Universidad de Chile
Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas
Departamento de Ingeniería Civil
INGENIERÍA CIVIL
UNIVERSIDAD DE CHILE
Tarea 1
Introducción a la Hidrología
Integrantes:
Profesor:
Profesoras Auxiliares:
Ayudantes:
Felamir Bravo
Pablo Mendoza
Fernanda Espinoza y Katherine Ossa
Javiera Bustamante y Alexis González
Fecha de realización: 29 de agosto de 2023
Fecha de entrega: 25 de Agosto de 2023
Santiago de Chile
i
Índice de Contenidos
Índice de Contenidos
1. Introducción
1
2. Metodología
2.1. Delimitación y caracterización geomorfológica de una cuenca . . . . . . . . . . . . .
2.2. Hidrología comparativa y mega-sequía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
2
3
3. Resultados
3.1. Delimitación y caracterización geomorfológica de una cuenca . . . . . . . . . . . . .
3.2. Hidrología comparativa y mega-sequía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
5
7
4. Discusión
11
4.1. Delimitación y caracterización geomorfológica de una cuenca . . . . . . . . . . . . . 11
4.2. Hidrología comparativa y mega-sequía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
5. Conclusión.
15
Referencias
16
6. Anexos
16
Índice de Figuras
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Curva Hipsométrica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Cartografía cuenca Río Cholchol. . . . . . . . . . . . . . .
Ráster Altura y Vector Cauces. . . . . . . . . . . . . . . .
Precipitación en mm Vs año hidrológico. . . . . . . . . . .
Escorrentía en mm Vs año hidrológico. . . . . . . . . . . .
Evapotranspiración potencial en mm Vs año hidrológico. .
Temperatura en ºC Vs año hidrologico. . . . . . . . . . . .
Variación estacional cuenca Río Cholchol en Cholchol. . . .
Variación estacional cuenca Río Grey Antes Junta Serrano.
Variación estacional cuenca Rio Rahue En Forrahue. . . . .
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6
6
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8
9
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10
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7
8
9
9
Índice de Tablas
1.
2.
3.
4.
Comparación de atributos físicos. . . . .
Abril/1990-marzo/2020. . . . . . . . . .
Abril/2010-marzo/2020. . . . . . . . . .
Evapotranspiración real anual promedio .
Tarea 1 – Introducción a la Hidrología
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CI-4261 Hidrología
Introducción
1.
1
Introducción
La caracterización geomorfológica de cuencas hidrográficas desempeña un papel fundamental en
la comprensión de los procesos hidrológicos y en la gestión sostenible de los recursos hídricos. Esta
proporciona información esencial para identificar los patrones de flujo de agua que ocurren en una
cuenca, de esta manera se favorece la toma de decisiones informadas en la planificación del uso de la
tierra, la gestión de inundaciones, la conservación de recursos hídricos y la mitigación de desastres
naturales. En este contexto, los sistemas de información geográfica (SIG) y los software de análisis
espacial, como GRASS y QGIS, han demostrado ser herramientas poderosas para llevar a cabo una
caracterización detallada y precisa de las cuencas hidrográficas.
El software GRASS (Geographic Resources Analysis Support System) y QGIS (Quantum GIS)
son herramientas ampliamente utilizadas en la investigación geoespacial y el análisis de datos geográficos. Estas aplicaciones permiten la manipulación y visualización de datos geográficos en formatos
diversos, así como la realización de análisis complejos que facilitan la comprensión de los procesos
naturales en el entorno de una cuenca hidrográfica.
En este informe, se presenta una caracterización geomorfológica detallada de la cuenca hidrográfica 9116001 - Rio Cholchol En Cholchol, utilizando las capacidades de GRASS y QGIS. Además,
se presenta una comparación de la variabilidad interanual y estacional de las variables hidrológicas
en la cuenca, junto con las de las cuencas 10364001 - Rio Rahue En Forrahu y 12287001 - Rio Grey
Antes Junta Serrano.
Esta doble perspectiva temporal permite comprender cómo los patrones hidrológicos cambian a
lo largo del tiempo, el análisis de la variabilidad interanual de las variables hidrológicas revela tendencias y fluctuaciones a largo plazo en el comportamiento de la cuenca. Estas tendencias pueden
estar relacionadas con factores climáticos, como variaciones en las precipitaciones y temperaturas.
Por otro lado, el análisis de la variabilidad estacional proporciona información sobre los patrones de
respuesta hidrológica a lo largo de las estaciones, resaltando los momentos críticos de inundaciones,
sequías u otros fenómenos hidrológicos extremos.
