La Gestión Integrada de Cuencas Hidrográficas y la

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“La Gestión Integrada de Cuencas
Hidrográficas y la solución de
conflictos: El caso de la Cuenca del río
Laja y el conflicto entre el sector
energético y agrícola”.
Dr. José Luis Arumí
Departamento de Recursos Hídricos, Facultad de Ingeniería
Agrícola, Centro CRHIAM, Universidad de Concepción, Chile.
Dr. Enrique Muñoz
Departamento de Ingeniería Civil, Facultad de Ingeniería,
Universidad Católica de la Santísima Concepción, Chile.
La cuenca del río Laja
Complejo sistema
hidrológico
– Mayor Lago de la zona
central de Chile
– Componente andino
asociado a nieve y
glaciares
– Activo sistema de aguas
subterráneas por
volcanismo
– Red de drenaje
modificad por el Cono
del Laja
La cuenca del río Laja
• Complejo sistema
social
– Hidroelectricidad
– Agricultura
– Actividad forestal
– Turismo
– Iconos culturales y
religiosos
– Agua de alta calidad
La cuenca del río Laja
• Actividades económicas
Lago Laja
• CUENCA DEL RÍO LAJA
Río Polcura (Alto)
• CUENCA DEL RÍO LAJA
Laja (Medio)
• Cuenca del Río Laja
Saltos del Laja
Río Claro,
Yumbel y San
Sebastían
Algunos servicios ecosistémicos
Aprovisionamiento
•
•
•
•
Agua para Riego
Agua potable
Pesca
Áridos
Culturales
• Ecoturismo
• Estéticos
• Religiosos
Algunos servicios ecosistémicos
Regulación
• Laguna del Laja
• Calidad del agua,
dilución y abatimiento
Soporte
• Recarga de aguas subterráneas
• Mantención ecosistemas
Salto del Laja
Salto del Laja
− Beneficia a una
población importante
− Simbolo de la región del
Biobío
− Necesita un caudal
mínimo para mantener la
estética
− Hay extracciones de
agua para riego arriba del
salto
Situación actual del Lago
Estudio sobre manejo del sistema Laja
• Objetivos
• Estimar el comportamiento natural del Lago Laja
• Estimar el impacto que ha tenido en manejo del Lago
• Analizar una nueva regla de operación propuesta por los
regantes
Convenio Riego-Endesa1958
Estudio sobre manejo del sistema laja
• Uso de modelos ocalibrados y validados para la
cuenca
– ENRIQUE MUÑOZ. PERFECCIONAMIENTO DE UN
MODELO HIDROLÓGICO: APLICACIÓN DE ANÁLISIS DE
IDENTIFICABILIDAD DINÁMICO Y USO DE DATOS
GRILLADOS.
– MUÑOZ, E., J. L. ARUMÍ, D. RIVERA, A.
MONTECINOS, M. BILLIB AND C. ÁLVAREZ. 2013
GRIDDED DATA FOR A HYDROLOGICAL MODEL IN A
SCARCE-DATA BASIN. PROCEEDINGS OF THE
INSTITUTION OF CIVIL ENGINEERS, WATER
MANAGEMENT DOI: 10.1680/WAMA.12.00086
– MUNOZ, ENRIQUE; ARUMI, JOSÉ LUIS Y
RIVERA, DIEGO. WATERSHEDS ARE NOT STATIC:
IMPLICATIONS OF CLIMATE VARIABILITY AND
HYDROLOGIC DYNAMICS IN MODELING. BOSQUE
(VALDIVIA) [ONLINE]. 2013, VOL.34, N.1, PP. 711. ISSN 0717-9200.
