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- 1. BALANCE HÍDRICO HIDROLOGÍA Primer Semestre 2022 Profesor Cátedra: Alonso Arriagada M. Profesor Ayudante: Matias Bahamondes. UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA INGENEIRÍA EN OBRAS CIVILES 1
- 2. CONTENIDOS TEMÁTICOS 1. Definiciones. 2. El agua en Chile y el mundo. 3. Balance en una cuenca. 4. Balance en un embalse. 2
- 3. DEFINICIONES Componentes del recurso: • Aguas superficiales (ríos, esteros, lagos, etc.). • Aguas subterráneas. • Aguas “modificadas” (potabilización, reutilizadas). Componentes principales del Ciclo Hidrológico: • Energía solar. • Condensación. • Precipitación (líquida, solida). • Evaporación (ET, Ev, sublimación). • Infiltración. • Percolación. • Escurrimiento (superficial, subsuperficial, subterráneo) • Humedad del suelo. 3 Fuente: https://petergallagher.com.au/the-global-energy-budget-imbalance/
- 4. DEFINICIONES Ciclo Hidrológico: • El ciclo hidrológico es el pilar fundamental de la hidrología • se desarrolla en la Hidrosfera comprendiendo los primeros 15 km de la atmósfera y el primer km por debajo de la corteza terrestre. • Considera únicamente aquellos elementos del ciclo que son posibles de cuantificar, aunque muchas veces en forma aproximada. 4 Fuente: https://definicionyque.es/ciclo-del-agua/
- 5. HIDROLOGÍA EN CHILE • Gran variabilidad espacial. • Gran variabilidad temporal. • En Chile existen 101 cuencas hidrográficas distribuidas en 756.102 Km2 del territorio. • Tenemos 1251 ríos y 12.784 cuerpos de agua entre lagunas y lagos. • En el territorio nacional hay inventariados 24.114 glaciares. • La precipitación media anual del país es de 1.525 mm/año. • El promedio de la escorrentía nacional es de 29.245 m3/seg. • Escorrentía media total: 51.218 m3/persona/año. • Escorrentía media mundial: 6.600 m3/persona/año. • Escorrentía umbral para desarrollo sostenible: 2.200 m3/persona/año (Banco Mundial, 2010) 5 Fuente: Barria, 2018, basado en DGA
- 6. AGUA EN CHILE • DGA dividió el país en 4 macrozonas, por factores hidrográficos, orográficos y climáticos. • Se identifican 101 cuencas y 1.496 subsubcuencas. • Existen 15 cuencas entre las mayores del país. 6 Fuente: Atlas del Agua, DGA
- 7. AGUA EN CHILE • Existen 15 cuencas entre las mayores del país. 7 Fuente: Atlas del Agua, DGA
- 8. AGUA EN CHILE • Cuencas en CAMELS-CL (516), basadas en cuencas DGA. 8 Fuente: CAMELS-CL, CR2 ¿Qué observación pueden hacer?
- 9. AGUA EN CHILE • Balance Hídrico de Chile, DGA, 1987. 9 Fuente: DGA, 1987
- 10. AGUA EN CHILE • Actualización Balance Hídrico de Chile, DGA, 2017 - 2019 10 Fuente: DGA, U de Chile, PUC, 2017
- 11. AGUA EN CHILE • Actualización Balance Hídrico de Chile, DGA, 2017 - 2019 11 Fuente: https://www.latercera.com/que-pasa/noticia/rio-maipo-pierde- un-cuarto-de-su-nivel/794825/ Fuente: Actualización del Balance Hídrico. Contexto, metodoloigía y resultados. P. Mendoza.
- 12. AGUA EN CHILE • Panorama en Chile según CAMELS-CL. 12 Fuente: CAMELS-CL, CR2 ¿Qué observación pueden hacer?
- 13. AGUA EN CHILE 13 ¿Cuál de las actividades económicas creen que tiene mayor relevancia en el uso y consumo del agua en Chile? ➢ Minería ➢ Generación de energía ➢ Forestal ➢ Sanitaria ➢ Agricultura ➢ Otras…
- 14. AGUA EN CHILE ¿Cuál de las actividades económicas creen Uds. que tiene mayor relevancia en el uso y consumo del agua en Chile? • Minería • Generación de energía • Forestal • Sanitaria • Agricultura • Otras… 14
- 15. AGUA EN CHILE • Uso del agua en Chile 15 Fuente: MOP, 2013 Fuente: Estrategia Nacional de Recursos Hídricos, 2013
- 16. 16 Fuente: Radiografía del Agua, Escenarios Hídricos 2030, 2019 AGUA EN CHILE • Consumo de agua en Chile La Huella Hídrica (HH), metodología para determinar el consumo de agua, es un indicador que se define como “el volumen de agua fresca apropiada o no devuelta al sistema, tomando en cuenta los volúmenes de agua consumida y contaminada” (Hoekstra et al., 2011).
