El uso de modelos hidrológicos distribuidos en cuencas periurbanas requiere definir en forma efectiva la unidad espacial que se utiliza para el análisis. Entre los distintos tipos de discretización se encuentran las Unidades de Respuesta Hidrológica (URHs), que permiten representar en forma explícita diferentes elementos, tales como, áreas impermeables, canales artificiales, colectores de aguas lluvias y calles que pueden modificar significativamente la dirección del flujo superficial. En este estudio se abordan los requerimientos del modelo hidrológico PUMMA (PeriUrban Model for landscape Management), donde ciertos parámetros como la distancia entre centros de gravedad de las URHs, ubicación de la red de flujo, y la longitud del perímetro influyen directamente en la extracción de la red de flujo superficial, sub-superficial y los niveles de agua subterráneos. En la malla de entrada se corrigieron aquellos elementos mal-formados, que corresponden a polígonos de forma irregular, con bordes mal representados y con el centro de gravedad fuera del polígono. Para identificar estos elementos se utilizaron descriptores de forma, resultando el Índice de Convexidad como el mejor descriptor, con un valor límite de 0.75. Se abordaron problemas como ajuste de contornos y suavización de bordes con ángulos rectos, también se realizó un proceso de segmentación espacial que consideró criterios como distribución homogénea de pendiente, convexidad y tamaño máximo de las URHs, en el que se aplicó un enfoque de triangulación y disolución mediante criterio de convexidad limite. Todas estas tareas fueron implementadas mediante el uso del software GRASS-GIS y rutinas escritas en Python. El pre-procesamiento automático se aplicó en dos cuencas peri-urbanas francesas, Mercier y Chaudanne, con 7.3 km2 y 4.1 km2 respectivamente. Se considera sustancial el mejoramiento obtenido en la red de drenaje de ambas mallas optimizadas, en la que se obtuvo una representación más realista de las líneas de flujo, tanto en longitud como en trayectoria.

Ingeniera Civil / En el último siglo se han presentados alzas sostenidas en las temperaturas medias globales, producto del aumento en la emisión de los gases de efecto invernadero, debido al desarrollo social y consecuente aumento de la población a nivel mundial. Recientemente se han publicado algunos resultados de la fase 5 del proyecto de comparación de modelos acoplados, CMIP5, en el cual se ha instado a que las instituciones mejoren los modelos de circulación global, GCM, y que entreguen no sólo una serie meteorológica temporal, sino un conjunto de series alternativas. Además se han definido escenarios basados en distintas consideraciones de patrones de concentración representativos, RCP, que consideran forzantes radiativas fijas hacia el año 2100. Debido a la importancia del recurso hídrico para el abastecimiento de agua potable en la ciudad de Santiago y a la presencia de variados proyectos hidroeléctricos de centrales de pasada, la zona del río Maipo es considerada vulnerable frente a los cambios climáticos que podrían ocurrir, por lo que se pretende estimar los efectos que estos tendrían en la hidrología de la cuenca alta del Maipo, para el período 2040-2070. Para realizar el estudio, se analizarán los modelos GCM que proveen la información meteorológica para la zona y se contrastarán sus resultados con las observaciones existentes en las estaciones meteorológicas y así seleccionar aquel que se estime más adecuado por mantener en el período de línea base las características climáticas de la región. Se utilizarán los resultados del GCM seleccionado, para proyectar las condiciones climáticas futuras en la zona, para los escenarios extremos. Para realizar el estudio, se analizaron los modelos GCM que proveen la información meteorológica para la zona y se contrastaron sus resultados con las observaciones existentes en las estaciones meteorológicas y así seleccionar aque que se estime más adecuado por mantener en el período de línea base las características climáticas de la región. Se utilizarán los resultados del GCM seleccionado para el escenario RCP 2.6 y RCP 8.5, que corresponden al con menor y mayor nivel de radiación solar respectivamente. Los diez conjuntos de proyecciones de cada escenario se utilizaron como entrada al modelo del software de planificación hidrológica WEAP, con el que se obtuvieron diferentes proyecciones de los recursos hídricos en al menos tres cuencas de la parte alta el río Maipo. Con el resultado de este estudio se espera obtuvo la proyección en la disponibilidad del recurso hídrico en el período antes señalado, las variaciones en la hidrología y la respectiva incertidumbre asociada a cada escenario como también aquella asociada a los escenarios susceptibles de ocurrir. Siendo el cambio más notorio el paso de un régimen netamente nival a uno mixto nivo-pluvial en todas las cuencas.