A continuación se detalla los pasos metodológicos utilizados para llevar a cabo la caracterización
geomorfológica y el análisis de la variabilidad hidrológica.
Tarea 1 – Introducción a la Hidrología
CI-4261 Hidrología
Metodología
2.
2.1.
2
Metodología
Delimitación y caracterización geomorfológica de una
cuenca
Para la primera parte de la tarea se trabajó con el explorador climático “CAMELS-CL explorer”(https://camels.cr2.cl/), en esta página se descargaron los datos de la cuenca “9116001 - Rio
Cholchol En Cholchol”; esta fue elegida siguiendo los criterios indicados en el enunciado: (i) un bajo grado de intervención humana, para esto se recurrió a la lista de cuencas con régimen cercano
al natural, elaborada por el profesor Nicolas Vásquez; (ii) una presencia de al menos 85 % de días
con datos de caudales medios diarios durante el periodo abril/1990-marzo/2020, para cumplir con
este requisito se observó la gráfica del caudal medio diario Vs tiempo; (iii) una buena presencia de
estaciones pluviométricas interiores y vecinas, las cuales posean buena disponibilidad de datos de
precipitación durante el periodo.
Una vez seleccionada la cuenca se buscó la topografía en la página “EarthData” de la nasa
(https://search.earthdata.nasa.gov/search), en esta se descargaron seis archivos DEMs SRTM en
formato ráster con una resolución de 30x30[m]. Estos fueron suficientes para cubrir el área completa
de la cuenca.
Para cargar estos archivos ráster se creó una localización en el programa GRASS llamada “Cuenca9116001” en coordenadas de latitud y longitud, se utilizó el sistema de referencia “WSG 84”(EPSG
4326). Los archivos se guardaron de la siguiente manera: “S38W072”, “S38W073”, “S38W074”,
“S39W072”, “S39W073” y “S39W074”.
Para obtener los parámetros geomorfológicos de la cuenca es que se creó una nueva localización
llamada “CHOLCHOL” en coordenadas UTM. Como la cuenca de estudio se encuentra entre dos
husos (18S y 19S) se observó si es que el punto de salida y el área mayor de la cuenca estaban en el
mismo huso. Gracias a Google Earth se observó que la cuenca cumple con lo anterior, por lo que se
trabajó con el huso 18S.
Para definir la región de trabajo fue necesario establecer puntos limites en Google Earth y así
obtener las coordenadas del borde norte, sur, este y oeste de la cuenca, estas fueron ingresadas con el
comando “g.region”. La coordenada este, al estar en el huso 19S, debió ser transformada a su equivalente del huso 18S. Posteriormente, se importaron los archivos ráster provenientes de la localización
inicial (Cuenca9116001) a la nueva localización (CHOLCHOL) se utilizó el comando “r.proj”, para
luego unir los ráster mediante el comando “r.patch”, obteniendo el mapa ráster definitivo sobre el
cual se trabajó para delimitar la cuenca, llamado “Mapa_Juntos”.
Al utilizar el comando “r.watershed” se logró obtener un archivo ráster para el mapa de salida
de acumulación, llamado “Acumulacion”; un archivo ráster para la salida de dirección de drenaje,
llamado “Direccion” y otro para la salida de segmentos de arroyo, llamado “stream”.
Tarea 1 – Introducción a la Hidrología
CI-4261 Hidrología
Metodología
3
Para delimitar el punto de salida era necesario poder observar los cauces de mejor manera, por lo
que se transformó el archivo “stream” a un archivo vectorial llamado “cauces”, mediante el comando
r.to.vect. Posterior a esto es que se buscó las coordenadas de la estación de salida, pero debido a que
la pagina del observatorio georreferenciado la DGA no cargó bien la ubicación de la estación, estas
fueron buscadas en Google Maps. Fueron ingresadas mediante el comando “v.in.ascii”, generando un
archivo vectorial llamado “Salida”, el cual corresponde a un solo punto.
Con el comando “r.water.outlet” se reubicó las coordenadas del punto de salida y apareció la cuenca de estudio, el archivo ráster se denominó “Rio_Cholchol”. Mediante el comando r.null, se modificó
el mapa “Rio_Cholchol”, con el fin de hacer 0 todo lo que se encontraba fuera de la delimitación de
la cuenca.
Utilizando el comando “r.univar” se obtuvo el área de la cuenca. Posterior, se creó una mascara
ráster (MASK) utilizando el comando “r.mask” para trabajar dentro de una zona definida.
Para obtener la variación de altura al interior de la cuenca se ocupó el comando “r.mapcalc” obteniendo el ráster ‘Altura” y así se llegó a la altura máxima, media y mínima.