- 17. AGUA EN CHILE • Uso del agua en Chile 17 Fuente: Radiografía del Agua, Escenarios Hídricos 2030, 2019
- 18. AGUA EN EL MUNDO • Chile v/s El Mundo Los regímenes naturales de caudal se ven fuertemente modificados por las captaciones de agua y el funcionamiento de las presas. El indicador “estrés hídrico ambiental debido a alteraciones de régimen de caudal” se utiliza para evaluar las alteraciones hidrológicas resultantes de dichos impactos (Schneider et al. 2013). 18 Fuente: http://www.unesco.org Fuente: Garreaud et al. (2011)
- 19. AGUA EN EL MUNDO • Chile v/s El Mundo 19 Fuente: http://www.ana.gob.pe/contenido/el-agua-en-cifras
- 20. AGUA EN EL MUNDO 20 Fuente: http://www.unesco.org
- 21. AGUA EN EL MUNDO 21 Fuente: http://www.unesco.org
- 23. BALANCE HÍDRICO Balance general: Entra – Sale = Variación en t de Volumen/Almacenamiento E – S = ±∆V/∆t (±∆S/∆t) E: Entradas → PP, Q otras cuencas. S: Salidas → ET, EV, Sublimación, Escorrentía Sup., Escorrentía Subt., Q otras cuencas. ∆V / ∆S: Variación de almacenamiento → Embalses, acuíferos, nieves, cuerpos de agua. En hidrología generalmente la escala del balance es anual (año hidrológico). 23
- 24. BALANCE EN UNA CUENCA 24 Fuente: Hidrología, UCEN 2 1 2 2 1 1 Z Z H Q Q E E ET Q P s S + + + + + + + = + P H Z2 ET Q E1 QS1 QS2 I E2 Z1 R P: precipitación Q: caudal superficial afluente QS1, QS2: caudal subterráneo ET: evapotranspiración E1: entrega superficial E2: entrega subterránea H: almacenamiento superficial Z1: humedad del suelo Z2: almacenamiento subterráneo Componentes del balance hídrico en una cuenca
- 25. BALANCE EN VOLUMEN DE CONTROL 25 ET: evapotranspiración E2: entrega subterránea R: recarga al acuífero Z1: humedad del suelo I: infiltración 1 2 Z R E ET I + + + = Cuidado con “Volumen de Control” a evaluar, ej.: La zona no saturada Fuente: Hidrología, UCEN P H Z2 ET Q E1 QS1 QS2 I E2 Z1 R
- 26. BALANCE EN UN EMBALSE 26 Fuente: Hidrología, UCEN IS V Qe Qv E P IM QS V E I I Q Q P Q M S S V e + + + + + = + IM: infiltración por muro del embalse E: evaporación V: variación de volumen en el embalse Qe: caudal de entrada P: precipitación Qv: caudal descarga vertedero Qs: caudal de entrega IS: infiltración hacia el suelo Componentes del balance hídrico en un embalse
- 27. BALANCE HÍDRICO PARA ESTIMAR RECARGA 27 Fuente: Elab. propia Estimar recarga para modelo hidrogeológico
- 28. BALANCE HÍDRICO PARA ESTIMAR RECARGA 28 Fuente: Elab. propia Para estimar recarga para modelo hidrogeológico, se considera un año promedio estimado de al menos 20 años de registros. Pp = Ev + Subl + Inf Inf ≈ Recarga Pp: precipitación Ev: evaporación Subl: sublimación Inf: infiltración
- 29. BALANCE HÍDRICO OPERATIVO 29 Desarrollados con variados objetivos: • Planificación manejo de aguas • Cuantificar oferta, demanda, pérdidas, reuso, reciclaje, etc. • Optimizar usos y mejorar la gestión. • Evaluar disponibilidad. • Analizar distintos escenarios (CC, nuevas obras, cambio uso de suelo, etc.). • Acople con modelos hidrogeológicos y/o modelos de cuenca hidrológicos. • Algunos permiten análisis estocástico para escenarios futuros, para cuantificar incertidumbre y analizar sensibilidad. • Ejemplos: Analítico en Excel, acoplado/desacoplado y de varios escenarios en WEAP, estocástico en GoldSim. Fuente: Sanzana, P. et al. https://hal.archives-ouvertes.fr/hal- 02023789/document
- 30. BALANCE HÍDRICO OPERATIVO 30 Características de estos balances y modelos: • Permiten escalas temporales variadas (hr, dia, mes, año). • Complejos, requieren mucha información (Meteorológica, fluviométrica, operacional, etc.). • Flexibles, puedes modelar cualquier instalación, cuenca, interacciones, etc. • Algunos requieren altas capacidades computacionales y mucha experiencia de modelador. • En Chile se están aplicando modelos estocásticos en minería y modelos acoplados (sup – subt) en planes de gestión hídrica de cuencas DGA. Fuente: https://www.goldsim.com/