propiedad de derechos de aguas, con el fin de aportar con un estudio empírico al debate sobre el comportamiento del mercado del agua; y efectuando un análisis FODA de esta gestión, teniendo como marco de referencia los principios y elemento prácticos del GIRH. Finalmente como tercer objetivo, se propone una lista de actividades prioritarias al momento de iniciar el proceso de GIRH en la cuenca. Los principales resultados obtenidos revelan que las disponibilidades de agua de la cuenca no satisfacen las demandas actuales de riego. El mercado de agua se observa poco dinámico, coincidiendo que su propiedad está fuertemente concentrada. En los aspectos organizacionales, existen espacios de participación escasos y precarios, no obstante a nivel de organizaciones sociales las personas tienen un alto nivel de participación, lo cuál puede ser aprovechado en un proceso de GIRH. A partir de los resultados se puede concluir que los conflictos asociados a la gestión del recurso hídrico responden a la falta de información, capacidad técnica y de participación efectiva de los usuarios del agua, y a la ineficiencia en su uso, el cuál no se ajusta a las disponibilidades de agua existentes. / Due to the growing pressure on water resources, the international organizations, such as CEPAL, have worked in the development of new strategies for their administration, as is the Integrated Water Resources Management (IWRM). This outlines an effective and dynamic management that considers the resource as a social good as well as an economic, finite and vulnerable one and interrelated with the others components of the territory, where quantity and quality determines its use. The territorial unit proposed for its management is the basin. Chile is not detached from the problems associated with the use and conservation of the water resources, largely due to the fact that current legislation and institutionalization are based on an administration model based on sectors, distant to the concept of IWRM. The purpose is to study the problems of administration of the water resources that exist in the basin of the Hurtado River, and to propose actions that contribute to commence a process of integrated administration. For this the general objective stated is to carry out a preliminary study for the design of an integrated water resources management in a semi-arid rural basin. The study was carried out firstly by a characterization of the hydric system of the basin, through a morphometric and hydrological analysis using geographical information systems (GIS), including a study of the satisfaction of the demand for irrigation. As a second objective the current administration of the water resource was evaluated, diagnosing the Water Users Organizations, using qualitative methodologies and classifying them according to the protocol developed by the National Commission of Irrigation (CNR in Spanish); carrying out an analysis of the transactions and of property of water rights, with the purpose of contributing with an empiric study to the debate on the behavior of the water market; and making a SWOT (Strengths, Weaknesses, Opportunities, Threats) analysis of this administration, having as reference frame the principles and practical elements of the IWRM. Finally as a third objective, a list of high-priority activities are proposed at the moment of beginning the process of IWRM in the basin. The main results obtained reveal that the availability of water from the basin does not satisfy the current demands of irrigation. The water market is observed as not being very dynamic and coincidently that its property is strongly concentrated. In the organizational aspects, participation spaces that exist are scarce and precarious. Nevertheless at the level of social organizations people have a high participation, which can be an advantage in a process of IWRM. From the results one can conclude that the conflicts associated to the administration of the hydro resources respond to the lack of: information, technical capacity and of the users of water effective participation; and to the inefficiency in its use, which does not adjust to the existing availability of water.

Memoria para optar al título profesional de Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / No autorizada por el autor para que este disponible el texto completo en línea / Para la planificación y gestión de los recursos hídricos se requiere conocer no sólo la cantidad de agua que llega a la superficie terrestre, sino también el agua que sale de la superficie como evapotranspiración (ET). Esta variable es el factor más importante en el intercambio de energía y agua entre la superficie de la tierra y la atmósfera, la cual puede estimarse a través del balance energético superficial (BES). De esta manera, la estimación de los flujos energéticos superficiales permite avanzar en el conocimiento del paisaje de un territorio para su posterior planificación. En este estudio se estimó la distribución espacial de los flujos energéticos superficiales en un sector caracterizado por limitaciones hídricas, el secano costero de la Región del Maule, con el objetivo de identificar relaciones entre las variables biofísicas del paisaje y los componentes del BES. Para esto se calibró el modelo S-SEBI en el área de estudio y estimaron los componentes del BES a través de dos imágenes satelitales del sensor ASTER y datos de temperaturas máximas y mínimas diarias. Luego, para analizar los patrones espaciales en el paisaje, los componentes del BES se compararon con las variables biofísicas del paisaje asociadas a: índice de vegetación NDVI obtenido de las imágenes ASTER; cobertura de uso de suelo, clases de textura y profundidad del suelo, obtenidos a partir de estudios cartográficos de la Región del Maule; y variables topográficas de altitud, pendiente y exposición obtenidas de un Modelo Digital de Elevación (DEM). Las comparaciones fueron realizadas en base a diagramas de cajas entre las clases del material cartográfico para cada componente del BES, para lo cual se aplicaron pruebas de contrastes entre clases con el test estadístico Kruskal-Wallis y posteriormente con el test Mann-Whitney. Las variables topográficas fueron comparadas en base a las distribuciones de frecuencias para cada variable y componente. A partir de esta metodología se obtuvieron los componentes del BES en ambas escenas, donde se encontraron que la mayoría de las clases mostraron diferencias significativas. Mientras que las coberturas boscosas tienen las mayores tasas de ET, los terrenos agrícolas se sitúan muy por debajo con tasas similares a las praderas y matorrales. En cuanto al NDVI se encontró una alta correlación lineal con la ET, explicando en más del 75% las tasas encontradas para ambas escenas. Finalmente, se pudo concluir que el modelo S-SEBI permite estimar los componentes del BES con un mínimo de datos meteorológicos, y sus patrones espaciales observados en ambas escenas pueden ser explicados por las variables biofísicas estudiadas.