Ingeniero Civil / El estudio de la disponibilidad del agua en regiones semi-áridas es esencial para la gestión y conservación de los recursos hídricos de manera sustentable. En la zona montañosa de la cuenca del río Copiapó gran parte de la precipitación es sólida, no obstante la nieve en invierno no necesariamente se traduce en mayores escurrimientos en la temporada de ablación, lo que trae consigo conflictos entre los usuarios del agua. El presente trabajo, busca cuantificar la precipitación sólida que se sublima o evapora, respecto a la transportada y derretida, mejorando así el entendimiento del ciclo hidrológico en la cuenca alta del río Copiapó, ubicada entre los paralelos 27.1° y 28.7° S y los meridianos 70.1° y 69.1° O, donde se presentan elevaciones desde los 1230 m hasta los 6000 msnm. Para cumplir el objetivo se utiliza el modelo hidrológico de base física CRHM, con datos del reanálisis Era-Interim y estaciones meteorológicas, entre los años hidrológicos 2001/02 y 2015/16. Los resultados indican que las pérdidas nivales (sublimación dinámica y evaporación del manto) alcanzan entre el 36% y 78% de la nieve caída anualmente, debido a que se presentan las condiciones favorables de temperatura, magnitud del viento, radiación y escasa vegetación, conjugados en un ambiente de alta montaña, que propician la reducción o redistribución de un alto porcentaje de la nieve, previo al escurrimiento. Se estimó una tasa media de sublimación neta de 62 mm año⁻¹, pudiendo alcanzar tasas de hasta 150 mm año⁻¹. El derretimiento modelado fluctúa entre el 12% y 64% de la nieve anual, siendo en promedio del 18%. Finalmente, el presente estudio significa un aporte incremental respecto a la comprensión de los procesos físicos en este tipo de cuencas, ayudando a la comunidad del río Copiapó a tomar mejores decisiones respecto al uso del recurso hídrico en las cuencas de cabecera, que presentan un alto nivel de estrés hídrico. / Este trabajo ha sido parcialmente financiado por el proyecto FONDEF Regional D13R20005

La modelación hidrológica actualmente está siendo usada como una herramienta para estudiar cómo los escenarios climáticos futuros impactan en los recursos hídricos. En Chile, uno de los modelos que más se ha usado es WEAP, un modelo conceptual que incluye un algoritmo de nieves simple, el cual ha sido utilizado exitosamente para modelar cuencas de régimen nival o nivo-pluvial. El objetivo principal de este trabajo es estudiar los procesos que ocurren dentro de una cuenca de alta montaña utilizando WEAP. La cuenca elegida fue la del río Juncal, afluente del río Aconcagua. Con una elevación media cercana a los 3500 msnm y una altura máxima de 5900 msnm, esta cuenca representa un interesante caso de estudio para evaluar la eficiencia de WEAP al modelar nieves y escorrentía de cuencas en las que el caudal corresponde en casi su totalidad a deshielos. El modelo se calibró a escala mensual y diaria. Los resultados muestran un buen ajuste tanto del caudal como de la cobertura nival observada al compararla con imágenes satelitales MODIS. Se tuvieron problemas de modelación a años correspondientes a episodios Niño cálidos, en los que el modelo sobreestimó el volumen de deshielo y para ciertos años secos en que éste fue subestimado. Los escenarios climáticos de 1, 2, 5 y 10°C de aumento de temperatura muestran un adelantamiento de los caudales de deshielo (3 meses de adelanto en el caudal peak para el escenario más desfavorable) y un leve aumento de los caudales de invierno para los primeros dos escenarios, mientras que para 5 y 10°C se obtuvo un importante aumento de la escorrentía durante el invierno y una fuerte reducción del porcentaje de la cuenca cubierto de nieve durante el año. Los escenarios de una reducción de un 10, 20 y 50% en la precipitación no tienen mayor efecto sobre la distribución de los caudales durante el año, pero sí en la magnitud de estos durante la temporada de deshielo, reduciéndose en porcentajes acordes a la diminución de la precipitación. Respecto a los procesos que ocurren dentro de la cuenca, según los resultados del modelo, el caudal de deshielo es generado por un derretimiento de la nieve y un consecuente aumento de la humedad del suelo en cada banda de elevación, partiendo por las más bajas en septiembre y llegando