espinomo

UNIVERSIDAD DE CHILE FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS Y MATEMATICAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL DIVISIÓN DE RECURSOS HÍDRICOS Y MEDIO AMBIENTE

MODELO DE SIMULACIÓN DE RECARGA DEL ACUÍFERO DE LA ZONA NORTE DE LA CIUDAD DE SANTIAGO

Carlos Espinoza Ingeniero Civil, Ph.D.

Nicolás Rojo Ingeniero Civil

PROYECTO RLA/8/031 MANEJO INTEGRADO Y SOSTENIBLE DE LOS RECURSOS HÍDRICOS

SUBTERRÁNEOS EN AMÉRICA LATINA

2004

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INDICE

1. INTRODUCCIÓN ......................................................................................................1 1.1 Motivación .................................................................................................... 1 1.2 Objetivos ...................................................................................................... 7

2. DISCUSIÓN BIBLIOGRÁFICA.................................................................................8 2.1 Aspectos Generales ....................................................................................... 8 2.2 Revisión de Informes....................................................................................10 2.3 Información Necesaria para el Desarrollo del Modelo.......................................13

2.3.1 Dirección General de Aguas (DGA) ..........................................................13 2.3.2 Aguas Andinas.......................................................................................14 2.3.3 Sociedad del Canal del Maipo..................................................................14 2.3.4 EDIC Consultores...................................................................................15

2.4 Estudio del Software ARC HYDRO ..................................................................16 2.4.1 Aspectos Generales................................................................................16 2.4.2 Arc Hydro..............................................................................................17 2.4.3 Componentes del Software Arc Hydro......................................................17 2.4.4 Modelación Hidrológica...........................................................................22 2.4.5 Implementación y Requerimientos ..........................................................25 2.4.6 Aplicación .............................................................................................28

3. ZONA DE ESTUDIO ...............................................................................................30 3.1 Ubicación y límites........................................................................................30 3.2 Geomorfología .............................................................................................30

3.2.1 Cordillera de Los Andes ..........................................................................30 3.2.2 Depresión Intermedia.............................................................................31 3.2.3 Cordillera de La Costa ............................................................................32

3.3 Geología ......................................................................................................32 3.4 Clima ..........................................................................................................35

3.4.1 Precipitaciones ......................................................................................35 3.4.2 Temperaturas........................................................................................35 3.4.3 Humedad Relativa..................................................................................37 3.4.4 Evapotranspiración Potencial ..................................................................37

3.5 Hidrología....................................................................................................38 3.5.1 Fluviometría ..........................................................................................38

3.6 Red de Canales ............................................................................................39 3.6.1 El Carmen .............................................................................................41 3.6.2 La Pólvora.............................................................................................41 3.6.3 La Punta ...............................................................................................42

3.7 Vegetación...................................................................................................42 3.8 Clasificación de suelos ..................................................................................42 3.9 Crecimiento Urbano y Uso de Suelo ...............................................................44

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4. DESARROLLO DE MODELO BASADO EN ESQUEMA DE ZONA TIPO.............50 4.1 Aspectos Generales ......................................................................................50 4.2 Descripción Elementos Zona Tipo ..................................................................50

4.2.1 Elemento Cerro......................................................................................50 4.2.2 Elemento Canal .....................................................................................52 4.2.3 Elemento Zonas de Riego .......................................................................53 4.2.4 Elemento Urbano...................................................................................54 4.2.5 Elemento Secano ...................................................................................55

4.3 Definición de las Zonas Tipo de la Cuenca Norte de Santiago ...........................56 4.3.1 Zona 1..................................................................................................58 4.3.2 Zona 2..................................................................................................59 4.3.3 Zona 3..................................................................................................60 4.3.4 Zona 4..................................................................................................61 4.3.5 Zona 5..................................................................................................62 4.3.6 Zona 6..................................................................................................63 4.3.7 Zona 7..................................................................................................64 4.3.8 Zona 8..................................................................................................65 4.3.9 Zona 9..................................................................................................66 4.3.10 Zona 10 ................................................................................................67 4.3.11 Resumen Descripción Zona de Estudio.....................................................68

4.4 Descripción Modelo Numérico........................................................................68 4.5 Desarrollo del Modelo Numérico ....................................................................72

4.5.1 Interacciones entre Zonas ......................................................................72 4.5.2 Interacciones de los Elementos ...............................................................73

5. APLICACIÓN MODELO ZONA TIPO.....................................................................81 5.1 Aspectos Generales ......................................................................................81 5.2 Datos y Metodología Utilizadas en el Modelo...................................................82

5.2.1 Riego....................................................................................................82 5.2.2 Canales.................................................................................................83 5.2.3 Precipitación..........................................................................................84 5.2.4 Riego áreas verdes elemento urbano.......................................................84 5.2.5 Agua Potable y Alcantarillado..................................................................85

5.3 Resultados del Modelo ..................................................................................85 5.4 Análisis de Resultados ..................................................................................88 5.5 Validación de Resultados...............................................................................90

5.5.1 Comparación con otros Modelos..............................................................90 5.5.2 Análisis de sensibilidad ...........................................................................94 5.5.3 Variación de Niveles de Pozo en el Sector Oeste de la Zona de Estudio ......96

5.6 Modelación de Escenarios Extremos...............................................................97 5.6.1 Análisis y Comparación Escenarios ........................................................100 5.6.2 Montos y Porcentajes de Recarga por Zona............................................101

5.7 Análisis Variación Temporal Anual de la Recarga ...........................................104 5.7.1 Simulación año 1986............................................................................104 5.7.2 Simulación de Promedios Mensuales Históricos.......................................108

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6. SIMULACIÓN ESCENARIOS FUTUROS.............................................................113 6.1 Simulación Anual de Recarga para Diferentes Distribuciones de Uso de Suelo y Consumo de Agua Potable .................................................................................113 6.2 Estimación de la Recarga para el año 2020 con 40 años de Simulación ...........116 6.3 Análisis de la Recarga para Condiciones de Extrema Sequía y Humedad .........120 6.4 Variación en Condiciones de Revestimiento y Caudal Canal El Carmen ............121

6.4.1 Revestimiento sin Disminuir la Capacidad Hidráulica ...............................121 6.4.2 Revestimiento con Disminución de Capacidad ........................................122 6.4.3 Disminución del Caudal a la Mitad sin Revestimiento del Lecho................122

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES........................................................124 7.1 Conclusiones..............................................................................................124 7.2 Recomendaciones ......................................................................................126

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................................128

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MODELO DE SIMULACIÓN DE RECARGA DEL ACUÍFERO DE LA ZONA NORTE DE LA CIUDAD DE SANTIAGO.

Resumen Este trabajo de título consistió en la realización de un estudio sobre la recarga del acuífero ubicado en la zona norte de Santiago, teniendo en cuenta que éste es la principal fuente de abastecimiento de agua que tiene el sector, dado que el agua de conducción gravitacional que viene por la red de agua potable en ocasiones no es capaz de llegar a las comunas ubicadas en esa parte de la ciudad. El conocimiento de la disponibilidad del recurso cobra importancia tomando en cuenta el explosivo crecimiento habitacional del sector, sumado a un gran desarrollo industrial y agrícola existente y que seguirá aumentando con el tiempo. El resultado de este estudio fue un modelo de simulación de la recarga del acuífero norte de Santiago basado en el esquema de ZONAS TIPO. Posteriormente se hizo un análisis del software ARC HYDRO, el que permite integrar la información a un Sistema de Información Geográfica (SIG).

Dentro de los principales resultados obtenidos de este estudios destacan la relevancia que existe en la recarga de las zonas que actualmente están destinadas al riego predial, las cuales aportan un gran porcentaje de dicha recarga hacia el acuífero. La zona urbana y los canales que cruzan la ciudad constituyen otra importante fuente de recarga, siendo su principal diferencia respecto de las zonas de riego la independencia existente entre la precolación hacia la napa y las condiciones de precipitación existentes. Este estudio se enmarcó dentro del Proyecto Regional RLA/8/031 denominado “Manejo Integrado y Sostenible de los Recursos Hídricos Subterráneos en América Latina”, liderado a escala internacional por el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA), el cual cuenta en Chile con la participación de la Dirección General de Aguas (DGA), Superintendencia de Servicios Sanitarios (SISS), Aguas Andinas, Comisión Chilena de Energía Nuclear (CCHEN), Servicio Nacional de Geología y Minería (SERNAGEOMIN), Comisión Nacional de Medio Ambiente (CONAMA) y la Universidad de Chile a través del Departamento de Ingeniería Civil.

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1. INTRODUCCIÓN 1.1 Motivación Una de las principales fuentes de abastecimiento de agua para las ciudades chilenas proviene de la explotación de acuíferos. En Chile, el 42% del agua utilizada para consumo potable proviene de esa fuente, siendo el caso más llamativo el del norte del país, donde este porcentaje aumenta a cifras cercanas al 100% (I y III regiones, SISS, 2000). En el caso de Santiago (Figura 1.1), el 23% del agua potable es de origen subterráneo, cifra que aumentará con los años debido al rápido crecimiento que experimenta la ciudad, sobre todo en el sector norte, donde a las tradicionales actividades industriales y agrícolas, se ha sumado un importante desarrollo habitacional, lo que aumenta considerablemente la demanda de agua. Estimaciones indican que hacia el año 2020 la demanda por agua subterránea crecerá en alrededor de un 30% (Toro, 2003). Debido a este aumento en la demanda de agua potable, debe existir un buen plan de gestión de las aguas subterráneas, para evitar un posible agotamiento del recurso. Una componente fundamental en la gestión de un acuífero es, sin lugar a dudas, la determinación de la recarga de éste, lo que permite estimar la disponibilidad del recurso en el corto, mediano y largo plazo. Por este motivo, el presente estudio tuvo como finalidad la generación de un modelo que simulará la recarga de acuíferos urbanos, precisando e identificando sus fuentes y montos, para posteriormente llevar a cabo su aplicación al acuífero ubicado en la parte norte de la ciudad de Santiago, tomando en cuenta que esta zona involucra sectores agrícolas, industriales y urbanos. La aplicación del modelo incluyó la simulación de la situación actual, así como escenarios futuros. Finalmente se estudió otro esquema de modelación que permitiera llevar los resultados a un Sistema de Información Geográfico (SIG) mediante la utilización de un software computacional (ARC HYDRO), lo que puede entregar una herramienta de comparación entre dicho programa y los modelos de cálculo tradicionalmente utilizados. La zona de estudio se encuentra ubicada en la parte norte de la ciudad de Santiago, Región Metropolitana, específicamente al norte del río Mapocho, entre el cauce de este río, el cordón de cerros de Manquehue, el cordón de cerros San Cristóbal-La Pirámide y el Estero Colina, incluyendo las comunas de Independencia, Conchalí, Recoleta, Huechuraba, Quilicura, Renca y Pudahuel (Figura 1.2). El área de estudio abarca aproximadamente 146 Km2, entre la coordenadas UTM E 337.000-351.000 y N 6.312.500-6.299.000. Los principales accesos a la zona de estudio son la carretera Panamericana Norte, Av. Américo Vespucio y la Ruta Internacional Los Conquistadores (Figura 1.3). En la Figura 1.4 se puede apreciar una vista desde el cerro San Cristóbal

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hacia el sector de Huechuraba y en la Figura 1.5 una vista desde el mismo sector hacia los sectores de La Pirámide y El Salto, comuna de Recoleta. La metodología utilizada en el desarrollo de este estudio incluyó actividades de oficina y terreno, identificación de la zona de estudio, recopilación de información de las fuentes de recarga del acuífero, desarrollo del modelo conceptual basado en zonas tipo, estudio del software ARC HYDRO y proyección futura de la recarga del acuífero. Este estudio se enmarca dentro del Proyecto Regional RLA/8/031 denominado “Manejo Integrado y Sostenible de los Recursos Hídricos Subterráneos en América Latina”, liderado a escala internacional por el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA), el cual cuenta en Chile con la participación de la Dirección General de Aguas (DGA), Superintendencia de Servicios Sanitarios (SISS), Aguas Andinas, Comisión Chilena de Energía Nuclear (CCHEN), Servicio Nacional de Geología y Minería (SERNAGEOMIN), Comisión Nacional de Medio Ambiente (CONAMA) y la Universidad de Chile a través del Departamento de Ingeniería Civil.

Figura 1.1

Emplazamiento Regional Ciudad de Santiago

Fuente: Turistel

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Figura 1.2 División Político Administrativa Zona de Estudio

Cerros de Renca

Cordón Manquehue

Cordó

n San

Cris

toba

l

Rio Map

ocho

Huechuraba

Conchalí

RecoletaRenca

Santiago

Inde

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Quinta Normal

Ruta 5

Av. A. Vespucio

N

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S

340000

340000

344000

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348000

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352000

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6300

000 6300000

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6308

000 6308000

Fuente: Toro (2003).

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Figura 1.3 Zona de Estudio

Fuente: SINIA

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Figura 1.4 Vista General Sector Huechuraba e Independencia

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Figura 1.5 Vista General Sector La Pirámide y El Salto

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1.2 Objetivos Objetivo General El objetivo general de esta memoria fue identificar las fuentes y montos de recarga de acuíferos urbanos, para generar un modelo que calcule dicha recarga aplicada al acuífero norte de la ciudad de Santiago, tomando en cuenta las componentes urbana, agrícola e industrial. Objetivos Específicos A continuación se enumeran los objetivos específicos de este estudio: 1. Desarrollar un modelo conceptual de los escurrimientos superficiales basado en un

catastro de información de la zona de estudio. 2. Desarrollar un modelo basado en el esquema de ZONAS TIPO de la cuenca norte de

Santiago. 3. Estudiar el desarrollo de un modelo de simulación basado en el software ARC

HYDRO. 4. Evaluar situaciones futuras de recarga del acuífero.

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2. DISCUSIÓN BIBLIOGRÁFICA 2.1 Aspectos Generales Uno de los elementos fundamentales para el desarrollo de la vida es, sin lugar a dudas, el agua. Este vital elemento es necesario también para el desarrollo de las personas y sociedades en general. Por este motivo, el hombre ha tratado de conseguir este recurso de varias fuentes, como lo son ríos, lagos, vertientes, etc. Cuando dichas fuentes escasean se hace indispensable encontrar otras fuentes, como lo son por ejemplo, la construcción de norias y pozos. Estos obtienen su agua de lo que conocemos como acuífero. Un acuífero (latín aqua = agua y fero = llevar) es una unidad geológica que puede almacenar y transmitir agua a tasas suficientes para satisfacer la extracción desde un pozo de bombeo. La existencia y disponibilidad de este recurso se hace fundamental en zonas donde no se puede contar con fuentes superficiales de abastecimiento. Las grandes ciudades, en ocasiones, no pueden satisfacer sus demandas de agua de un río o lago cercano, por lo que se hace necesario realizar la construcción y explotación del acuífero. Cabe agregar el hecho de que la producción de agua potable resulta más económica de esta fuente debido a que en general requiere menos tratamiento que aguas de origen superficial. Los problemas e inconvenientes que suelen presentarse en la explotación de un acuífero se deben en a la eventual existencia de algún elemento químico contaminante o nocivo para la salud de las personas, el cual no puede ser removido con tratamientos convencionales o demandan un excesivo costo. Por este motivo todo proyecto de gestión de aguas subterráneas debe contar con un estudio de riesgos de contaminación de la napa, el cual da la directrices a seguir en el aspecto del cuidado que debe existir a la hora de explotar un acuífero. Dentro de los aspectos a considerar en un estudio de este tipo se cuentan datos de geología, morfología, tipo de suelo y crecimiento urbano entre otros (Toro, 2003). Al hacer el análisis de las recargas en un acuífero se hace necesario conocer sus posibles fuentes y la magnitud de las extracciones que se hacen por parte de privados o empresas sanitarias. Con esto se puede realizar un balance de masa y así determinar la disponibilidad del recurso. En el caso del acuífero norte de la ciudad de Santiago existen cinco tipos de recarga: Canal El Carmen, Canal La Punta (actualmente revestido en casi toda su extensión urbana), Pie de Monte, Zona no Urbana y Zona Urbana (Álamos y Peralta Ingenieros Consultores Ltda.,1993). Dentro de las técnicas que existen para determinar la recarga y fuente de la misma de un acuífero se encuentran balances hídricos calculados a partir de entradas y salidas desde y hacia la napa, o a través de modelos hidrogeoquímicos, los cuales consideran la

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existencia de recargas locales y regionales a la hora de hacer un análisis tanto del monto como la fuente de la misma. Dicha técnica permite interpretar de manera confiable el origen del agua que recarga los acuíferos (Iriarte, 2003). El estudio de los recursos subterráneos y disponibilidad de los mismos se puede llevar cabo a nivel regional, o local. En el primer caso, los valores obtenidos se consideran a nivel de una cuenca hidrográfica determinada, considerando patrones de recarga y salida de la misma basados en características globales de suelos, ríos, lagos, y deshielos entre otros (Ayala, Cabrera y Asociados Ingenieros Consultores, 2000). Una manera alternativa de hacer un análisis de disponibilidad de recursos es a nivel local. Por considerar un área más pequeña, se requiere un mayor nivel de detalle en la información de la zona en estudio. Una de las técnicas utilizadas para llevar a cabo un estudio de este tipo es la modelación de los recursos hídricos mediante lo que se conoce como ZONA TIPO. Una ZONA TIPO es una división simplificada que se hace de una cuenca, con el fin de poder sectorizar zonas con características homogéneas en lo que se refiere a hidrología, topografía y características de uso de suelo. Cada zona se considera compuesta por elementos que realizan su particular aporte a la recarga (cerros, canales, áreas de riego, esteros, ríos, etc.). Esta técnica se puede utilizar tanto para zonas rurales como urbanas (Espinoza, 1989). En el caso de cuencas urbanas, se debe considerar la existencia de zonas cubiertas por la ciudad, las que disminuyen la potencial área de infiltración hacia el suelo, y la red de agua potable y alcantarillado, que aportan recarga de agua por medio de las pérdidas que existen a través de las tuberías, lo que compensa el punto anterior. Para modelar los procesos de almacenamiento y percolación que suceden en el suelo se puede suponer la existencia de un embalse subsuperficial, capaz de almacenar agua hasta cierto punto, descargando los excesos hacia la napa (Baechler, 1991). La modelación de los recursos superficiales que aportan a la recarga de un acuífero también puede hacerse a través de programas y software computacionales, los cuales hacen uso de otras técnicas y procesos lógicos para realizar la modelación, como lo son la definición de cuencas y subcuencas a través de Modelos de Elevación Digital (DEM), estimación de la escorrentía a través del método de la Curva Número, etc. Dada la necesidad de tener información que pueda ser manejada en cualquier plataforma de manera fácil y rápida, es recomendable escoger un software que interactúe con Sistemas de Información Geográfica (SIG), herramienta ampliamente difundida en la actualidad (Maidment, 2003).

Tomando en cuenta todos los aspectos anteriormente mencionados, se pudo llevar a cabo la confección de un Modelo de Simulación de la Recarga del Acuífero de la Zona Norte de la Ciudad de Santiago.

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2.2 Revisión de Informes A continuación se mencionan y explican brevemente los informes revisados para el desarrollo de este estudio. Modelo Integrado de Simulación para Recursos Hídricos Superficiales y Subterráneos de una Cuenca Agrícola (Espinoza, Carlos; 1989). El objetivo de este estudio fue desarrollar un modelo de simulación que integrara, en una unidad, las fases superficial y subterránea del ciclo hidrológico en una cuenca de tipo agrícola. Dicha cuenca fue la de Chacabuco – Polpaico, ubicada a 45 Km al norte de la ciudad de Santiago. Dentro del esquema anteriormente señalado, se desarrolló un modelo superficial basado en balances hídricos, el cual incluía la interrelación entre los aportes de cada componente de dicho modelo y los criterios de definición para la zonificación de una cuenca. Dicho esquema se denomina ZONA TIPO. La aplicación de éste esquema de simulación permite entender de manera más clara todos los procesos que se llevan a cabo en lo que a recarga de un acuífero se refiere. La simplicidad del esquema de modelación utilizado se relaciona directamente con el nivel de información existente, lo que provocó la toma de decisiones subjetivas en algunos aspectos de la modelación. La elección de parámetros y constantes en el modelo tuvo una justificación física, sin embargo esta elección se encontró sujeta a la representatividad de los resultados obtenidos. La calibración se llevó a cabo gracias a la integración con un modelo subterráneo mediante el análisis de las fluctuaciones de los niveles de pozo. Finalmente se pudo apreciar la directa relación existente entre la recarga hacia el acuífero y las precipitaciones. La tasa de recarga promedio obtenida para esta cuenca de tipo agrícola fue de 77 mm/año. Modelación Conjunta de los Sistemas Superficial y Subterráneo de la Cuenca de Santiago (Baechler, Jorge, 1991). El objetivo de este estudio fue la implementación y desarrollo de un modelo de simulación hidrológico aplicado a la cuenca de Santiago, con el objetivo de evaluar las recargas al sistema subterráneo. La metodología empleada en la simulación superficial divide a la cuenca en sectores hidrológicamente homogéneos. Este estudio también utilizó el concepto de embalses para simular las recargas y almacenamientos en el suelo. Es importante rescatar de este modelo las metodologías utilizadas para estimar recargas del sistema de agua potable. La zonificación del área de estudio más una escala diaria de modelación permitieron la obtención de resultados representativos y

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creíbles, los que pueden ser mejorados realizando una discretización con mayor nivel de información de la zona de estudio. Estudio Aguas Subterráneas de los Sistemas Lo Contador, Huechuraba, Pincoya (Álamos y Peralta Ingenieros Consultores Ltda.,1993). Este estudio fue realizado el año 1993 por Álamos y Peralta Ingenieros Consultores Ltda. para la Empresa Metropolitana de Obras Sanitarias, EMOS S.A., actual Aguas Andinas. Su objetivo fue generar un modelo matemático de simulación de las condiciones de operación del sistema de aguas subterráneas Lo Contador – Huechuraba – La Pincoya, ubicado en la zona norte de la cuenca de Santiago. En base a este modelo se pretendió establecer la eficiencia operativa de los pozos localizados en el área, de propiedad de la empresa sanitaria. Dentro de los aportes que hizo este estudio se incluyen: • Definición de cinco tipos de recarga: Canal El Carmen, Canal La Punta, Piedemonte,

Zona no Urbana y Zona Urbana. • Estimación gruesa de los montos de recarga de los cinco tipos anteriormente

mencionados. Tomando en cuenta la trascendencia de un modelo de este tipo para la gestión de recursos subterráneos, es importante tener un mejor y mayor nivel de detalle en cuanto a lo que recarga se refiere. Las simplificaciones que se hicieron en este estudio son fundamentalmente tres: • Considerar que los montos de recarga por precipitación corresponden a ciertos

porcentajes de la precipitación efectiva, independiente del tipo y capacidad de campo del suelo.

