1. Balance Hídrico y Evapotranspiración (ET)

a) Influencia del cambio de uso de suelo en la ET

El cambio de uso de suelo puede implicar la remoción o el cambio del tipo de vegetación dentro de la cuenca, lo que influye en la relación transpiración-evaporación (dependiendo de la presencia o ausencia de vegetación) o en la tasa evapotranspirativa, según el tipo de vegetación existente.

b) Estimación representativa de la ET para un área (cuenca)

La Evapotranspiración (ET) es estimable y no medible espacialmente para un área determinada. Esto implica que se debe buscar un método para que su estimación sea representativa de esta superficie. Para estimar la ET de manera representativa para una cuenca, se procedería de la siguiente forma:

1. Obtener una cartografía de la cuenca.
2. Obtener la evaporación de bandeja media mensual de la cuenca, midiéndola en cada una de las estaciones meteorológicas. Luego, aplicar el coeficiente de corrección K_b, para obtener la evapotranspiración potencial (ETp).

Opciones de Estimación de ETp:

• Opción 1 (General): Una vez obtenida la ETp en cada estación meteorológica de la cuenca, trazar en la cartografía isolíneas de evapotranspiración por medio de interpolaciones. Con el área, se obtiene la evapotranspiración media mensual para toda la cuenca. (Se elige esta opción si no se consideran cultivos).
• Opción 2 (Cultivos): Con la ETp, los coeficientes de cultivo y el área asociada a cada cultivo, calcular la evapotranspiración de cultivo para cada área de la cuenca.

c) Rol de la modelación y validación

Un modelo podría ayudar a perfeccionar la propuesta anterior (letra b) al reducir el error en la estimación del trazado de las isolíneas (ajuste de las interpolaciones) o al agilizar las estimaciones de evapotranspiración (determinándola de una manera precisa y eficiente).

Para garantizar que el resultado obtenido por la modelación sea válido, se deben seguir las etapas de generación de un modelo:

• Se debe calibrar el modelo con datos históricos.
• Se debe validar con otra serie de datos independientes.

(Nota: Si la pregunta se centra en cultivos, se omite la referencia a las isolíneas).

2. Evaluación del Recurso Hídrico Subterráneo a Nivel de Cuenca

Para realizar un aprovechamiento de aguas subterráneas a nivel de cuenca, se pueden emplear dos métodos principales:

A. Determinación directa del caudal de la napa

Información requerida:

• Sondajes de prospección, para reconocer la potencia y extensión de los rellenos permeables que puedan existir.
• Curvas de nivel de escurrimiento subterráneo, para definir direcciones de flujo y gradiente hidráulico.
• Determinación de coeficientes de permeabilidad, mediante pruebas de agotamiento y/o medición de la velocidad de escurrimiento subterráneo.

B. Balance Hidrológico

Se realiza con datos anuales, para varios años, con el fin de obtener un valor promedio.

Información requerida:

• Definir la cuenca hidrográfica: superficie y porcentaje de usos de suelo.
• Escurrimientos superficiales: Una estación fluviométrica afluente y efluente, con registros continuos de $n$ años.
• Precipitaciones: Plano de isoyetas basado en $n$ pluviómetros con registros continuos durante $n$ años.
• Evaporaciones: desde superficies de agua libre, nieve y suelo.
• Transpiración de las plantas.
• Eficiencia de uso: infiltración desde el riego.

3. Evaluación de Impacto de Extracción Subterránea en un Humedal

La Comisión Nacional del Medio Ambiente (CONAMA) solicita evaluar si otorgar nuevos derechos de aprovechamiento para extraer agua subterránea afectará la existencia de la tagüita del norte en el humedal ubicado en las cercanías del predio. Esta especie en peligro de extinción es sensible a la disminución del nivel del agua, lo que provoca su migración.

Procedimiento de Evaluación:

Se debe realizar una evaluación a través de una prueba de agotamiento, específicamente analizando la relación Depresión-Distancia al pozo de bombeo.

1. Se debe ubicar un pozo de bombeo y otro pozo de monitoreo en el humedal.
2. Se debe medir la diferencia en los niveles de los dos pozos para un mismo tiempo $t$.