a las más altas en enero. El momento de máxima humedad del suelo se da en Diciembre, mes que coincide con el máximo caudal, mientras que la mínima humedad se da en el mes de Julio, coincidiendo con el mínimo caudal observado. El máximo de cobertura nival se da en el mes de Agosto y el mínimo en el mes de Marzo. Se analizó también el comportamiento de la humedad del suelo y la cobertura nival en un año seco. De dicho análisis, se desprende que la humedad del suelo es significativamente menor en las zonas bajas de la cuenca que en un año normal, pero en la zona alta no presenta mayores diferencias; adicionalmente la cobertura nival llega a sus mínimos 3 meses antes que en un año normal lo que probablemente incide en un mayor aporte del glaciar al caudal durante estos años debido a su mayor exposición. Sin embargo, el modelo no simula bien el derretimiento proveniente de glaciares en la zona debido a que no toma en consideración los procesos de transporte de nieve y hielo que ocurren dentro de la cuenca, pero sí logra identificar estos glaciares, mostrando una acumulación positiva de nieve año tras año en las bandas glaciarizadas, la cual se va acumulando indefinidamente hasta el fin de la modelación. Se realizaron además análisis estadísticos con los datos observados y simulados para estudiar la dependencia del caudal mínimo observado todos los años, encontrándose correlaciones estadísticamente significativas a un nivel del 99% entre el caudal mínimo y la precipitación ocurrida el año anterior, además del caudal máximo ocurrido en la temporada de deshielos anterior. Se obtuvo también que no existe una correlación significativa entre la precipitación caída y el caudal mínimo de la misma temporada. El modelo reproduce las correlaciones en los datos simulados.

El objetivo principal de este estudio fue definir un modelo hidrogeológico conceptual para las cuencas vecinas Mucar y Sico, ubicadas en el altiplano de la II Región de Antofagasta en Chile y en las provincias de Salta y Susques, en Argentina. Para lograr el objetivo se caracterizó la geología superficial y subsuperficial mediante campañas de terreno, mapeo de pozos y análisis de perfiles geofísicos TEM. Paralelamente, se muestrearon las aguas superficiales y subterráneas para análisis hidroquímico y se especificaron y cuantificaron las zonas de recarga y descarga, estimando un balance hídrico. Los datos directos de terreno corresponden al sector chileno, equivalente a un tercio del área total de las cuencas. La geología de ambas cuencas está caracterizada por ignimbritas pliocenas fracturadas, que en Mucar corresponden a la Ignimbrita Atana y en Sico a la Ignimbrita Guatiquina. Estas unidades están depositadas sobre ignimbritas del Mioceno, las cuales sobreyacen a las gravas de la Formación Pastos Chicos del Mioceno Superior. En Mucar, bajo esta unidad, yacen areniscas y limolitas de la unidad miocena Sedimentita Vizcachera y en Sico, areniscas y limonitas paleocena-eocenas de la Formación Siglia. Como basamento se encuentran las areniscas y limolitas silicificadas de la Formación Aguada de la Perdiz del Paleozoico, afectadas por deformación dúctil y fallamiento inverso de bajo ángulo. En base a características cualitativas de permeabilidad las unidades geológicas señaladas fueron reunidas en cuatro unidades hidrogeológicas. La unidad más antigua corresponde a la Unidad de Basamento Impermeable (UBI), compuesta por las areniscas y limolitas de la Formación Aguada de la Perdiz, con un espesor mínimo de 300 m. La presencia de vetillas rellenando fracturas, y el fuerte grado de silicificación, sugieren una permeabilidad nula para esta unidad. Sobre la unidad descrita se definió la Unidad Sedimentaria de Baja Permeabilidad (USBP), compuesta por las areniscas y limolitas de la Formación Siglia y de la unidad Sedimentita Vizcachera, con un espesor mínimo de 300 m y conductividad hidráulica del orden de 10-2 m/día. Esta unidad concentra el agua en profundidad pero sus características sugieren un limitado flujo subterráneo. Sobre la USBP se ubica la Unidad Sedimentaria de Alta Permeabilidad (USAP), conformada por gravas de la Formación Pastos Chicos, la cual se distribuye de manera irregular, encontrándose en algunos sectores en superficie, con lagunas asociadas, y en otros a gran