7.8. ANEXO 8. BALANCE HÍDRICO DE LAS CUENCAS

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1 7.8. ANEXO 8. BALANCE HÍDRICO DE LAS CUENCAS Conocer como fluctúan las cantidades de agua que entran y salen de cada uno delos cuerpos de agua estudiados permite, entre otras cosas, estimar los volúmenes de agua almacenados y consecuentemente establecer el nivel basal de agua considerando que una porción podría ser utilizado en caso de emergencia según lo permita la calidad del recurso Relación entre las profundidades máximas con los volúmenes y áreas superficiales de las lagunas. A continuación se presentan en forma gráfica los resultados de las funciones de variación de volumen y superficie del espejo de agua para diferentes profundidades registradas en el punto más profundo de cada laguna. Estas funciones son utilizadas para cuantificar los volúmenes de agua en las lagunas para los diferentes periodos considerados Laguna Redonda Figura Relación área superficial y volumen en función de la profundidad máxima para la laguna Redonda. PROYECTO INNOVA CHILE CORFO Código Nº10CREC

2 Laguna Tres Pascualas Figura Relación área superficial y volumen en función de la profundidad máxima para la laguna Tres Pascualas. PROYECTO INNOVA CHILE CORFO Código Nº10CREC

3 Laguna Lo Méndez Figura Relación área superficial y volumen en función de la profundidad máxima para la laguna Lo Méndez. PROYECTO INNOVA CHILE CORFO Código Nº10CREC

4 Laguna Lo Custodio Figura Relación área superficial y volumen en función de la profundidad máxima para la laguna Lo Custodio. PROYECTO INNOVA CHILE CORFO Código Nº10CREC

5 Laguna Lo Galindo Figura Relación área superficial y volumen en función de la profundidad máxima para la laguna Lo Galindo. PROYECTO INNOVA CHILE CORFO Código Nº10CREC

6 Tiempos de residencia del agua en las lagunas Los tiempos de residencia corresponden a los diferentes lapsos en que los volúmenes de agua pueden estar presentes en el cuerpo receptor. En otras palabras corresponden a la edad del agua en la laguna (i.e. regularmente registrado en días). El modelo que se adquirió se denominaelcom-caedym, y fue desarrollado por la Universidad de Western Australia. La herramienta matemática realiza un seguimiento temporal a las diferentes parcelas de agua en las lagunas. Asigna una edad cero al comienzo de la modelación y consecutivamente agrega edad al agua según su ubicación y procedencia. Cualquier aporte líquido a las lagunas es considerado como nuevo, y transportado como una variable escalar en el espacio y el tiempo. Las figuras y indican los tiempos de residencia para algunos casos de las Lagunas Redonda y Lo Galindo. Cabe notar que los tiempos de residencia dependen de los volúmenes originales en cada laguna al tiempo del cálculo, así como de los aportes puntuales y difusos, y de los patrones de mezcla dominantes. Actualmente se trabaja con el modelo para complementar la información de los tiempos de residencia con algunas variables de calidad del agua que el modelo podría también calcular. Figura Tiempo de residencia para un punto en el dominio de la Laguna Redonda. PROYECTO INNOVA CHILE CORFO Código Nº10CREC

7 Figura Tiempo de residencia para corte transversal en la Laguna Lo Galindo Entradas, salidas y tasas de almacenamiento en un año hidrológico. A continuación se presentan los resultados obtenidos para cuantificación de las entradas y salidas de agua a nivel mensual en cada una de las lagunas instrumentalizadas. Se identifican los periodos de llenado y vaciado, y las variaciones del volumen de agua anual. Las variaciones de volumen indican las capacidades de recuperación de las lagunas bajo escenarios de años hidrológicos secos, como lo fue el periodo registrado durante el desarrollo de este proyecto. El año hidrológico considerado para este análisis parte en Junio del 2011 y termina en Mayo del Laguna Redonda La figura indica el comportamiento de la Laguna Redonda, en que se observa la existencia de tressituaciones. 1) Periodo de acumulación(mayo a Agosto): que se traduce en un ascenso en los niveles de la laguna de 14,2 m a 15,1 m con el consecuente almacenamiento m 3. 2) Periodo de mantención (Septiembre a Octubre): que los niveles de agua se mantienen sin variaciones significativas manteniendo un volumen cercano m 3. PROYECTO INNOVA CHILE CORFO Código Nº10CREC