• Considerar una tasa de infiltración de los canales sin realizar pruebas ni mediciones

de los caudales de dichos canales. • No considerar que existen zonas mixtas que interactúan entre sí a la hora de generar

recargas al acuífero, siendo esta situación mucho más realista que considerar recarga por zona urbana, recarga por zona no urbana o recarga de canales por separado.

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Modelo de Simulación Hidrológico Operacional, Cuencas del Rió Maipo y Mapocho (Ayala, Cabrera y Asociados Ingenieros Consultores, 2000). Este estudio fue realizado por Ayala, Cabrera y Asociados Ingenieros Consultores el año 2000 para la Dirección General de Aguas (DGA). El objetivo de este estudio fue generar un modelo de simulación como una herramienta de análisis y planificación de los recursos hídricos del valle del río Maipo. El modelo fue construido para una cuenca de gran tamaño en comparación la cuenca urbana del sector norte de Santiago, por lo que es sólo información general la que aportó al desarrollo de esta memoria, como por ejemplo, datos sobre uso de suelos y bases para definir las zonas tipo para modelar la recarga del acuífero. Arc Hydro, GIS for Water Resources (Maidment, Davis, 2002). Este software de la familia ARC INFO permite interactuar con modelos de simulación superficial para obtener valores de escorrentía en cuencas controladas. El principal atributo de este programa es que mediante esta interacción con otros programas se genera información que puede ser georreferenciada, lo cual es una útil herramienta de gestión de información en la actualidad. Cabe destacar que este software tiene una gran flexibilidad, con lo que es posible llevar a cabo la modelación de los recursos hídricos superficiales con distintos esquemas de modelación, como los son por ejemplo HEC RAS, MODFLOW, Curva número, etc. Evaluación del Riesgo de Contaminación de la Parte Norte del Acuífero de Santiago (Toro, Patricia, 2003. Memoria para optar al título de Geólogo). El objetivo de este estudio fue evaluar el riesgo de contaminación de las aguas subterráneas del norte del río Mapocho, entre los cerros de Renca y el cordón San Cristóbal. Debido a lo reciente de la realización de este estudio, se extrajeron una serie de antecedentes necesarios para el desarrollo del estudio de la recarga del acuífero norte de Santiago como los son: unidades morfoestructurales, clima, vegetación y drenaje, tipo de suelos, fluviometría, crecimiento urbano y geología. Estudio Hidrogeológico del Acuífero de la Zona Norte de Santiago (Iriarte, Sergio, 2003. Tesis para optar al grado de Magíster). El objetivo de este estudio fue realizar un descripción hidrogeológica de la cuenca norte de la ciudad de Santiago, analizando entre otros, aspectos hidrogeoquímicos de la recarga del acuífero. Los principales aspectos extraídos de este estudio son:

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determinación de las fuentes de recarga del acuífero y distinción entre recarga local o regional del acuífero dependiendo de la ubicación dentro de la zona de estudio 2.3 Información Necesaria para el Desarrollo del Modelo A continuación se presenta una breve descripción de la información obtenida y las instituciones que la proporcionaron para poder llevar a cabo el desarrollo del modelo. 2.3.1 Dirección General de Aguas (DGA)

El contacto en esta institución fue don Alejandro Muñoz M. La información obtenida en esta institución se enumera a continuación:

• Catastro general Usuarios de Aguas de la Primera Sección del Río Maipo, Ribera Norte, 1988.

Este catastro contiene toda la información referente a la red de canales que riegan la zona de estudio, sus derivados, áreas que riega cada canal, acciones correspondientes a cada sector de riego y mapas con las zonas de riego de cada canal. • Información de niveles de pozos zona estudio.

Esta información permite conocer la variación en el tiempo de los niveles de pozos en la zona en estudio, para poder estimar con que frecuencia la napa alcanza niveles cercanos a la superficie. En el Anexo 2.1 del Capítulo 2 del CD de Anexos se presenta una lista con los pozos considerados y sus estadísticas.

• Registro de precipitaciones diarias desde 1960 a 2003.

Este registro contiene los datos de precipitación diaria en la estación pluviométrica ubicada en el techo del edificio que alberga al Ministerio de obras Públicas (MOP). En el Anexo 3.1 del Capítulo 3 del CD de Anexos adjunto se presentan los datos de precipitación del año 1960 al 2003.

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2.3.2 Aguas Andinas

Los contactos en esta institución fueron realizados con don Corrado Tore. La información obtenida fue la siguiente:

• Planos en formato “shp” y “dwg” con la red de Agua Potable y Alcantarillado.

Esta información permite definir de manera clara y precisa las zonas que están afectas a recarga por pérdidas de red de agua potable.

• Datos sobre estimación por sector de pérdidas en los sistemas de agua potable y alcantarillado.

Esta información es fundamental para poder cuantificar el aporte a la napa por parte de las redes de agua potable y alcantarillado. 2.3.3 Sociedad del Canal del Maipo

Los contactos en esta empresa fueron hechos con don Orlando Peralta. La información obtenida fue la siguiente: • Información de acciones del canal La Punta y La Pólvora.

Esta información permite conocer el caudal conducido por dichos canales, para poder estimar el aporte por riego en las zonas donde entregan sus aguas. • Plano con el trazado de los canales Punta y Pólvora. Esta información permitirá conocer de manera más detallada los trazados en el sector urbanos de dichos canales, pudiéndose ver si existe y en que lugar existe aporte por infiltración hacia la napa.

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2.3.4 EDIC Consultores

Esta consultora es la encargada de la administración del Canal El Carmen. Los contactos con esta empresa fueron hechos con don Evanan Alvarado. La información obtenida fue la siguiente: • Datos de caudales diarios en aforador de Av. Pedro de Valdivia del Canal El

Carmen (regla limnimétrica). Esta información permite conocer los caudales que son entregados a este canal y el agua que transporta a la zona de Huechuraba con fines de riego por parte del Canal San Carlos. En el Anexo 3.2 del Capítulo 3 del CD de Anexos se adjuntan la curva de descarga de la regla limnimétrica y una tabla con los caudales diarios del canal El Carmen medidos en el aforador de Av. Pedro de Valdivia Norte entre los años 2001 2003. • Informe sobre estado actual del trazado del canal en la zona de estudio

Esta información permite conocer las condiciones en las que se encuentra el canal y si existen o no sectores revestidos, los cuales obviamente no infiltrarían hacia la napa

• Datos sobre puntos de entrega del canal a sub-derivados.

Este datos permite conocer los caudales que son conducidos hacia el sector bajo de Huechuraba para cada regante.

• Planos con perfil transversal del canal el Carmen y trazado en planta del Canal el Carmen

Estos planos permiten conocer de manera más detallada las zonas que riega el canal El Carmen. También se contó con información contenida en los informes siguientes informes: • Cálculo y Cartografía de la Evapotranspiración Potencial en Chile (CIREN, 1997). • Plan Maestro de Evacuación y Drenaje de Aguas Lluvias del Gran Santiago (CADE-

IDEPE, 2001)

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2.4 Estudio del Software ARC HYDRO Como una manera de investigar posibles alternativas al esquema conceptual utilizado para la modelación de los recursos hídricos superficiales se estudió el software ARC HYDRO, de la familia ARC INFO. Su principal ventaja es que permite georreferenciar la información (SIG), lo cual es de mucha utilidad considerando la posterior necesidad de ensamblar el esquema superficial y subterráneo. A continuación se presentan los principales aspectos que incluyó el estudio de este software. 2.4.1 Aspectos Generales Uno de las grandes preocupaciones que tiene los hidrólogos de todo el mundo se relaciona con la disponibilidad y calidad del recurso agua, prevención de inundaciones en caso de grandes lluvias, entender el comportamiento de la naturaleza y hacer una buena gestión de los recursos hídricos superficiales en general (Figura 2.1). Durante los 90’s los Sistemas de Información Geográfica (SIG) surgieron como una importante y potente herramienta de apoyo en la modelación hidrológica. En particular, los SIG proveen excelentes métodos de delineación de cuencas y redes de ríos y canales a través de la utilización de Modelos de Elevación Digital (DEM) de la superficie.

Figura 2.1 Desborde Debido a Tormenta

Fuente: Arc Hydro User Manual, Maidment (2002)

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2.4.2 Arc Hydro El Centro para la Investigación del Recurso Agua (CRWR) de la Universidad de Texas en Austin, USA, en conjunto con ESRI, han creado y probado una serie de modelos prototipos para el manejo de recursos hídricos superficiales. El resultados de este trabajo fue llamado ARCGIS HYDRO, o ARC HYDRO como es comúnmente conocido. Arc Hydro es un software que permite realizar la modelación de los recursos hídricos superficiales tomando en cuenta aspectos e información geoespacial y temporal, operando como una extensión o subprograma más del paquete ArcGIS. Arc Hydro está estructurado como una herramienta de apoyo a modelos de simulación hidrológicos, pero no es un modelo de simulación por si solo. Su función es interactuar con modelos de simulación independientes, intercambiando información con ellos mediante el uso de librerías dinámicas vinculadas (*.dll) o mediante el uso de objetos propios de Arc Hydro. Este software se caracteriza por describir sólo sistemas naturales, no siendo capaz de modelar sistemas de tuberías y cañerías de agua potable, alcantarillado o aguas lluvias. Más aún, Arc Hydro no está estructurado para manejo de información que involucre aguas subterráneas. Esta enfocado a la descripción de hidrología e hidrografía superficial. Lo más recomendado por los autores de este software es utilizar lo que se conoce como ARC HYDRO FRAMEWORK, que es una versión simplificada del Arc Hydro. Este almacena información de ríos, cuencas, cuerpos de agua y puntos de monitoreo, y sirve como un soporte a modelos y estudios básicos de recursos hídricos, actuando como punto de partida para modelos más complejos. 2.4.3 Componentes del Software Arc Hydro. El modelo completo de Arc Hydro divide los recursos hídricos en cinco componentes: Networks, Drainage, Channel, Hydrography y Time Series. A continuación se hace una breve descripción de cada componente.

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2.4.3.1 Networks Este elemento está compuesto por un conjunto de puntos y líneas conectados que muestran las líneas de flujo de agua en la superficie. El “HydroNetwork” es el esqueleto del Arc Hydro, creado a partir de “HydroEdges” y “HydroJunctions”. El “HydroNetwork” es una representación simplificada de las “líneas azules” que definen ríos y cuerpos de agua, entre otros. Un “HydroEdges” es una red de “líneas azules” que describen ríos y cuerpos de agua. Existen dos tipos de “HydroEdges”: Tipo 1, que incluyen ríos, esteros, líneas centrales a través de lagos, pantanos y áreas complejas de drenaje, y Tipo 2, que dividen la tierra del agua de lagos y costas marinas (Figuras 2.2 y 2.3). Los “HydroJunctions” son uniones localizadas al final de cada segmento de flujo de ríos y otras ubicaciones estratégicas de interés (Figura 2.4).

Figura 2.2 HydroEdge Tipo 1


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Figura 2.3

HydroEdge Tipo 2


Figura 2.4 HydroJunction


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2.4.3.2 Drainage (Drenaje) La características topográficas son las que determinan la dirección y patrones de drenaje del agua. Ríos, esteros y cuerpos de agua existentes en zonas bajas de una cuenca reciben agua de zonas más altas. Los Modelos de Elevación Digital (DEM) son usados para analizar los patrones de drenaje de la superficie. Un DEM (Figura 2.5) es una grilla construida a partir de las curvas de nivel del sector de interés, compuesta de celdas cuadradas, donde cada una tiene un valor que representa su elevación. Esto permite que Arc Hydro decida desde y hacia donde escurre el agua, y que decida por ejemplo cual será su destino si cae entre dos ríos. Arc Hydro es capaz de representar el ciclo hidrológico completo, esto es, el agua de las precipitaciones cae en la superficie, penetra el suelo, se evapora o escurre por la superficie hacia los cursos de agua y finalmente termina en el mar (Figura 2.6).

Figura 2.5 Elevación Digital Zona de Estudio


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Figura 2.6 Ciclo Hidrológico


2.4.3.3 Channel (Canales y ríos) Esta componente provee una representación tridimensional de un río o curso de agua, el cual es usado para el estudio y análisis de ejes hidráulicos y de inundaciones en caso de crecidas. Su aplicación mas directa se hace con modelos como HEC- RAS. 2.4.3.4 Hydrography (Hidrografía) Toda la información requerida para esta parte está disponible en las bases de datos de instituciones estadounidenses que permiten simplemente bajar la información y cargarla directamente en ArcInfo para su posterior utilización en Arc Hydro (EROS, EDNA, NHD, EPA, USGS, NEXRAD). Las componentes fundamentales de la Hidrografía se describen a continuación. Hydrolines: Estas contienen elementos importantes para la representación de la cartografía hidrográfica de la zona de estudio, como por ejemplo ríos, canales hechos por el hombre, etc. Estas también pueden ser representadas en los “HydroNetwork”. Hydroareas: Representan las áreas de influencia de un cuerpo de agua, como por ejemplo áreas de inundación de un río o lago.

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Hydro Response Units: Es un sector de la superficie que tiene precipitación homogénea, características topográficas homogéneas o ambas. Es usado por modelos hidrológicos para predecir como se moverá el agua en el medio ambiente. Otras “Hydro Response Units” consideran conductividad hidráulica, la cual involucra transferencia de agua entre la superficie y el acuífero. Otras unidades describen como la precipitación es transformada en escorrentía superficial, y como esta escorrentía migra hacia el mar. Se pueden definir dos clases generales de Hydro Response Units: • Las que ligan procesos superficiales y atmosféricos • Las que ligan procesos superficiales y subterráneos. Es importante considerar en la definición del Hydro Response Unit las características del suelo como uso y tipo de suelo. El método de la Curva Número puede ser utilizado en estos casos para determinar coeficientes de escorrentía del suelo. 2.4.3.5 Times Series (Series de Tiempo) Atributo que permite describir variación temporal de los recursos hídricos superficiales. 2.4.4 Modelación Hidrológica La filosofía de modelación que se utiliza es la conocida como “Orientada al Objeto”, la que permite crear objetos o funciones accesibles desde otros programas que tengan la misma base, como lo son AUTOCAD, Microsoft Excel o Microsoft Access, todos estos a través de Visual Basic. En el caso de Arc Hydro, los objetos son macros creadas en Visual Basic, y se utilizan solo llamando la función con algún botón de la pantalla. La integración entre SIG y modelos hidrológicos involucra integración entre información geoespacial con modelos y procesos hidrológicos que describen como se mueve el agua en el medio ambiente. Existe un sin número de interfaces, incluyendo ArcGis, Microsoft Access, Microsoft Excel, y programación a través de Visual Basic. Los modelos de simulación se ligan a con Arc Hydro a través de Dynamic Libraries Linked (*.dll). En la actualidad se está hablando de “Hidrologic Information System”, definido como una base de datos estructurada con información temporal y geoespacial, la que combinada con herramientas de procesamiento de información es capaz de ayudar en el análisis hidrológico.

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2.4.4.1 Interfaces El lenguaje que utiliza ArcGIS como interfaz es Visual Basic, de manera similar como lo hace Microsoft Office. Un sistema de información hidrológica puede ser accesado usando al menos cuatro diferentes interfaces: ArcGIS, Microsoft Access, Microsoft Excel y programando con Visual Basic (Figura 2.7). Cada una de ellas tiene ventajas y limitaciones. En el caso de Visual Basic, una aplicación independiente de Visual Basic interactúa con Arc Hydro y el modelo para el desarrollo del análisis hidrológico. Visual Basic es capaz de leer directamente desde archivos de Microsoft Access. Esta herramienta es útil cuando se requiere que Arc Hydro trabaje como una fuente de información solamente. Sin embargo no existe una interfaz gráfica en este caso. En el caso de Microsoft Excel, dado que muchos programas y softwares están familiarizados con una interfaz Excel, hay ocasiones en las que no es necesario implementar un programa. De ser necesario aplicaciones más sofisticadas, se tiene la opción de implementar rutinas a través de dll. Dada la versatilidad de Arc Hydro, no interesa mucho la interfaz que se utiliza, ya que lo único que varia es la forma de proveer y obtener información.

Figura 2.7 Interfases con ArcInfo


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2.4.4.2 Modelación usando Arc Hydro El análisis y modelación hidrológica involucra resolución de ecuaciones matemáticas que describen flujo y calidad del agua. Esto se puede realizar de tres maneras: modelación intrínseca, dynamics libraries linked (*.dll) o interacción con otros programas. Modelación intrínseca: este esquema de modelación trabaja usando funciones internas para aplicaciones particulares. Por ejemplo, la confección y cálculo de mapas de escorrentía a partir de mapas de lluvia pueden ser realizados al interior de ArcGIS. Microsoft Excel puede ser usado para escribir modelos de simulación hidrológicos simples (Figura 2.8). En este caso, la escorrentía es calculada usando una grilla de precipitación y mapas de uso de suelo. Esto puede obtenerse mediante una función empírica lluvia-escorrentía, cuyos parámetros están definidos por el uso de suelo (Formula Racional, Curva Número). Por ejemplo, zonas urbanas presentan mayor escorrentía que suelos agrícolas o bosques. Lo mismo se usa para estimar contaminación, ya que valores de concentración y escorrentía entregan carga contaminante por celda.

Figura 2.8 Esquema Modelación Intrínseca


DLL: un proceso hidrológico puede ser escrito en un modulo separado (*.dll), el cual puede implementarse en Visual Basic, Fortran o C entre otros, de tal manera de tener una librería de funciones o módulos ejecutables que pueden ser usados por otros programas, permitiendo la implementación de resolución numérica de ecuaciones que describen los distintos procesos (Ejemplo: rastreo de crecidas con Muskingum).

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Interacción con otros modelos: El modelo de simulación de recursos hídricos superficiales se ejecuta por su cuenta y tiene su propia interfaz. Un programa de Visual Basic puede ser escrito para obtener información espacial y temporal desde Arc Hydro, y escribir dicha información en archivos de texto para ser leídas por el software independiente. Éste es ejecutado y produce como salida archivos de texto. La información de salida puede ser nuevamente leída en Arc Hydro para ser desplegada en una interfaz gráfica. Gracias a que ArcGIS utiliza un lenguaje estándar (Visual Basic) y almacena la información en una base de datos estándar, se ha hecho posible tener un acceso más directo a la información requerida. Con el tiempo se ha ido reemplazando la conexión entre ArcGIS y modelos externos a través de archivos de texto por la utilización de dll que contienen rutinas que se invocan directamente desde Arc Hydro (Figura 2.9).

Figura 2.9 Esquema Interacción con otros Programas


2.4.5 Implementación y Requerimientos Arc Hydro viene en muchas variedades. La más simple es el “framework”, que tiene cinco clases que representan la red hídrica, cuencas, cuerpos de agua y puntos de monitoreo. Existe la posibilidad de agregar series de tiempo al “framework”, de manera de poder simular distintos eventos como precipitación. A continuación se presenta el procedimiento general para poder utilizar Arc Hydro:

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1. Instalar ArcInfo / ArcEditor. 2. Crear la base de datos 3. Crear el set de atributos con su correcta georreferenciación. 4. Usar ArcCatalog Shema Wizard para crear un esquema físico desde Arc Hydro 5. Cargar la información de la base de datos 6. Desplegar la base de datos Para la creación de un conjunto de datos típico de un proyectos de recursos hídricos superficiales en Arc Hydro se necesita seguir los siguientes pasos: 1. Definir la extensión espacial de la región en estudio 2. Definir y ajustar la base de datos de Arc Hydro 3. Ensamblar la hidrografía de la zona de estudio 4. Construir el HydroNetwork 5. Definir áreas de Drenaje y adjuntarlas con los HydroJunctions 6. Adjuntar las series de tiempo para los puntos de monitoreo 7. Definir una capa con canales (solo en caso de modelación 3-D de un canal) 8. Desplegar la base de datos y mapas 9. Agregar a la base de datos nueva información Arc Hydro requiere ArcInfo/ArcEditor 8.1.2 o superiores con la extensión “Spatial Analyst”. En particular se requieren las siguientes funciones: • Hydro Network Generation • Calculate Length Downstream for Edges • Calculate Downstream for Junctions • Find Next Downstream Junctions • Store Flow Direction • Set Flow Direction La Tabla 2.1 resume los requerimientos para cada función de Arc Hydro.