profundidad. Su espesor es variable, en promedio de 50 m, y su permeabilidad fluctúa entre 101 y 102 m/día. Finalmente, sobreyaciendo a todas las unidades hidrogeológicas anteriores se ubica la Unidad Piroclástica de Permeabilidad Media (UPPM), compuesta por todas las ignimbritas que se extienden en el área. Su espesor medio es de 150 m y su permeabilidad es variable (entre 10-2 y 102 m/día), dependiendo del grado de fracturamiento y soldamiento. Las aguas que precipitan en el límite hidrográfico entre Mucar y Sico, se infiltran en la UPPM dividiéndose en dos flujos preferenciales NNE y SSE, debido a la presencia de la UBI que actúa como una divisoria hidrogeológica. En ambas cuencas, parte de las aguas se acumulan y fluyen subsuperficialmente por los niveles basales de “surges” existentes entre unidades ignimbríticas, aflorando y dando origen a lagunas, vegas, y vertientes esporádicas. En Mucar, el agua subsuperficial, de poco recorrido, presenta una química general cálcica sulfatada. El agua infiltrada y acumulada en la USBP fluye lentamente hacia el NNE; este mayor recorrido y profundidad genera aguas sódicas sulfatadas-cloruradas, las cuales al ascender debido a la superficialización de la UBI hacia el norte, comienzan su evaporación y concentración salina, dando origen a los salares de Mucar, Jama, Xilón y otros menores. En Sico, el agua subsuperficial presenta una química general cálcica sulfatada-clorurada. El agua agua infiltrada y acumulada en la USBP fluye hacia el SSE condicionado por la profundización de la UBI en esa dirección. El mayor recorrido y profundidad resultan en una química sódica sulfatada-clorurada. Hacia el sur, las aguas entran en contacto con la USAP mezclándose con aguas provenientes desde el O, resultando en aguas sódicas cloruradas, las cuales fluyen hacia el SE en dirección al Salar del Rincón en Argentina, donde finalmente evaporarían. Los datos isotópicos de deuterio y oxígeno muestran que la mayoría de las aguas de ambas cuencas se encuentran evaporadas.

Ingeniero Civil / La baja cantidad de estaciones de monitoreo es la principal dificultad cuando se estudia la dinámica del manto nival en cuencas de la zona central de Chile. Debido a esto, se propone estimar la temperatura del aire (factor influyente en el balance energético y en la distribución del manto nival) a través de imágenes satelitales MODIS e información de estaciones meteorológicas. Para estudiar los efectos de la metodología propuesta para el cálculo de la temperatura del aire, se calibran siete y validan cuatro años (periodo comprendido entre abril de 2001 marzo 2012), utilizando el modelo hidrológico VIC en las cuencas definidas por las estaciones hidrometeorológicas Aconcagua en Chacabuquito, Juncal en Juncal, y Colorado en Colorado. Los resultados encontrados en la calibración se consideran aceptables (Eficiencia de Nash-Sutcliffe > 0,76), lo mismo pasa en la validación, ya que se mantiene la misma tendencia con valores de Nash-Sutcliffe > 0,65. A continuación, dado que la metodología en el cálculo de la temperatura del aire a través de imágenes satelitales tiene un error asociado, se generan 90 series sintéticas de temperatura del aire que tienen los mismos estadísticos que la serie original. Estos resultados se incluyen dentro del modelo hidrológico durante todo el periodo, representando el caudal modelado como una banda de incertidumbre. Con dicha banda, la eficiencia Nash Sutcliffe aumenta notoriamente, con valores sobre 0,78 para todas las cuencas. Una vez que se obtiene la banda de incertidumbre, se efectúa el pronóstico estacional para la cuenca Aconcagua en Chacabuquito en el período de deshielo comprendido entre el 1 de septiembre de 2012 y el 31 de marzo de 2013, con las respectivas actualizaciones hasta el 1 de octubre y 1 noviembre de 2012. Los tres pronósticos se comparan con el tradicional entregado por Dirección General de Aguas (DGA). Los resultados entregados por VIC y por la DGA se comportan de manera similar y consistente con lo observado hasta cada fecha de actualización. En el caso de VIC, el caudal observado siempre es incluido dentro la banda de incertidumbre. Finalmente, se utilizan las imágenes satelitales MODIS de cobertura nival y se comparan con el equivalente en agua entregado por el modelo VIC. Ambos resultados muestran una dinámica del derretimiento muy similar, incluso se logra presenciar nieve que no se derrite de un año a otro, la que podría estar siendo incorporada al sistema en forma de glaciar.