Ingeniero Civil / Uno de los temas de interés en hidrología es el pronóstico y la simulación de caudales con diversos fines. Para ello se utilizan modelos hidrológicos, que han ido aumentando en complejidad con el paso de los años, de manera de hacerlos más representativos a condiciones reales. En este contexto, en la zona del Río Cautín se ha implementado el modelo hidrológico TopNet, para modelar los caudales de las cuencas Río Cautín en Cajón, Río Cautín en Rariruca, Río Blanco en Curacautín, Río Muco en puente Muco y Río Collín en Codahue, considerando como constantes espaciales los parámetros principales de este modelo. En base a lo expuesto, el presente trabajo de título tiene como finalidad la realización de un análisis de las parametrizaciones espaciales en la calibración del modelo hidrológico TopNet, en su aplicación a la cuenca del Río Cautín, IX Región de Chile. El objetivo general es analizar cómo afecta la incertidumbre asociada a los parámetros característicos del modelo TopNet y su efecto en la simulación de caudales en la cuenca del Río Cautín. Por ello se realizó una revisión tanto de los antecedentes y datos del sector, cómo un análisis de la bibliografía relativa al uso del modelo TopNet, de manera de comprender como afecta cada parámetro en los resultados. Las calibraciones se llevaron a cabo usando quince configuraciones de variación espacial, siendo estas las combinaciones de cuatro parámetros característicos asociados a: la (i) velocidad de escorrentía superficial (V), (ii) coeficiente de rugosidad de Mannig (n), (iii) conductividad hidráulica saturada (K0) y (iv) parámetro f de TOPMODEL (f), considerando cada uno distribuido y no distribuido, de forma de observar el comportamiento de éstos bajo distintas situaciones. Los resultados comparativos fueron obtenidos con distintas configuraciones, analizados y comparados utilizando el coeficiente de Nash-Sutcliffe. Dicho análisis muestra que existen variaciones entre los diferentes escenarios, aunque éstos no son de gran magnitud. Se aprecia que al no distribuir los parámetros K0 es el más sensible, presentando un leve aumento en el indicador. Por otro lado se obtuvo que el hecho de distribuir o no n, no influye en los resultados. Mientras que al modificar f y V se puede ver deficiencias. En cuanto a los resultados obtenidos en cada cuenca, se puede concluir que no todas siguen el mismo comportamiento, en especial las estaciones Río Cautín en Rariruca y Río Blanco en Curacautín. Esto deja en notoria evidencia que los ponderadores tomados para la cuenca de la estación Río Cautín en Cajón, la cual contiene diversos tipos de topografía y propiedades de suelo, no coinciden con los ponderadores que necesitan estas estaciones, a su vez bajo una recalibración de la estación Río Blanco en Curacautín, se aprecia que se está considera un nivel de almacenamiento en el follaje bajo, el cual corresponde a ajustar el nivel de precipitación alto que se consideró en esa zona.

Ingeniera Civil / Actualmente, en Chile la ley sólo asigna derechos de agua a los usos extractivos y el caudal ecológico es la única herramienta para la asignación de recursos hídricos para usos no extractivos. Para definir adecuadamente mecanismos de asignación para usos del agua no extractivos es necesario contar con los beneficios asociados a los usos in situ del agua. En este trabajo se propone una metodología para analizar los tradeoffs entre usos recreativos in situ y usos extractivos del agua. El método propuesto se basa en la determinación de los beneficios de usos in situ y extractivos en función del caudal asignado a cada uso. El primero de estos se representa con curvas de beneficio que miden la calidad de actividades recreativas en función del caudal que se mantiene en el río. Por otra parte, se obtiene el costo de oportunidad o pérdida de beneficio de los usos extractivos para generar la curva de oferta de los usos in situ. La metodología propuesta consiste en obtener el beneficio cualitativo de varias actividades recreativas en ríos en función de variables hidráulicas asociadas al caudal, luego se estudia la relación entre el caudal y estas variables hidráulicas para un número de perfiles representativo del río en estudio. Como resultado se obtienen las curvas de beneficio de actividades recreativas en función del caudal para cada perfil. Finalmente estos resultados se integran para representar el beneficio en función del caudal pasante en todo el tramo de río estudiado, y se cuantifica la cantidad de kilómetros de río continuo que garantizan la práctica de estas actividades en función del caudal durante la temporada de verano. Por otra parte, la pérdida de beneficio de los usos extractivos al dejar una unidad más de caudal en el río puede interpretarse como la curva de costo marginal (curva de oferta) de usos in situ y se obtiene del costo de oportunidad del uso extractivo. La integración de la curva de beneficio de usos in situ y la curva de oferta, expresadas como función del caudal mantenido en el río permite identificar los tradeoffs entre estos usos. El método se aplica al río Maipo, donde los principales usos del agua que entran en conflicto corresponden a rafting, kayak e hidroelectricidad. Los resultados del método indican que los usos extractivos reducen el beneficio de las actividades recreativas del río Maipo durante los meses de febrero, marzo, abril y octubre. El caso más crítico se observa en abril bajo un escenario de hidrología seca, donde la cantidad de kilómetros de río aptas para la práctica de estas actividades se ve reducida en casi 14 kilómetros. Los impactos en las actividades in situ se ven aminorados al restringir la cantidad de agua a extraer del río. Durante los meses de verano se obtienen las asignaciones óptimas de recursos hídricos entre ambos usos que garantizan una cierta cantidad de kilómetros de río para la práctica de las actividades con la menor pérdida económica del uso extractivo.