– MUÑOZ, ENRIQUE; RIVERA, DIEGO; VERGARA,
FERNANDO; TUME, PEDRO; ARUMI, J. L.,
IDENTIFIABILITY ANALYSIS. TOWARDS CONSTRAINED
EQUIFINALITY AND REDUCED UNCERTAINTY IN A
CONCEPTUAL MODE. ACEPTADA EN HYDROLOGICAL
SCIENCES JOURNAL EN AGOSTO 2013
• Sub-cuencas consideradas para el modelo
SC-3
(A=635.4 km2)
Extracciones
Depresión Intermedia
Laja en
Tucapel (CS)
Desembocadura
en Río Bíobio
Nombre
Período Calibración Período Validación
SC-1
SC-2
SC-3
SC-4
Polcura antes Descarga Central El Toro
Lago Laja
Laja en Tucapel
Laja en Puente Perales
Ene.1980-Dic.1991 Ene.1992-Dic.2002
Abr.1941-Jul. 1951 Ago.1951-Jun.1960
Ene.2000-Dic.2008 Ene.1980-Dic.1990
Ene.1990-Dic.1999 Ene.2000-Dic.2008
lcura
Desc. C. El Toro
Río Laja
SC-4
(A=947.4 km2)
Sector Andino
Lago Laja
Filtraciones
del Laja
Complejo Antuco-Sierra Velluda
Sub-Cuenca
lto P
o
Polcura a/des
Central El Toro (CS)
KGE
KGE
Calibración Validación
0.71
0.72
0.67
0.64
0.87
0.76
0.83
0.88
SC-2
(A=977.3 km2)
Cordillera de Los Andes
SC-5
(A=807.7 km2)
Extracciones
Río Laja
SC-7
(A=215.6 km2)
Laja en San
Rosendo (CS)
SC-1
(A=236.5 km2)
Cana
lA
Claro en
Yumbel (CS)
Laja en P.
Perales (CS)
N
Polcura en Cuatro
Juntas (CS)
SC-6
(A=847.8 km2)
Río P
olcura
Río Claro
Cordillera de la Costa
Complejo Chillán
Antecedentes
Resultados
Caudal (m 3/s)
SC-1 Calibración
SC-1 Validación
200
200
150
150
100
100
50
50
• Main Results
0
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
0
1992
1992
Qobs
Qsim
1993
1994
1995
1996
Elevacón (msnm)
SC-2 Calibración
1370
1360
1360
1350
1350
1340
1340
1943
1944
1945
1946
1947
Tiempo (meses)
1948
1949
1330
Ago.1951
1950 Abr.1951
Caudal (m 3 /s )
Caudal (m 3 /s )
2001
2002
2003
1952
1953
1954
1955
1956
Tiempo (meses)
1957
1958
1959
Ago.1960
SC-3 Validación
200
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
Qobs
Qsim
400
200
0
1980
2009
1981
1982
1983
1984
SC-4 Calibración
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
Validación SC-4
600
Caudal (m 3 /s )
600
Caudal (m 3 /s )
2000
600
400
400
200
0
1990
1999
cota obs
cota sim
SC-3 Calibración
600
0
2000
1998
SC-2 Validación
1370
1330
Abr.1941 1942
1997
1991
1992
1993
1994
1995
1996
Tiempo (meses)
1997
1998
1999
2000
400
200
0
2000
2001
2002
2003
2004
2005
Tiempo (meses)
2006
2007
2008
2009
• Resultados principales
Estudio sobre manejo del sistema laja
• Nueva regla de operación
• Con el objetivo de asegurar la disponibilidad de agua
para riego y dar cumplimiento al convenio Riego-ENDESA
de 1958, se definió una nueva regla de operación de
acuerdo a las siguientes condiciones:
•
•
Se estableció que los caudales evacuados por ENDESA (riego + hidroelectricidad), más los
caudales descargados por filtraciones cumplieran las restricciones condiciones estipuladas en
el convenio Riego-ENDESA de 1958. Donde se definió como caudal medio anual máximo 57
(m3/s).
A pesar de que el lago disponga de agua, sólo se utilizan los volúmenes distribuidos al inicio
de cada año hidrológico, utilizando los aportes de agua que recibe el lago durante el año en
curso como reserva para su posterior asignación a los usuarios del embalse en el año
hidrológico siguiente.
Utilizando la regla de operación descrita los niveles del Lago Laja se mantuvieron en la cota 1335
msnm aproximadamente, lo que sugiere que la regla de operación considerada asegura una
sostenibilidad en el tiempo del lago.