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico / Ingeniería Civil / La importancia de conocer el comportamiento y la distribución de los recursos hídricos, es crucial en la implementación de políticas de gestión sustentable para su uso y aprovechamiento. Históricamente, Chile ha sido un país con una fuerte dependencia sobre sus recursos hídricos, en sectores como la generación hidroeléctrica, minería, acuicultura, desarrollo turístico, entre otros. En particular, este crecimiento ha llegado a regiones tan remotas como la Patagonia, donde no existe un conocimiento acabado de la variabilidad y distribución de sus recursos. Es aquí donde se origina la necesidad de conocer con mayor precisión las condiciones hidrológicas actuales de esta Región. Sin embargo, esta tarea ha sido compleja debido a la escasa disponibilidad de datos hidrometeorológicos en la zona. De aquí el objetivo de este trabajo, estudiar el comportamiento hidrológico de la cuenca del Río Baker en el desagüe del lago Bertrand, identificando las principales componentes de su balance hídrico. En este estudio, se utiliza la herramienta de modelación Cold Regions Hydrological Model (CRHM), que corresponde a un modelo hidrológico de base física especializado para regiones con climas fríos. Debido a la escasa información meteorológica dentro de la cuenca, es que se incorpora, además de la información observada, datos provenientes de los reanálisis climatológicos ERA-Interim y CFSR, para obtener valores a escala diaria de precipitación total, humedad relativa y velocidad del viento. Con esto se obtienen tres grupos de datos de entrada para el modelo, que serán comparados para analizar sus principales diferencias, y luego evaluar la calidad de los resultados obtenidos del modelo CRHM en comparación a caudales observados. De la comparación de datos de precipitación observados versus los datos de reanálisis, se encuentra que los valores observados no representan toda la precipitación caída en la cuenca, debido a la inexistencia de una instrumentación adecuada para la medición de la componente sólida de la precipitación, variable que sí está considerada dentro de los reanálisis. Con respecto a los resultados de la modelación, se encuentra que los modelos forzados con datos de reanálisis presentan una mejora significativa con respecto a aquellos obtenidos con datos medidos dentro de la cuenca; con coeficientes de Nash-Sutcliffe de: 0,18, 0,74 y 0,69 para modelos forzados con datos observados, ERA-Interim y CFSR, respectivamente. Asociado a las distintas componentes del balance hídrico dentro de la cuenca, se ve que alrededor de un 30% de lo que precipita en la cuenca corresponde a precipitación sólida, un 15% corresponde a evapotranspiración y cerca de un 75% corresponde a infiltración. Además, se estima que los mantos nivales de las cumbres más alta pueden llegar a acumular hasta 2000 [mm] de equivalente en agua, durante una temporada. Del trabajo se concluye que los reanálisis representan una fuente de datos confiables para regiones de alta montaña pobremente monitoreadas. Esto se ve reflejado en el aumento sustancial de la representatividad del modelo al usar datos meteorológicos proveniente de los reanálisis. No se encontraron diferencias significativas en el rendimiento del modelo al usar variables de ERA- Interim o CFSR, a pesar que CFSR posee una mejor resolución espacial de las variables. Por otro lado, se destaca el rol que juega la infiltración dentro del ciclo hidrológico de la cuenca. Esto sugiere, que para mejorar el entendimiento sobre su comportamiento hidrológico, es crucial la disponibilidad de mediciones in-sito de perfiles de suelo asociado a las distintas coberturas, además de una delimitación detallada y confiable de las coberturas de suelo dentro de toda la cuenca. Finalmente, se destaca el uso que podría tener este modelo en cuencas no controladas con regímenes hidrometeorológicos similares, a través de variables meteorológicas de reanálisis y los parámetros usados en este modelo, para evaluar la distribución y disponibilidad de sus recursos hídricos.

