Revisión Interna A 01/2013 JC
Emitido para Revisión Fecha Preparó Revisó
Cliente: Documento Nº
1462-EF-A-MEM-07
Proyecto Hidrosan Nº 1462
AGUAS PATAGONIA DE AYSÉN S.A.
Actualización de Estudios Hidrológicos de Fuentes Para Aguas Potables, Región de Aysén
ETAPA I
ESTUDIO COMPLETO DE OFERTA DE FUENTES PUERTO CHACABUCO
REV A
Contenidos
1. INTRODUCCIÓN ... 3
2. ANTECEDENTES PRELIMINARES ... 4
2.1 ESTUDIOS ANTERIORES ... 4
2.2 ANTECEDENTES BÁSICOS ... 4
2.2.1. Antecedentes Operacionales ... 4
2.2.2. Antecedentes cartográficos ... 6
2.3 ANTECEDENTES HIDROMETEOROLÓGICOS Y FLUVIOMÉTRICOS ... 7
2.3.1. Pluviometría ... 7
2.3.2. Fluviometría ... 11
2.3.3. Derechos de Agua ... 11
3. GENERACIÓN DE CAUDALES ... 12
3.1 GENERALIDADES ... 12
3.2 TRANSPOSICIÓN DE CAUDALES ... 13
4. ANÁLISIS DE FRECUENCIA ... 15
5. CONCLUSIONES ... 18
Figura 1: Estaciones y Puntos de Captación, Puerto Chacabuco ... 5
Figura 2: Estaciones y Puntos de Captación, Puerto Chacabuco ... 5
Figura 3: Área Aportante, Cuenca Estero Rogel ... 6
Figura 4: Área Aportante, Cuenca Río El Salto ... 7
Figura 5: Correlación de Precipitaciones Medias Mensuales entre las estaciones Puerto Aysén de la DMC (ordenadas) y Puerto Chacabuco (abscisas) de la DGA entre 1985 y 1995. ... 8
Figura 6: Correlación de Precipitaciones Medias Mensuales entre las estaciones Puerto Chacabuco (ordenadas) y Villa Mañihuales (abscisas). ... 12
Figura 7: Curvas de Variación Estacionaria, Estero Rogel, Puerto Chacabuco ... 17
Figura 8: Curvas de Variación Estacionaria, Río El Salto, Puerto Chacabuco ... 17
Tabla 1: Estaciones Pluviométricas, Puerto Chacabuco ... 7
Tabla 2: Precipitaciones Medias Mensuales de la Estación Puerto Chacabuco completada y rellenada. ... 9
Tabla 3: Precipitaciones Medias Mensuales de la Estación Villa Mañihuales completada y rellenada. ... 10
Tabla 4: Estaciones Fluviométricas, Puerto Chacabuco ... 11
Tabla 5: Derechos de Agua... 11
Tabla 6: Área Aportante y Precipitación, Cuenca Río El Salto ... 13
Tabla 7: Caudales Medios Mensuales en el Río El Salto (m3/s) ... 14
Tabla 8: Caudales Medios Mensuales en el Estero Rogel (m3/s) ... 15
Tabla 8: Caudales Medios Mensuales (l/s), Estero Rogel, Puerto Chacabuco ... 16
Tabla 9: Caudales Medios Mensuales (l/s), Río El Salto, Puerto Chacabuco ... 16
Tabla 11: Demanda Proyectada de Agua Potable, Puerto Chacabuco ... 18
Tabla 12: Oferta Disponible (l/s) ... 19
Actualización de Estudios Hidrológicos de Fuentes Para Aguas Potables, Región de Aysén
ETAPA I
ESTUDIO COMPLETO DE OFERTA DE FUENTES
PUERTO CHACABUCO
REV A
1. INTRODUCCIÓN
El presente estudio tiene por objeto realizar un análisis hidrológico de los recursos hídricos del Río El Salto y del Estero Rogel, que abastecen a la ciudad de Puerto Chacabuco, de modo de determinar la disponibilidad del recurso asociado a una probabilidad de excedencia de 90%.