Tabla 2.1

Requerimientos Arc Hydro – Información de Terreno Procesamiento del Terreno Requiere

ArcInfo/ArcEdit Requiere

Spatial Analyst Creación DEM x Puntos de descarga x Dirección de Flujo x Acumulación de Flujo x Definición de la corriente x Segmentación de la corriente x Delineación de la grilla de la sub-cuenca x Definición polígonos de la sub-cuenca x Procesamiento de las líneas de drenaje x Procesamiento de uniones de sub-cuencas Procesamiento de puntos de drenaje x

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Pendiente x Pendiente mayor que 30 x Pendiente mayor que 30 decreciente al norte x

Tabla 2.2 Requerimientos Arc Hydro – Información de la Cuenca

Procesamiento de la cuenca Requiere ArcInfo/ArcEdit

Requiere Spatial Analyst

Delineación de la cuenca x Delineación de la sub-cuenca x Centroide del área de drenaje Río más largo x

Tabla 2.3

Requerimientos Arc Hydro – Información de Atributos Herramientas para los atributos Requiere

ArcInfo/ArcEdit Requiere

Spatial Analyst Asignar HydroID Generar nodos desde y hacia líneas Cálculo del largo aguas abajo para los Edges x Cálculo del largo aguas abajo para los Junctions x Encontrar la próxima Junction aguas abajo x Salida de áreas de almacenamiento Atributos de consolidación Atributos de acumulación Desplegar Time Series (series de tiempo) Obtener parámetros x

Tabla 2.4 Requerimientos Arc Hydro – Información de la Red Hídrica

Herramientas para la red hídrica Requiere ArcInfo/ArcEdit

Requiere Spatial Analyst

Generación del HydroNetwork x Generación del esquema nodo / unión Dirección del almacenamiento de flujo x Selección de la dirección de flujo x

Tabla 2.5

Requerimientos Arc Hydro – Información de la Red Hídrica Botones y Herramientas Requiere

ArcInfo/ArcEditor Requiere

Spatial Analyst Trazado de las vías de flujo x Delineación de puntos x Generación del conjunto de puntos Asignar identificadores relacionados Delineación global de puntos x Trazado de atributos con NextDownID


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2.4.6 Aplicación Un ejemplo de aplicación se llevó a cabo en la cuenca del río Guadalupe, en el estado de Texas, USA. En 1996 este estado fue fuertemente azotado por una sequía que casi secó el río y las reservas de los acuíferos cayeron a niveles históricos. Luego, en 1998 un a severa tormenta tropical (Allison) azotó Houston, Texas, dejando cuantiosos daños, los cuales ascendieron a casi 2,6 millones de dólares. Debido a este motivo se invirtieron muchos recursos para implementar en el estado un sistema que permitiera tener un mejor y más rápido manejo de la información tanto para gestión de los recursos como prevención de catástrofes, con el fin de evitar que los embates de la naturaleza causasen en el futuro daños tan costoso como sucedió en los años anteriormente mencionados. Toda la información fue incorporada a la base de datos del NEXRAD, un sistema de información que permite entregar mapas de precipitación georreferenciadas que se actualizan cada pocos minutos, de manera de poder tener las herramientas suficientes para por ejemplo prevenir a la población en caso de inundaciones. Con la información de precipitaciones se puede predecir que porcentaje de la lluvia escurrirá, hacia donde, en que sectores se producirán inundaciones, que lugares estarán fuera de áreas de inundación, si arrastrará algún contaminante, cuanto, de donde hasta donde, etc. A continuación se presenta una imagen que muestra el resultado final de la aplicación de Arc Hydro a la cuenca de Guadalupe (Figura 2.10). En el zoom de la derecha se aprecia la red hídrica la simulación construida a partir de ella, con los puntos que sirven de control de la información en caso e eventos de lluvia.

Figura 2.10 Resultado Final Aplicación Arc Hydro en U.S.A.


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En la actualidad se está trabajando con una componente que incluye la hidráulica de aguas subterráneas, permitiendo un mejor entendimiento del ciclo hidrológico, siendo aún más fácil la integración con modelos como MODFLOW, ya que la nueva componente sirve de plataforma entre modelos como el antes mencionado y los SIG. Los nuevos elementos que se incorporan son: acuífero, unidad hidrogeológica, pozos y sondajes (Figura 2.11). El paquete completo de Arc Hydro permite dar un conocimiento más completo del ciclo hidrológico completo, permitiendo una mejor gestión de los recursos hídricos superficiales.

Figura 2.11 Esquema del Paquete Subterráneo de Arc Hydro

Fuente: Strassberg and Maidment (2003)

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3. ZONA DE ESTUDIO 3.1 Ubicación y límites La zona de estudio se encuentra ubicada en el sector norte de la ciudad de Santiago, Región Metropolitana, específicamente al norte del río Mapocho, entre el cauce de este río, el cordón de cerros de Manquehue, el cordón de cerros San Cristóbal-La Pirámide y el Estero Colina, incluyendo las comunas de Independencia, Conchalí, Recoleta, Huechuraba, Quilicura, Renca y Pudahuel (Figura 1.2). El área de estudio abarca aproximadamente 146 Km2, entre la coordenadas UTM E 337.000-351.000 y N 6.312.500-6.299.000. Los principales accesos a la zona de estudio son la carretera Panamericana Norte, Av. Américo Vespucio y la Ruta Internacional Los Conquistadores (Figura 1.3) 3.2 Geomorfología En la región se presentan claramente las tres unidades fundamentales de la orografía chilena: Cordillera de los Andes, Depresión Intermedia y Cordillera de la Costa, las cuales son características de la zona central del país, desde la región Metropolitana hasta Puerto Montt, X región. 3.2.1 Cordillera de Los Andes La Cordillera de Los Andes es un cordón montañoso macizo, que presenta características de un relieve joven, cuyas cumbres aumentan en altitud de oeste a este. Existen también en la zona algunos volcanes de gran altitud, entre los que destacan el Volcán Tupungato (6570 m), Tupungatito (5682 m), San José (5856 m), Maipo (5264 m), El Plomo (5430 m) y Cerro Marmolejo (6108 m). Asociada a la Cordillera Principal se levanta la Precordillera Andina, que se ubica en el sector oriente de Santiago y que exhibe un sistema de cuencas que drenan hacia el poniente. Entre las cotas más altas del sector, destacan la cabecera de la quebrada De Ramón que alcanza los 3.222 m (cerro Las Lagunas) y el interfluvio entre esta quebrada y la quebrada de Macul, que se sitúa en la cota 3.252 m (cerro San Ramón).

La composición fundamental de la Cordillera de los Andes en la zona son rocas volcánicas y sedimentarias (continentales y marinas) del Cretácico y Jurásico, profusamente atravesadas por cuerpos intrusivos; y en menor grado también por rocas del Plioceno, habiendo sufrido procesos estructurales que se manifiestan en

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plegamientos y fallas. La Cordillera de los Andes limita al oeste con la Depresión Central, a través de la Falla Pocuro. Numerosos ríos y esteros de orientación NS y NE- SW cortan el relieve de la cordillera, dividiéndola en cordones de similares disposiciones. Sus aguas son drenadas por los ríos Mapocho, Maipo, Colina, y los esteros Clarillo, El Escorial y Angostura. Esta red fluvial transporta los materiales sedimentarios hacia la depresión intermedia, la cual ha sido rellenada principalmente por aportes derivados de la cordillera de Los Andes. En los extremos norte y sur de la hoya del río Maipo, las cordilleras de los Andes y de la Costa se conectan para formar una cuenca cerrada. Esta conexión corresponde a los cerros de la Cuesta de Chacabuco por el norte, y al cordón de Paine en Angostura por el Sur (Toro, 2003). 3.2.2 Depresión Intermedia Se extiende desde la zona de Colina hasta Puerto Montt, donde se sumerge bajo las aguas del Canal de Chacao. En la zona central de Chile, queda enmarcada al norte por el cordón de Chacabuco, al sur por el dorso transversal de los Cerros de Paine, al este por la Cordillera de Los Andes, y al oeste por la Cordillera de La Costa. Esta depresión se divide en dos zonas: una pequeña en el extremo norte, limitada hacia el sur por el Cordón del Manzano, llamada subcuenca o cuenca parcial Montenegro- Polpaico, rellenada por los sedimentos fluviales arrastrados por el estero Lampa. Desde ésta y extendida hacia la Angostura de Paine, se ubica el comportamiento mayor, que ha sido rellenado por sedimentos fluviales y fluvioglaciales provenientes de las hoyas hidrográficas de los ríos Maipo y Mapocho, fluviales de los esteros Lampa, Colina y Angostura, cenizas volcánicas mayormente redepositadas, y conos de deyección que se desprenden del relieve montañoso, engranado con los depósitos fluviales.

El relleno de la cuenca de Santiago está compuesto fundamentalmente por sedimentos fluviales y fluvioglaciales provenientes de las hoyas hidrográficas de los ríos Maipo y Mapocho; fluviales de los esteros Lampa, Colina y Angostura, cenizas volcánicas mayormente redepositadas, y conos de deyección que se desprenden del relieve montañoso.

Dicho relleno sepulta casi totalmente una topografía antigua, de la que emergen los denominados cerros islas tales como: Renca, Colorado, Santa Lucia, Blanco, Cerros de Chena, de Lo Aguirre y Lonquén. La mayor parte de los sedimentos que rellenan la cuenca provienen de la hoya del Maipo superior, constituyendo el abanico de ese río el de mayor tamaño, cubriendo más del 50% de la superficie del relleno. El abanico del río Mapocho, segundo en tamaño, ha sido controlado por el abanico del Maipo y por el cordón del San Cristóbal.

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Los abanicos de los esteros Lampa y Colina se ubican al norte del río Mapocho. Ambos engranan en una zona común de inundación (Toro, 2003). 3.2.3 Cordillera de La Costa Esta unidad enmarca a la Depresión Intermedia por el oeste, señalando un abrupto frente que desciende en forma gradual hacia el poniente. Su flanco oriental está constituido por rocas intrusivas y secuencias estratificadas de inclinación promedio 40º E. Algunos cerros de esta franja son: Roble (2222 m), Vizcachas (2040 m), Lipangue (2000 m) y Horcón de Piedra (2070 m). De estas altitudes se desprenden hacia el Oeste lomajes que ascienden al segundo cordón, más cercano al litoral. Al sur del río Maipo solo este flanco se conserva. El flanco occidental está constituido por rocas graníticas del Paleozoico Superior y enclaves de rocas estratificadas metamorfizadas cubiertas, y en el sector costero, por depósitos aterrazados subhorizontales, poco consolidados, de origen marino y continental. Algunos cerros son: Chapa (1744 m), Ángeles (1483 m) y Guanaco (1086 m). El relieve de esta unidad es más antiguo que el de la Cordillera de Los Andes. El mayor grado de meteorización y erosión determinan una topografía de lomajes suaves que alcanzan menores cotas. El cordón de cumbres divisorias de aguas está formado por restos de una meseta de alrededor de 2000 m.s.n.m., disectada por el río Maipo en la localidad de El Monte. La incidencia en el aporte al relleno de la Depresión Intermedia es mucho menos importante que el de la Cordillera de los Andes, debido a que la mayor parte de las aguas que recibe fluyen a la cuenca inferior del río Maipo (Toro, 2003). 3.3 Geología Desde el Jurásico Inferior, la geología de Chile (33º-35º S) ha estado dominada por la subducción de la placa oceánica de Nazca bajo la Sudamericana. El magmatismo generado se expresa en secuencias volcánicas y batolitos de orientación aproximadamente norte-sur, progresivamente más jóvenes hacia el este, que van desde el Jurásico en la costa hasta el volcanismo Holoceno en el eje de la Cordillera de Los Andes.

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En la Cordillera de la Costa el magmatismo del arco Mesozoico está representado por una potente secuencia volcanosedimentaria de edad Jurásico Inferior-Cretácico Superior, depositada sobre un Basamento Cristalino Paleozoico (plutónico y metamórfico). El Arco Mesozoico se encuentra intruído por plutones de dimensiones batolíticas cuyas edades varían entre el Jurásico Medio y el Cretácico Superior (Gana et al, 1996; Wall et al, 1996). La existencia de intercalaciones marinas del Cretácico Inferior y las bajas razones iniciales de estroncio en los basaltos de éstas, indican un régimen de extensión cortical durante este período, lo cual ha sido interpretado como cuenca marginal de trasarco por Levi y Aguirre (1980) y como cuenca de extensión de intraarco por Charrier y Muñoz (1994). El cretácico Superior está representado al centro y oeste de la Depresión Central por la Formación Lo Valle (Thomas, 1958), secuencia principalmente piroclástica ácida. En la posición de la actual Cordillera de los Andes, dominio del trasarco Mesozoico, se desarrolló la Cuenca de Neuquén, la que corresponde a una cuenca extensiva de antepais sobre basamento Paleozoico (según Mpodozis y Ramos, 1989) que recibía detritos derivados de la erosión del arco magmático instalado en la actual Cordillera de La Costa. Secuencias sedimentarias marinas y continentales de gran espesor, acumuladas desde el Jurásico Medio-Superior, reflejan la ocurrencia de dos eventos de trasgresión – regresión marina (formaciones Río Colina, Río Damas, Lo Valdés, Colimapu). Dos mil metros de areniscas, lutitas y conglomerados rojos continentales, más intercalaciones volcánicas, correspondientes a la Formación Colimapu, terminaron por colmatar la cuenca a fines del Cretácico Inferior (Klohn, 1960). Cubriendo estas dos franjas Mesozoicas y al este de la Depresión Central, aflora una potente secuencia de rocas volcánicas y volcano-detríticas continentales, depositadas sobre una cuenca extensional localizada al oeste de la cuenca de Neuquén y sin relación con ésta (Wyss et al., 1996). Se trata de la Formación Abanico (Aguirre, 1960) en el área de estudio o Formación Coya-Machalí (Klohn, 1960) al sur de los 34º S. Esta secuencia se distribuye en 2 franjas paralelas de orientación aproximada Norte-Sur, separadas entre sí por la suprayacente Formación Farellones que está compuesta de tobas y brechas volcánicas con intercalaciones de lavas, depósitos volcanoclásticos y sedimentarios. El contacto basal de la franja este de la Formación Abanico con la Formación Lo Valle, ha sido descrito como discordancia angular (Klohn, 1960; Charrier et al., 1996), concordante (Thiele 1980) y tectónico (Godoy y Palma, 1990); mientras que para la franja oeste se ha interpretado un contacto discordante (Vergara y Drake, 1976), de interdigitación (Thiele, 1980; Godoy, 1982) o aparentemente concordante (Gana y Wall, 1997).

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Luego de la deposición de Abanico, se impuso una inversión de la cuenca, producto de un episodio de compresión de la orogenia andina, la que habría fallado y deformado a todas las rocas estratificadas ya depositadas, formando pliegues bien marcados, cerrados y recumbentes, con vergencia hacia el oeste de la franja occidental de Abanico, y de suave vergencia al este en su franja oriental (Drake et al.,1982; Charrier et al, 1985). Una posterior deposición de 2.500 m de lavas, tobas e ignimbritas con intercalaciones de brechas y sedimentitas lacustres finamente estratificadas, (definida por Klohn, 1960, como Formación Farellones), se presenta en una franja Norte-Sur en la Cordillera Principal. Dataciones radiométricas K/Ar la asignan al Mioceno Inferior-Medio (Charrier y Munizaga, 1979; Thiele, 1980; Rivano et al., 1990). El limite inferior de Farellones tampoco está claramente establecido, ya que ha sido interpretado como una discordancia angular (Aguirre, 1960; Thiele, 1980; Rivano et al., 1990), un campo de calderas subsidentes (Thiele et al., 1991) o de tipo tectónico (Godoy et al., 1996). El techo de la formación sería la actual superficie de erosión (Thiele, 1980; Rivano et al., 1990) Luego de su deposición, se produce un segundo gran episodio compresivo, produciendo un replegamiento general en el área, que en los estratos de Farellones provoca una sucesión de pliegues suaves y abiertos, pero bien definidos. A este episodio de intenso alzamiento y deformación cortical se liga también el intenso plutonismo responsable del emplazamiento de grandes pórfidos cupríferos, y la generación del relieve actual (Thiele, 1980; Skewes y Stern, 1994). La erosión del macizo cordillerano, con el consecuente transporte de este material en la Depresión Intermedia, es la causa de los depósitos cuaternarios que se encuentran en el área de estudio. Según Karzulovic (1958), estos depósitos habrían sido acarreados principalmente a lo largo de tres períodos glaciares intercalados con otros tantos interglaciares o aluviales, unidos al hecho de que los cauces de los ríos principales experimentan fuerte desplazamientos durante los diversos períodos aluviales. La formación de gruesos depósitos de cenizas riolíticas ignimbritas ocuparon gran parte de la morfología existente a la fecha. Estos depósitos provienen de flujos piroplásticos incandescentes originados durante eventos explosivos del volcán Maipo. Con posterioridad éstos se erosionaron en diferente grado y fueron recubiertos parcialmente por sedimentos lacustres, fluviales y abanicos aluviales, los cuales se desarrollaron durante las edades glaciales Riss y Würm (Karzulovic, 1958).

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3.4 Clima

El clima del llano central de la Región Metropolitana, en la que se ubica el área de estudio, se puede considerar como templado, cálido, con una estación seca prolongada de 6 a 8 meses entre finales de primavera y principios de otoño. Las precipitaciones provienen de la presencia de sistemas frontales, dependiendo la cantidad de las mismas, por lo tanto, de la exposición del relieve al viento marítimo. La cordillera de la costa tiene una importancia geográfica considerable, ya que impide una propagación más efectiva de la influencia del mar hacia el sector interior. 3.4.1 Precipitaciones El mes más lluvioso es Junio, con un promedio de 79,66 mm y el más seco el de Enero, con un promedio de 0,45 mm. La mayor parte de las precipitaciones se produce en los meses invernales de Mayo a Agosto (80%), conformando un período seco los meses restantes. La Información disponible demuestra que las lluvias en el área de Santiago han tenido una disminución sostenida desde el año 1900 a la fecha. Mientras el promedio entre los años 1866 y 1948 alcanzaba a 365 mm anuales, el mismo promedio para los 113 años, desde 1866 a 1979, es de 341,2 mm. Si se calcula el promedio de precipitación correspondiente a los últimos 30 años se tiene que éste sólo alcanza a 330,2 mm, de acuerdo a los antecedentes de la Dirección Meteorológica de Chile (Cade-Idepe, 2001). Para el período comprendido entre los años 1960 al 2003 se cuenta con los datos de precipitaciones diarias de la estación pluviométrica ubicada en la terraza de la DGA, la que será de utilidad para ejecutar el modelo con precipitaciones diaria. En el Anexo 4.1 del Capítulo 4 de los Anexos del CD adjunto se incluye el registro completo de precipitaciones diarias en la estación DGA-MOP entre 1960 y 2003 3.4.2 Temperaturas La temperatura en Santiago es relativamente regular, siendo la temperatura media de 14,5º con una media de Verano de 20,6º y una media invernal de 8,7º. El mes más cálido es el de Enero con 20,7º y el más frío el de Julio con 8,3º. La amplitud diaria en promedio para el año es de 15º, siendo ésta en los meses invernarles de sólo 10,7º. En las Tablas 3.1 y 3.2 se presentan las temperaturas máximas y mínimas medias mensuales en la región metropolitana (CNR, 1997).

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Tabla 3.1 Temperatura Máxima Media Mensual (ºC)

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que

Enero 29,9 29,4 29,4 29,3 28,4Febrero 29,3 29,1 28,1 28,9 28,4Marzo 27,1 26,8 27,2 26,6 25,9Abril 23,1 23,0 23,3 22,8 22,0Mayo 18,4 18,3 18,9 18,4 17,2Junio 14,8 14,8 15,3 14,6 13,4Julio 14,7 14,6 14,1 14,5 13,7Agosto 16,4 16,3 15,9 16,3 15,6Septiembre 18,8 18,9 19,2 18,5 18,0Octubre 22,1 22,1 22,5 21,5 21,0Noviembre 25,7 25,5 25,7 25,3 25,1Diciembre 28,6 28,3 26,8 28,0 27,2

Nota: en rojo estación representativa zona estudio.

Tabla 3.2

Temperatura Mínima Media Mensual (ºC)

Aer

opue

rto

AM

B

Qui

nta

Nor

mal

Rin

cona

da d

e M

aipú

Aer

opue

rto

Cer

rillo

s

Bas

e aé

rea

El

Bos

que



37

3.4.3 Humedad Relativa Los valores medios mensuales medidos en Quinta Normal se sitúan en cifras cercanas al 50% en los meses de Verano y en algo más de 80% en los meses de Invierno. En la Tabla 3.3 se presenta la humedad relativa media mensual en la región metropolitana (CNR, 1997).

Tabla 3.3 Humedad relativa media mensual (%)

Aer

opue

rto A

MB

Qui

nta

Nor

mal

Rin

cona

da d

e M

aipú

Aer

opue

rto C

erril

los

Bas

e aé

rea

El B

osqu

e



3.4.4 Evapotranspiración Potencial La evaporación potencial mensual en la zona de estudio alcanza valores cercanos a los 200 mm para los meses de Diciembre y Enero, disminuyendo en los meses de Invierno a valores que bordean los 30 mm/mes en Junio y Julio. En la Figura 3.1 se muestra la variación anual que sufre la evapotranspiración potencial. En el Anexo 3.3 del Capítulo 3 del CD de Anexos se incluyen los valores de evapotranspiración por zona y por mes para la cuenca en estudio (CNR, 1997).