El presente estudio de investigación, “Optimización del uso del recurso hídrico en el Río Pisco y el desarrollo de la Región Ica” establece los lineamientos mediante los cuales se podrá lograr la optimización del uso del agua que recorre en la cuenca del Río Pisco en la época de venida, pueda ser reservada y utilizada en la época de estiaje con el objeto de incrementar la producción y productividad en el horizonte 2017-2037. Para tal efecto, se aspira a que el documento que describe el presente caso genere respuesta a la siguiente pregunta: ¿En qué medida la Optimización del uso del Recurso hídrico influye al desarrollo de la Región Ica? En ese sentido, el objetivo de trabajo es: Determinar la influencia de la optimización del uso del recurso hídrico en el desarrollo regional del Ica, del mismo modo la hipótesis planteada es: La Optimización del uso del Recurso Hídrico influye positivamente en el desarrollo de la Región Ica, el tipo de investigación es descriptiva, la muestra es de 56 personas, el diseño no experimental, el instrumento aplicado contiene 10 preguntas. / The present research study, "Optimization of the use of water resources in the Pisco River and the development of the Ica Region" establishes the guidelines by which the optimization of the use of the water that runs in the Pisco River basin can be achieved. Time of arrival, can be reserved and used in the dry season in order to increase production and productivity in 2017-2037. For this purpose, it is hoped that the document describing the present case generates a response to the following question: To what extent does the Optimization of the use of the Water resource influence the development of the Ica Region? In this sense, the objective of the work is: To determine the influence of the optimization of the use of the water resource in the regional development of Ica, in the same way the hypothesis is: Optimization of the use of the Water Resource influences positively in the development of the Ica Region, the type of research is descriptive, the sample is 56 people, the non-experimental design, the instrument applied contains 10 questions.

Presenta el diseño hidráulico de obras de captación y conducción para la implementación de un nuevo sistema de riego en una tierra de cultivo de 100 Ha para palta, ubicado en el distrito de Luricocha de la provincia de Huanta, departamento de Ayacucho. Para ello, se analizará un estudio hidrológico con el fin de tomar los datos hidrológicos necesarios para este diseño. La hipótesis que se tratará de demostrar es que mediante la implementación de un sistema de riego tecnificado se puede optimizar el agua que existe en la zona de estudio y que esta se puede aprovechar para mejorar el proceso de cultivo de palta. El trabajo está compuesto de 4 partes principales. En la primera parte se ha desarrollado el marco teórico del procedimiento a realizar, donde se ha analizado todos los conceptos usados en el trabajo. En el segundo punto se describirán las características técnicas y los estudios básicos del proyecto. En el tercero punto se procederá a realizar los cálculos necesarios para desarrollar la propuesta. Finalmente, en el último punto se han analizado los resultados y se expondrán las conclusiones finales. Al finalizar el trabajo llegamos a la conclusión de que es viable realizar el proyecto, para ello se tiene que captar un caudal de 0.10 m3/s mediante una Bocatoma del Tipo Tirol, luego pasar por un desarenador para que exista un proceso de limpieza de sólidos. Terminado este proceso, el agua es conducida mediante un canal de forma triangular a un reservorio de 5184 m3. Este reservorio garantiza que se cumpla la producción requerida en épocas de estiaje y sequias.