Ingeniero Civil / El agua es un tema primordial para la minería chilena debido a la escasez hídrica en los sitios en los que se emplazan las faenas. También es vital la preocupación que existe de parte de las comunidades en cuanto a la disponibilidad y calidad del recurso. Por lo anterior se hace necesaria la implementación de iniciativas de sustentabilidad hídrica que contribuyan al uso responsable del recurso además de ser transversales para todas las faenas mineras y de fácil entendimiento para todos los actores involucrados. El presente trabajo se centra en la iniciativa denominada Huella Hídrica y tiene como objetivo desarrollar una metodología de fácil aplicación que permita su cálculo en faenas mineras chilenas considerando la variabilidad climática y operacional utilizando el software GoldSim. Para este cometido primero se realiza un estudio de la Huella Hídrica y una comparación con otras iniciativas de sustentabilidad hídrica, para luego conceptualizar una faena minera tipo identificando las variables de entrada y parámetros necesarios para el cálculo de la Huella Hídrica azul del concentrado de cobre. Se considera además la incertidumbre ya sea operacional o exógena que rige cada proceso. Se destaca la inclusión de un modelo de recirculación de aguas para tranques de relave (WRM). Luego, al modelo resultante de esta conceptualización, se le realiza un análisis de sensibilidad y de dominancia estocástica con el fin de identificar las variables y/o parámetros críticos sobre los cuales se definen escenarios o esquemas de operación relevantes para la industria minera. Los datos para la modelación se obtienen en base a trabajos realizados por Garcés (2011) y Peña & Huijbregts (2014), mientras que la metodología se basa en el manual de WFN (Hoekstra, et al., 2011) y las recomendaciones de Younger (2006) para la minería. Sobre los resultados generales, la incertidumbre a la cual está sujeta el sistema genera variaciones que van desde un 3% hasta un 12% de la media , en [m3/ton mineral], dependiendo del caso. Se obtiene además que los parámetros y variables referentes al circuito de relaves son las de mayor relevancia para la Huella Hídrica y que aquellas de origen climático, aunque importantes, en escenarios reales no generan impactos significativos en los resultados.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico / Ingeniero Civil / Los recursos hídricos superficiales que proceden desde el lado oeste de la cordillera, al sur del paralelo 33°S constituyen un eje fundamental en el insumo a la actividad agrícola e industrial de Chile, ofertando el agua potable de casi la mitad de la población y representando un 70% de la capacidad instalada de energía hidroeléctrica. Durante la pasada década, se ha creado una mayor conciencia en la comunidad científica respecto de la alta variabilidad interanual y a largo plazo que afectan a los regímenes de precipitación, temperatura y escorrentía. Por otro parte, estudios recientes muestran una tendencia significativa a la baja en la precipitación de muchas estaciones en todo el país, junto con el aumento de tendencias crecientes de la temperatura en la depresión intermedia de Chile y en las cabeceras. La tendencia decreciente en la precipitación es más pronunciada en estaciones al sur de los 38° S, y la tendencia de la temperatura muestra signos opuestos para las estaciones de la costa (negativos) y del valle (positivos). Estos cambios tanto en la precipitación como en la temperatura se reflejan en la escorrentía, por lo que se hace necesario el estudio de la variabilidad espacial y temporal de la misma. Este trabajo se concentra en el estudio series de tiempo de caudal a nivel anual y estacional para 44 ríos en el centro y sur de Chile, repartidas en la eco-región entre los 34°S y 45°S para el periodo 1952-2003. El objetivo es el análisis espacial y temporal de la variable para toda la región y su relación con los siguientes índices climáticos (IC): Índice de Oscilación del Sur (SOI), El Niño Oscilación