Si se demuestra que la relación Depresión-Distancia es mayor que la distancia física entre el pozo de bombeo y el humedal, significa que el bombeo afecta el nivel de agua del humedal. Por consiguiente, afectaría a la tagüita del norte, y no se podrían otorgar los DAA (Derechos de Aprovechamiento de Aguas).

4. Modelación Hidrológica: Perfeccionamiento y Validación

a) ¿Cómo un modelo ayuda a perfeccionar los datos de entrada del Balance Hídrico?

Un modelo ayuda a perfeccionar los parámetros de entrada del Balance Hídrico al determinar de manera precisa y eficiente los componentes del ciclo hidrológico, reduciendo los errores de estimación de los diferentes parámetros (como precipitación media, ET media en una cuenca, etc.).

b) ¿Cómo se valida un modelo?

Un modelo resulta válido si previamente ha sido calibrado con una serie de datos históricos y validado con otra serie de datos independientes.

5. Etapas y Mejora de un Modelo Hidrológico

a) Etapas de un modelo hidrológico

1. Identificación.
2. Calibración.
3. Validación.
4. Límites de aplicación del modelo.

b) ¿Cómo se mejora un modelo luego de una perturbación?

Se debe volver a calibrar y validar el modelo en el proceso que se vio afectado por la perturbación.

6. Gestión de Contaminación Hídrica y Riesgo Operacional

Se analiza una sección de un río con cuatro faenas mineras que vierten contaminantes. Aguas abajo existe una bocatoma de agua potable. El módulo del río se estima en 100 m³/s (basado en 33 años de caudales medios diarios).

a) Estimación de la probabilidad de corte de suministro por niveles de Cu

Ya que se sabe la cantidad y tipo de contaminantes que se vierten, y asumiendo que no varían en el tiempo, la concentración de contaminante en el agua depende solo del caudal que lleve el río. El procedimiento es el siguiente:

1. Determinar el caudal mínimo necesario ($Q_{min}$) para mantener la concentración de Cobre (Cu) por debajo de la norma (NCh 409).
2. Calcular la Probabilidad de Excedencia de dicho caudal ($Q_{min}$), utilizando una serie de valores extremos (caudales bajos).

Para el cálculo de la probabilidad, se deben escoger los caudales medios diarios más bajos de cada año (serie de mínimos anuales) o los 33 menores caudales medios diarios (serie de excedencia anual).

Estimación de días promedio con niveles superiores a la norma:

Para saber la cantidad de días al año en que se esperan niveles superiores a la norma, se debe construir una Curva de Duración de Gastos Medios Diarios:

1. A partir del caudal mínimo necesario ($Q_{min}$), se calcula el porcentaje de tiempo ($P(x)$) en que dicho caudal ha sido igualado o excedido.
2. Luego, se determina el porcentaje de tiempo en que dicho caudal no se supera ($1 – P(x)$).
3. Este porcentaje se traduce a días del año promedio.

b) Identificación de la fuente de mayor contaminación (Minera W)

A pesar de que las cuatro empresas vierten la misma cantidad anual de Residuos Industriales Líquidos (**RILES**), la Minera W puede producir mayores problemas de contaminación por las siguientes razones:

1. Distribución Temporal: La minera W puede verter sus RILES en un periodo de tiempo más corto que las otras, resultando en una mayor concentración instantánea del contaminante.
2. Condiciones Hidrológicas: La minera W vierte sus RILES cuando el caudal del río es menor que el caudal presente cuando vierten las otras empresas, lo que reduce la capacidad de dilución del río.

7. Críticas al Caudal Ecológico

Las principales críticas al marco regulatorio del caudal ecológico son:

• No es retroactivo a derechos otorgados antes de su establecimiento.
• No puede superar el 20% del caudal medio anual, independientemente de los requerimientos de la flora y fauna involucradas.
• Está basado en criterios hidrológicos y no ecológicos.
• No considera la calidad del agua, solo la cantidad.

(Nota: Se sugiere el uso de metodologías como el IFIM (Instream Flow Incremental Methodology) para una evaluación más ecológica).