Para generar generar los mapas “splope” y “aspect” se utilizó el comando r.slope.aspect, de esta
manera se obtiene la pendiente máxima, mínima y media.
Gracias al comando “r.to.vect” se obtuvo el ráster vectorial “Cauces_2” el cual indica los cauces
dentro de nuestra cuenca.
Finalmente para obtener los datos de la curva hipsométrica se usó el comando r.stats, basándose en
el ráster “Altura”.
Una vez exportado los archivos ráster y los archivos vectoriales del GRASS, se procedió a abrir
el programa QGIS. Se seleccionó el sistema de referencia ESPG:32718 debido al huso 18S, se cargaron los archivos rasters y vectoriales, se superpone un mapa georreferenciado de Google Earth y
finalmente se introduce curvas de nivel cada 500 metros, leyenda, flecha norte, barra de escala y
coordenadas en el borde del mapa.
Para calcular el factor de forma y el tiempo de concentración, se ocupó las formulas 2 y 3, junto
con los mapas vectoriales de la red hidrográfica de la BCN, con estos últimos, en QGIS se logró
distinguir el cauce principal, estimar su longitud y estimar el ancho medio de la cuenca.
2.2.
Hidrología comparativa y mega-sequía
Para escoger las dos cuencas adicionales se utilizó las mismas condiciones que para la Cuenca del
Río Cholchol, estas son: Cuenca 12287001 - Rio Grey Antes Junta Serrano y Cuenca 10364001 - Rio
Rahue En Forrahue.
Una vez descargados los datos de las dos cuencas restantes se procedió a realizar una planilla Excel
con el fin de responder a la pregunta a) parte 2, en esta planilla se creó una tabla en donde se
comparó el área, elevación media, rango de elevación, pendiente media, fracción de área cubierta por
glaciares, bosques y suelo desnudo para las tres cuencas, los datos requeridos se encontraban en la
planilla Excel “catchment_attributes” de cada cuenca.
Tarea 1 – Introducción a la Hidrología
CI-4261 Hidrología
4
Metodología
Para responder la pregunta b) i) de la parte 2, se realizó una tabla por parámetro a evaluar, en estas se comparó el mismo parámetro para las tres cuencas y en un periodo de abril/1990-marzo/2020.
Para la precipitación en mm/año hidrológico se trabajó con el archivo precip_cr2met_mon, en
donde se sumaron los datos mensuales para cada año hidrológico (Abril-Marzo), para la escorrentía en mm/año hidrológico se trabajó con el archivo q_mm_mon, en donde se sumaron los datos
mensuales de cada año hidrológico, para la evapotranspiración potencial en mm/año hidrológico se
utilizó el archivo pet_hargreaves_mon, en este se sumaron los datos para cada año hidrológico y
para temperatura media anual en ºC/año hidrológico se usaron los archivos tmax_cr2met_mon y
tmin_cr2met_mon, en cada uno se promediaron los datos por año hidrológico y luego se volvieron
a promediar entre ambos, para así estimar la temperatura media por año hidrológico. Una vez se
obtuvo las cuatro tablas, se procedió a graficar para cada tabla tres series (para cada cuenca), así se
obtuvo cuatro gráficos comparativos.
En cuanto a la pregunta b) ii) parte 2, gracias a los datos ordenados anteriormente se realizó una
tabla en donde se promedió la precipitación anual en [mm] de cada cuenca, tanto para el periodo de
abril/1990-marzo/2020, como para el periodo de mega sequía abril/2010-marzo/2020, se realizó lo
mismo para la escorrentía anual en [mm], para la evapotranspiración potencial anual [mm] y para la
temperatura media anual [ºC]. Gracias a los promedios anuales obtenidos se logró calcular el índice
de aridez, el coeficiente de escorrentía anual y finalmente el coeficiente de variación anual P y Q,
para cada cuenca en ambos periodos.
Para responder a la pregunta b) iii) parte 2, se tomó como volumen de control las cuencas por
separado, se ocupó la ecuación general del balance a la escala de cuenca más simple (ecuación 1), en
esta es posible despreciar las variaciones de almacenamiento para un periodo de 30 años hidrológicos
y además suponer que los flujos subterráneos de entrada y salida son insignificantes en comparación
a la cantidad de agua superficial de las cuencas, ignorando completamente la intercepción de la
vegetación, infiltración en el suelo, etc. Esto deja a la precipitación como variable de entrada, a la
escorrentía y a la evapotranspiración real como variables de salida, al conocer los promedios anuales
de las dos primeras se despejó la evapotranspiración real anual de la ecuación. Obteniendo el valor
de cada cuenca.