8 3) Periodo de vaciado (Noviembre a Abril): que los niveles de la laguna descienden hasta los 14 m de profundidad. Caracterizando un retorno niveles de agua similares a los del comienzo del año hidrológico considerado (i.e. volúmenes menes de m3). La salida 3 promedio: 290 m /dia.1. Precipitación y variaciones de profundidades máximas en Laguna Redonda. Figura En consecuencia el rápido incremento de los volúmenes de la laguna durante los meses de mayor precipitación se contrarresta con los meses de primavera y verano que indican tasas de infiltración + evaporación constantes durante el periodo estival (i.e. pendiente pend en el gráfico representa las variaciones de altura).precipitaciones aisladas durante este tercer periodo provocan ascensos en los niveles de agua los cuales son rápidamente reducidos por las pérdidas que se presentan en el sistema. Niveles de agua cerca rca de los 14 m de profundidad pueden considerarse como los niveles basales en esta laguna. Sugiriendo volúmenes del orden de los m3 existentes en el cuerpo de agua durante un año hidrológico como el transcurrido durante el periodo de registro de datos atos de este proyecto. Los tiempos de respuesta de la laguna pueden considerarse de carácter anual Laguna Tres Pascualas Esta laguna presenta un comportamiento controlado por la cota inferior del colector de salida (Figura ).. Tal como se indica en el Anexo 3 Figura la laguna Tres Pascuales vierte parte de su volumen a través del colector 86, que se ubica a una altura de PROYECTO INNOVA CHILE CORFO Código Nº10CREC Nº10CREC

9 aproximadamente 8,2 m por sobre el punto más profundo de la laguna. Por lo tanto en este caso se presentan dos situaciones. situacion 1) Alturas de agua bajo la cota del colector 86: la acción combinada de la evaporación y la infiltración causanun descenso de los niveles de agua por debajo de la cota de salida del colector 86. En este caso los volúmenes volúmenes presentes en la laguna son inferiores a los m, que corresponde al volumen umen de agua con la laguna a 8,2 8 m. Esta condición se espera se produzca durante los meses finales de la época de estiaje, estiaje luego que la evaporación y la infiltración hayan dominado porvarios por de meses. 2) Alturas de agua sobre la cota del colector 86: 86: el agua busca drenar a través del colector 86 razón por la que los volúmenes de salida están determinados principalmente por el vertido. Los tiempos de retención varían según eell volumen recibido de las precipitaciones, los mayores tiempos están asociados a los eventos de mayor intensidad, inte duración y frecuencia pudiendo alcanzar permanencias de hasta 1 mes antes de ser drenados por el colector. Sin embargo, una tormenta promedio causa un aumento en volumen de aproximadamente 1000 m3(i.e. 0,1 m de aumento en altura) y que drenará como exceso de agua en menos de 7 días. Figura Precipitación y variaciones de profundidades máximas en Laguna Tres Pascualas. Los volúmenes de agua existentes en esta laguna están claramente bajo el efecto de los colectores de aguas lluvia. Los volúmenes almacenados son rápidamente drenados por los colectores manteniendo niveles de agua con fluctuaciones periódicas y sin almacenamien almacenamiento progresivo. Cada tormenta aporta volúmenes de agua a la laguna,, sin embargo, no se puede PROYECTO INNOVA CHILE CORFO Código Nº10CREC Nº10CREC

10 considerar un efecto acumulativo entre tormentas puesto las aguas son rápidamente evacuadas por los colectores. Por lo tanto, lo niveles basales de la laguna fluctúan alrededor de los m3, almacenando, almacenando por periodos de cortos, volúmenes superiores a este valor. Además se estimo la salida promedio igual a 250 m3/día Laguna Lo Méndez Al igual que el caso anterior, esta laguna también presenta un comportamiento controlado por la cota inferior del colector de salida (Figura ).. Tal como se indica en el Anexo 3 Figura la laguna Lo Méndez vierte parte de su volumen a través del colector Los niveles de la superficie del agua rara vez alcanzan valores constantes en esta laguna, sugiriendo que las pérdidas de agua son significativas durante el todo periodo registrado. Figura Precipitación y variaciones de profundidades máximas en Laguna Lo Méndez. De esta forma la laguna Lo Méndez muestra un comportamiento que puede ser caracterizado en dos situaciones. 1) Volumen basal alto: durante los meses de Mayo a Septiembre Septiembre esta laguna indica niveles de agua del orden de los 5,4 m de profundidad máxima. Estas alturas se asocian a volúmenes del orden de los m3. PROYECTO INNOVA CHILE CORFO Código Nº10CREC Nº10CREC