Estudio sobre manejo del sistema laja
• Nueva regla de operación
• Con el objetivo de asegurar la disponibilidad de agua
para riego y dar cumplimiento al convenio Riego-ENDESA
de 1958, se definió una nueva regla de operación de
acuerdo a las siguientes condiciones:
•
•
Al inicio de cada año hidrológico se definen los volúmenes del lago correspondientes a cada
usuario. En primer lugar se definieron volúmenes asociados a las filtraciones y evaporación del
lago. Para filtraciones se consideró un volumen asociado a un caudal de 22.4 m3/s equivalente
al caudal de filtraciones cuando el nivel lago se encuentra en la cota 1316.85 msnm. Para la
evaporación se consideró el volumen anual evaporado desde la superficie del lago.
Definidos los volúmenes reservados para filtración y evaporación se reservó un volumen de
riego según lo establecido en el convenio Riego-ENDESA de 1958, y luego todo el volumen
sobrante sobre una cota de reserva se definió como un volumen disponible para uso libre de
ENDESA, y cuya liberación debía cumplir con las condiciones de caudal máximo estipuladas en
el convenio antes mencionado. La cota de reserva se definió en 1316.85 msnm, la cual
representa el nivel mínimo que asegura quede un volumen utilizable de reserva para
escenarios hidrológicos desfavorables.
Estudio sobre manejo del sistema laja
Nivel Lago Laja Según Operación Actual y Propuesta
1370
1360
Cota Lago Laja (msnm)
1350
1340
1330
1320
1310
1900
1910
1920
1930
1940
1950
1960
Tiempo (meses)
1970
1980
1990
2000
2009
Estudio sobre manejo del sistema laja
• Conclusiones
•
•
•
Utilizando el modelo hidrológico validado se hizo un análisis bajo los escenarios de
condición natural y con proyecto. Este último incorporó las principales alteraciones
sobre el régimen hidrológico de la cuenca del Río Laja.
A partir de dicho análisis se obtuvo que en promedio, entre 1900 y 2008 la cuenca del
Río Polcura hasta antes de la Descarga de la Central El Toro produjo un caudal medio
anual de 52.1 (m3/s), la cuenca del Lago Laja 46.3 (m3/s), la cuenca intermedia entre la
descarga de El Toro y Tucapel (excluyendo también la producción del Lago), 91.8 (m3/s)
y la cuenca intermedia entre Tucapel y Puente Perales 8.1 (m3/s).
Los mismos resultados, pero sobre la base de los últimos 15 años de resultados, se
estimó que las mismas sub-cuencas habían disminuido su producción hasta valores de
46.7, 45.6, 82.4 y 6 (m3/s) producto de la disminución de los montos de precipitación
registrados en la zona.
Estudio sobre manejo del sistema laja
• Conclusiones
•
•
Comparando los resultados anteriores, con los caudales extraídos desde el Lago Laja
desde la entrada en operación de la Central El Toro y Canal Alto Polcura, se estimó que
la sub-cuenca del Lago Laja estaba siendo sobre-explotada en 4.4 (m3/s)
aproximadamente, lo cual sería consistente con el aumento de caudales extraídos desde
el Lago en los últimos 40 años, y con la tendencia a la disminución de los niveles del
Lago en el mismo período.
Se proyectó una regla de operación en base a una distribución de agua según la
disponibilidad actual y no pronosticada. Sobre dicho análisis se demostró que es posible
realizar una explotación sustentable que asegure la disponibilidad hídrica para riego
según las condiciones establecidas en el convenio Riego-ENDESA de 1958, todo ello a
pesar de que la cuenca estaría produciendo un caudal medio anual menor a lo
estipulado en dicho convenio de 57 (m3/s). Bajo la regla de operación de operación
analizada se concluye que es posible mantener un nivel predefinido del lago y cumplir
con las demandas de riego según lo establecido en el convenio Riego-ENDESA de 1958.
Además, dicha regla de operación auto-regula la explotación del lago, donde el caudal
medio a explotar en ningún momento va a ser mayor que el caudal medio que es capaz
de entregar la cuenca vertiente al lago.
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