Para ello, se han caracterizado los recursos hídricos señalados, en las obras de captación que la empresa Aguas Patagonia S.A. posee en la localidad. Luego se ha realizado un análisis de frecuencia con lo que se han determinado las curvas de variación estacional asociadas a distintas probabilidades de excedencia.
Dada la escasez de información fluviométrica disponible para dichos cursos, ésta ha sido generada a través de métodos sintéticos (indirectos), como son la transposición de caudales y la correlación de series mensuales. Luego, con los datos disponibles y generados, se ha confeccionado una estadística de caudales medios mensuales, con la que se ha realizado un análisis de frecuencia con funciones de distribución de probabilidades comúnmente utilizadas en hidrología. Así, en base al test de bondad de ajuste Chi-cuadrado, se ha seleccionado la distribución más representativa.
Posteriormente, sobre la base de la función de distribución de mejor ajuste seleccionada y los valores de los parámetros inferidos, se determinaron los caudales medios mensuales en régimen natural asociados a las probabilidades de excedencias de interés (5, 10, 20, 50, 85, 90 y 95%).
2. ANTECEDENTES PRELIMINARES
2.1 Estudios Anteriores
Para la realización del presente estudio se han consultado los siguientes informes:
- Estudio de Capacidad de Fuentes – Estudio Hidrológico Estero Rogel – Puerto Chacabuco, IHS, 2006.
- Actualización de Estudios Hidrológicos de Fuentes – Estudio Hidrológico Río Coyhaique – Coyhaique, Hydroquality, 2014
- Actualización de Estudios Hidrológicos de Fuentes – Estudio Hidrológico Puerto Aysén– Aysén, Hydroquality, 2014
- Actualización Planes de Desarrollo – Ciudad de Puerto Chacabuco, Hidroquality, 2010
Adicionalmente se ha empleado el Balance Hídrico Nacional, preparado por la DGA (1987), que presenta los planos de isoyetas medias anuales, isotermas medias anuales, isolíneas de evapotranspiración e isolíneas de escurrimiento medio anual, todos a escala 1:500.000.
2.2 Antecedentes Básicos 2.2.1. Antecedentes Operacionales
El servicio de agua potable de Puerto Chacabuco capta las aguas en forma superficial desde las fuentes Estero Rogel y Rio El Salto, al sur y al noreste de la ciudad, respectivamente.
El estanque es de 1000 m3 y la matriz alimentadora es de 250 mm de diámetro.
Previo al ingreso al estanque, las aguas pasan por filtros en presión para el abatimiento de turbiedad y son cloradas y fluoradas para el consumo de la población.
La Figuras 1 y 2, muestran las estaciones de interés y los puntos de captación de agua cruda, para la ciudad de Puerto Chacabuco
Figura 1: Estaciones y Puntos de Captación, Puerto Chacabuco
Fuente: Google Inc., Datos Aguas Patagonia
Figura 2: Estaciones y Puntos de Captación, Puerto Chacabuco
Fuente: Google Inc., Datos Aguas Patagonia
2.2.2. Antecedentes cartográficos
Se recopilaron del Instituto Geográfico Militar (IGM) las cartografías denominadas Puerto Aysén y Coyhaique a escalas 1:50.000 y 1:250.000, respectivamente.
Se ha tenido acceso a la cartografía del “Estudio de Impacto Ambiental, Central Hidroeléctrica Cuervo – Energía Austral Ltda, 2009”, que fue utilizado para conocer la cuenca del Río El Salto
La Figura 3 muestra la cuenca aportante del estero Rogel, en el punto de captación de Aguas Patagonia de Aysén S.A. La Figura 4 muestra la cuenca aportante del Río El Salto.
Figura 3: Área Aportante, Cuenca Estero Rogel
Fuente: IGM
Figura 4: Área Aportante, Cuenca Río El Salto
Fuente: Estudio de Impacto Ambiental, Central Hidroeléctrica Cuervo – Energía Austral Ltda, 2009
2.3 Antecedentes Hidrometeorológicos y Fluviométricos
Se han obtenido registros pluvio y fluviométricos, de mediciones de la DGA y la DMC.
A continuación se enumeran las estaciones relevantes para el estudio.
2.3.1. Pluviometría
La Tabla 1 presenta las estaciones pluviométricas que entregan información pertinente a la localidad de Puerto Chacabuco.
