Desarrollo de un modelo hidrológico superficial acoplado a un modelo subterráneo para la Cuenca del Río Lluta, Región de Arica y Parinacota

Marinao Rivas, Rodrigo Alberto

Español

2021

La escasez hídrica que enfrenta el país, y los distintos conflictos que esta situación generaentre los actores de una misma cuenca, han llevado a los organismos públicos a impulsarel desarrollo de herramientas de modelación que faciliten la toma de decisiones mediantela evaluación de distintos escenarios de gestión del uso del recurso hídrico.En ese contexto, el presente trabajo describe el desarrollo y aplicación de un modelo hidrológico superficial acoplado a un modelo subterráneo (modelo WEAP-MODFLOW) para la Cuenca del Río Lluta, Región de Arica y Parinacota, con el propósito de dar soporte a la elaboración de planes de gestión para dicha cuenca. Esta actividad corresponde al primer modelo acoplado superficial-subterráneo para la Cuenca del Río Lluta, y se enmarca en un proyecto que actualmente desarrolla la consultora ICASS.En primer lugar, se implementó un modelo hidrológico superficial WEAP a escala mensual,para el periodo histórico 1985-2019. Se utilizó el método de humedad del suelo parala modelación de las subcuencas, y el método MABIA para la modelación de 19 zonas deriego repartidas en el Valle de Lluta, el Sector Costero, y las localidades de Putre y Socoroma.El modelo superficial fue calibrado, para luego ser acoplado a un modelo subterráneoMODFLOW-NWT desarrollado por ICASS. Este acople entre el sistema superficialy subterráneo consideró la conexión de río, drenes, zonas de riego y sitios de demanda.Posteriormente, el modelo acoplado fue calibrado en la estación fluviométrica de salidade la cuenca, considerando además la simulación en 4 pozos de observación ubicados enel Valle de Lluta. Luego, se implementó un escenario de cambio climático severo (RCP8.5) con condiciones Business As Usual (Escenario BAU). Finalmente, se implementarondos escenarios de gestión, donde se proyectaron áreas de riego de 2800 y 2000 hectáreaspara el Valle de Lluta y el Sector Costero. Ambos escenarios consideraron la existencia delembalse Chironta, infraestructura pronta a estar operativa, con fines de riego.Los resultados del modelo WEAP-MODFLOW, durante el periodo histórico, muestran que la herramienta desarrollada en este trabajo es adecuada para la descripción de losprocesos hidrológicos superficiales y subterráneos de la Cuenca del Río Lluta. En primerlugar, los caudales simulados en las cuencas cabecera fueron bien reproducidos, con valores de KGE’ superiores a 0.80 y 0.61 en los periodos de calibración y verificación, respectivamente, mientras que se obtuvo un KGE’ de 0.79 en la estación de la desembocadura.Además, los niveles en los pozos de observación también fueron bien capturados.Los resultados obtenidos para el periodo histórico 1985-2019 muestran una precipitaciónmedia anual de 207 mm (22.26 m3/s), donde el 85% de esta entrada se transforma enevapotranspiración real (18.98 m3/s), dejando un caudal disponible de 3.28 m3/s paraabastecer las demandas de las zonas de riego. Las extracciones superficiales modeladasPutre y Socoroma fueron de 0.33 m3/s, y las modeladas en el Valle de Lluta y el SectorCostero fueron de 1.14 m3/s. En cuanto a la interacción superficial-subterránea, antes dela desembocadura se obtuvo una infiltración de 1.00 m3/s como recarga hacia el acuífero,que se suman a las recargas por retornos de riego de 0.3 m3/s. Finalmente, el sistemasuperficial termina con un caudal de salida hacia el mar de 1.01 m3/s.Los resultados obtenidos para el periodo futuro 2020-2050 muestran una disminución dela precipitación media anual de un 4% respecto al periodo histórico, pasando a tener unvalor de 199.5 mm (21.45 m3/s), y un aumento de la temperatura media de 1°C (pasandode 7.1 a 8.1°C). La demanda evapotranspirativa no asociada a riego disminuiría, con unvalor promedio de 18.56 m3/s. Por otra parte, el funcionamiento del embalse Chirontapermitiría aumentar las demandas agrícolas en un 104% con respecto al Escenario BAU,logrando satisfacer una superficie regada de hasta 2800 ha. Sin embargo, esta demandapodría no llegar a satisfacerse en años donde la precipitación anual alcance valores pordebajo del 50% del promedio histórico, especialmente si se experimentan años previoscon precipitaciones bajas. Por otro lado, el funcionamiento del embalse con las 2800 hectáreas regadas, traería consigo una disminución de un 42% del caudal de salida en ladesembocadura, con respecto al Escenario BAU.

Modelo hidrológico

Precipitaciones

Región de Arica y Parinacota (Chile)

Plan de gestión

Valle del Río Lluta (Chile)

Cuenca del Río Lluta (Chile)

Herramientas de modelación

Recursos hidrológicos

Modelo WEAP-MODFLOW

Modelo subterráneo

Escenario BAU (Bussiness as usual)

Consultoría en Recursos Hídricos (ICASS)

Recursos naturales

Modelo hidrológico superficial WEAP

Método MABIA

Método de humedad del suelo

Modelo subterráneo MODFLOW-NWT

Estadística hidrológica

Índices de eficiencia KGE

Ingeniería civil

Universidad de La Frontera, Temuco, Chile

Universidad de La Frontera, Dirección de Bibliotecas y Recursos de Información

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Tesis

1916

Zambrano Bigiarini, Mauricio

Ingeniería civil

Ingeniero civil

111 hojas : gráficos, imágenes, tablas.

https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/

MAM