38

Figura 3.1 Variación Anual Evapotranspiración, mm/mes

3.5 Hidrología 3.5.1 Fluviometría El Río Mapocho, nace por la confluencia de lo ríos San Francisco y Molina y el estero Arrayán en la Cordillera de Los Andes. Durante su trayecto sus aguas son utilizadas tanto para abastecimiento de agua potable y fuente de agua para canales de regadío. Este río termina su recorrido como afluente del Maipo, el cual nace de la Cordillera de Los Andes, en las coordenadas E 400000, N 6225000, para desembocar al sur del Puerto de San Antonio, Quinta región. Su régimen es Pluvio-Nival, por lo que las mayores crecidas se producen en la época invernal debido a las lluvias y en verano debido a los deshielos. A lo largo de su trayecto el río Mapocho presenta numerosos aportes y extracciones. Dentro de los aportes se cuentan los ríos Molina y San Francisco, esteros arrayán, Lampa, Frío, Aguas Frías, Canal San Carlos (proveniente del Maipo) y Zanjón de la Aguada. Dentro de las extracciones se cuentan los canales La Punta, El Carmen (continuación del San Carlos), La Pólvora. El tramo comprendido entre la desembocadura del canal San Carlos y el Puente Bulnes están actualmente revestido, pero con la construcción de la Costanera Norte el cauce del río quedará revestido entre el Puente Lo Saldes y Carrascal. Aguas abajo el río cambia de dirección debido a la existencia del cerro Lo Aguirre (Cade-Idepe, 2001). En la Figura 3.2 se presenta un mapa con la red fluviométrica de la Región Metropolitana.

Evapotranspiración

0

50

100

150

200

250

enero

febrero

marzo

abril

mayo

junio

julio

agos

to

septi

embre

octubre

novie

mbre

diciem

bre

Mes

EV

T [m

m/m

es]

39

Figura 3.2 Red Fluviométrica Región Metropolitana

Fuente: DGA

3.6 Red de Canales La zona de estudio cuenta con una red de canales que alimentan los sectores agrícolas del sector. Los principales canales que cruzan la zona son el canal El Carmen, canal La Punta y canal La Pólvora, los cuales obtienen sus aguas de acciones de derechos de agua provenientes de lo que en parte entrega el canal San Carlos. En la Figura 3.3 de presenta un plano con los canales de la zona de estudio. En la Tabla 3.4 se presenta una tabla que resume los caudales medios mensuales para los tres canales. En el Anexo 3.4 del Capítulo 3 de los Anexos del CD adjunto se presenta una tabla que indica las acciones de derechos de agua que corresponde a cada uno.

40

Tabla 3.4

Resumen Caudales Medios Mensuales Canales Zona de Estudio, en m3/s

Mes Qcarmen Qpólvora Qpunta Enero 6,6 0,142 5,1 Febrero 7,1 0,152 5,5 Marzo 6,3 0,135 4,9 Abril 4,7 0,102 3,7 Mayo 2,4 0,051 1,9 Junio 2,7 0,059 2,1 Julio 3,0 0,064 2,3 Agosto 1,6 0,035 1,3 Septiembre 4,2 0,089 3,2 Octubre 6,3 0,136 4,9 Noviembre 5,9 0,126 4,5 Diciembre 6,9 0,148 5,3

Fuente: EDIC Consultores (2003)

Figura 3.3

Red de Canales Zona de Estudio

Fuente: SINIA

41

3.6.1 El Carmen El canal El Carmen es administrado por la consultora EDIC, la cual representa los intereses de la Asociación de Canalistas Canal El Carmen. Este canal nace a la derecha del Canal San Carlos, en las coordenadas 350.728 E y 6.301.829 N, comuna de Providencia. Las aguas de este canal se desvían por intermedio de una compuerta de cuerpo de concreto y hoja metálica. Luego, mediante un sifón, las aguas atraviesan el río Mapocho, para regar el sector Nor-poniente de la Región Metropolitana. Este canal está revestido desde su bocatoma hasta el sector de La Pirámide, en el límite de las comunas de Recoleta y Huechuraba. Desde este punto en adelante solo se encuentra revestida la pared del canal que da al valle. También existen repartidos en el recorrido del canal dentro de la zona de estudio 400 m de túnel. La administración del canal, indicó que no está en sus planes revestir la totalidad del canal por lo elevado de la inversión. En el área de estudio el Canal riega una superficie de 794 Ha, extendiéndose su recorrido a través de 21 Km aproximadamente, siendo en el principal aportante de infiltración a la zona de estudio de todos los canales del sector (DGA, 1988). En el Anexo 3.2 del Capítulo 3 de los Anexos del CD adjunto presentan los caudales entregados por la regla limnimétrica ubicada en Pedro de Valdivia Norte (Providencia), la curva de descarga de dicha regla, los tramos de túnel y revestidos (en su pared de valle) y las acciones de derechos repartidas a lo largo de su recorrido por la zona de estudio para el período 2001 – 2003 (EDIC, 2003). 3.6.2 La Pólvora El canal La Pólvora es administrado por la Asociación de Canalistas de la Sociedad del Canal de Maipo. Este canal toma parte de lo que entrega el Canal San Carlos al río Mapocho en la comuna de Providencia mediante un pequeño muro, a la derecha del río Mapocho, en las coordenadas 349.242 E y 6.300.490 N . Este canal riega el sector norte de la ciudad de Santiago. Todo su recorrido se encuentra revestido, salvo los puntos de entrega. En el Anexo 3.4 del Capítulo 3 de los Anexos del CD adjunto se presentan los caudales del canal. Dichos caudales (al igual que los del canal La Punta) fueron calculados a partir de la información fluviométrica del canal El Carmen, ya que no se contó con información de caudales del canal San Carlos (de cuyas acciones nacen los canales de la zona de estudio). Dadas dichas acciones y sumado a la información del canal El Carmen, se pudo generar la información de caudales del resto de los canales. En el área de estudio el canal La Pólvora riega una superficie de 25,7 ha, extendiéndose por una longitud de 6,9 Km (DGA, 1988).

42

3.6.3 La Punta El canal La Punta es administrado por la Asociación de Canalistas de la Sociedad del Canal de Maipo. Este canal toma sus aguas en una bocatoma ubicada en el límite de las comunas de Independencia y Santiago, en el puente Manuel Rodríguez en las coordenadas 345.672 E y 6.300.241 N. Las aguas de este canal riegan el sector Norponiente de Santiago. El canal se encuentra revestido en todo su tramo urbano, encontrándose su lecho sin revestir en los sectores de Renca (Américo Vespucio) y Quilicura (sector cercano al Aeropuerto Pudahuel). En el Anexo 3.4 del Capítulo 3 de los Anexos del CD adjunto se presentan los caudales del canal, calculados a partir de los datos del canal El Carmen en función de las acciones de estos con respecto a lo que entrega el canal San Carlos. En el área de estudio el canal riega aproximadamente 3000 ha, abarcando aproximadamente 15 Km. de recorrido sin revestir (DGA, 1988).

3.7 Vegetación La vegetación original del área en estudio corresponde a las formaciones de matorral y bosque. Las formaciones de matorral corresponden a una estepa alto – andina de gran desarrollo estructural y diversidad local, cuya principal condicionante es el relieve, la altitud y la exposición al viento. Actualmente, esta unidad se presenta bajo la forma de matorral ralo donde dominan colliguay (Colliguaya integerrima), maitén (Maytenus boaria), escalonia (Escallonia illinita) y quilo (Muehlenbeckia hastulata) (Cade-Idepe, 2001). 3.8 Clasificación de suelos Los suelos en esta zona se dividen básicamente en tres: arcillas, arenas y limos. El Soil Survey Staff (1967) da una clasificación de acuerdo a la Figura 3.4. En el estudio de Toro (2003) se hizo la siguiente clasificación a partir de los criterios de la institución antes mencionada: • Desde la zona circundante al cerro San Cristóbal hasta Quinta Normal, se presentan

suelos de tipo limosos y francos, de color pardo oscuro, con alto contenido de materia orgánica. Su espesor promedio es de 150 cm. Debajo se encuentra una capa de sedimento gravoso.

• Los suelos que rodean a los cerros de Renca hasta Américo Vespucio por el norte,

son de tipo francos finos arcillosos, caracterizándose principalmente por la presencia de arcillas expansivas.

43

• Al sur de los cerros de Conchalí se observan suelos arcillosos, de alta salinidad y con grietas de desecación.

• Los escombros de falda y ápice de conos de deyección muestran suelos superficiales

arenosos, de color pardo amarillento, los cuales son de origen transportado, presentándose poco desarrollados. Su espesor máximo es de 50 cm.

• Ya hacia la zona distal de los conos, y cayendo hacia el valle en Huechuraba, los suelos son francos a arcillosos, con espesores entre 20 y 40 cm (Toro, 2003).

Figura 3.4 Clasificación de Suelos

Fuente: Apuntes “Hidráulica de Aguas Subterráneas”

44

3.9 Crecimiento Urbano y Uso de Suelo La Región Metropolitana alberga a la ciudad de Santiago, la cual concentra el mayor núcleo demográfico, financiero, industrial, comercial y cultural de la nación. Es su capital político-administrativa y constituye el principal centro de contacto del país con el exterior. Su superficie es de 14.899 km2, el cual está dividido en cinco provincias (Chacabuco, Cordillera, Maipo, Talagante y Melipilla) más el área Metropolitana de Santiago. Actualmente la población del gran Santiago es de aproximadamente 6.000.000 hab. El crecimiento urbano de la ciudad comenzó su desarrollo en sus inicios en el sector central, para luego expandirse a través de los años (Figuras 3.5 y 3.6). En la actualidad la ciudad crece hacia sectores que hasta hace poco eran utilizados como zonas de cultivo, siendo los casos más patentes del cambio en el uso de suelo las comunas periféricas de Santiago como Maipú, Huechuraba y Quilicura, las que en la actualidad albergan condominios y centros comerciales (Figuras 3.7 y 3.8). A continuación, en las Tablas 3.5 a la 3.8, se presentan datos obtenidos del Plan Maestro de Aguas Lluvias (Cade-Idepe) y del estudio de Ayala y Cabrera que muestran el crecimiento poblacional tanto en Santiago como en la zona de estudio, además de la urbanización que ha tenido esta zona en los últimos años.

Tabla 3.5

Crecimiento Histórico Población y Superficie Urbanizada

Año Densidad Población Área hab/ha hab. ha

1591 6,8 1.482 218 1700 66,6 20.000 300 1840 140 126.000 900 1895 68,1 256.737 3.7701940 97,0 1.100.725 11.3481952 115,5 1.505.844 13.0351960 100,1 2.049.643 20.4801982 80,3 3.694.939 46.0001995 54,2 4.551.595 83.964

Fuente: A C Ingenieros Consultores (2000)

45

Figura 3.5 Crecimiento Histórico Población y Superficie Urbanizada

Fuente: AC Ingenieros Consultores (2000)

Como se puede aprecia en el la Figura 3.5, el crecimiento poblacional se desarrolla a una tasa similar a la de uso de suelo para urbanización.

Tabla 3.6 Población Actual y Futura Comunas Zona de Estudio en Há

Comuna 2002 2005 2010 2020

Conchalí 149.302 146.593 143.928 138.733 Huechuraba 66.106 69.103 72.222 78.858 Independencia 71.618 67.792 64.151 57.410 Recoleta 165.681 165.088 164.497 163.321 Renca 157.723 170.115 183.377 212.846 Quilicura 56.832 64.956 74.111 96.145 TOTAL 667.262 683.647 702.286 747.313

Fuente: CADE-IDEPE (2001)

Esta información fue utilizada por Cade-Idepe en el Plan Maestro de Aguas Lluvias a partir de censos y proyecciones del Instituto Nacional de Estadísticas (INE).

Tabla 3.7

Desarrollo Urbano Histórico

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

3000000

3500000

4000000

4500000

5000000

1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100

año

pobl

ació

n [h

ab]

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

100000

año

área

[ha] población

área

46

Cambio en Uso de Áreas Urbanizadas en Zona de Estudio

Comuna 1960 1970 1980 1985 1995 sup. (ha) % ha % ha % ha % ha % ha Independencia 740 93,54 692 100,00 740 100,00 740 100,00 740 100,00 740 Conchalí 1.060 18,58 197 78,87 836 96,98 1.028 100,00 1.060 100,00 1.060Recoleta 1.500 74,93 1.124 80,26 1.204 93,33 1.400 93,33 1.400 100,00 1.500Renca 2.280 57,01 1.300 21,93 500 40,08 914 45,44 1.036 51,75 1.180Quilicura 5.660 0,30 17 1,13 64 8,51 482 45,39 2.569 97,17 5.500Huechuraba 4.430 0,36 16 5,05 224 8,85 392 31,55 1.398 64,45 2.855


El porcentaje de área urbanizada de la tabla anterior indica la superficie de la comuna construida y pavimentada.

Tabla 3.8 Distribución Uso de Suelo Zona de Estudio

COMUNAS Plaza Parque Jardín Bandejón Área km2 km2 km2 km2 Deporte (km2) Conchalí 0,138 0,311 0,007 0,016 0,152 Huechuraba 0,023 0,011 0,007 0,000 0,407 Independencia 0,080 0,017 0,257 0,000 0,501 Quilicura 0,059 0,000 0,002 0,000 0,046 Recoleta 0,117 1,586 0,003 0,010 0,067 Renca 0,077 0,167 0,004 0,043 0,026

COMUNAS Quebrada Cementerio Total sup. Total

Reserva

(km2) km2 sin Pav, (km2) Perm, km2 Conchalí 0,000 0,000 0,121 0,750 Huechuraba 0,000 0,785 0,006 1,240 Independencia 0,000 0,000 0,000 0,860 Quilicura 0,000 0,005 0,049 0,160 Recoleta 0,000 1,062 0,009 2,860 Renca 1,880 0,000 0,250 2,450


Figura 3.6 Expansión Histórica Santiago

47

Fuente: Toro, (2003)

Figura 3.7 Distribución Uso de Suelo Santiago

48

Fuente: CADE-IDPE (2001)

49

Figura 3.8 Sectores Agrícolas Zona de Estudio

Fuente: Toro (2003)

50

4. DESARROLLO DE MODELO BASADO EN ESQUEMA DE ZONA TIPO 4.1 Aspectos Generales Una zona tipo es una división simplificada que se hace de una cuenca, con el fin de identificar zonas con características homogéneas en lo que se refiere a hidrología, topografía y uso de suelo. La principal ventaja de manejar estas zonas como un sistema tipo “Caja Negra” radica en que cada elemento se maneja como una unidad, a la cual el agua llega y experimenta procesos de infiltración, evaporación, etc, pudiendo representarse dichos procesos mediante relaciones lógicas y/o matemáticas (Espinoza, 1989). Los principales elementos a considerar en una zona tipo son:

• Cerro • Canal • Zonas de Riego • Secano • Urbano

El modelo hace, en términos simples, un balance de masas de los recursos hídricos superficiales en la zona, considerando entradas hacia la zona no saturada modelada como un embalse de regulación diaria. En este se produce otro balance de masa, siendo las salidas de este embalse las recargas directas hacia la napa. Este embalse tiene un nivel máximo, que representa la capacidad de campo del suelo, y un mínimo, que reproduce el punto de marchitez permanente de las plantas. Si la capacidad de campo es sobrepasada, el agua percolará hacia la napa en forma de rebase. También se produce una precolación profunda del suelo hacia el acuífero en forma de goteo, lo cual es representado por un factor o tasa de vaciamiento. 4.2 Descripción Elementos Zona Tipo 4.2.1 Elemento Cerro Este elemento considera el sector ubicado en la zona fuera de los límites del valle, con suelos de gran pendiente. La principal fuente de entrada a esta zona son las precipitaciones. Circunstancialmente se debe considerar el aporte proveniente de los

51

deshielos de las nieves acumuladas en sectores con altitudes superiores a los 2.300 m.s.n.m. Una fracción de éstas escurre de manera superficial hasta incorporarse a la red de canales del elemento riego. Lo que no escurre superficialmente se incorpora a la zona de almacenamiento subsuperficial, desde la cual se realiza el consumo evapotranspirativo, procesos de almacenamiento y percolación profunda (Figura 4.1).

El agua almacenada en el estrato no saturado está disponible para satisfacer las demandas evapotranspirativas de las plantas (EVC) y para descargar hacia el sistema subterráneo de las siguientes dos formas:

• Si la humedad del embalse sobrepasa el límite máximo (HCMAX) producto de precipitaciones, riego, infiltraciones de la red de agua potable y alcantarillado (caso elemento Urbano), se produce la descarga de estos excesos hacia el acuífero (QNAP).

• El segundo mecanismo de descarga corresponde a un vertedero de fondo (QPERC),

el cual es una función de la diferencia entre el nivel en un instante dado y el nivel mínimo (HCMIN).

Figura 4.1

Esquema Elemento Cerro

52

4.2.2 Elemento Canal Este elemento se encarga de distribuir el agua destinada a riego en la zona. Existen canales principales, encargados de distribuir el agua en la zona, y secundarios, encargados de la distribución predial. Sus entradas las constituyen las tomas desde el río principal de la cuenca o lo que se le entrega como acciones provenientes desde otra zona. Las pérdidas por infiltración se convierten en recarga directa hacia el acuífero (Figura 4.2), ya sea porque se sobrepasa la capacidad de campo y se produce un rebase del embalse subsuperficial (QNAPCA) o por vaciamiento del embalse (QPERCA). La infiltración se estima como un porcentaje de pérdida, con respecto al caudal en la cabecera del tramo, por unidad de longitud. Las entregas de agua para riego se suelen manejar en función de asignación de acciones al caudal de cabecera.

Figura 4.2

Esquema Elemento Canal

53

4.2.3 Elemento Zonas de Riego Este elemento está compuesto por áreas de cultivo y la red de canales que la abastece con agua. Las principales fuentes de entrada están constituidas por la red de canales, precipitaciones que caen directamente sobre el terreno (PPR), derrames provenientes desde los elementos cerro y agua extraída desde pozos (Figura 4.3).

El sistema de almacenamiento subsuperficial permite que se lleven a cabo los procesos de evapotranspiración de cultivos (EVR) y precolación profunda hacia la napa (QINFR). La salida de recurso superficial en este elemento se produce debido a sobrantes de riego y a la escorrentía provocada por las precipitaciones (QESC). Dentro de los destinos que tienen esta agua se cuentan:

• Derrame hacia otras zonas de riego aledañas . • Retorno a cursos de aguas principales o secundarios. • Evapotranspiración (EVT). • Recarga zona saturada (QNAPR, QPERR)

Figura 4.3

Esquema Elemento Riego

54

4.2.4 Elemento Urbano Este elemento es una adaptación que se hizo de la zona riego para poder representar el aporte de la ciudad a la recarga de la napa. Las principales fuentes de entradas a este elemento provienen de las pérdidas en las redes de agua potable y alcantarillado y de las precipitaciones. Dentro de lo que es el aporte del agua potable se cuenta el uso municipal (riego de áreas verdes) que aporta en forma de infiltración (Figura 4.4). Este elemento fue conceptualizado con dos embalses, a diferencia del resto de los elementos que contaban con uno solo. Esto se debe a que existen dos redes de tuberías que infiltran (agua potable y alcantarillado), y estas se encuentran ubicadas a distintas profundidades en el suelo, por lo que existe un desfase entre lo que aporta cada una de ellas. Por ese motivo, la incorporación de un segundo embalse representa de mejor manera el desfase existente en la precolación entre uno y otro sistema de tuberías. El agua que precipita (PPU) y la que es entregada en forma de riego de parques infiltra al sector no saturado (QINFU), lo que sumado a las pérdidas en la red de agua potable (QAPT) percola al embalse subsuperficial. Lo que no infiltra escurre superficialmente (QESCU). Las plantas evapotranspiran y consumen parte del agua disponible en el embalse (EVU). Este fenómeno se produce en sectores de parques y áreas verdes dentro de la zona urbana. Los excesos rebasan (QPEU1) la capacidad máxima del primer embalse (HUMAX1), lo que sumado a la percolación profunda (QPERU1) se convierte en entrada para el segundo embalse. Esto, sumado a las pérdidas en la red de alcantarillado (QALC) se convierten en la entrada para dicho embalse, donde se producen los mismos procesos descritos para el caso del primer embalse.

55

Figura 4.4 Esquema Elemento Urbano

4.2.5 Elemento Secano Este elemento está constituido por sectores de la zona tipo que no reciben aportes de agua por canales ni bombeo, sino que exclusivamente por derrames de sectores de riego (DER) y lluvia (PP). La salida de este elemento se produce por derrames a esteros (QS), evapotranspiración (EVT) y percolación a la zona no saturada (REB, PERC). El

56

sistema de almacenamiento subsuperficial permite que se lleven a cabo los procesos de evapotranspiración de cultivos y precolación profunda hacia la napa (Figura 4.5).

Figura 4.5

Esquema Elemento Secano

4.3 Definición de las Zonas Tipo de la Cuenca Norte de Santiago Dentro de la zona de estudio se consideró una divisiónn de la cuenca en diez sectores, con el fin de poder manejar zonas con características similares. La definición de estos sectores se llevó a cabo tomando en cuenta los siguientes criterios: • Zonas de tipo urbana o rural • Dirección del escurrimiento superficial según las curvas de nivel • Escurrimiento de las aguas lluvias según lo establecido por CADE-IDEPE en su

Estudio para el Plan Maestro de Aguas Lluvias de Santiago. • Aporte de los cerros existentes en la zona, como un componente que entrega

escorrentía superficial en caso de lluvias en la zona a través de las quebradas y esteros existentes en la zona.

57

Debido a la existencia de un amplio sector de cerros en la zona, se consideraron como límites de la zona de estudio las más altas cumbres. La zona de estudio comprende en total 146 km2, siendo los valores de cada elemento y zona los que se observan en la Tabla 4.1. La delimitación de la zona de estudio (descrita en el punto anterior) y las áreas tanto de la zona de estudio como de cada zona del modelo fueron determinados a partir de un plano en AUTOCAD, con curvas de nivel, calles, red hídrica entre otros (Figura 4.6).