La pregunta c) y d) fueron respondidas en conjunto. Para obtener los promedios mensuales de P,
Q y T se filtraron los datos para cada mes de cada año hidrológico para el periodo de abril/1990marzo/2020. Estos fueron llevados a tres tablas en donde se logró graficar y superponer la escorrentía,
la precipitación y la temperatura de cada cuenca para el periodo abril/1990-marzo/2020 y para el
periodo abril/2010-marzo/2020, 6 variables por gráfico.
¯ + ∆g
∆S = P̄ − Q̄ − ET
tc = 57 · (
Kf =
Tarea 1 – Introducción a la Hidrología
L3 0,385
)
H
A
L2
(1)
(2)
(3)
CI-4261 Hidrología
5
Resultados
3.
Resultados
3.1.
Delimitación y caracterización geomorfológica de una
cuenca
Gracias a los datos obtenidos del ráster “Altura” se logró obtener la curva hipsométrica presentada
en la figura 1, la cual corresponde al porcentaje de celdas (área de la cuenca) que se ubica por debajo
de cada cota.
Figura 1: Curva Hipsométrica.
Se logró obtener:
•
Cota máxima[m.s.n.m]: 1428
•
Cota mínima[m.s.n.m]: 19
•
Área [Km2]: 4477,3749
•
Pendiente media [ %]: 15,8
•
Ancho medio [m]: 62911
•
Largo del cauce principal [m] : 141186,5
•
Tiempo de concentración [min]: 1063
•
Factor de forma: 3, 15 · 10−6
Tarea 1 – Introducción a la Hidrología
CI-4261 Hidrología
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Resultados
Gracias a GRASS y QGIS se logró presentar en la figura 2 una cartografía para la cuenca de
estudio.
Figura 2: Cartografía cuenca Río Cholchol.
Figura 3: Ráster Altura y Vector Cauces.
Tarea 1 – Introducción a la Hidrología
CI-4261 Hidrología
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Resultados
3.2.
Hidrología comparativa y mega-sequía
La tabla 1 proviene de los datos obtenidos del explorador climático “CAMELS-CL explorer”.
Periodo Abril/1990-Marzo/2020
Párametro
Área
Elevación media
Rango de elevación
Pendiente media
Facción de área cubierta por glaciares
Facción de área cubierta por bosques desnudos
Facción de área cubierta por suelo desnudo
Unidad
km2
m.s.n.m
m.s.n.m
%
%
Rio Cholchol En Cholchol
5047,6
293
4 a 1693
10,7
0
44,0
27,7
Cuencas
Rio Grey Antes Junta Serrano
865,4
837,7
5 a 5876
17,5
46,9
8,2
48,2
Rio Rahue En Forrahue
5603
234,4
2 a 2641
9,3
0,013
35
54,7
Tabla 1: Comparación de atributos físicos.
A continuación se presentan las series anuales de la precipitación en mm/año hidrológico, escorrentía en mm/año hidrológico, evapotranspiración potencial en mm/año hidrológico y temperatura
en ºC/año hidrológico para las tres cuencas.
Figura 4: Precipitación en mm Vs año hidrológico.
Figura 5: Escorrentía en mm Vs año hidrológico.
Tarea 1 – Introducción a la Hidrología
CI-4261 Hidrología
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Resultados
Figura 6: Evapotranspiración potencial en mm Vs año hidrológico.
Figura 7: Temperatura en ºC Vs año hidrologico.
Las tablas 2 y 3 tienen el fin de comparar los promedios de los montos anuales para P,Q,T y PET,
además de índice de aridez, coeficiente de escorrentía anual y coeficientes de variación anuales. Tanto
para el periodo de 30 años, como el de mega-sequía.
Periodo Abril/1990-Marzo/2020
Párametro
Unidad
Precipitación media anual
mm
Escorrentía media anual
mm
Evotranspiración potencial media anual
mm
Temperatura media anual
ºC
Coeficiente de escorrentía anual
índice de aridez
Coeficiente de variación P
Coeficiente de variación Q anual
Rio Cholchol En Cholchol
1275,66
733,50
1133,13
11,93
0,58
0,89
0,17
0,32
Cuencas
Rio Grey Antes Junta Serrano
1837,41
4414,53
464,53
3,40
2,40
0,25
0,12
0,20
Rio Rahue En Forrahue
1815,64
1188,90
970,58
10,89
0,66
0,54
0,13
0,38
Tabla 2: Abril/1990-marzo/2020.