del Sur (ENSO), Oscilación Decadal del Pacífico (PDO) y el índice de Oscilación Antártica (AAO). La variabilidad espacial es estudiada a través de un procedimiento de clúster orientado a definir patrones regionales de caudal, debido a la naturaleza puntual y no distribuida de la variable. Este análisis probó la existencia de dos patrones principales (norte y sur) divididos aproximadamente por el paralelo 37,5° S. Para el estudio de la variabilidad temporal se aplicó una metodología basada en el análisis espectral orientado a destacar los ciclos no regulares. Primero se procede a la aplicación análisis singular espectral (SSA) con el propósito de encontrar las componentes representativas de los ciclos no regulares y para poder filtrar las series, remover el ruido y así potenciar las señales a detectar. Posteriormente se incorporó la aplicación de los métodos Multitaper (MTM) y Máxima Entropía (MEM) para encontrar y validar respectivamente aquellas periodicidades o ciclos interanuales y decadales. Estos métodos son escogidos dada su aplicabilidad para series con una longitud de registro limitada (≤ 50 años), lo que representa el caso de este estudio. Las periodicidades encontradas fueron de 2 (concentrado en verano), 4, 7 y 10 años. También se encontraron correlaciones significativas con IC en diferentes escalas espaciales y temporales. La influencia con ENSO es más fuerte en el patrón norte, mientras que existe una correlación fuerte entre la AAO y la PDO con los flujos de verano del patrón sur. Además se encontraron tendencias decrecientes que afectan a la región entre los 37,5° S y 40° S. estas tendencias son coherentes con las tendencias decrecientes encontradas con la precipitación en esta área, y también con una tendencia decreciente encontrada en el SOI. Tanto las tendencias como los ciclos encontrados son estadísticamente significativos al 95%. Se espera que estos resultados provean información relevante para una correcta toma de decisiones en el contexto de una creciente demanda de agua para diversos usos, así como también, como una contribución a la comprensión general de los patrones climáticos de variabilidad en la costa del pacifico.

Magíster en Estudios Internacionales / La investigación que presentamos a continuación trata de la incidencia de factores externos al Estado nación en el proceso de transformación que ha vivido Bolivia desde principios del 2000 y que ha llevado a la formación del Estado Plurinacional. Los factores externos que hemos pesquisado son, por un lado las consecuencias de la síntesis globalización-neoliberalismo y por otro, la emergencia indígena latinoamericana, que se trabajan a partir de la revisión de los hitos que conducen a la plurinacionalidad, principalmente la Guerra del Agua, la Guerra del Gas, la elección de Evo Morales Ayma y la Asamblea Constituyente para llegar al Estado Plurinacional. La compleja articulación de estos fenómenos internacionales y regionalesestablece un escenario propicio en América Latina para que, junto a factores internos en nuestro caso de estudio, se produzca una modificación de la forma en que se piensa el Estado y su vínculo con la nación.

Este trabalho apresenta a aplicação de diferentes técnicas de modelagem para a compreensão dos fenômenos erosivos e de transporte de sedimentos para a bacia do Rio Claro, localizada no litoral norte paulista com grande parte de seu território na Serra do Mar. O objetivo principal do trabalho é testar o módulo de sedimentos do DHSVM (Distributed Hydrology Soil Vegetation Model) (DOTEN e LETTENMAIER, 2004), realizando uma aplicação para a bacia do Rio Claro e também testes de sensibilidade da resposta do modelo. Complementando o estudo hidrossedimentológico da bacia, fez-se uma aplicação da Equação Universal de Perda de Solos e diversos parâmetros morfométricos da bacia foram calculados com o auxílio de ferramentas de geoprocessamento. A relação dos parâmetros morfométricos com processos hidrossedimentológicos também é apresentada no trabalho.