Tabla 4.1 Áreas Zonas Tipo y de sus Elementos

Cerro Riego Urbano TOTAL

zona [km2] [km2] [km2] [km2] 1 2,239 0,002 5,660 7,901 2 4,640 2,508 1,604 8,752 3 13,759 0,427 3,964 18,150 4 2,470 0,378 32,610 35,458 5 9,317 5,592 3,210 18,119 6 1,861 0,815 4,611 7,287 7 1,903 2,643 6,072 10,618 8 0,000 9,936 8,578 18,513 9 0,845 7,795 6,747 15,387

10 3,680 1,610 0,296 5,586 TOTAL 40,714 31,705 73,352 145,771

58

Figura 4.6 Zonas Definidas en Área de Estudio

A continuación se describen las distintas zonas tipo que se definieron en la zona de estudio: 4.3.1 Zona 1 Esta zona comprende gran parte de la comuna de Recoleta. Por el norte su límite es Américo Vespucio. El límite sur está determinado por la angostura formada por el Cerro Blanco y San Cristóbal. Al este se encuentra los faldeos del San Cristóbal y al oeste Avenida Recoleta (Figura 4.7). Dadas las curvas de nivel del sector, las aguas superficiales corren de sur a norte, con una pendiente aproximada de 1,15%. Esta zona es eminentemente urbana (72% de la superficie), con una componente cerro (sector el Salto y cerro San Cristóbal) que alcanza un 28%. Un sector que no se encuentra impermeabilizado es el Regimiento Buin, ubicado en avenida El Salto. En la zona se puede apreciar la existencia de una pequeña red de canales derivados del canal La Pólvora, el cual riega un pequeño sector agrícola ubicado en el extremo norte de la

59

comuna de Conchalí. Dicho canal se encuentra totalmente revestido en todo su trayecto. Además se encuentra ubicado en esta zona un corto tramo del canal El Carmen, el cual no hace entrega de aguas a regantes en el sector, además de estar revestido, dado que conduce sus aguas por un túnel que atraviesa el cerro San Cristóbal.

Figura 4.7 Zona 1

Fuente: IGM

4.3.2 Zona 2 Esta zona se encuentra ubicada al norte de Américo Vespucio, en la comuna de Huechuraba. Por el norte limita con los cerros de Manquehue, por el sur con Américo Vespucio, al este con la cadena de cerros del San Cristóbal y al oeste con la población La Pincoya (Figura 4.8). El sector cercano a los cerros de Manquehue y San Cristóbal presenta una mayor pendiente que el sector bajo. La pendiente media de la zona es de 4,2%.

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Casi la mitad de la superficie de esta zona es de tipo cerro (53%), siguiéndole en tamaño el tipo riego (29%) y urbano (18%). En la zona se encuentra ubicado el cementerio Parque del Recuerdo, un núcleo empresarial, habitacional y universitario, los que debiesen seguir creciendo en el tiempo en desmedro de las zonas agrícolas. En esta zona existe una red de canales derivados del canal El Carmen, el cual rodea el valle recorriendo los faldeos de los cerros de Manquehue, los que entregan aguas a los sectores de riego de la zona. Por ser esta zona de bajo porcentaje urbano, el efecto de recarga superficial puede considerarse como importante.

Figura 4.8 Zona 2

Fuente: IGM

4.3.3 Zona 3

En esta zona se encuentra la población La Pincoya, en la parte alta de Avenida Recoleta, comuna de Huechuraba. La zona limita al norte con los cerros de Manquehue, al sur con Américo Vespucio, al este con una línea paralela a Avenida Recoleta a 600 m al este de esta, y al oeste con el camino El Guanaco (Figura 4.9). La pendiente media de la zona

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es de 3% aproximadamente. Las aguas que escurren por las calles en caso de lluvia drenan hacia los canales ubicados en el sector bajo de la zona. Gran parte de la superficie de este sector corresponde al tipo cerro (76%), siendo el sector bajo de la zona casi completamente urbano (22%). En esta zona existe una red de canales derivados del canal El Carmen, el cual rodea el valle recorriendo los faldeos de los cerros de Manquehue, los que entregan aguas a los sectores de riego de la zona ubicados en El Salto y Bosque de Santiago.

Figura 4.9 Zona 3

Fuente: IGM

4.3.4 Zona 4 Esta zona, de características urbanas (90%), comprende parte de la comuna de Recoleta, Independencia y Conchalí (Figura 4.10). Sus límites son el río Mapocho por el sur, Américo Vespucio por el norte, avenida Recoleta por el este y la Panamericana Norte por el oeste. Esta zona se encuentra separada de la 1 debido a que las curvas de nivel tiene pendiente noreste, a diferencia de las 4, 5 y 9, que tiene pendiente noroeste.

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La red de canales que recorre esta zona está compuesta por unos canales derivados del canal La Pólvora, los que riegan el Cementerio General, Hipódromo Chile y el Servicio de Salud Metropolitano Norte. Los principales sectores no urbanos de esta zona son el Cementerio General, Hipódromo Chile, el estadio Santa Laura y un porcentaje mínimo del cerro Blanco.

Figura 4.10 Zona 4

Fuente: IGM

4.3.5 Zona 5 Esta zona abarca los sectores conocidos como Camino El Guanaco y Carmen de Huechuraba, en los alrededores de Pedro Fontova Norte (Figura 4.11). La zona está limitada al norte por la cadena de cerros de Manquehue, al sur por Américo Vespucio, al este por una línea imaginaria que pasa por calle El Rosal y al oeste con la Autopista del Conquistador. La mayor parte de esta zona está constituida por el elemento cerro (51%), siendo importante también el área destinada a riego (31%). El resto corresponde a los nuevos

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condominios que se han construido y que se siguen construyendo en el sector de Carmen de Huechuraba, a ambos costados de Av. Pedro Fontova Norte. En esta zona existe una red de canales derivados del canal El Carmen, el cual rodea el valle recorriendo los faldeos de los cerros de Manquehue, los que entregan aguas a los sectores de riego de la zona en Carmen de Huechuraba y El Guanaco.

Figura 4.11 Zona 5

Fuente: IGM

4.3.6 Zona 6

Esta zona se encuentra ubicada en el sector meridional de los Cerros de Renca, comuna de Renca y al norte del río Mapocho (Figura 4.12). Los límites de la zona son cerros de Renca por el norte, río Mapocho por el sur, camino la pirámide (en cerros de Renca) por el este y sector Miraflores al oeste. El elemento urbano es el predominante en el sector, con un 63%. El resto corresponde a elemento cerro (26%) y riego (11%), lo que indica que puede ser considerable el aporte por infiltración en la zona.

Los sectores de riego son abastecidos con aguas provenientes del canal La Punta y sus derivados.

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Figura 4.12 Zona 6

Fuente: IGM

4.3.7 Zona 7 Esta zona se encuentra en la comuna de Quilicura. Limita al sur en el cruce de la Ruta 5 con Américo Vespucio (El Cortijo), al norte con el Estero Las Cruces (límite norte de la zona de estudio) al este con la Autopista del Conquistador y sus cerros aledaños y al oeste con una línea imaginaria que corre paralela entre la ruta 5 y el camino Lo Cruzat (Figura 4.13). La parte norte de esta zona presenta un gran desarrollo industrial y negocios, además de un pequeño sector de cerro. La parte intermedia todavía tiene uso agrícola. Los porcentajes de ocupación por elemento son: 57% urbano, 25% riego y 18% cerro. Las zonas de riego son abastecidas por aguas de los canales La Punta y El Carmen, siendo esta la última zona donde dicho canal entrega sus aguas antes de salir de la zona de estudio. Cabe señalar que por ser un zona de uso agrícola e industrial, presenta un considerable uso de recursos subterráneos.

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Figura 4.13 Zona 7

Fuente: IGM

4.3.8 Zona 8 Esta zona se encuentra en la comuna de Quilicura. Ella limita al norte con el estero Las Cruces, al sur con Américo Vespucio, al este con la línea imaginaria que corre paralela entre la ruta 5 y el camino Lo Cruzat y al oeste con sectores aledaños al estero Colina (Figura 4.14). Su parte norte y noroeste es de tipo agrícola, existiendo amplias zonas de cultivo. En el sector ubicado más hacia el sur se aprecia un gran desarrollo urbano, el que continúa su crecimiento en desmedro de zonas actualmente agrícolas. Gracias a visitas a terreno efectuadas en época de invierno, se pudo apreciar la poca capacidad de infiltración existente en la zona, observándose verdaderos “pantanos”. En la zona existe una red de canales derivados del canal La Punta que abastecen las zonas de riego.

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Figura 4.14 Zona 8

Fuente: IGM

4.3.9 Zona 9

Esta zona se encuentra ubicada al oeste de los cerros de Renca, abarcando las comunas de Renca y Pudahuel. Los límites de esta zona son el camino Lo Echevers por el norte, el río Mapocho por el sur, sector Miraflores y ladera oeste de cerros de Renca por el este y esteros Colina y Las Cruces por el oeste (Figura 4.15). Parte importante de esta zona corresponde a instalaciones industriales (44% de la superficie), ubicándose ésta en los alrededores de Américo Vespucio, en el sector septentrional de esta zona. Hacia el sur se puede observar un amplio sector dedicado a la agricultura, el cual ocupa un 44% de la superficie. Las aguas que riegan este sector corresponden a canales derivados del canal La Punta. El resto de la superficie pertenece al elemento cerro (ladera oeste de los cerros de Renca). En la zona existe una red de canales derivados del canal La Punta que abastecen las zonas de riego.

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Figura 4.15 Zona 9

Fuente: IGM

4.3.10 Zona 10 Esta zona comprende un sector que actualmente tiene un creciente desarrollo industrial y habitacional, teniendo como una de sus componentes la ladera septentrional de los cerros de Renca. Se encuentra limitada por los cerros de Renca que la rodean casi por completa, y es cerrada por Américo Vespucio por el norte (Figura 4.10). En ese sector se encuentra el antiguo vertedero de Renca y el valle Lo Campino, el cual está siendo utilizado para la construcción de condominios habitacionales. El elemento predominante es el cerro, con un 66% de la superficie del zona. El resto corresponde al elemento riego (29%) y urbano (5%). Los canales que riegan esta zona provienen del canal Quilicura, el cual es un derivado del canal La Punta. En la Tabla 4.1 se presentan las áreas de cada zona y sus elementos.

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Figura 4.16 Zona 10

Fuente: IGM

4.3.11 Resumen Descripción Zona de Estudio Como se pudo observar en la descripción hecha de cada zona, existen zonas que presentan un mayor porcentaje de áreas de riego, otras en las que la áreas predominantes son cerros o zonas urbanizadas. En la Tabla 4.2 se presenta un resumen con las áreas y porcentajes que cada una ocupa en la zona de estudio.

Tabla 4.2 Resumen Áreas y Porcentajes Zona de Estudio

Cerro Riego Urbano TOTAL

Zona [km2] % [km2] % [km2] % [km2] 1 2,2 28,3 0,0 0,0 5,7 71,6 7,9 2 4,6 53,0 2,5 28,7 1,6 18,3 8,8 3 13,8 75,8 0,4 2,3 4,0 21,8 18,2 4 2,5 7,0 0,4 1,1 32,6 92,0 35,5 5 9,3 51,4 5,6 30,9 3,2 17,7 18,1 6 1,9 25,5 0,8 11,2 4,6 63,3 7,3 7 1,9 17,9 2,6 24,9 6,1 57,2 10,6 8 0,0 0,0 9,9 53,7 8,6 46,3 18,5 9 0,8 5,5 7,8 50,7 6,7 43,8 15,4 10 3,7 65,9 1,6 28,8 0,3 5,3 5,6

4.4 Descripción Modelo Numérico

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El modelo numérico funciona en base a balances de masas en el sector superficial y subsuperficial (no saturado) del suelo, teniendo en cuenta los aportes de precipitación sobre cada zona, escorrentía desde otros elementos y zonas, evapotranspiración de la vegetación y aporte de las redes de agua potable y alcantarillado. Un primer balance se realiza en la superficie del suelo, teniendo en cuenta que un porcentaje de lo que llega escurre, y el resto infiltra. Luego, el sector subsuperficial se modela como un embalse, el cual recibe la infiltración desde la superficie y percola hacia la napa, siempre y cuando la disponibilidad de agua en él sea suficiente para abastecer primero a la vegetación que existe en el sector. El elemento urbano tiene la particularidad de considerar dos embalses. El primero recibe la infiltración desde la superficie y el aporte de la red de agua potable. El segundo, recibe como entrada la infiltración del primer embalse más el aporte del alcantarillado. Esto no se produce instantáneamente, sino que existe un desfase entre el aporte al primer embalse y el segundo, debido al recorrido que debe hacer el agua entre ambos embalses. La escala de tiempo utilizada para la modelación fue diaria. Dicha escala temporal permitió obtener valores de más representativos de escorrentía superficial, evapotranspiración, recarga y precolación profunda que los que se hubiesen obtenido al utilizar una escala mensual o anual La realización del modelo se llevó a cabo mediante la utilización del lenguaje de programación Visual Basic, el cual interactúa con Excel. El modelo se ejecutó con los siguientes datos: precipitación, evapotranspiración, caudales canales Carmen, Pólvora y Punta, áreas de riego rurales, parques y áreas verdes. Inicialmente el modelo se ejecutó con los de precipitación del año 2003. Posteriormente se ejecutó el programa para el período 1963-2003, con lo que se puede tener una buena estimación de cómo varía la recarga entre años secos y lluviosos. Un método alternativo a utilizar los cuarenta años de precipitación era generar series de tiempo. Sin embargo no se llevó a cabo porque se consideró como representativa la utilización de la estadística existente. A continuación se presentan diagramas de flujo que representan a grandes rasgos lo que hace el programa en cada elemento. En el caso de los elementos Cerro y Riego, su estructura es similar, por lo que solo se presenta el esquema del primero (Figura 4.17). El elemento Urbano, dado que se modeló con dos embalses, tiene algunas diferencias en su estructura lógica, las que se observan en la Figura 4.18. La nomenclatura del código usado se explica en las Figuras 4.1 y 4.4.

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Figura 4.17 Diagramas de Flujo Elementos Cerro

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Figura 4.18 Diagrama de Flujo Elemento Urbano

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4.5 Desarrollo del Modelo Numérico La primera consideración hecha para desarrollar el modelo fue la interacción entre elementos y zonas. A continuación se presentan las interacciones existentes: 4.5.1 Interacciones entre Zonas El agua que entra a la zona de estudio pasa de una zona a otra, produciéndose una interacción entre cada una de ellas. En las Figuras 4.19 y 4.20 se presentan esquemas que muestran la interacción estimada y su conceptualización. Dichas estimaciones fueron hechas en función de las curvas de nivel, las cuales determinan la dirección de escurrimiento superficial.

Figura 4.19 Dirección Real de los Flujos

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Figura 4.20 Dirección conceptual de los Flujos

Estos flujos entre zonas son fundamentalmente derrames de riego a canales, derrames de cerros a zonas más bajas o derrames de precipitación en zonas urbanas a zonas de riego y canales que funcionan como colectores de aguas lluvia. Al final de este Capítulo se incluye la Figura 4.31, la que integra la Figura 4.20 con las Figuras 4.21 a la 4.30. 4.5.2 Interacciones de los Elementos a) Zona 1 La interacción entre sus elementos se puede apreciar en la Figura 4.21. En esta zona no se observan afluentes externos. La salida de esta zona se produce desde el elemento urbano 1 al elemento canal 2, además de lo que sale del canal El Carmen hacia aguas debajo de esta zona.

Figura 4.21 Diagrama de Flujos Zona 1

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b) Zona 2 La interacción entre sus elementos se puede apreciar en la Figura 4.22. Los afluentes externos provienen desde el elemento urbano 1 al elemento canal 2. Las salidas de esta zona se producen desde los elementos riego 2 a riego 3 y desde urbano 2 al elemento urbano 3, además de lo que sale del canal El Carmen hacia aguas debajo de esta zona.


c) Zona 3 La interacción entre sus elementos se puede apreciar en la Figura 4.23. Los afluentes externos provienen del elemento riego 2 y urbano 2 hacia los elementos riego 3 y urbano 3 respectivamente. Las salidas de esta zona se producen desde los elementos riego 3 a riego y canal 5 y desde urbano 3 al elemento urbano 4, además de lo que sale del canal El Carmen hacia aguas debajo de esta zona.

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d) Zona 4 La interacción entre sus elementos se puede apreciar en la Figura 4.24. Los afluentes externos provienen del elemento urbano 3 hacia el elemento urbano 4. Las salidas de esta zona se producen desde el elemento urbano 4 a los elementos urbano 6 y 7.


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e) Zona 5 La interacción entre sus elementos se puede apreciar en la Figura 4.25. Los afluentes externos provienen del elemento riego 3 hacia riego 5 y canal 5. Las salidas de esta zona se producen desde los elementos urbano 5 y riego 5 al elemento riego 7, además de lo que sale del canal El Carmen hacia aguas debajo de esta zona.

Figura 4.25

Diagrama de Flujos Zona 5

f) Zona 6 La interacción entre sus elementos se puede apreciar en la Figura 4.26. Los afluentes externos provienen del elemento urbano 4 hacia el urbano 6. Las salidas de esta zona se producen desde los elementos riego 6 al elemento riego 9.

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g) Zona 7 La interacción entre sus elementos se puede apreciar en la Figura 4.27. Los afluentes externos provienen de los elementos riego 5 y urbano 5 hacia el elemento riego 7. Las salidas de esta zona se producen desde los elementos urbano 7 hacia fuera de la zona de estudio.


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h) Zona 8 La interacción entre sus elementos se puede apreciar en la Figura 4.28. Los afluentes externos provienen del elemento riego 9 y riego 10 hacia el elemento riego 8. Las salidas de esta zona se producen desde los elementos riego 8 hacia fuera de la zona de estudio.

Figura 4.28

Diagrama de Flujos zona 8

i) Zona 9 La interacción entre sus elementos se puede apreciar en la Figura 4.29. Los afluentes externos provienen del elemento riego 6 hacia el riego 9. Las salidas de esta zona se producen desde los elementos riego 9 a riego 8 y hacia fuera de la zona de estudio.

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j) Zona 10 La interacción entre sus elementos se puede apreciar en la Figura 4.30. No se aprecian afluentes externos. Las salidas de esta zona se producen desde el elemento riego 10 al elemento canal 8.


81

5. APLICACIÓN MODELO ZONA TIPO 5.1 Aspectos Generales La realización del balance hídrico superficial es fundamental para determinar la recarga que recibe el acuífero. Para llevar a cabo dichos balances, fue necesario estimar ciertos valores y constantes. Debido a que el modelo no fue desarrollado de manera integrada con un modelo subterráneo, no se realizó la calibración de dichas constantes, sino que se llevó a cabo un análisis de sensibilidad para ver el efecto que tenía la variación de los parámetros en el resultado final. Entre estas constantes se encuentran el espesor de las capas de suelo y las tasas de vaciamiento de los embalses subsuperficiales. En la Tabla 5.1 se entregan los valores de las constantes y valores estimados.

Tabla 5.1 Parámetros Necesarios para la Modelación

CERRO Parámetro Valor Unidad Comentario / fuente

HC2 variable [mm] HCMAX 300 [mm] Espinoza (1989); Baechler (1991) HCMIN 50 [mm] Espinoza (1989); Baechler (1991) LC 0,004 [ ] Espinoza (1989); Baechler (1991) C escorrentía 0,42 [%] CADE-IDEPE (2001) RIEGO HR2 variable [mm] HRMAX 330 [mm] Espinoza (1989); Baechler (1991) HRMIN 40 [mm] Espinoza (1989); Baechler (1991) LR 0,008 [ ] Espinoza (1989); Baechler (1991) C escorrentía 0,41 [%] CADE-IDEPE (2001) CIR 0,8625 [%] Álamos y Peralta (1993) URBANO HU1 variable [mm] Baechler (1991) HU2 variable [mm] Baechler (1991) HUMAX1 180 [mm] Baechler (1991) HUMAX2 130 [mm] Baechler (1991) HUMIN1 30 [mm] Baechler (1991) HUMIN2 30 [mm] Baechler (1991) LU1 0,002 [ ] Baechler (1991) LU2 0,001 [ ] Baechler (1991) C escorrentía 0,92 [%] CADE-IDEPE (2001) CPAP 0,2 [%] Aguas Andinas (2004) CPA 0,25 [%] Aguas Andinas (2004) CIU 0,7 [%] Álamos y Peralta (1993)

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Para el caso del elemento canal, las constantes H’s y L’s toman los valores del elemento Cerro para el caso del canal El Carmen, y del elemento Riego para el caso del canal La Punta y sus derivados, dado el emplazamiento que tiene cada uno. Los detalles de los coeficientes de escorrentía obtenidos del Estudio de Cade-Idepe para el Plan Maestro de Aguas Lluvias se encuentran detallados en el Anexo 5.1 del Capítulo 5 del CD Anexos adjunto a este informe. 5.2 Datos y Metodología Utilizadas en el Modelo Para poder ejecutar el modelo, es necesario tener información sobre precipitaciones, riego, red de canales y redes de agua potable y alcantarillado que permitan obtener una cuantificación de la recarga en la zona en estudio. A continuación se presentan algunos valores utilizados en otros estudios. 5.2.1 Riego Las tasas de riego utilizadas fueron estimadas por Álamos y Peralta (1993) en su estudio, de acuerdo al canal que entrega las aguas. Con estas tasas se realizó el cálculo de la infiltración por riego en los elementos Riego de cada zona. El detalle se encuentra en el Anexo 5.2 del Capítulo 5 del CD de Anexos adjunto a este informe. En la Tabla 5.2 se presentan dichas tasas:

Tabla 5.2

Tasa de Riego según Canal Regante El Carmen La Pólvora La Punta

Mes (l/s/ha) (l/s/ha) (l/s/ha) Enero 0,695 3,593 0,523 Febrero 0,747 3,843 0,559 Marzo 0,659 3,421 0,498 Abril 0,482 2,577 0,375 Mayo 0,215 1,301 0,189 Junio 0,254 1,484 0,216 Julio 0,281 1,617 0,235 Agosto 0,131 0,896 0,130 Septiembre 0,415 2,258 0,329 Octubre 0,664 3,446 0,501 Noviembre 0,609 3,184 0,463 Diciembre 0,725 3,740 0,544

Fuente: A P Consultores (1993)

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Las tasa del canal la Pólvora son notablemente más altas que la del resto. Dichos valores fueron estimados en el estudio de Álamos y Peralta, por lo que se tomaron como válidos para la realización de este estudio. 5.2.2 Canales La pérdida en la conducción de los canales se llevó a cabo utilizando el criterio de Moritz, el cual considera pérdidas en función del largo del tramo, caudal que circula, velocidad que tiene el escurrimiento y un coeficiente que depende de las características del lecho del canal (Ecuación 5.1). Dado que se cuenta con información completa de la morfología de todo el lecho del canal El Carmen (entregada por EDIC Consultores), se pudo hacer una buena estimación del coeficiente C. En el Anexo 5.3 del Capítulo 5 del CD de Anexos se incluye una tabla con los coeficientes de Moritz y un perfil transversal del canal.