Tarea 1 – Introducción a la Hidrología
CI-4261 Hidrología
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Resultados
Periodo Abril/2010-Marzo/2020
Párametro
Unidad
Precipitación media anual
mm
Escorrentía media anual
mm
Evotranspiración potencial media anual
mm
Temperatura media anual
ºC
Coeficiente de escorrentía anual
índice de aridez
Coeficiente de variación P
Coeficiente de variación Q anual
Rio Cholchol En Cholchol
1178,09
601,45
1146,34
12,04
0,51
0,97
0,11
0,36
Cuencas
Rio Grey Antes Junta Serrano
1939,97
4473,15
467,88
3,64
2,30
0,24
0,12
0,27
Rio Rahue En Forrahue
1756,97
893,81
981,58
11,00
0,51
0,56
0,10
0,50
Tabla 3: Abril/2010-marzo/2020.
La tabla 4 presenta los resultados de los cálculos para la evapotranspiración real anual promedio
por cuenca.
Periodo Abril/1990-Marzo/2020
Párametro
Unidad
Evapotranspiración real
mm
Rio Cholchol En Cholchol
542,16
Cuencas
Rio Grey Antes Junta Serrano
-2577,11
Rio Rahue En Forrahue
626,74
Tabla 4: Evapotranspiración real anual promedio
Las figuras 8, 9 y 10 corresponden a las variaciones estacionales de P, T y Q de cada cuenca para
ambos periodos, Abril/1990-Marzo/2020 y Abril/2010-Marzo/2020.
Figura 8: Variación estacional cuenca Río Cholchol en Cholchol.
Tarea 1 – Introducción a la Hidrología
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Resultados
Figura 9: Variación estacional cuenca Río Grey Antes Junta Serrano.
Figura 10: Variación estacional cuenca Rio Rahue En Forrahue.
Tarea 1 – Introducción a la Hidrología
CI-4261 Hidrología
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Discusión
4.
4.1.
Discusión
Delimitación y caracterización geomorfológica de una
cuenca
En cuanto a los datos obtenidos por el programa GRASS, se observa que el área de la cuenca
difiere de lo reportado por la pagina CAMELS-CL, esto puede ser producto de la distorsión generada
en las coordenadas UTM al estar la cuenca en dos husos, recordar que la porción que se encontraba
en el huso 19S fue llevada a 18S. De esta manera, si se compara ambas delimitaciones de la cuenca
(CAMLES-CL y GRASS), se verá que a la que entrega el programa le falta un pedazo en la parte
derecha.
La cota de salida coincide con la cota mínima en el GRASS (19 m.s.n.m), pero en CAMELS-CL,
esta es distinta, 4 m.s.n.m sería la mínima y 19 m.s.n.m la de salida. Además, la cota máxima difiere
bastante, 1428 m.s.n.m para GRASS y 1693 para CAMELS-CL, esto puede ser producto de la perdida de información al hacer el cambio de huso.
La figura 1 que representa a la curva hipsométrica, enseña que la mayor parte del área de la
cuenca, un 75 % se encuentra bajo los 500 m.s.n.m. Y es la menor porción de la cuenca la que se
encuentra por sobre los 1000 m.s.n.m.
El tiempo de concentración calculado hace sentido al ver el largo del cauce principal, este tiempo
indica los minutos que demora una gota de agua a al caer desde el punto más alejado al punto de
salida.
4.2.
Hidrología comparativa y mega-sequía
En cuanto a la tabla 1 correspondiente a la tabla comparativa de atributos físicos, se puede comentar que el área de cada cuenca representa de manera correcta el espacio geográfico que se ve en
CAMELS-CL, siendo la cuenca del Río Rahue en Forrahue la más grande, seguida por la cuenca del
Río Cholchol en Cholchol.
La elevación media que más destaca pertenece a la cuenca del Río Grey antes de la junta Serrano,
esto hace sentido ya que esta cuenca se encuentra en el parque nacional Torres del Paine, siendo un
lugar bastante elevado. Además, esto explica el inmenso rango de elevación y pendiente que posee
la cuenca, pasando de 5 m.s.n.m a 5876 m.s.n.m, y con una pendiente de 17,5 %. Mientras tanto las
cuencas Río Cholchol en Cholchol y Río Rahue en Forrahue presentan rangos de elevación y pendiente
similares, pasando de los 4 m.s.n.m a los 2000 m.s.n.m aproximadamente, y con una pendiente en
torno al 10 %.
Por ultimo, al observar las fracciones espaciales de las tres cuencas en cuanto a área cubierta por
glaciares, bosques y suelo desnudo, se observa que las cuencas Río Cholchol en Cholchol y Río Rahue
en Forrahue presentan mayor cantidad de bosques pero nula cantidad de glaciares en comparación a
la cuenca del Río Grey antes de la junta Serrano, esto hace sentido debido a las zonas geográficas de
cada cuenca.