8. Modificaciones Hidrológicas por Crecimiento Urbano

El crecimiento de la zona urbana y la consecuente impermeabilización del suelo generan modificaciones significativas en el comportamiento hidrológico natural de una cuenca.

a) Procesos hidrológicos alterados

Dada la impermeabilización del suelo por pavimentación y la reducción de vegetación, se alteran los siguientes procesos:

• Infiltración: Disminuye drásticamente, aumentando la escorrentía superficial.
• Evaporación: Se ve alterada.
• Evapotranspiración: Cambian las tasas debido a la reducción de la cobertura vegetal.

b) Efectos hidrológicos generados

• Se generan crecidas de gran magnitud y mayor velocidad de flujo, debido a la reducción de la infiltración y el aumento de la escorrentía superficial.
• Se acelera el flujo debido a la canalización de los cauces.
• Se altera el patrón de drenaje y la recarga de acuíferos (percolación).

c) Posibles impactos asociados

• Inundaciones.
• Taponamiento de las redes de alcantarillado y de evacuación de aguas lluvias y servidas.
• Deslizamientos de terreno y derrumbes en zonas de pendiente o quebradas.

Estos impactos resultan en una gran cantidad de personas damnificadas, afectando generalmente a la población más vulnerable y produciendo altos costos por ayudas y reparaciones.

9. Obtención y Conflictos de Derechos de Aprovechamiento de Aguas (DAA)

a) Procedimiento para acceder a DAA desde un río

Para obtener DAA, la empresa debe realizar una solicitud formal a la Dirección General de Aguas (DGA). El procedimiento requiere:

1. Especificar el caudal ($Q$) que se planea extraer.
2. Indicar el punto exacto de extracción.
3. Señalar el tipo de DAA solicitado.
4. Presentar los antecedentes legales del solicitante.

Requisitos de Verificación:

• Ser legalmente procedente.
• Que no se perjudique a otros usuarios.
• Que haya disponibilidad del recurso.

Si no hay disponibilidad, se debe recurrir al Mercado de Aguas, donde se compran, venden o arriendan DAA.

b) Tipos de DAA y conflictos en el Embalse Puclaro

En el caso del embalse Puclaro (riego y generación eléctrica), están presentes dos tipos de derechos:

• Derechos Consuntivos para el riego (consumo del agua).
• Derechos No Consuntivos para la hidroeléctrica (uso sin consumo).

Estos podrían entrar en conflicto si alguno de los usuarios no cumple con sus DAA, o si la hidroeléctrica no restituye el agua en el punto o momento acordado, afectando la disponibilidad para el riego.

10. Clasificación y Solicitud de DAA

a) Tipos de DAA

• Según el consumo: Consuntivo – No Consuntivo.
• Según la permanencia: Permanente – Eventual.
• Según el ejercicio: Continuo – Discontinuo – Alternado (entre varias personas).

b) Tipos de Organizaciones de Usuarios de Agua (OUA)

• Juntas de Vigilancia (JV): Gestionan cauces naturales.
• Comunidades de Agua (CA): Gestionan cauces artificiales, con participación de más de un usuario.
• Asociaciones de Canalistas (AC): Gestionan cauces artificiales, poseen mayor grado de organización, personalidad jurídica y deben estar suscritas por el 100% de los usuarios.

c) Procedimiento de solicitud de DAA

1. Solicitud a la DGA: Indicando caudal ($Q$), punto de extracción, tipo de derecho y antecedentes legales.
2. Publicación: En el Diario Oficial y en un diario local.
3. Oposiciones: Si existen, se estudia si afecta a terceros. Si hay más de un solicitante, pasa a remate.
4. Resolución DGA: Visto bueno o rechazo.
5. Inscripción en el CBR: Inscripción en el Conservador de Bienes Raíces (similar a cualquier propiedad privada).
6. Inclusión en el Catastro Público de Aguas: Registro final en la DGA.

11. DAA Requeridos para Usos Productivos Comunes

• Minería: Consuntivo.
• Riego: Consuntivo.
• Generación de Energía: No Consuntivo.