LUQCLQI ⋅

⋅⋅=

5,0

0379,0),( (5.1)

donde: I : infiltración en m3/s Q : caudal en m3/s C : coeficiente que depende de las características del lecho U : velocidad del escurrimiento (1m/s) L : longitud tramo en Km. Datos entregados por la administración del canal indican que el máximo caudal de conducción es de 8,0 m3/s, y dado que cuando llueve se corta el suministro de la bocatoma, el máximo alcanzado en los últimos tres años fue de 7,63 m3/s. La velocidad de escurrimiento se consideró de 1 m/s debido a recomendaciones hechas para el material constituyente del lecho del canal. Una alternativa era calcular el eje hidráulico del canal, pero como no era parte de los objetivos de este estudio, se tomó como válida la recomendación de la velocidad de escurrimiento. Para el canal La Punta y sus derivados se utilizó la estadística generada de caudales a partir de las acciones de este canal y los caudales del canal El Carmen. El valor del coeficiente C de Moritz utilizado fue de 0,1 para el canal El Carmen y 0,09 para el canal La Punta. Los caudales utilizados en base al canal La Punta fueron los siguientes:

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Zona 6: Q canales Romeral y Lo Boza Zona 7: 70% Q canal Pinto Solar Zona 8: 30% Q canal Pinto Solar y 80% Q canal Quilicura Zona 9: lo que sale de los canales de la zona 6 Zona 10: 20% Q canal Quilicura El estudio de Álamos y Peralta consideró una tasa de infiltración de 20 l/s/ha la cual sirve de punto de comparación para posteriores análisis. El estudio de Ayala y Cabrera realizó un cálculo más detallado del la infiltración, que también se basó en el criterio de Moritz (Tabla 5.3). Los valores utilizados y resultados obtenidos fueron los siguientes:

Tabla 5.3 Datos infiltración A C Ingenieros Consultores (2000)

Parámetro unidad Canal El Carmen Canal La Punta Q [m3/s] 6,82 4,41 L [Km] 20,3 32,1 C [ ] 0,10 0,15 U [m/s] 1,0 1,0

Infiltración [m3/s] 0,199 0,303 Fuente: A C Consultores (2000)

5.2.3 Precipitación Se consideró como precipitación aportante a la recarga el total caído. La condición de humedad antecedente no se calculó debido a que el modelo fue ejecutado para 40 años. Después de aproximadamente 2 años el sistema se estabiliza y auto genera las condiciones de humedad antecedentes para el año que sigue. 5.2.4 Riego áreas verdes elemento urbano El riego de áreas verdes se consideró en función de los siguientes parámetros, los cuales fueron calculados en función de la producción de agua potable: • % de pérdida en la red (%perd) • % destinado a riego (%riego) • eficiencia de riego (efic) • % que percola por excedencia de riego (%perc) • producción de agua potable (producción)

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Dichos parámetros se relacionan de la siguiente manera:

perceficriegoperdproducciónI %)1(%)%1( ⋅−⋅⋅−⋅=

Esta información complementada con la de Tabla 3.7 sobre distribución uso de suelo en la zona de estudio permitió estimar el aporte en la zona urbana del riego de áreas verdes. Los valores de referencia de las constantes son los de la Tabla 5.4:

Tabla 5.4

Datos de Riego Áreas Verdes Parámetro Valor

% perdida red 25 % destinado a riego 10 - 30% eficiencia riego 70 % percolación 70

Fuente: A P Consultores (1993)

Cabe señalar que en el caso del elemento urbano a pesar de existir un riego permanente de áreas verdes, se estimó que no se produce escorrentía por este concepto, dado que es un riego controlado. 5.2.5 Agua Potable y Alcantarillado Para estimar las pérdidas de agua potable y alcantarillado se utilizó una dotación de 250 l/hab/día, la que al ser comparada con estadística facilitada por Aguas Andinas se acerca bastante a la realidad de la zona. Estadística entregada por la misma empresa permitió estimar a partir de la diferencia entre m3 producidos y facturados una pérdida de 25%. Para la red de alcantarillado se supuso un factor de recuperación del 80% y una pérdida del 7%. El factor de recuperación es un coeficiente que determina que porcentaje de la dotación de agua potable es devuelta al sistema de alcantarillado (Fuente: María Pia Mena). 5.3 Resultados del Modelo Para poder observar el funcionamiento del modelo se hizo una simulación entre los años 1963 y 2003. En las Figuras 5.1 y 5.2 se pueden apreciar las distribuciones porcentuales de la recarga total por zona y por elemento. En el Anexo 5.4 del Capítulo 5 del CD de Anexos adjunto se presentan los resultados de recarga obtenidos por elemento y por año. En las Tablas 5.5.a, 5.5.b y 5.5.c se presentan resúmenes estadísticos de los montos de recarga en m3/año, l/s y mm/año:

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Tabla 5.5.a Valores Estadísticos de Recarga por Elemento, en m3/año

Cerro Urbano Riego Canal El Carmen

Canal La Punta TOTAL

Mínimo 5719 4396702 2713629 3678831 1265532 12715251 Máximo 3036517 4850818 13380344 3981495 1513324 26137902 Promedio 677263 4660879 6564397 3849156 1430640 17182335 Desv. Estándar 806158 112490 2668225 76113 83298 3449155

Coef. Variación 1,19 0,02 0,41 0,02 0,06 0,20

Tabla 5.5.b Valores estadísticos de recarga por elemento, en l/s



Mínimo 0,18 139,42 85,81 116,65 40,13 402,10 Máximo 96,29 153,82 424,29 126,25 47,99 828,83 Promedio 21,46 147,70 208,03 121,98 45,34 544,51 Desv. Estándar 25,55 3,55 84,56 2,41 2,64 109,33 Coef. Variación 1,19 0,02 0,41 0,02 0,06 0,20

Tabla 5.5.c Valores Estadísticos de la Recarga, en mm/año

Cerro Urbano Riego TOTAL Mínimo 0,1 59,9 85,6 87,2 Máximo 74,6 66,1 422,0 179,3 Promedio 16,6 63,5 207,0 117,9 Desv. Estándar 19,8 1,5 84,2 23,7 Coef. Variación 1,19 0,02 0,41 0,20

En las Figuras 5.1 y 5.2 se puede apreciar la distribución porcentual de la recarga tanto por elemento como por zona, para condiciones promedio. En la Figura 5.3 se puede apreciar el aporte de cada zona.

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Figura 5.1

Distribución por Elemento

Figura 5.2 Distribución por Zona

Recarga Total

cerro3.9%

urbano26.9%

riego38.3%

canal carmen22.5%

canal punta8.3%

cerro urbano riego canal carmen canal punta

Recarga por zona

zona14.6% zona2

10.5%

zona310.8%

zona412.6%

zona513.9%

zona66.0%

zona79.5%

zona815.2%

zona913.4%

zona103.6%

zona1 zona2 zona3 zona4 zona5 zona6 zona7 zona8 zona9 zona10

88

Figura 5.3 Distribución espacial Recarga

5.4 Análisis de Resultados Del análisis de los valores obtenidos en la ejecución del modelo (Tablas 5.5.a, 5.5.b y 5.5.c) se puede apreciar que la precolación profunda promedio a la napa es de 544,5 l/s (17.054.402 m3/año). La producción total necesaria para satisfacer la demanda del recurso en la zona es de 60.000.000 m3/año, tomando en cuenta una dotación de 250 l/hab/día y 650.000 habitantes que viven en el sector. Es importante considerar el hecho de que en la zona de estudio un porcentaje importante del abastecimiento proviene de fuente subterránea. En la Figura 5.4 se presenta un esquema donde se aprecian dichos porcentajes. De acuerdo a estos porcentajes, la producción necesaria de agua subterránea en la zona es de aproximadamente 28.000.000 m3/año. Esto implica que la recarga superficial al acuífero norte corresponde a un 60,9% de lo extraído del acuífero, y a un 28% de la producción total para el sector.

89

Analizando la Figura 5.1 se puede observar que para condiciones medias la principal fuente de recarga hacia el acuífero es la infiltración proveniente del elemento Riego con un 38,3%. En segundo lugar aparece el elemento Urbano con 26,9%. El canal El Carmen aporta el 22,5% de la recarga. Finalmente, los elementos canal La Punta y Cerro aportan un 8,3% y 3, 9%, respectivamente. Es claro que un revestimiento del trazado del canal El Carmen sería perjudicial para la recarga del acuífero, ya que serían cerca de 4,0 millones de m3 menos por año en la recarga. La administración del canal El Carmen indicó que no está en sus planes el revestimiento del canal, tanto por el excesivo costo de las obras como por el hecho de que no existen intereses de lucro con el canal, por lo que no sería relevante disminuir las pérdidas. El crecimiento de la ciudad es un hecho real, por lo que en el futuro disminuirían las áreas de riego, lo que traerá como consecuencia una disminución de aproximadamente 5,0 millones de m3 si éstas desaparecieran, lo que a su vez sería compensado por el aporte de las pérdidas en la red y riego de parques. Sin embargo el saldo sería negativo, teniendo en cuenta que las nuevas redes de agua potable presentarán pérdidas menores a las de sectores más antiguos. Si se observa la Figura 5.2, podemos apreciar que las zonas 4, 5, 8 y 9 aportan cada una aproximadamente un 14%, siguiéndolas las zonas 2, 3 y 7 con un 10% y el resto (1,6 y 10) con aproximadamente un 4% cada una. Las razones por las cuales existen diferencias entre zonas son fundamentalmente las siguientes: • La zona 4 es la de mayor área (35,5 km2), de los cuales 33,6 km2 corresponden al

elemento urbano • Las zonas 5, 8 y 9 son las que siguen en tamaño con 18, 18 y 15 km2

respectivamente, y tienen una importante componente riego.

90

Figura 5.4 Distribución Producción Agua Potable

Fuente: Aguas Andinas

5.5 Validación de Resultados 5.5.1 Comparación con otros Modelos Los valores obtenidos por el modelo (Nicolás Rojo, NR) deben tener un punto de comparación, para tener la certeza de que los resultados no se escapan de la realidad. Para tal efecto, fue necesario hacer una comparación con el modelo para los mismos años que los considerados por otros estudios, para que las condiciones fuesen las mismas. Dentro de los estudios revisados se tiene los siguientes resultados: Álamos y Peralta (AP) “Estudio aguas subterráneas de los sistemas Lo Contador, Huechuraba, Pincoya”, 1993 Este estudio consideró el año 1968 como seco (70,1 mm), 1986 como normal (310,9 mm) y 1982 como lluvioso (604 mm). Los resultados se aprecian en la Tabla 5.6.

91

Tabla 5.6 Resultado Recarga A P, m3/año

Área (km2) Mínimo Medio Máximo Cerro 23 400.000 2.200.000 4.300.000 Urbano 39 1.500.000 2.400.000 3.400.000 Riego 21 1.900.000 5.500.000 7.000.000

Para el caso de los canales, se tiene que la recarga varía entre 1,2 y 3,0 millones de m3, con una tasa de 20 l/s/ha de infiltración. En la Tabla 5.7 se puede apreciar el monto de recarga que arrojó el modelo:

Tabla 5.7

Resultado Recarga Presente Estudio, m3/año Área (km2) Mínimo Medio Máximo

Cerro 40,7 5.719 536.403 2.267.666 Urbano 73,4 4.751.092 4.651.056 4.590.982 Riego 31,7 2.713.629 6.183.014 11.139.295

El estudio de AP no utilizó el esquema de zonas tipo, sino que consideró una recarga total por elemento. Debido a esto las áreas consideradas fueron distintas, por lo que fue necesario hacer una comparación de las tasas de recarga. A continuación se presentan dichas tasas para ambos modelos (Tabla 5.8).

Tabla 6.8 Tasas Recarga A P v/s Presente Estudio, en mm/año

Pp = 70,1mmaño mínimo

Pp = 310,9 mm año medio

Pp = 604 mm año máximo

Autor AP NR AP NR AP NR Cerro 17,40 0,14 95,70 13,17 187,00 55,70 Urbano 38,50 64,77 61,50 63,41 87,20 62,59 Riego 90,50 85,59 261,90 195,02 333,30 351,34

Se puede apreciar que las tasas de recarga del elemento Riego son similares para los tres escenarios simulados. Para el elemento Urbano son similares en un año medio, sin embargo el estudio de Álamos y Peralta muestra que la recarga urbana depende de la precipitación caída, situación que se aleja en cierto modo de la realidad, ya que la recarga por pérdidas en la red de agua potable no sufre grandes variaciones entre una situación y otra. Hay que considerar que el aporte del riego de parques y áreas verdes no varía sustancialmente en caso de lluvia o sequía en la zona de estudio, ya que por una parte dichas áreas corresponden al 11% del total de áreas urbanas, y en segundo lugar el Estadio Santa Laura, Hipódromo Chile o el Cementerio General riegan con agua de pozo, lo que independiza el riego del agua caída.

92

En el elemento Cerro, el estudio de Álamos y Peralta sobreestima la recarga, ya que si bien utiliza una precipitación efectiva, no considera la evapotranspiración de las plantas, las cuales consumen parte del agua caída, además de existir un sector no saturado en el suelo capaz de retener agua hasta saturar su capacidad máxima de almacenamiento. La tasa de infiltración para los canales El Carmen y La Punta obtenida por el modelo fueron de 20,98 l/s/ha y 26,89 l/s/ha respectivamente, las cuales son relativamente similares a los 20 l/s/ha supuestos por Álamos y Peralta. Jorge Baechler (JB), “Modelación Conjunta de los Sistemas Superficial y Subterráneo de la Cuenca de Santiago”, 1991. Este estudio basó su análisis en el año hidrológico comprendido entre mayo de 1985 y abril de 1986. A continuación se presenta una tabla comparativa entre ambos estudios (Tabla 5.9).

Tabla 5.9 Tasas Recarga J B v/s Presente Estudio, mm/año

Pp = 196,5 mm autor

JB NR Cerro 1,00 1,58 Urbano 171,80 61,97 Riego 150,00 133,75

Como se puede apreciar, los valores son similares, salvo en el caso del elemento urbano. Estos tiene dos explicaciones: 1. La tasa de recarga urbana de Baechler abarca las zonas de Providencia Norte, Lo

Barrenechea y La Dehesa, las cuales presentan áreas verdes y centros deportivos que aumentan el porcentaje de suelo dentro de la zona urbana sujetos a riegos constantes, lo que hace subir el valor de la tasa. Si la zona tuviese el mismo porcentaje de áreas verdes que las comunas del sector en estudio, la tasa de Baechler sería menor y probablemente comparable a la del presente estudio.

2. El modelo consideró dos embalses, uno que recibe el aporte de la red de agua

potable, lluvia y riego, y un segundo embalse, que recibe la percolación del primero más el aporte de la red de alcantarillado, a diferencia del modelo de Baechler que considera la presencia de un solo embalse. Esto hace que la tasa de recarga a la napa sea menor ya que se produce un segundo almacenamiento antes de percolar.

93

Esta manera de representar los procesos de precolación profunda obedece al hecho de que existe un período de desfase entre lo que recarga superficialmente y lo que percola hacia la napa, efecto que se logra con esta conceptualización del estrato no saturado de suelo.

Ayala y Cabrera (A C), “Modelo de Simulación Hidrológico Operacional, Cuencas del Rió Maipo y Mapocho”, 2000 Este estudio utilizó estadística mensual en su validación (1990-1998), por lo que es más complicado de comparar con el modelo que los otros estudios. Un valor que sí es comparable es el que se refiere a la recarga urbana y la de los canales El Carmen y La Punta. A continuación se presentan dichos valores comparados con los del modelo (Tabla 5.10).

Tabla 5.10 Recarga A y C Ingenieros Consultores v/s Presente Estudio, m3/s

Autor A C N R Canal El Carmen 0,199 0,123 Canal La Punta 0,151(*) 0,043 Urbano 0,174 0,147

(*): proporcional al largo de la zona de estudio

En el caso del Canal El Carmen y el elemento urbano, los valores son relativamente coincidentes, aunque un tanto menores. En cambio, el estudio de AC arrojó un aporte menor que el del estudio de NR. Esto se puede deber a lo siguiente: • El estudio de Ayala y Cabrera utilizó caudales medios para ambos canales, los cuales

son mayores a los que realmente circulan por dichos cauces (del orden de 1,5 m3/s más por cada uno). A pesar de eso, en el caso del canal El Carmen los valores son similares.

• El coeficiente de Moritz utilizado en el modelo es menor en ambos canales a los utilizados por Ayala y Cabrera (Tabla 5.2). Estos se debe a que, por una parte, se cuenta con información completa del lecho del canal en todo su trazado, por lo que se puede justificar el coeficiente de Moritz utilizado. En segundo lugar, visitas a terreno evidenciaron lo impermeable que suele ser el sector de Renca-Quilicura, lo que avalaría la elección de un coeficiente de Moritz menor al de Ayala y Cabrera.

94

5.5.2 Análisis de sensibilidad Como se mencionó anteriormente existen algunos parámetros y constantes que no se pueden calibrar, debido a que este modelo considera recursos hídricos superficiales de una cuenca que no cuenta con un control de salida. Si este existiese, podría llevarse a cabo la calibración. Además, como la metodología de modelación basada en el esquema de zona tipo ha sido anteriormente utilizada en algunos estudios, se puede considerar que existen valores estándar para dichos parámetros en la zona de estudio. Lo que si se hizo fue un análisis de sensibilidad de la constante de vaciamiento (L’s) y de los valores de saturación (Hmax) y punto de marchitez permanente (Hmin), para ver el efecto que las variaciones tienen sobre el valor total de la recarga. Para el caso del primero, se hizo una variación a la mitad y al doble del valor elegido. Para los valores H’s se hizo una variación al 70% y 130% del elegido. En la Figura 5.5 se muestra, a modo de ejemplo, el esquema físico de modelación del elemento cerro, donde se puede apreciar qué representa cada parámetro. En las Tablas 5.11 y 5.12 se presenta la variación experimentada por la recarga total al variar los parámetros.

Figura 5.5 Esquema Elemento Cerro

95

Tabla 5.11 Variación Recarga Total por cambio en L’s

∆ = 50% ∆ = 200% Lcerro -7,78% 10,20% Lurb_sup -1,08% 2,18% Lurb_inf 0,00% 0,37% Lcanal 0,00% 0,00% Lriego 0,00% 0,00%

Tabla 5.12

Variación Recarga Total por cambio en H’s ∆ = 70% ∆ = 130%

Hcerro máx. 0,00% 0,00% Hcerro min. 0,00% 0,00% Hurb max1 0,00% 0,00% Hurb max2 -0,03% 0,03% Hurb min1 0,00% 0,00% Hurb min2 0,01% -0,01% Hcanal máx. 0,00% 0,00% Hcanal min. 0,00% 0,00% Hriego máx. 0,00% 0,00% Hriego min. 0,00% 0,00%

Como se puede apreciar en la primera tabla, el efecto neto en la recarga producido por la variación de la constante de vaciamiento es mínimo, siendo el caso más desfavorable la constante del elemento cerro, la que provocaría una variación de un 10% en la recarga total que es de 540 l/s. Para el caso del los niveles de embalse, un aumento o disminución de un 30% en sus valores, provoca una variación casi imperceptible en la recarga. La más desfavorable es de 0,03%, o sea una variación de 0,16 l/s dentro de un total de 540 l/s. Los parámetros a los cuales se hace sensible el modelo son los coeficientes de escorrentía superficial y los valores de pérdidas en la red de agua potable y alcantarillado. Otro punto importante es verificar que el nivel de la napa no alcance niveles que comprometerían el sector considerado como embalse subsuperficial, el cual se encuentra a una profundidad de aproximadamente 1,0 m de la superficie del suelo, no teniendo una profundidad mayor a 35 cm por debajo de ese metro. Para tal efecto, se calculó una probabilidad de excedencia de los niveles freáticos en el tiempo para el sector oeste de la zona de estudio, que presenta niveles más altos de la napa y en ocasiones evidencia afloramientos de agua por sobresaturación del suelo, obteniéndose que para una probabilidad de excedencia del 25% se supera los 2 m de profundidad de la napa. Esto es, que un 25% del tiempo el nivel del agua se encuentra a menos de 2 m de profundidad. Debido a estos resultados se decidió mantener los valores previamente adoptados.