Es importante mencionar que las figuras 4, 5, 6 y 7 presentan un mal tipeo en cuanto a los valores
del eje vertical, los “puntos” de estos valores debiesen ser “comas” separadoras de decimales.
Tarea 1 – Introducción a la Hidrología
CI-4261 Hidrología
Discusión
12
Al observar la figura 4 correspondiente a la serie anual de precipitación por año hidrológico para
las tres cuencas, se destaca que la cuenca con menor precipitación a lo largo del periodo de evaluación
fue la del Río Cholchol en Cholchol, esto tiene sentido ya que es la cuenca que más al norte del país
se ubica, seguida por la cuenca Río Rahue en Forrahue y finalmente la cuenca Río Grey antes de la
junta Serrano, estos dos ultimas presentan un historial anual de precipitaciones similar.
La figura 5 representa la serie anual de escorrentía por año hidrológico para las tres cuencas. Se
observa que el flujo de escorrentía mayor se presenta en la cuenca ubicada en Torres del Paine, esto
tiene sentido debido a la ubicación geográfica pero aún así llama la atención la enorme diferencia de
escorrentía superficial que existe en comparación con las otras dos.
Analizando los resultados de la serie anual de la evapotranspiración potencial por año hidrológico
presentados en la figura 6, se concluye que los resultados obtenidos son acorde al clima que se posee en
las distintas cuencas, en Torres del Paine la máxima evapotranspiración será mucho menor que cerca
de Los Ángeles, Temuco o Osorno, pero al parecer la diferencia de la evapotranspiración máxima de
estas ultimas localidades no es muy grande. Aún así existe una tendencia al incremento entre más
al norte se encuentre. Sería interesante comparar estos resultados con los de alguna cuenca existente
en la macro zona norte del país.
Lo anterior va de la mano con los resultados expuestos en la figura 7, ya que esta presenta la serie
anual de temperatura por año hidrológico de las tres cuencas, en esta se aprecia que las mayores
temperaturas existen en la cuenca ubicada más al norte del país, seguida por Río Rahue en Forrahue
y finalmente Río Grey antes de la junta Serrano.
Al comparar las tablas 2 y 3 se observa que la precipitación media anual, junto con la escorrentía
media anual para las cuencas del Río Cholchol en Cholchol y del Río Rahue en Forrahue es menor
en el periodo de mega-sequía en comparación con el registro histórico de 30 años. En cambio, para la
cuenca del Río Grey antes de la junta Serrano se ve que estos promedios medios anuales son mayores.
Además de los efectos de la mega-sequía, es posible que la infiltración en el suelo, la intercepción de
la vegetación y la evapotranspiración hayan afectado a la escorrentía superficial de los cauces de las
cuencas, ya que estos parámetros son muy variables dependiendo del lugar.
Por otro lado, se observa que la evapotranspiración potencial media anual y la temperatura media
anual es mayor en el periodo de mega-sequía para las tres cuencas, recordar que estos dos parámetros
van de la mano, al aumentar la temperatura aumenta la evapotranspiración.
El coeficiente de escorrentía anual corresponde a la fracción de agua de lluvia que precipita que
realmente genera escorrentía, este es menor en el periodo de mega-sequía para las tres cuencas, llama
la atención que para la cuenca del Río Grey antes de la junta Serrano haya sido menor, ya que la
evapotranspiración potencial no es muy alta, además, las precipitaciones y escorrentía son mayores,
como se observó antes.
El índice de aridez corresponde a la fracción de precipitación que se evapora, este factor puede indicar
el grado de sequedad del clima en la zona, este valor al ser contrario al coeficiente de escorrentía anual,
es mayor en el periodo de mega-sequía en dos de las tres cuencas, pero para la cuenca del Río Grey
antes de la junta Serrano este fue menor, esto producto del aumento de precipitaciones en la cuenca.
Otros parámetros interesantes de analizar son los coeficientes de variación anuales para Q, ya que en
el periodo de mega sequía, la variación de la escorrentía año a año, es mucho mayor que si se analiza
la variación en el periodo de 30 años.