11 2) Volumen basal bajo: corresponde a los meses de Octubre a Abril (i.e. meses de estiaje) en que se presentan volúmenes basales del orden de los m 3. Aunque cabe notar que se registraron valores mínimos cercanos a los m 3 (i.e. profundidad máxima de 5,1 m). Al igual que el caso anterior los tiempos de retención dependen de la intensidad, duración y frecuencia de los eventos de lluvias. Siendo éstos mayores durante los meses de invierno y reducidos significativamente durante los meses sin lluvia producto del aumento de las pérdidas debido a infiltración y evaporación. Además se estimo la salida promedio igual a 200 m 3 /día Laguna Lo Galindo Esta laguna recibe, através del colector 104, los excesos de agua provenientes de las lagunas Lo Méndez y Lo Custodio; y además vierte estos excesos y los propios, hacia el río Andalién por medio del colector 12 (Anexo 3, Figura ). Al igual que en los casos anteriores, las lluvias aumentan el nivel de las aguas de esta laguna, pero además los volúmenes que aquí residen se sirven desde otras lagunas aportantes transformando a la laguna Lo Galindo en un portador de aguas hacia el río Andalién. Esto produce un funcionamiento que se diferencia de las anteriores, puesto los volúmenesaportados directamente a través de las lluvias se ven incrementados por aquellos viajando en forma de ondas y provenientes desdelos otros cuerpos superficiales aledaños. Estos volúmenes aportados, arribana la laguna Lo Galindo con un desfase desde el tiempo de ocurrencia del evento de precipitaciones. Esto porque primero son vertidos desde las lagunas de origen, luego viajan a través de los colectores para finalmente ser aportados al cuerpo superficial de destino. Los niveles basales de esta laguna se mantiene en la vecindad de los m 3 (i.e. profundidades máximas de 3,42 m) pudiendo llegar a los m 3 y que están asociados a profundidades máximas del orden de los 3,9 m. Los tiempos de retención son relativamente cortos, alcanzando como máximo un mes y promedios de 10 días. Además se estimo la salida promedio igual a 300 m 3 /día PROYECTO INNOVA CHILE CORFO Código Nº10CREC

12 Figura Precipitación y variaciones de profundidades máximas en Laguna Lo Galindo Volúmenes disponibles de extracción A partir de la batimetría generada se construyeron las curvas hipsográficas de área v/s profundidad y volumen v/s profundidad de cada una de las lagunas. lagunas. Una vez determinadas las curvas hipsográficas se estimaron las ecuaciones de curvas de ajuste, las cuales serán de utilidad para el análisis de disponibilidad de agua mediante los balances de masas. Cabe notar que los ajustes de las ecuaciones presentan, en promedio, buenos resultados, sin embargo, éstos stos indican diferencias locales importantes para profundidades asociadas a formas irregulares de las cubetas (i.e. bajas profundidades) y se aconseja obtener los valores de áreas y volúmenes desde los gráficos, puesto éstos representan directamente la información ormación registrada en terreno. Las ecuaciones que a continuación se presentan corresponden a la determinación del volumen (i.e. en miles de m3) y el área del espejo de cada laguna (i.e en miles de m2) a partir de la profundidad máxima ((h, en metros), ), y aproximando los datos de terreno a través de ecuaciones de ajuste. PROYECTO INNOVA CHILE CORFO Código Nº10CREC Nº10CREC