Tabla 1: Estaciones Pluviométricas, Puerto Chacabuco
Nombre Estación Fuente o
Propietario Ubicación Elevación Período Tipo de Registro Lat. S Lon. O m.s.n.m. Inicio Término
Coyhaique (Escuela Agrícola)
DGA-DMC 45º34’ 72º02’ 343 1968 2013 mensual
Puerto Chacabuco DGA 45º28’ 72º49’ 20 1965 2013 mensual
Villa Mañihuales DGA 45º10’ 72º09’ 150 1985 2013 mensual
Puerto Aysén DMC 45º24’ 72º40’ 11 1980 1995 mensual
Puerto Aysén DGA 45º24’ 72º42’ 10 1993 2009 mensual
Fuente: DGA y DMC
En el estudio “Actualización de Estudios Hidrológicos de Fuentes – Estudio Hidrológico Puerto Aysén– Aysén, Hydroquality, 2014” se realizó el relleno del registro de la estación Puerto Aysén en base los datos existentes de la Estación Puerto Chacabuco DGA, dado que entre los registros se evidenció alta correlación. En este caso, para encontrar los datos
faltantes de la Estación Puerto Chacabuco DGA, se realizó el mismo procedimiento, pero con la función inversa de la linealización (ajuste lineal) obtenida por la correlación, la cual se muestra en la Figura 5. Así, los resultados obtenidos se presentan en la Tabla 2.
Por su parte, para la estación de Villa Mañihuales, se toma el registro corregido y completado en el informe indicado anteriormente, y que se muestra en la Tabla 3.
Figura 5: Correlación de Precipitaciones Medias Mensuales entre las estaciones Puerto Aysén de la DMC (ordenadas) y Puerto Chacabuco (abscisas) de la DGA
entre 1985 y 1995.
Fuente: Elaboración Propia
Tabla 2: Precipitaciones Medias Mensuales de la Estación Puerto Chacabuco completada y rellenada.
Fuente: DGA, DMC y Elaboración Propia AÑ
OENEFEBMARABRMAYJUNJULAGOSEPOCTNOVDICACUM. ANUAL 1980104,9268,3406,1174,9499,5321,6246,4491,1323,480,0263,9183,83363,7 1981122,2132,296,4140,7603,6242,5340,4222,6326,8122,6208,9146,02704,9 1982159,9110,6244,5104,6399,3248,4161,1284,8173,4216,2152,5144,32399,6 1983237,4319,2175,6248,0229,7250,7398,8193,5262,8171,8218,0353,13058,7 1984306,8286,972,9281,1333,1172,699,879,1105,4508,8162,8121,32530,6 1985155,7184,1193,3284,1501,2234,1170,3293,6423,899,8231,3168,02939,3 1986261,0174,6323,2351,7360,8376,6434,7176,6231,184,2185,9171,43131,8 1987176,9126,8140,8289,6279,1326,9315,4139,8171,2147,8218,7222,22555,2 1988214,927,4278,5206,3109,3473,4179,1196,1130,2281,9228,5279,32604,8 1989152,678,2214,4510,5158,9360,8196,2378,4146,8123,2115,4514,12949,5 1990202,155,3192,6192,9521,4522,8455,1391,8313,5250,2576,2200,83874,7 1991245,9273,1186,9421,0358,3177,4339,9248,9318,2135,6221,0274,53200,7 199263,9180,3158,2221,3184,5227,6108,8233,1286,3435,9148,6299,02547,5 1993268,696,5376,3225,6314,3320,1266,0343,196,294,2212,3315,02928,1 1994233,7242,5104,1329,0475,6361,5213,5346,5364,5142,0219,9235,93268,7 1995170,748,9266,1289,6385,1302,9192,4206,4241,9215,6127,776,02523,3 1996205,8322,5348,2361,8208,1188,0290,0673,4300,6377,5390,50,03666,4 1997276,8153,6160,9341,6115,4224,1432,9265,5219,7340,7215,6121,32868,1 1998278,4128,6338,163,2228,6372,2711,9382,0138,8333,0152,5218,93346,2 1999219,1164,7118,3140,7298,7383,6523,0306,5160,3192,5178,0185,02870,4 2000188,0169,5219,9205,1207,9268,0225,1158,0181,8238,0173,2469,82704,3 