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CI-4261 Hidrología
13
Discusión
Al analizar la información anterior, se pude observar que las cuencas Río Cholchol en Cholchol
y Río Rahue en Forrahue se vieron mayormente afectadas por la mega sequía, estas son las que
presentan una mayor aumento en la evapotranspiración potencial media anual, disminución en la
escorrentía y precipitación media anual. Pero, es importante destacar que la cuenca del Río Rahue
tuvo un menor valor de escorrentía media anual para el periodo de mega sequía, lo que es bastante
preocupante. Es importante recordar que estas cuencas son las que se encuentran más al norte del
país en comparación con la cuenca Río Grey antes de la junta Serrano, nuevamente sería interesante
ver los datos de variables hidrológicas para una cuenca con ubicación en la macro zona norte para
comparar el efecto de la mega sequía para distintas cuencas del país.
En la tabla 4 se plasman los resultados del cálculo de la evapotranspiración real, si se compara
con los datos recopilados de la evapotranspiración potencial, se observa que para la cuenca del Río
Rahue en Forrahue parecieran ser razonanbles, pero para la cuenca del Río Grey y la cuenca del Río
Cholchol no. Recordar que se asumió que las variaciones de almacenamiento eran despreciables para
un periodo de 30 años hidrológicos y se supuso que los flujos subterráneos de entrada y salida son
insignificantes en comparación a la cantidad de agua superficial de las cuencas, además de ignorar la
intercepción de la vegetación, la infiltración en el suelo, entre otros factores.
Para la cuenca del Río Cholchol en Cholchol se llegó a un valor bastante bajo del máximo posible.
Para la cuenca del Río Grey antes de la junta Serrano se llegó a resultados negativos que claramente
no son realistas, se concluye que el método usado no fue el correcto y que este método varía dependiendo de la cuenca, hacer esta clase de supuestos no es 100 % ajeno a la realidad. Además, no
se recomienda hacer los mismos supuestos para estimar la evapotranspiración real en el periodo de
mega-sequía, ya que la variación de almacenamiento podría ser bastante significativa.
En cuanto a la figura 8 correspondiente a la variación estacional de la cuenca Río Cholchol en
Cholchol, se puede comentar lo siguiente:
•
Precipitación: Se observa que entre abril y julio ocurre una disminución en la precipitación,
resultado de la mega sequía. Sin embargo, de agosto a marzo, los valores parecen mantenerse
bastante similares. Enero presenta el menor volumen de agua de precipitaciones para ambos
periodos. En febrero, comienza a aumentar y alcanza su punto máximo en junio. Luego, experimenta una disminución.
•
Escorrentía:
la época de
observa una
un aumento
•
Temperatura: Se observa una diferencia de entre 0,2 a 0,3ºC más de temperatura para cada
mes al comparar el periodo de mega sequía con el periodo de 30 años. Además, se observa que
durante el verano hay temperaturas más elevadas, llegando hasta los 17,5ºC, lo que conlleva a
una mayor evaporación, mientras que en invierno las temperaturas son más bajas (7,2ºC).
•
Relaciones entre los factores: Los ciclos estacionales están claramente marcados por las estaciones del año. Durante el invierno, hay un aumento en las precipitaciones y de la escorrentía,
posiblemente debido a las intensas lluvias que ocurren en la zona, mientras que en verano se
produce una disminución en estas cifras. No se identifican cambios en el ciclo debido al periodo
de mega sequía. Pero si se puede observa falta de recursos hídricos para primavera y verano.
Durante los meses de octubre a marzo, los valores permanecen iguales tanto en
mega sequía como en el periodo de 30 años. No obstante, de mayo a julio, se
disminución en el periodo de mega sequía. Durante mayo y junio-julio, se registra
en la escorrentía.
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Discusión
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En cuanto a la figura 9 correspondiente a la variación estacional de la cuenca Río Grey antes de
la junta Serrano, se puede comentar lo siguiente:
•
Precipitación: Se observa que de mayo a octubre la precipitación se mantiene bastante constante,
mientras que en noviembre y diciembre hay un pequeño aumento. Sin embargo, en enero y
febrero vuelve a disminuir. Esta variable muestra constancia, ya que es común que en el sur
llueva con frecuencia. Al comparar ambos periodos, no se observan cambios significativos.
•
Escorrentía: Se nota que de junio a septiembre la escorrentía es bastante estable, pero a partir
de octubre comienza a aumentar, llegando a niveles llamativos en enero. Se aprecia una mayor
escorrentía durante el periodo de mega sequía, como se había calculado previamente.
•
Temperatura: La temperatura en el periodo de mega sequía llega a ser hasta 0,6ºC mayor que
en el periodo de 30 años, lo que es bastante si se compara con lo que se vió en la cuenca del río
Cholchol.