96

5.5.3 Variación de Niveles de Pozo en el Sector Oeste de la Zona de Estudio Con el fin de observar y establecer una relación entre la precolación profunda proveniente de la recarga superficial y el nivel freático de la napa, se llevó a cabo una comparación entre ambos valores a lo largo del tiempo. Esta comparación se realizó para dos pozos ubicados en el sector oeste de la zona de estudio. Las Figuras 5.6 y 5.7 muestran dichos contrastes. Como se puede apreciar en el caso del pozo del Asentamiento el Traqueral, un aumento en la recarga va acompañado de un aumento en el nivel del pozo, observándose un desfase entre ambos fenómenos. Esto se debe a que el agua superficial que infiltra no llega de manera instantánea a la napa. También se puede observar que en contadas ocasiones el nivel de la napa llega casi a nivel de terreno. En cuanto al otro pozo, se puede apreciar una disminución de los niveles en el tiempo, debido esto seguramente, a una explotación de dicho pozo o de algún otro cercano, lo que ha provocado baja sostenida de la profundidad de la napa.

Figura 5.6 Comparación Nivel de Pozo y Recarga Asentamiento el Traqueral

Comparación Nivel de Pozo - Recarga

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1980 1985 1990 1995 2000 2005

Año

Reca

rga

[l/s]

-7.00

-6.00

-5.00

-4.00

-3.00

-2.00

-1.00

0.00N

ivel

[m]

RecargaNivel Estático

97

Figura 5.7

Comparación Nivel de Pozo y Recarga Fundo el Peral 5.6 Modelación de Escenarios Extremos Para poder observar cómo varía la recarga en distintos escenarios de precipitación se confeccionó un gráfico que muestra la variación interanual de ésta (Figura 5.9), un histograma que compara la recarga con la precipitación caída (Figura 5.10) y un gráfico que correlaciona dichos valores (Figura 5.11). Como se puede apreciar, dicha correlación es alta (95%). Esto se debe fundamentalmente a que la precolación hacia la napa se ve fuertemente influenciada por el aporte del elemento Riego, cuya recarga tiene depende fuertemente de las precipitaciones. Además las Tablas 5.13, 5.14 y 5.15 muestran valores de recarga para escenarios secos, normales y lluviosos. Dichos escenarios fueron determinados a partir de la probabilidad de excedencia de lluvia calculada en base a los 40 años de estadísticas con los que se cuenta. Se consideró como año seco aquel que tiene una precipitación con probabilidad de excedencia del 15%, y lluvioso el que posee una probabilidad de excedencia del 85% (Figura 5.8).

Comparación Nivel de Pozo - Recarga

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1980 1985 1990 1995 2000 2005

Año

Reca

rga

[l/s]

-9.00

-8.00

-7.00

-6.00

-5.00

-4.00

-3.00

-2.00

-1.00

0.00

Nive

l [m

]

RecargaNivel de Pozo

98

Figura 5.8

Probabilidad de Excedencia de Precipitación

Figura 5.9 Variación Temporal de la Recarga en la Zona de Estudio

Figura 6.10 Comparación Tasas de Recarga y Precipitación

Variación Temporal Recarga

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

tiempo [año]

Q [l

/s]

TotalCerroUrbanoRiegoCarmenPunta

Probabilidad de Excedencia

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Probabilidad [%]

Prec

ipita

ción

[mm

]

99

Figura 5.10

Recarga v/s precipitación

Figura 5.11

Correlación entre Recarga y Precipitación

Tasa Recarga v/s PP

0

100

200

300

400

500

600

700

80019

63

1965

1967

1969

1971

1973

1975

1977

1979

1981

1983

1985

1987

1989

1991

1993

1995

1997

1999

2001

2003

Tiempo [año]

reca

rga/

pp [m

m]

recargapp

Correlación Pp - Recarga

0

100

200

300

400

500

600

700

800

60 80 100 120 140 160 180 200

Recarga [mm/año]

Pp [m

m/a

ño]

100

Tabla 5.13

Años Secos , en l/s

Pp. Cerro Urbano Riego Canal El Carmen


1968 0,18 150,24 85,81 124,66 41,19 397,75 1988 0,99 149,30 124,11 123,93 47,42 441,90 1994 1,73 145,16 109,04 122,67 46,96 421,76 1998 0,52 149,53 109,38 123,58 47,40 426,47

Prom. 0,86 148,56 107,09 123,71 45,74 421,97 % 0,20 35,21 25,38 29,32 10,84 100,00

Tabla 5.14

Años Normales en l/s

Pp. Cerro Urbano Riego Canal El Carmen


1966 25,07 142,04 207,51 118,72 40,31 529,51 1986 17,01 147,48 196,06 123,59 47,30 527,27 1999 9,23 150,12 193,81 121,24 47,13 517,40 2001 20,11 139,96 198,40 116,65 45,23 516,81

Prom. 17,86 144,90 198,95 120,05 44,99 522,75 % 3,42 27,72 38,06 22,97 8,61 100,00

Tabla 5.15

Años Lluviosos en l/s

pp. Cerro Urbano Riego Canal El Carmen


1982 71,91 145,58 353,22 118,27 46,37 731,06 1987 81,46 151,84 424,29 123,45 47,79 824,48 1997 96,29 148,81 413,24 118,72 46,48 819,42 2002 90,99 148,31 380,45 121,53 46,57 783,38

Prom. 85,16 148,64 392,80 120,49 46,80 789,59 % 10,79 18,82 49,75 15,26 5,93 100,00

5.6.1 Análisis y Comparación Escenarios

Se puede apreciar a partir de las tablas anteriores que para años secos la recarga proviene fundamentalmente de los elementos Urbano y Canal El Carmen, con un aporte del 65%. El aporte del elemento Riego alcanza el 25%, mientras el resto de los elementos aportan un 11%. Para esta condición, el valor de la recarga es similar a la precipitación caída. Para el caso de años normales el mayor aporte lo hace el elemento Riego con casi un 40%. Los elementos Urbano y Canal El Carmen en conjunto aportan un 50% de la recarga, mientras que el resto alcanza el 11%. En estos casos la precipitación triplica el valor de la recarga. Para años lluviosos el elemento Riego aporta un 50% de la recarga, mientras que el conjunto Urbano-canal El Carmen alcanza el

101

33%. El elemento Cerro aumenta casi 200 veces su aporte en comparación a un año seco. Si se observa la Figura 5.9 el monto total de recarga muestra una clara dependencia de la lluvia caída. Los montos de recarga de los elementos Urbano y Canal no varían significativamente entre un año seco o lluvioso. En cambio los elementos Riego y Cerro muestran una clara dependencia de su aporte con la precipitación, siguiendo el mismo patrón de comportamiento en el tiempo que la recarga total. En el caso del elemento Cerro, este varía su aporte entre 0,52 l/s y 96,29 l/s (0,40 y 74,58 mm/año respectivamente) si el año es seco o lluvioso, fundamentalmente debido a que este elemento debe satisfacer en primera instancia las necesidades evapotranspirativas de la vegetación, y si el agua caída es escasa, no queda agua disponible para recargar el acuífero. Además, al existir un embalse subsuperficial, hay parte del agua que queda almacenada. El elemento Riego si bien tiene un riego predial determinado por las necesidades de los cultivos plantados, muestra una gran dependencia en su monto de la precipitación, ya que si esta es escasa, no habrán excedentes que recarguen el acuífero. Los montos de recarga varían entre 85,81 l/s (menor que el aporte de los cerros en un año lluvioso) y 424,3 l/s dependiendo de la cantidad de agua caída (85,59 y 422,02 mm/año respectivamente). Cabe señalar que también existe una dependencia con la distribución de las precipitaciones durante el año. Por ejemplo, el año 1987 cayeron 684,8 mm y en 1997 se registraron 746,8 mm, sin embargo la recarga del primero fue mayor que la del segundo. Esto se debe a que en 1997 hubo días en que la precipitación no superó el milímetro de agua caída, en cambio en 1987 las precipitaciones cayeron en menos días pero con valores mayores. Lo mismo ocurre con el año 1994, que registró una precipitación de 141,7 mm, pero cuya recarga fue de 421,76 l/s, menor que la de 1998 que fue de 426,47 l/s en el que se registró una precipitación de 94,5 mm. 5.6.2 Montos y Porcentajes de Recarga por Zona Haciendo un análisis más detallado puede determinarse el aporte al acuífero de cada sector de la zona de estudio. A continuación se presenta un análisis por zona y por elemento (Tabla 5.16):

102

Año 1994 – seco

Tabla 5.16 Recarga por Elemento y por Zona en l/s


Canal La Punta Total

zona1 0,10 16,38 0,35 7,09 0,00 23,92 zona2 0,20 2,60 11,82 32,19 0,00 46,82 zona3 0,60 6,43 10,14 29,37 0,00 46,54 zona4 0,10 65,40 0,54 0,00 0,00 66,04 zona5 0,39 8,01 9,65 38,76 0,00 56,80 zona6 0,08 18,73 3,01 0,00 4,38 26,20 zona7 0,08 0,44 16,68 15,27 3,82 36,29 zona8 0,00 17,94 15,34 0,00 29,57 62,85 zona9 0,04 8,22 33,18 0,00 8,17 49,61 zona10 0,15 1,00 8,32 0,00 1,02 10,50

Total 1,7 145,2 109,0 122,7 47,0 425,6 Como se puede apreciar en la Tabla 5.16, el elemento que mayor aporte hace a la recarga es el Urbano de la zona 4, con 65,4 l/s. Además esta zona es la que más aporte hace con un 15%, siendo su origen casi totalmente urbano. La zona 8 aporta con 62,85 l/s. El aporte del elemento Cerro es muy bajo, debido a que la única fuente de entrada es la lluvia. Año 1986 – normal





total 17,01 147,48 196,06 123,59 47,30 531,44

103

Como se puede apreciar en la Tabla 5.17, el elemento que mayor aporte hace a la recarga es el Urbano de la zona 4, con 66,51 l/s. Esto era de esperarse, ya que este elemento (de esta zona) posee la mayor área de todos (32,61 km2). El mayor aporte global a la recarga para un año normal lo hace el elemento Riego con 196,1 l/s. Sin embargo, el mayor aporte como zona lo hace la zona 8, con 83,3 l/s. Año 1987 – lluvioso El año en que hubo mayor aporte a la recarga fue 1987, no siendo el año con mayor registro de precipitación.





total 81,46 151,84 424,29 123,45 47,79 828,83 Como se puede observar en la Tabla 5.18 el elemento que mayor aporte hace a la recarga es el Riego de la zona 9 con 103,36 l/s, siendo dicho elemento en general el que mayor aporte global hace a la recarga con 424 l/s. La zona que más agua entrega al acuífero es la zona 8 con 135 l/s. Cabe destacar el hecho de que el aporte la ciudad y los canales es prácticamente el mismo para una u otra condición de lluvia, dado que el origen del agua que de ellas percola proviene de la red de agua potable y alcantarillado y del Canal San Carlos respectivamente. A continuación se presenta en la Tabla 5.19 un resumen de las tres situaciones analizadas.

Tabla 5.19 Resumen Tres Escenarios



Seco 1,7 145,2 109,0 122,7 47,0 425,6 Normal 17,01 147,48 196,06 123,59 47,30 531,44 Lluvioso 81,46 151,84 424,29 123,45 47,79 828,83

104

5.7 Análisis Variación Temporal Anual de la Recarga Un análisis importante de realizar fue el de la variación dentro del año de la recarga. Cada elemento presentará un comportamiento distinto, dependiendo de la dependencia que exista entre la recarga y la precipitación. El análisis se concentró en dos situaciones distintas: • Simulación año 1986 (año con precipitación parecida a la media) • Simulación con promedios históricos mensuales de recarga 5.7.1 Simulación año 1986 Como se mencionó anteriormente, la recarga en los elementos Cerro y Riego muestran una dependencia con la precipitación caída. En el caso del elemento Cerro, este presenta una recarga muy baja si la lluvia es escasa. En cambio en el elemento Riego, por existir un aporte constante dado por el riego predial, no se produce una baja tan marcada en la recarga. En cambio los elementos Urbano y Canal no muestran grandes variaciones entre un escenario y otro. Con respecto a la recarga total (Figura 5.12), ésta es mayor en la temporada de lluvia, teniendo un peak coincidente con la máxima precipitación caída en el período. La época más criticas en lo que a recarga se refiere es la de verano, en la que la recarga es del orden de 0,20 mm/día (324 l/s). En cambio en época invernal alcanza 0,814 mm/día (1.372 l/s). En el elemento Cerro (Figura 5.13) se aprecia la clara dependencia de la recarga con la precipitación, ya que los valores más altos se alcanzan en momentos que ésta cae. Cuando la lluvia finaliza, se produce un fenómeno de recarga remanente, que entrega agua al acuífero a una taza cada vez menor, para hacerse cero si no precipita entre un episodio de lluvia y otro. El elemento Urbano (Figura 5.14) presenta un peak de recarga coincidente con la época primaveral debido a la variación en las demandas evapotranspirativas de las áreas verdes de la zona de estudio. Al igual que en el elemento cerro, la recarga en el elemento Riego (Figura 5.15) depende de la cantidad de agua caída, ya que en la época invernal se produce la mayor recarga por parte de este elemento, coincidiendo el monto de mayor aporte con las máximas precipitaciones registradas.

105

Finalmente, los canales El Carmen y La Punta (Figuras 5.16 y 5.17) muestran una clara dependencia entre el monto de recarga y el caudal pasante por cada canal, además de tener una correlación bastante grande entre caudal circulante e infiltrado. Cabe destacar el hecho de que como en invierno el caudal que circula es menor que en verano, es en esta última época en donde se produce la mayor recarga de este elemento, siendo muy importante como fuente de abastecimiento en la recarga para el acuífero.

Figura 5.12

Variación de Recarga Zona de Estudio

Figura 5.13 Variación de Recarga Elemento Cerro

Variación temporal precipitación y Tasa de Recarga Total

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

enero

-86

febrero-

86

marzo-86

abril-

86

mayo-86

junio-86

julio-86

agos

to-86

septi

embre-

86

octub

re-86

novie

mbre-86

diciembre-

86

tiempo [días]

prec

ipita

ción

[mm

/dia

]

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

tasa

reca

rga

[mm

/dia

]

Variación temporal precipitación y Tasa de Recarga Cerro

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

enero

-86

febrero-

86

marzo-86

abril-

86

mayo-86

junio-86

julio-86

agos

to-86

septi

embre-

86

octub

re-86

novie

mbre-86

diciembre-

86

tiempo [días]

prec

ipita

ción

[mm

/dia

]

0,0

0,1

0,1

0,2

0,2

0,3

0,3

0,4

tasa

reca

rga

[mm

/dia

]

106

Figura 5.14 Variación de Recarga Elemento Urbano

Figura 5.15 Variación de Recarga Elemento Riego

Variación temporal precipitación y Tasa de Recarga Urbana

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

enero

-86

febrero-

86

marzo-86

abril-

86

mayo-86

junio-86

julio-86

agos

to-86

septi

embre-

86

octub

re-86

novie

mbre-86

diciembre-

86

tiempo [día]

prec

ipita

ción

[mm

/dia

]

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

tasa

reca

rga

[mm

/dia

]

Variación temporal precipitación y Tasa de Recarga Riego

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

enero

-86

febrero-

86

marzo-86

abril-

86

mayo-86

junio-86

julio-86

agos

to-86

septi

embre-

86

octub

re-86

novie

mbre-86

diciembre-

86

tiempo [días]

peci

pita

ción

[mm

/dia

]

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0ta

sa re

carg

a [m

m/d

ia]

107

Figura 5.16 Variación de Recarga Canal El Carmen

Figura 5.17 Variación de Recarga Canal La Punta

Q Punta v/s Recarga Canal La Punta

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0

Q Punta [m 3/s ]

Q R

ecar

ga [l

/s]

Q Carmen v/s Recarga Canal El Carmen

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0

Q Carmen [m3/s]

Q R

ecar

ga [l

/s]

108

5.7.2 Simulación de Promedios Mensuales Históricos En este caso se calculó el promedio por mes para los 40 años de simulación y luego se graficó considerando las posibles variaciones que pudiese tener la recarga (+/- la desviación estándar). La gran diferencia a lo mostrado en el punto 5.7.1 es que en ese caso se muestra la recarga para una simulación anual, en cambio en este Capítulo se muestra valores estadísticos de la recarga por elemento (Figuras 5.18 a 5.23).

Figura 5.18

Rango Variación de la Recarga Zona Estudio

109

Figura 5.19 Rango Variación de la Recarga Elemento Cerro

Figura 5.20 Rango de Variación de la Recarga Elemento Urbano

110

Figura 5.21 Rango de Variación de la Recarga Elemento Riego

Figura 5.22 Rango de Variación de la Recarga Canal El Carmen

111

Figura 5.23 Rango de Variación de la Recarga Canal La Punta

Figura 5.24 Precipitación Media, 10% y 90%

Precipitación

020

4060

80100120

140160

180200

enero

febrer

omarz

oab

rilmay

ojunio ju lio

agos

to

septi

embre

octub

re

novie

mbre

diciem

bre

m eses

pp [m

m] pp media

pp 10%

pp 90%

112

Al observar el comportamiento histórico de la recarga para cada elemento se puede observar que los elementos Cerro y Riego presentan sus mayores valores de recarga en la época donde se concentran las lluvias, así como los mínimos en los meses de verano. En cambio los canales El Carmen y La Punta presentan sus valores mas altos de recarga en la época de verano, ya que es cuando más agua transportan tanto por las demandas de riego como por el hecho de que cuando se producen precipitaciones se corta el suministro de dichos canales, que actúan como evacuadores de aguas lluvia. Por último, el elemento urbano se mantiene relativamente constante, salvo en la época primaveral, en la que experimenta una alza debida a demandas evapotranspirativas menores que en el resto del año, por lo que existe mayor cantidad de agua disponible para percolar desde el embalse subsuperficial.

113

6. SIMULACIÓN ESCENARIOS FUTUROS Uno de los objetivos fundamentales de este estudio fue generar información que permita estimar los futuros escenarios de recarga que se producirán en el acuífero norte de la ciudad de Santiago. Para ello fue necesario conocer como varía el crecimiento urbano y poblacional en la zona de estudio, lo que determina las áreas de recarga y la demanda de agua potable y pérdidas en la red en el futuro (ver Capítulo 3.9). Con la finalidad de observar como varía la recarga en distintos posibles escenarios futuros, se llevaron a cabo cuatro simulaciones: 1. Simulación anual de recarga para diferentes distribuciones de uso de suelo y

consumo de agua potable. 2. Estimación de la recarga para el año 2020 con 40 años de simulación 3. Análisis de la recarga para condiciones de extrema sequía y humedad. 4. Variación en condiciones de revestimiento y caudal Canal El Carmen. 6.1 Simulación Anual de Recarga para Diferentes Distribuciones de Uso de

Suelo y Consumo de Agua Potable En esta simulación anual se consideraron cinco escenarios posibles en lo que se refiere a uso de suelo y consumo de agua potable (punto directamente relacionado con el aumento o disminución de población). Estos escenarios son: 2004 (actual), 2010, 2015, 2020 y situación final. El cálculo del cambio en la demanda de agua potable se llevó a cabo a partir de los datos históricos de censos contenidos en la Tabla 3.6. En la Figura 6.1 se resume la variación temporal de la población en las comunas de la zona de estudio. Las proyecciones de cambio en la distribución de usos de suelo se realizaron a partir de los datos contenidos en la Tabla 3.7. Como se puede apreciar en la Tabla 6.1, dichas proyecciones indican un aumento de las áreas destinadas a uso urbano, en desmedro de las destinadas a uso agrícola, debido fundamentalmente a la expansión de la ciudad. La situación final fue considerada como aquella en la que las áreas de riego son completamente reemplazadas por urbanizaciones. Los cálculos realizados indicaron que este escenario se alcanzaría mediados del presente siglo (2057). Para ese año la población en la zona de estudio se calculó en función de las tasas de crecimiento poblacional por comuna estimándose en 914.000 habitantes. La Tabla 6.2 muestra la variación en la recarga calculada para los distintos escenarios. En esta se puede apreciar que el crecimiento urbano trae como consecuencia directa una baja en el monto de recarga hacia el acuífero, dado por la disminución de las áreas de riego. A su vez, existe un crecimiento en el aporte de la recarga urbana, la cual sin embargo no compensa la disminución antes mencionada (ver Figuras 6.2 y 6.3). En términos globales la recarga disminuirá de 527 l/s (caso actual) a 439 l/s (año 2020) a una tasa

114

aproximada de 5,7 l/s/año. Esta tasa será cada vez menor, hasta llegar a un punto en el cual todas las áreas de riego han sido reemplazadas por urbanizaciones. Para esta condición (2057) se alcanzaría el mínimo de recarga del acuífero. A partir de ese punto, la recarga tendería a mantenerse y crecer a una tasa muy baja, siendo el aporte del elemento urbano de más de un 50% del total, debido fundamentalmente al aumento de producción de agua debido al crecimiento de la población en la zona.