2001446,2282,5292,0138,1329,4327,1397,5257,3157,770,1156,092,32946,2 2002152,7155,6276,7358,8311,3183,0258,4287,3391,6430,6395,4152,73354,1 2003222,5101,8124,686,4217,6475,5218,2425,5350,6432,0322,3280,63257,6 2004146,142,0169,7284,644,8445,7232,493,8309,2287,4177,0310,12542,8 2005163,128,3334,5242,1420,4373,2104,5175,0111,0215,3256,056,12479,5 2006243,798,7260,7352,6186,9208,7321,2157,1131,2278,5144,7316,62700,6 200729,362,188,5350,6139,0351,2181,1140,7122,1365,5100,4142,42072,9 2008152,0113,865,5335,0328,3305,8334,6456,381,3140,1349,448,72710,8 2009158,7250,0122,5272,1347,2226,4176,2444,2221,6314,1385,6267,73186,3 2010331,3251,2128,4147,6251,8427,6360,8276,5167,6216,3176,3146,42881,8 2011293,3160,4266,4203,9276,8291,5438,8214,1268,5104,191,6201,22810,6 2012162,0178,082,0313,0319,0394,0305,0138,0106,022,2139,0256,02414,2 201368,0149,8162,0124,0295,9291,0104,796,581,1116,5133,6104,81727,9 PROMEDIO200,4159,4205,5252,7301,2313,4286,3269,8218,1223,1218,5208,12856,5 DESV. ESTÁNDAR82,785,294,8102,5128,192,6135,5131,298,2124,9102,3112,6434,7
Estación Puerto Chacabuco rellenada y completada DGA [mm] Rellenado mediante correlación con estación Puerto Aysén (1985 - 1995)
Tabla 3: Precipitaciones Medias Mensuales de la Estación Villa Mañihuales completada y rellenada.
Fuente: DGA y Elaboración Propia
AÑOENEFEBMARABRMAYJUNJULAGOSEPOCTNOVDICACUM. ANUAL 198050,1121,4138,6145,7211,0154,3172,5231,0131,445,0145,386,51632,8 198156,181,763,077,5353,1136,1165,0109,8171,649,893,547,11404,1 198279,041,9134,072,3142,0130,885,8210,2120,5124,657,535,81234,3 198366,6101,4109,870,179,3119,2219,890,988,892,761,6232,21332,5 198492,5114,651,2106,0162,5147,294,567,686,6202,878,363,91267,7 198574,684,265,3158,8317,7226,988,0140,9205,985,1104,061,61613,1 1986118,832,4144,2197,7229,6295,1223,4108,3135,636,283,675,41680,3 198781,417,499,0139,3117,8194,1201,9168,7162,844,869,9121,51418,6 19880,00,088,2145,328,0305,361,4155,922,8125,688,9158,01179,4 198979,845,689,1205,676,4263,5142,1268,025,453,537,1352,01638,1 199084,318,8124,2137,7360,2240,9248,7242,6182,8155,7141,987,32025,1 199193,874,379,2121,3250,5100,6166,3157,5316,455,6159,3145,91720,7 199228,858,1134,4138,079,7170,578,8135,6179,0240,346,7169,21459,1 199385,758,7201,0140,6187,3207,6144,6158,243,967,888,1135,51519,0 1994130,955,046,4174,2276,6247,363,8244,8278,733,0155,062,21767,9 199567,547,1149,9234,3268,1233,7334,088,564,4119,230,019,51656,2 199614,490,4229,3240,8195,0122,9146,0434,676,685,9202,1138,61976,6 1997168,881,237,4249,366,8126,5321,1289,444,8141,686,338,41651,6 1998124,21,0104,031,2141,2119,7529,381,46,3142,652,5138,21471,6 199954,472,356,7101,5117,5226,4146,1154,7125,457,285,392,51290,0 200086,1120,0169,7228,376,4298,9120,9100,4105,0119,773,5204,31703,2 2001216,5128,2233,657,4222,5160,9131,2180,767,139,4108,041,71587,2 200299,4128,8198,2202,2173,049,0144,2248,7222,4329,3196,6136,32128,1 2003172,749,523,239,7131,3393,354,1204,2167,1226,2130,8128,01720,1 200447,20,6110,9277,518,0324,3203,030,2194,3177,8126,356,11566,2 200557,29,9257,4162,5209,3135,856,066,152,662,2205,45,81280,2 