•
Relaciones entre los factores: Se puede observar que el ciclo estacional está fuertemente influenciado por el verano. Durante este período, se produce un aumento notable en la escorrentía,
posiblemente debido al deshielo de los glaciares. Es importante recordar que esta cuenca cuenta con un porcentaje de su área cubierta por glaciares. Esto implica que el aumento en la
escorrentía no necesariamente está relacionado con un incremento en las precipitaciones. No
se identifican cambios en el ciclo estacional debido al periodo de mega sequía. Se recomienda
estudiar el efecto que tiene este aumento de escorrentía en la zona.
Finalmente, en cuanto a la figura 10 correspondiente a la variación estacional de la cuenca Río
Rahue en Forrahue, se puede comentar lo siguiente:
•
Precipitación: Se puede observar que en cuanto a la precipitación, el punto más bajo se registra
en enero, mientras que el más alto ocurre en julio para el periodo de 30 años y en agosto para el
periodo de mega sequía. No obstante, se observan valores elevados durante mayo a agosto. En lo
que respecta a las diferencias provocadas por la mega sequía, se evidencia una leve disminución
en la precipitación. Se observa además meses con muy poca agua en verano.
•
Escorrentía: Se aprecia una reducción en la escorrentía durante el periodo de mega sequía. Los
puntos más altos se presentan en julio y agosto para ambos periodos, mientras que los valores
más bajos se registran en febrero para ambos escenarios.
•
Temperatura: Se puede notar que la temperatura en el periodo de mega sequía es mayor que
en el periodo de 30 años, en un 0,2 a 0,6ºC más.
•
Relaciones entre los factores: Se observa que el comportamiento de la cuenca es bastante similar
al del río Cholchol, presentando un ciclo estacional idéntico. Esto es comprensible dado que se
encuentran ubicados en cercanía uno del otro.
Tarea 1 – Introducción a la Hidrología
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Conclusión.
5.
15
Conclusión.
En primer lugar se destaca el problema que es el modelar una cuenca que se ubica entre dos husos,
si bien la cuenca de Río Cholchol fue presentada en su mayoría, existe una porción que no ingresó
correctamente al programa.
Con respecto a lo analizado en la discusión, se concluye que Chile presenta una tremenda dificultad al poseer un país tan variable en cuanto a parámetros hidrológicos, el clima, la topografía,
la estacionalidad y los eventos extremos hacen que estos posean diferencias en la disponibilidad y el
comportamiento dependiendo de la región en la que se encuentre.
Es interesante ver como la distinta ubicación geográfica afecta el comportamiento hidrológico de
la cuenca, ya que entre mas al norte estaba la cuenca, más se veía afectada por la mega sequía. Se
observó menor precipitación, mayor evapotranspiración y mayor temperatura. Por otro lado, entre
más al sur, se observa mayor escorrentía, mayor precipitación y menor temperatura.
Si bien se esperaba que en el periodo de mega sequía la precipitación y escorrentía disminuyera, se
observó que en la cuenca Río Grey antes de la junta Serrano estos parámetros aumentaron. No se supo
explicar si este aumento de escorrentía es producto del aumento en la temperatura o por otras causas.
El supuesto utilizado para calcular la evapotranspiración real, no fue exacto, se recomienda considerar la mayor cantidad de entradas y salidas de agua en el volumen de control.
Se destaca el comportamiento que poseen las cuencas hidrográficas con respecto a la disponibilidad de agua, esta varía estacionalmente debido a las diferencias en las estaciones húmedas y secas.
Se recomienda que a futuro, se estudie las mismas cuencas para ver si se logra un cambio en los ciclos
estacionales.
Se recomienda estudiar con mayor profundidad la disponibilidad hídrica en las distintas estaciones,
con el fin de poder combatir inundaciones y sequías.
Sería interesante comparar más cuencas chilenas, una que se encuentre en el sur del país, y otra
que se encuentre en el norte. De esta manera se podría demostrar la dificil situación que posee Chile
como país.
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Anexos
Referencias
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Barría, P., Sandoval, I. B., Guzman, C., Chadwick, C., Alvarez-Garreton, C., Díaz-Vasconcellos, R.,
Ocampo-Melgar, A., Fuster, R.: Water allocation under climate change: A diagnosis of the Chilean
system. Elem Sci Anth, 9(1), 00131, https://doi.org/10.1525/elementa.2020.00131 , 2021.
6.
Anexos
https://docs.google.com/spreadsheets/d/1L14NtNCwuITLw4RTOHwHUJZFlb15lc6R/edit?us
p=sharing&ouid=115811719124833020186&rtpof=true&sd=true
https://docs.google.com/spreadsheets/d/1k6HlT40ScDA0hEW3tMge1yD_YpqhiQhtbqru5ZiV
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