13 Redonda V LAG = 0,8967 h , 032 h R 2 = 0, 997 A LAG = 0, 0224 h 3 0, 5013 h 2 + 4, 9084 h R 2 = 0, 987 Lo Méndez V LAG = 2, 9365 h ,368 h R 2 = 0, 995 A LAG = 0, 4903 h 2 + 9, 4754 h R 2 = 0, 991 Las Tres Pascualas V LAG = 5, 2933 h 2 +85, 423 h R 2 = 0, 987 A LAG = 0,1405 h 3 +1,3303 h 2 +8,3981 h R 2 = 0, 992 Lo Galindo V LAG = 4, 4743 h , 607 h R 2 = 0, 997 A LAG = 0, 5486 h 2 +8, 9908 h R 2 = 0, 957 Donde: V LAG : Volumen almacenado en el cuerpo receptor [10 3 m 3 ]. A LAG : Área del espejo de agua [10 3 m 2 ]. h : Profundidad máxima [m]. En las Tablas a se entrega el volumen máximo de almacenamiento de cada laguna, el porcentaje del área (%) y el volumen de agua asociado y estimado por isobatas. Laguna Redonda El área del espejo de agua de la laguna es de 31,93 x 1000 m 2 cuando su profundidad máxima es de 14,0 m. Cuando ésta disminuye en 1 m, el área del espejo tendrá una disminución porcentual de un 11,34%, alcanzando un área de 28,30 x 1000m 2 ; si la profundidad máxima disminuye en 2 m, el área del espejo tendrá una disminución de un 20,4% y un volumen acumulado de 243,26 x 1000m 3, respecto al espejo correspondiente a la profundidad máxima de 13,0 m. PROYECTO INNOVA CHILE CORFO Código Nº10CREC

14 Tabla Volumen por isobata en la laguna Redonda Nivel (m) Área (1000m 2 ) Área (%) Vol. (1000m 3 ) 14,0 31, ,69 13,0 28,30 88,6 251,87 12,0 25,42 79,6 243,26 11,0 23,15 72,5 232,85 Laguna Lo Méndez El área del espejo de agua de la laguna es de 39,14 x 1000m 2 cuando su profundidad máxima es de 6,0 m. Cuando ésta disminuye en 1 m, el área del espejo tendrá una disminución porcentual de un 10,5%, correspondiente a un volumen de 143,43 x 1000m 3 ; si la profundidad máxima disminuye en 2 m, el área del espejo tendrá una disminución de un 22% y un volumen acumulado de 126,49 x 1000m 3, respecto al espejo correspondiente a la profundidad máxima de 4,0 m. Tabla Volumen por isobata en la laguna Lo Méndez Nivel (m) Área (1000m 2 ) Área (%) Vol. (1000m 3 ) 6,0 39, ,49 5,0 35,02 89,5 143,43 4,0 30,53 78,0 126,49 3,0 22,65 57,9 103,68 2,0 16,52 42,2 74,99 PROYECTO INNOVA CHILE CORFO Código Nº10CREC

15 Lo Galindo El área del espejo de agua de la laguna es de 31,91 x 1000m 2 cuando su profundidad máxima es de 3 m. Cuando ésta disminuye en 50 cm, el área del espejo tendrá una disminución porcentual de un 18,8%, correspondiente a un volumen de 56,05 x 1000m 3 ; si la profundidad máxima disminuye en 1 m, el área del espejo tendrá una disminución de un 36,8% y un volumen acumulado de 49,32 x 1000m 3, respecto al espejo correspondiente a la profundidad máxima de 2 m. Tabla Volumen por isobata en la laguna Lo Galindo Nivel (m) Área (1000m 2 ) Área (%) Vol. (1000m 3 ) 3,0 31,91 100,0 60,55 2,5 25,91 81,2 56,05 2,0 20,18 63,2 49,32 1,5 14,72 46,1 40,34 Tres Pascualas El área del espejo de agua de la laguna es de 78,54 x 1000m 2 cuando su profundidad máxima es de 7,5 m. Cuando ésta disminuye en 1 m, el área del espejo tendrá una disminución porcentual de un 8,1% correspondiente a un volumen de 331,61 x 1000m 3 ; si la profundidad máxima disminuye en 1 m, el área del espejo tendrá una disminución de un 19,7% y un volumen acumulado de 309,70 x 1000m 3, respecto al espejo correspondiente a la profundidad máxima de 5,5 m. PROYECTO INNOVA CHILE CORFO Código Nº10CREC

16 Tabla Volumen por isobata en la laguna Tres Pascualas Nivel (m) Área (1000m 2 ) Área (%) Vol. (1000m 3 ) 7,5 78,54 100,0 342,54 6,5 72,21 91,9 331,61 5,5 63,06 80,3 309,70 4,5 51,93 66,1 51,93 PROYECTO INNOVA CHILE CORFO Código Nº10CREC