200663,246,2135,690,8135,4118,9281,767,349,296,2111,7239,01435,2 20074,023,615,491,132,295,446,448,0115,3164,740,940,9717,9 2008111,962,866,8121,1180,9234,2130,5139,723,329,3191,634,21326,3 200965,2152,795,0198,4237,151,767,4116,8118,2160,6153,5140,81557,4 2010165,7100,133,039,7157,0453,2103,4221,462,4155,3191,634,21717,0 201185,382,8121,381,8145,492,0302,6166,3136,652,7114,930,81412,5 2012129,1117,6133,484,2268,8230,597,7242,881,7284,3104,5214,51989,1 2013115,4107,6128,286,3324,5190,7439,2824,8352,041,958,517,62686,7 PROMEDIO87,468,5113,7136,7175,6194,0170,9182,2124,0114,7108,1105,51581,3 DESV. ESTÁNDAR47,941,961,166,192,893,2112,3140,983,876,251,178,3336,7 Promedio 1986 - 201391,163,7118,0143,5168,1203,0178,1190,9121,9117,8111,9109,2 Rellenado mediante correlación con estación Coyhaique (Escuela Agrícola) (1986 - 2013)
Precipitaciones Villa Mañihuales [mm]
2.3.2. Fluviometría
La Tabla 4 muestra las estaciones fluviométricas, con información a utilizar en el estudio.
Tabla 4: Estaciones Fluviométricas, Puerto Chacabuco
Nombre Estación Fuente o
Propietario Ubicación Elevación Período Tipo de Registro Lat. S Lon. O m.s.n.m. Inicio Término
Río Coyhaique en Tejas
Verdes DGA 45º34’ 72º02’ 343 1968 2013 mensual
Río Ñireguao en Villa
Mañihuales DGA 45º09’ 72º06’ 188 1980 2013 mensual
Fuente: DGA
Dado que las subcuencas del Estero Rogel y del Río El Salto no presentan cuerpos de agua de gran magnitud, los caudales captados por la concesionaria a la salida, están directamente relacionados con la escorrentía directa producto de los eventos de precipitación. De este modo, el flujo tiene un régimen pluvio-nival, destacándose en lo pluvial, por lo que la serie de caudales para esta cuenca debe ser obtenida en base a cursos de agua que tengan igual comportamiento, y que principalmente, no estén regulados por lagos o lagunas. En base a esto, las series de Caudales mensuales de las Estaciones “Río Aysén en Puerto Aysén”, “Río Blanco bajo junta riesco“ y “Río Lagunillas en Desagüe Lago Cóndor” no pueden ser utilizadas, ya que el comportamiento ellas no es completamente pluvio-nival, y está regulado por distintos lagos antes de sus respectivas desembocaduras.
Por lo anterior, se optó por utilizar el registro de la estación “Río Ñireguo en Villa Mañihuales” para ambas subcuencas, que pese a estar distante de la zona de interés, presenta un comportamiento pluvio-nival. Esta estación cuenta con registro desde 1980 a la fecha, con lo que cumple con el periodo requerido por la SISS. Así entonces, para calcular los caudales medios mensuales del Estero Rogel y del Río El Salto se ha realizado una transposición con el registro de Río Ñireguao en Villa Mañihuales.
Ambas estadísticas presentadas en la Tabla 4 se extraen del informe “Actualización de Estudios Hidrológicos de Fuentes – Estudio Hidrológico Puerto Aysén– Aysén, Hydroquality, 2014”, y se presentan en el Anexo A.
2.3.3. Derechos de Agua
Aguas Patagonia de Aysén, S.A. posee derechos de agua constituidos, de ejercicio permanente y continuo, para su uso en la producción de agua de consumo. Éstos se muestran en la Tabla 5.