El “desarrollo de recursos hídricos”, básicamente con fines sectoriales, ha sido implementado en muchos proyectos hidráulicos en Latinoamérica y El Caribe; es decir, sin un enfoque de gestión integrada. Asimismo, a pesar de todas las inversiones realizadas y con cerca de 30 años de desarrollo del Proyecto Especial Jequetepeque – Zaña se tiene la percepción que no se habrían alcanzado aún los objetivos planteados en 1973 en el Estudio de Factibilidad para la I Etapa; así lo demuestran los bajos indicadores de incremento de la producción, de incorporación de tierras nuevas y de uso intensivo de la tierra actuales. Así, la presente Tesis encuentra que para el caso de la cuenca Jequetepeque no existe una gestión integral del agua (a pesar de los esfuerzos realizados), expresado en: pocos e inadecuado uso de instrumentos de gestión, bajo conocimiento sobre la cultura del agua, ineficiencia de los componentes básicos de gestión, y la necesidad de implementación de proyectos estratégicos de riego y drenaje. Por tanto, se plantea la ejecución de la Gestión Integrada de Recursos Hídricos- GIRH (cuando son considerados conjuntamente, los diferentes usos de los recursos hídricos), a partir del planteamiento de algunas Bases para su implementación. El Consejo de Recursos Hídricos de la Cuenca del río Jequetepeque, recientemente instalado, deberá realizar cambios de comportamiento para lograr la gestión del proceso y crear conciencia de la gestión integral del recurso hídrico. / The "development of water resources", basically for specific sectoral purposes, has been implemented in many water projects in Latin America and the Caribbean; that is, without an integrated management approach. In spite of all the investments made and with near 30 years of development of the Jequetepeque - Zaña Special Project, one has the perception that the objectives set out in the Feasibility Study of 1973 for the first stage would not have been reached yet; as evidenced by the low increase in production, little incorporation of new land and intensive land use. Thus, the present thesis finds that Jequetepeque basin there is no integral water management (despite the efforts made), expressed in: few and inadequate use of water management instruments; low knowledge of water culture; inefficiency of the basic components of water management; and the need to implement strategic irrigation and drainage projects. Therefore, the need to execute Integrated Water Resources Management - IWRM (different uses of water resources are considered jointly), starting from the proposal of some Bases for its implementation. With installation of the Council of Water Resources of the Basin of the Jequetepeque river, will should make joint efforts for behavior changes to achieve process management and raise awareness of the integrated water resources management. / Tesis

En la presente tesis se desarrolla el Estudio y Diseño preliminar para la Minicentral Hidroeléctrica de Carampoma Ubicada en la Cuenca Alta del Río Rímac, la cual se localiza en el distrito del mismo nombre, provincia de Huarochirí, departamento de Lima. Asimismo, la minicentral se ubica en la subcuenca del río Shuncha, dentro de la subcuenca del río Santa Eulalia, parte alta de la cuenca del río Rímac. Inicialmente, se realizó un estudio del mercado energético con fuentes obtenidas del Organismo Supervisor de la Inversión de la Energía y Minería (OSINERGMIN), para analizar la tendencia de la demanda energética futura en el Perú. Luego, se realizó el estudio de disponibilidad hídrica en la subcuenca del río Shuncha. Sin embargo, dado que no se encontró ninguna estación hidrométrica o pluviométrica dentro de la subcuenca del río Shuncha, se empleó el método de la transmisión hidrológica con el fin de obtener un registro de caudales medios mensuales del río Shuncha, a partir de los caudales medidos por la estación hidrométrica Sheque. Adicionalmente, se consideró el aporte de las lagunas Huamparcocha, Huachuguacocha, Rondan y Mancacoto (información proporcionada por Edegel), pues los caudales obtenidos de la estación Sheque eran naturalizados. También se consideró el criterio del caudal ecológico propuesto por la Autoridad Nacional del Agua (ANA). A partir de los criterios anteriormente indicados, fue posible elaborar la curva de duración de caudales para la determinación de posibles caudales de diseño, de acuerdo a la tendencia gráfica y de valores teóricos de persistencia. Por otro lado, se determinó el emplazamiento de las obras típicas para la minicentral, de acuerdo con las características geológicas y topográficas de la zona del proyecto. Asimismo, se realizó una evaluación económica con la finalidad de determinar la rentabilidad y evaluar la viabilidad del proyecto. Para tal efecto, se calculó el costo total de la minicentral a partir de distintos caudales tentativos de diseño. Para determinar el costo de las obras civiles, suministros y obras electromecánicas, se emplearon curvas paramétricas. Además, con la finalidad de adjudicar energía al Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN), la minicentral se analizó según los lineamientos del OSINERGMIN para la subasta de suministro de electricidad con Recursos Energéticos Renovables (RER). Como resultado de la evaluación económica, se obtuvo la mayor rentabilidad para el caudal de diseño de 1.38m³/s, con lo cual se genera una potencia de 5.74 MW. Las características principales de la minicentral contemplan la toma de agua en el río Shuncha, además del sistema de conducción de agua desde la captación Carhuac hasta las turbinas en la casa de máquinas (canal de conducción y tubería forzada de acero en superficie). Asimismo, la casa de máquinas en superficie, la subestación elevadora a 22.9 kV, la línea de transmisión de 22.9 kV hasta el punto de conexión al SEIN en la subestación San Mateo de Luz del Sur y las rutas de acceso permanentes al proyecto. Por último, se realizó el predimensionamiento de las obras típicas para la minicentral y el esquema del diseño preliminar del proyecto desarrollado. / Tesis