Determina la generación de energía de la CH Nueva Esperanza (NE-1) obtenido con Información Hidrológica de la subcuenca del río Inambari. Debido al crecimiento industrial que es mayor al crecimiento de la producción de potencia y energía, y que pone en riesgo la tasa de crecimiento sostenida que ha experimentado el Perú en los últimos años, se ha declarado en situación de emergencia a nuestro país por falta abastecimiento de energía eléctrica; es por ello que la Empresa NUEVA ESPERANZA HYDRO S.A, ha incursionado decididamente en la búsqueda de potenciales Hidroenergéticos a nivel nacional y así como en la ejecución de los estudios pertinentes que conlleven a la ejecución de la obra en el más breve plazo y mejorar sustantivamente la oferta de potencia y energía a través del Sistema Eléctrico Interconectado Nacional (SEIN). / Trabajo de suficiencia profesional

A inicios del año 2017 se registró una anomalía sen los efectos climatológicos generados por el Fenómeno del Niño, siendo superior a otros años y generando lluvias extraordinarias a lo largo de la costa peruana con mayor incidencia en la zoma norte. Ello conllevo al aumento de caudal y reactivación de quebradas por donde antes transcurrió un rio, el resultado fue de más de 280 mil damnificados que carecían de ayuda debido a que los caminos y puentes habían sufrido daños que impedían su operatividad al punto de estar colapsados. Posterior al sucedido se detectaron las causas que llevaron al fallo de las estructuras y se llegó a la conclusión de que no se consideraron los eventos extraordinarios del Fenómeno del Niño, la definición del tipo de estructura no fue el adecuado y los estudios de ingeniería básica no dieron la información adecuada a fin de prever este tipo de problemas. Para el caso de estudio se eligió el puente ubicado en la quebrada Venados en el distrito de Lancones (Sullana-Piura), donde la estructura de 60 metros de longitud fue excedida hidráulicamente debido a que el caudal cubrió un área mucho mayor a la cubierta por el puente. Se aborda el caso proponiendo un puente construido por la metodología de dovelas sucesivas, con dos pilares oblongos huecos y dos estribos; además de efectuarse el calculo hidrológico para diseñar enrocados como protección de riberas. / At the beginning of the year 2017, an anomaly was registered without the climatological effects generated by the “El Niño” Phenomenon, being higher than in other years and generating extraordinary rains along the Peruvian coast with the highest incidence in the northern area. This led to the increase in flow and reactivation of streams where a river previously passed, the result was more than 280 thousand victims who lacked help because the roads and bridges had suffered damages that prevented their operation to the point of being collapsed. After the event, the causes that led to the failure of the structures were detected and it was concluded that the extraordinary events of the El Niño phenomenon were not considered, the definition of the type of structure was not adequate and the basic engineering studies were not they gave the appropriate information in order to foresee these kinds of problems. For the case study, the bridge located in the Venados gully in the Lancones district (Sullana-Piura) was chosen, where the 60-meter-long structure was hydraulically exceeded because the flow covered a much larger area than the one covered by the bridge. The case is approached proposing a bridge built by the methodology of successive segments, with two oblong hollow pillars and two abutments; in addition to carrying out the hydrological calculation to design rocky as protection of banks. / Tesis

Es de conociendo que las inundaciones son un riesgo permanente a lo largo del tiempo, es por ello, que nace la necesidad de estudiarlo, sabiendo que pueden generarse a partir de variaciones climáticas y sobre todo debido a los fenómenos naturales como el Fenómeno del Niño. En este proyecto de investigación se realiza un análisis hidrológico de la cuenca del río Huancabamba, posterior a ello con los datos de los caudales se realiza un modelo hidráulico para saber el comportamiento del cauce del río Huancabamba. Para el análisis hidrológico se usó el software ArcGIS, este análisis consiste en realizar la delimitación de la cuenca Chamaya y establecer sus distintas características. Se utilizó también el software HEC-HMS, con el cual se procesó los registros de precipitación que nos brinda SENHAMI con su data de PISCO, se logró obtener los hietogramas de diseño y los caudales máximos para cada periodo de 10, 20, 30, 50 y 100 años. El análisis hidráulico se realizó utilizando el software HEC-RAS, para este análisis se necesitan los caudales de diseño y la información geográfica la cual fue obtenida del levantamiento topográfico y DEM’s. Se realiza la simulación y se conoce los niveles de agua alcanzados para cada periodo de retorno, con esto se conoce las zonas más susceptibles y por ende se proponen alternativas de solución. También se realizó un análisis a las pérdidas económicas que podría causar una inundación, la cual afecta a aproximadamente 525 viviendas, 102.87 ha de áreas agrícolas, 800 m de la carretera Fernando Belaunde Terry, tres instituciones educativas y la red del alcantarillado del distrito de Pucará. Ha este análisis se suma el estudio de riesgo y vulnerabilidad de la zona en estudio debido a una inundación, como resultado se obtuvo que el distrito presenta un nivel alto de riesgo.