Tabla 5: Derechos de Agua
Sistema Fuente
Total derechos constituidos y/o en Uso
(l/s)
Puerto Chacabuco Estero Rogel 50
Río El Salto 50
Fuente: Aguas Patagonia
3. GENERACIÓN DE CAUDALES 3.1 Generalidades
Para realizar la actualización del estudio hidrológico, es necesario acceder a los datos de caudales del Río El Salto y el Estero Rogel. Ante la escasez de registros fluviométricos para dichos cursos, se hace necesaria la generación sintética de datos que se utilizarán para hacer el análisis estadístico del estudio.
Entre las cuencas de los cauces en cuestión (Río El Salto – Estero Rogel y Río Ñireguao en Villa Mañihuales), existen similitudes geológicas, geomorfológicas, climáticas y de vegetación. En términos geológicos y geomorfológicos, ambas cuencas se ubican en la parte oriental Cordillera de los Andes, pese a que el sector de Puerto Chacabuco se encuentra hacia el sector costero. Sus terrazas están conformadas por material fluvio- glacial. En cuanto al clima, se observa que el comportamiento de las precipitaciones medias mensuales son de una alta correlación, como se muestra en la Figura 6 (R2=0,9371). Las temperaturas y la evapotranspiración media anual (según el Balance Hídrico Nacional de la DGA) tienen un comportamiento semejante tanto en sectores bajos como altos de las cuencas, donde la evapotranspiración está entre los 450 y 500 mm/año, y la temperatura es del orden de los 4 a 8°C. Por último, la vegetación de los sectores de igual elevación en las cuencas es similar en cuanto a la influencias sobre las abstracciones respecta.
Figura 6: Correlación de Precipitaciones Medias Mensuales entre las estaciones Puerto Chacabuco (ordenadas) y Villa Mañihuales (abscisas).
Fuente: Elaboración Propia
Finalmente, el método iguala los rendimientos medios de las cuencas:
∙
∙ . 1 Donde:
Qbase = Caudal medio mensual observado en la cuenca base
Abase = Área total de la cuenca base
Pbase = Precipitación anual observada en la cuenca base
QSR = Caudal medio mensual en la cuenca sin registros (a calcular)
ASR = Área total de la cuenca sin registros
PSR = Precipitación anual observada en la cuenca sin registros
La ciudad de Puerto Chacabuco obtiene su agua de consumo a través de la Estero Rogel, en forma permanente, y del rio El Salto en períodos de estiaje; dichos cauces no poseen registros de información fluviométrica, por lo que sus caudales debieron ser calculados de manera indirecta.
Tanto para río El Salto como para el Estero Rogel, se optó por realizar la transposición de caudales con la cuenca del río Ñireguao producto de semejanzas geográficas y comportamiento nivo-pluvial.
3.2 Transposición de Caudales
En la Tabla 6 se presentan los datos utilizados para realizar la Transposición de Caudales entre las cuencas del río Ñireguao en Villa Mañihuales y el Río El Salto – Estero Rogel. En ella se presentan las áreas de ambas hoyas hidrográficas, y la precipitación promedio anual sobre ellas. En particular, se determinó que la precipitación media anual sobre Villa Mañihuales es de 1581,3 mm; valor que es entregado por la estación meteorológica en el punto de medición fluviométrica. Este valor no es el existente en toda la cuenca, ya que según el plano de isoyetas, las precipitaciones disminuyen hacia el sector cordillerano. No obstante lo anterior, este valor resulta conservador a la hora de aplicar la Transposición de Caudales (es decir, la cuenca requiere mayor precipitación para generar la escorrentía determinada por la estadística).
Por su parte, para las subcuencas se utiliza la precipitación de Puerto Chacabuco dada la proximidad entre estas y la ubicación de la estación meteorológica.
Tabla 6: Área Aportante y Precipitación, Cuenca Río El Salto
Cuenca Área Aportante (km2) Precipitación Anual (mm)
Río Ñiguerao en Villa
Mañihuales 2000 1581,3
Río El Salto 11,914 2856,5
Estero Rogel 2,308 2856,5
Fuente: DGA e IGM
Finalmente, en las Tabla 7 y 8 se presentan los caudales obtenidos para el Río El Salto y el Estero Rogel en sus respectivos puntos de captación.