Figura 6.1 Variación Poblacional en el Tiempo

Tabla 6.1 Distribución Proyectada de Áreas para la Zona de Estudio (Km2)

Zona 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Cerro 2,2 4,6 13,8 2,5 9,3 1,9 1,9 0,0 0,8 3,7 Riego 0,0 2,5 0,4 0,4 5,6 0,8 2,6 9,9 7,8 1,6 Urbano 5,7 1,6 4,0 32,6 3,2 4,6 6,1 8,6 6,7 0,3

2004

TOTAL 7,9 8,8 18,2 35,5 18,1 7,3 10,6 18,5 15,4 5,6 Cerro 2,2 4,6 13,8 2,5 9,3 1,9 1,9 0,0 0,8 3,7 Riego 0,0 2,2 0,3 0,4 5,0 0,6 0,8 7,3 5,7 1,5 Urbano 5,7 1,9 4,1 32,6 3,8 4,8 8,0 11,2 8,8 0,4

2010

TOTAL 7,9 8,8 18,2 35,5 18,1 7,3 10,6 18,5 15,4 5,6 Cerro 2,2 4,6 13,8 2,5 9,3 1,9 1,9 0,0 0,8 3,7 Riego 0,0 1,9 0,0 0,4 4,4 0,5 0,3 5,0 4,0 1,4

2015

Urbano 5,7 2,2 4,4 32,6 4,4 4,9 8,5 13,5 10,6 0,5

Variación Poblacional en el Tiempo

25000

75000

125000

175000

225000

275000

325000

375000

2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060

Año

Pobl

ació

n [h

ab] Conchalí

HuechurabaIndependenciaRecoletaRencaQuilicura

115


2020


2057

TOTAL 7,9 8,8 18,2 35,5 18,1 7,3 10,6 18,5 15,4 5,6

Tabla 6.2 Recarga Calculada (l/s)

Año Cerro Urbano Riego Canal El Carmen


2004 16,93 143,31 196,06 123,59 47,30 527,27 2010 16,93 150,65 167,67 123,37 41,37 499,99 2015 16,93 153,86 131,18 123,27 42,38 467,62 2020 16,93 159,65 97,29 123,24 42,24 437,45 2057 16,93 197,34 0,00 122,91 40,73 377,91

Figura 6.2 Variación Temporal Recarga Total en Zona de Estudio

527,3 500,0 467,6 439,4377,9

0

100

200

300

400

500

600

Rec

arga

[l/s

]

2004 2010 2015 2020 2057

Año

Recarga Total

116

Figura 6.3 Variación Temporal Recarga en Elementos Urbano y Riego

6.2 Estimación de la Recarga para el año 2020 con 40 años de Simulación

Para este caso, se llevó a cabo una simulación con estadísticas hidrológicas de 40 años, usando la misma metodología que en los Capítulos 4 y 5 (caso condiciones actuales), pero con la distribución de uso de suelos para el año 2020 indicada en la Tabla 6.1, y una población determinada a partir de la Figura 6.1. En las Figuras 6.4 y 6.5 se puede apreciar las distribuciones porcentuales de la recarga total por zona y por elemento. En las Tabla 6.3 se presentan resúmenes estadísticos de los montos de recarga en l/s para la situación actual y futura. En el Anexo 6.1 del Capítulo 6 del CD de Anexos adjunto se presentan los resultados de recarga obtenidos por elemento y por año.

143,3

196,06

150,7167,67

153,9131,18

159,7

95,75

197,3

97,29

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

reca

rga

[l/s]

2004 2010 2015 2020 2057

año

Recarga Urbano y Riego

Urbano

Riego

117

Tabla 6.3

Comparación Valores Estadísticos de Recarga por Elemento, en l/s

Cerro Urbano Riego actual futura actual futura actual futura Mínimo 0,18 0,18 139,42 151,17 85,81 33,36 Máximo 96,29 96,29 153,82 170,06 424,29 221,00 Promedio 21,46 21,46 147,70 163,30 208,03 100,78 Desv. Estándar 25,55 25,55 3,55 4,31 84,56 46,91 Coef. Variación 1,19 1,19 0,02 0,03 0,41 0,47

Canal El Carmen Canal La Punta TOTAL actual futura actual futura actual futura Mínimo 116,65 116,50 40,13 39,79 402,10 364,88 Máximo 126,25 126,12 47,99 47,68 828,83 642,82 Promedio 121,98 121,91 45,34 45,04 544,51 452,51 Desv. Estándar 2,41 2,43 2,64 2,68 109,33 72,00 Coef. Variación 0,02 0,02 0,06 0,06 0,20 0,16

Como era de esperarse, los elementos Urbano y Riego experimentan cambios importantes al variar la distribución de uso de suelo, pudiendo observarse que el primero aumenta en 16 l/s su aporte en la recarga, en cambio el segundo disminuye 108 l/s, observándose una disminución neta de 92 l/s (Figura 6.6). En las Figuras 6.4, 6.5 y 6.6 se puede apreciar la diferencia que existe en la recarga para la situación actual v/s la proyectada (los otros elementos no cambian su recarga).

Figura 6.4 Comparación Recarga Actual y Futura Elemento Urbano

118

Figura 6.5 Comparación Recarga Actual y Futura Elemento Riego

Figura 6.6 Comparación Recarga Actual y Futura Zona Estudio

119

Como se ha mencionado en anteriores puntos, la recarga del elemento Urbano aumenta debido tanto al aumento de áreas urbanizadas como al crecimiento poblacional, en cambio el elemento Riego disminuye su aporte debido a la disminución de áreas de riego. El comportamiento de la recarga total confirma lo anteriormente dicho en relación a que el elemento riego depende fundamentalmente del aporte de precipitaciones, ya que en épocas de poca lluvia la recarga actual es muy similar a la futura, en cambio en época de lluvia se producen las mayores diferencias de recarga.

Figura 6.7 Saldo Recarga Futura

120

6.3 Análisis de la Recarga para Condiciones de Extrema Sequía y Humedad A partir de la simulación realizada para la situación futura con 40 años de estadística hidrológica, es posible extraer información sobre como sería la recarga en años secos o lluviosos. Para ello, al igual que en el Capítulo 6.6, se consideró como año seco aquel cuya precipitación tiene una probabilidad de excedencia del 15%, y lluviosos al que tiene una probabilidad de excedencia del 85%. A continuación en la Tabla 6.4 se presentan los valores de recarga promedio para años secos, normales y lluviosos tanto para la situación actual como futura.

Tabla 6.4 Recarga Escenarios Extremos Actual y Futura

Cerro Urbano Riego actual futura actual futura actual futura Seco 0,86 0,86 148,56 164,28 107,09 44,88 Normal 17,86 17,86 144,90 159,65 198,95 97,29 Lluvioso 85,16 85,16 148,64 164,53 392,80 203,84 Canal El Carmen Canal La Punta TOTAL actual futura actual futura actual futura Seco 123,71 123,76 45,74 45,44 421,97 379,21 Normal 120,05 119,90 44,99 44,68 522,75 439,37 Lluvioso 120,49 120,29 46,80 46,57 789,59 620,39

En la tabla anterior se puede observar que para años secos la recarga del elemento Urbano aumenta en 16 l/s, mientras que la recarga del elemento Riego disminuye en 62 l/s. Para años normales la recarga del elemento Urbano aumenta en 15 l/s, en cambio la del elemento Riego disminuye en casi 100 l/s. En el caso de un año lluvioso, el aumento de la recarga del elemento Urbano es de 16 l/s y la baja del elemento Riego de 189 l/s. Claramente para casos de poca lluvia la repercusión del cambio de uso de suelo (de riego a urbano) tiene un impacto bastante menor que en el caso de años lluviosos, lo cual tiene su explicación en la gran dependencia que existe entre la lluvia y la recarga de zonas de riego. En el futuro el aporte del elemento Urbano en condiciones de sequía alcanzará un 43% mientras que el elemento Riego solo aportará con un 12%. En cambio, para condiciones de extrema humedad los aportes serán de 26,5% para el elemento Urbano y 33% para el elemento Riego.

121

6.4 Variación en Condiciones de Revestimiento y Caudal Canal El Carmen En este caso, se llevaron a cabo tres simulaciones: • Revestir el canal el Carmen y mantener su capacidad • Revestirlo y disminuir su capacidad de 8,0 m3/s a 6,5 m3/s • Disminución el caudal circulante a la mitad. 6.4.1 Revestimiento sin Disminuir la Capacidad Hidráulica En este caso, se supuso que el canal se revistió sin disminuir su capacidad hidráulica, por lo que no existiría infiltración hacia la napa. Debido a esto cuando se registren precipitaciones lo que escurre desde elemento Cerro circulará por el canal, pudiendo aumentar el rebase de aguas hacia las zonas más bajas de La Pincoya y Carmen de Huechuraba. Para una conclusión más precisa de éste punto, sería necesario calcular el eje hidráulico para estas condiciones. En la Tabla 6.5 se presenta el efecto que esta escorrentía tendría en la recarga de los elementos Urbano y Riego en las zonas donde infiltra.

Tabla6.5 Aumento Porcentual de la Recarga en cada Zona

Urbano Riego zona 1 0,00% 0,00%zona 2 0,00% 0,00%zona 3 0,35% 0,45%zona 5 0,84% 6,00%zona 7 3,00% 15,00%

El aumento en la recarga producto de la escorrentía producida por rebase del canal El Carmen produce un aumento pequeño en la recarga del elemento dentro de su zona. El aumento en el aporte que se producirá a nivel de toda la zona de estudio será aún menor como se observa en la siguiente tabla:

Tabla 6.6 Aumento Porcentual de la Recarga en la Zona de Estudio

Urbano Riego zona 1 0,000% 0,000%zona 2 0,000% 0,000%zona 3 0,010% 0,001%zona 5 0,188% 0,016%zona 7 0,066% 0,575%

122

Como se puede observar, el aumento de la recarga no sería mayor a 2 o 3 l/s en el caso del elemento Riego y de 1 a 2 l/s en el elemento Urbano. En total la recarga aumentaría entre 4 y 5 l/s. En cambio, lo que deja de infiltrar desde el canal alcanza los 122 l/s, produciéndose una disminución importante en la recarga (Figura 6.8).

Figura 6.8 Variación de la Recarga debido a Rebases del Canal El Carmen

6.4.2 Revestimiento con Disminución de Capacidad En este caso se supuso que la capacidad hidráulica del canal sería disminuida de 8,0 a 6,5 m3/s. El análisis hecho en este punto es similar al del punto anterior. El aumento del aporte del elemento Urbano a la recarga total sería de 0,8%, mientras que el elemento Riego alcanzaría un 1,78%. En cifras, esto se traduce que el elemento Urbano aportaría cerca de 5 l/s más y elemento urbano 8 l/s. Al igual que en el punto anterior se tiene que el acuífero dejaría de percibir 122 l/s por infiltración del canal El Carmen. 6.4.3 Disminución del Caudal a la Mitad sin Revestimiento del Lecho Suponiendo que en un futuro las zonas de riego serán reemplazadas por urbanizaciones, se supuso que el canal El Carmen no necesitaría llevar el caudal actual, debido a que solo entregaría a unos pocos regantes de la zona de estudio y al valle de Chicureo. Con este escenario planteado, se llevó a cabo la simulación, encontrándose que al disminuir al 50% el caudal circulante, la recarga del canal disminuiría entre un 25 y un 30% (Figura 6.9). En cifras, el canal bajaría su aporte desde los actuales 121 l/s a un valor que oscilaría entre 85 y 91 l/s. Esto se debe a que la relación entre la infiltración y el caudal no es lineal (criterio de Moritz).

123

Figura 6.9 Disminución Recarga Canal El Carmen

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7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 7.1 Conclusiones El desarrollo del presente estudio tuvo como objetivo principal identificar y cuantificar las recargas hacia el acuífero norte de la ciudad de Santiago, mediante la generación de un modelo de simulación para los recursos hídricos superficiales. Para ello se utilizó el esquema de simulación llamado ZONA TIPO. A continuación se presentan las principales conclusiones que se obtuvieron de la realización de este estudio. En cuanto a la recopilación de antecedentes para el desarrollo del modelo, es importante mencionar el hecho de que si no se cuenta con el apoyo de instituciones claves es prácticamente imposible construir un modelo que entregue resultados confiables, ya que el grado de información obtenida tiene una directa relación con la precisión de los resultados entregados por el modelo. Por ejemplo, si no se contara con la información de caudales del canal El Carmen, habría que estimar una estadística mensual de caudales, y suponer ese valor como constante todos los días del año. En el caso de áreas de riego, si no existiese el Catastro de Usuarios del Maipo tendría que haberse estimado el área destinada a riego para cada sector. La incertidumbre generada por la falta de información influye directamente en la precisión de los resultados obtenidos. La modelación con el esquema Zona Tipo permitió realizar un cálculo estructurado de la recarga hacia el acuífero a través de la precolación profunda del estrato no saturado, tomando en cuenta todos los procesos que intervienen en la percolación final hacia la napa. La escala de tiempo escogida para la modelación (diaria) permite estimar de manera bastante más precisa que una modelación mensual o anual los montos que realmente recargan el acuífero, dado que este nivel de detalle permite reproducir todos los procesos hidrológicos que suceden en la zona de estudio. Al considerar el aporte que hace cada elemento a la recarga se tiene una idea más clara del origen de la recarga, y el aporte que hace cada sector de la zona de estudio. El modelo conceptual utilizado representa de manera bastante realista los procesos de balance que suceden en el suelo y subsuelo, ya que el considerar la existencia de una embalse en el sector no saturado reproduce el efecto de almacenamiento subsuperficial y capacidad de campo. La modelación diaria de 40 años permitió reproducir el fenómeno de humedad antecedente. Debido al esquema de modelación utilizado, la humedad inicial debía fijarse en un valor. Si éste era muy alto, se sobreestimaría la recarga al comienzo del período de simulación. Por el contrario, si éste valor era muy bajo, se subestimaría la recarga. Por este motivo, los dos primeros años de simulación se tomaron como de ajuste de las condiciones iniciales, después de los cuales el modelo

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es capaz de generar de manera intrínseca los valores de humedad para cada día, mes y año. Sin embargo, para generar escenarios futuros podría tenerse en cuenta la posibilidad de generar series de tiempo de precipitaciones, las que acompañadas de estudios de crecimiento urbano y planos reguladores comunales, permitiría tener resultados que pueden llegar a tener una mayor representatividad de la recarga que los obtenidos en este estudio. La calibración del modelo, realizada a partir de la comparación con otros estudios y de un análisis de sensibilidad, se orientó a validar los resultados obtenidos por la simulación. Sus resultados se consideraron satisfactorios, debido a que se pudo apreciar una gran concordancia con los parámetros y resultados de los estudios anteriores revisados. Como parte de este mismo proyecto, se llevó a cabo de manera paralela una memoria cuyo objetivo era generar un modelo de simulación subterráneo para el acuífero norte de la ciudad de Santiago (Von Frey, 2004). Con dicho estudio terminado, se espera que en un futuro cercano se integren ambos modelos, de manera tal de disponer de una herramienta única de simulación que involucre ambas fases, la cual podrá ser calibrada mediante la utilización de niveles de pozos. Del análisis de los resultados se tiene que la principal fuente histórica de recarga superficial hacia el acuífero la hace el elemento Riego, con un 38%. Sin embargo como se manifestó en reiteradas oportunidades en este estudio, el elemento Riego toma importancia cuando se tiene un año normal y lluvioso, dado que el monto de recarga de este elemento está directamente relacionado con la precipitación registrada. Cuando el año es seco, la principal fuente de recarga son el elemento Urbano y los canales El Carmen y La Punta, con un 75% de la recarga, aportando con aproximadamente 314 l/s por año. Las pérdidas de la red tanto de agua potable como de alcantarillado son la principal fuente de recarga del elemento Urbano. Las zonas en las que predominan áreas de riego serán las principales fuentes de recarga en condiciones húmedas. Por otro lado, zonas donde predominan áreas urbanas o escurre el canal El Carmen serán las principales fuentes de recarga en condiciones de sequía. Al analizar el comportamiento de la recarga a lo largo de un año, se puede apreciar que tanto los elementos Cerro como Riego entregan la mayor cantidad de agua en épocas de invierno, cuando se registran las precipitaciones. El resto del año bajan sustancialmente incluso hasta presentar un aporte nulo, como lo es el caso del elemento Cerro. Un comportamiento muy disímil muestra el elemento Urbano, el que muestra una recarga que varía levemente en épocas de lluvia por tres motivos: la lluvia que infiltra en las áreas verdes, disminución en las demandas evapotranspirativas y escorrentía provenientes de los cerros en caso de registrarse precipitaciones. Los canales recargan mayormente en verano, dado que es en esa época cuando más se necesita agua en las zonas de riego abastecidas por dichos canales.

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Viendo la importancia que tiene la recarga de zonas destinadas actualmente a uso agrícola, toma importancia el análisis y proyecciones que se hagan del crecimiento urbano, el que trae como directa consecuencia el cambio de dichas áreas destinadas a riego por suelos impermeabilizados por construcciones y calles. Esto, como se expuso en el Capítulo 7, trae una baja considerable en la recarga, ya que si bien aumenta el aporte de la zona urbana tanto por el aumento de áreas urbanizadas como por aumento poblacional, lo que disminuye del aporte de las zonas de riego genera un saldo negativo promedio de casi 100 l/s en los próximos 15 años. 7.2 Recomendaciones Un posible revestimiento del canal el Carmen traería dos consecuencia perjudiciales para la ciudad: en primer lugar, se dejarían de infiltrar 122 l/s, equivalente al 23% de la recarga total, lo que haría más crítica la situación en la zona norte dado el gran crecimiento que ha experimentado en los últimos años. En segundo lugar, dado que el canal El Carmen funciona como evacuador de aguas lluvias cuando se registran precipitaciones, aumentarían los rebases, los cuales inundarían las zonas localizadas inmediatamente debajo del canal, como lo son La Pincoya y Carmen de Huechuraba. El canal La Punta se encuentra revestido en casi la totalidad de su trazado urbano, pero no en las zonas de riego. El cambio de zonas que actualmente están destinadas a los cultivos en las zonas de Quilicura y Renca a áreas urbanas traería como consecuencia un baja en la recarga que bordearía los 40 l/s, equivalente a un 7,5% del total, impacto que repercutiría fuertemente en el abastecimiento de agua potable de esas comunas que en casi su totalidad se nutren de aguas subterránea para el consumo. Aunque suene contradictorio, sería bueno de mantener un nivel de pérdidas en la red de agua potable, ya que esta fuente de recarga es una de las principales que tiene el acuífero, desde el cual las empresas sanitarias extraen casi la totalidad del agua destinada al uso potable de la población. Además, debería implementarse un sistema de monitoreo de pérdidas, el cual serviría de entrada a las empresas sanitarias que podrían tener una mejor estimación de cuanto están infiltrando a la napa, infiltración que sería recuperada en la explotación de pozos que se lleva a cabo en la zona de estudio. Un sistema como el antes descrito permitiría tener una mayor certeza en los porcentajes de producción que infiltran al acuífero y posibilitarían una entrega más rápida y completa de la información por parte de las empresas sanitarias, y así no tener que realizar estimaciones que podrían en algunos casos no ser fidedignas. Es recomendable llevar a cabo una actualización del Catastro General de Usuarios de la Primera Sección del Río Maipo, Ribera Norte, dado que el existente es de hace 16 años,

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y en ese período de tiempo han ocurrido muchos cambios a nivel de urbanización y crecimiento de la ciudad. También habría que considerar el hecho mantener el fondo del lecho del canal El Carmen sin revestir por las razones anteriormente esgrimidas. Ligado a este mismo punto, sería provechoso contar con un plan de aforamiento del canal El Carmen con equipos de punta, ya que como se pudo observar en salidas a terreno realizadas durante el desarrollo de este estudio, la utilización de equipos demasiados antiguos entrega resultados poco precisos o erróneos. La principal ventaja que tendría el aforar el canal sería la obtención de datos que permitirían hacer una estimación bastante real de la infiltraciones hacia la napa. A la luz de lo visto en el Capítulo 2, sería muy útil implementar el software “Arc Hydro” y complementarlo con un modelo de simulación de recursos hídricos superficiales, ya que la georreferenciación de la información permitiría tener un mejor y más eficiente manejo de la información, permitiendo una mejor gestión de los recursos hídricos superficiales y subterráneos. Sin embargo, un sistema de manejo de información georreferenciada necesita de una serie de datos de entrada, en formatos que sean compatibles con las herramientas que los SIG requieren, como sucede en EE.UU., donde instituciones como la EPA, NEXRAD o USGS tienen paquetes listos para bajar desde Internet y ser cargados en ARC INFO para su posterior aplicación en ARC HYDRO. Por ejemplo, la generación de series de tiempo en formatos compatible para ARC INFO por parte de instituciones como la Dirección Meteorológica de Chile o la Armada, o la digitalización y georrefernciación de planos con usos de suelo (como sucede con el estudio del CIREN para la Evapotranspiración Potencial que entrega dichos valores con una altísima resolución espacial) permitirían generar las condiciones necesarias para poder llevar a cabo una aplicación confiable de este software. La generación de “mapas” de precipitación, escorrentía, recarga y precolación sería una herramienta muy útil para la gestión de los recursos hídricos en Chile. Como conclusión y recomendación final se puede mencionar la importancia de implementar un modelo integrado entre recursos hídricos superficiales y subterráneos, lo cual podría hacerse a través de Arc Hydro, software que interactúa con Visual Basic (lenguaje de programación utilizado en este estudio), para así poder integrarlo de manera más rápida y eficiente con el software MODFLOW, teniendo en consideración que está en desarrollo una versión de Arc Hydro que incluye la hidrología subterránea.

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4 Cade-Idepe Consultores en Ingeniería (2001). “ Plan Maestro de Evacuación y

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9 Iriarte, Sergio. (2003) “Estudio Hidrogeológico Acuífero Zona Norte de Santiago”.

Tesis para Optar al Grado de Magíster en Hidrogeología. Universidad de Waterloo.

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10 Maidment David R., Morehouse Scott (2002) Arc Hydro’s: GIS for Water Resources, User Manual.

11 Toro F, Patricia. (2003). “Evaluación del Riesgo de Contaminación de la Parte

Norte del Acuífero de Santiago”. Memoria para optar al título de Geólogo, Depto. Geología, Universidad de Chile.

12 Von Frey I, Alexander. (2004). “Modelación del Acuifero de la Zona Norte de

Santiago”. Memoria para optar al título de Ingeniero Civil, Depto. Ingeniería Civil, Universidad de Chile.

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