Estudio de la interacción y regulación del sistema hídrico en la

Estudio de la interacción y regulación del sistema hídrico
en la cuenca lacustre de laguna de la Laja, Región del
Biobío, Chile.
Liubow González*, Abraham González, María Mardones.
Departamento de Ciencias de la Tierra, Universidad de Concepción, Casilla 160-C, Concepción, Chile
* E-mail: [email protected]
Resumen. El desarrollo hidroeléctrico del país de los
últimos 60 años, ha generado fuertes presiones sobre el
recurso hídrico, observándose fluctuaciones recurrentes de
su espejo de agua y en el nivel piezométrico en la
Plataforma Piedemonte y Depresión Central. El objetivo de
este estudio es realizar un análisis integrado de los
sistemas naturales de la Laguna de la Laja, para estimar
efectos del uso hidroeléctrico sobre el recurso hídrico
subterráneo de ésta cuenca. Para medir los efectos
producidos por las centrales hidroeléctricas sobre el
recurso hídrico se realizaron los siguientes estudios:
balance hidrológico, variaciones de las cotas históricas,
volúmenes y caudales de extracción por las centrales
hidroeléctricas. En el balance total de la cuenca lacustre,
se aprecia la importancia que tiene la superficie de la
laguna en la evaporación y la superficie sin vegetación en
la escorrentía e infiltración. Los efectos de la actividad
hidroeléctrica sobre la Laguna de la Laja se expresan
fundamentalmente en las variaciones de sus cotas en el
periodo de últimos 60 años, el cual refleja un descenso de
27 m en promedio con respecto al régimen natural y una
disminución de su área de extensión.
sobre estos.
2 Balance Hidrológico, resultados.
El clima en el área es de tipo mediterráneo, con una
temperatura media anual de 12,5°C, y con precipitaciones
media anuales de 2.080 mm (D.G.A., 2005). La cobertura
vegetal esta representada fundamentalmente por especies
nativas boscosa y esteparia de altura, con cuerpos de agua,
glaciares y superficies desprovistas de vegetación.
Glaciares que ocupan el 21,4%, conforman una reserva
importante de agua que alimenta tanto los sistemas lacustre
y fluvial como subterráneo durante el verano seco.
La cuenca de Laguna de la Laja presenta características
fisiográficas especiales: esta rodeada por cordones
montañosos con la salida por el manantial "Ojos del lago"
que da origen al río homónimo. Por su ubicación alta
montañosa es área de recarga para el acuífero de la zona
subyacente de Plataforma Piedemonte y Depresión
Central.
Palabras Claves: Cuenca lacustre, recurso hídrico,
balance hidrológico.
En base a datos meteorológicos de los últimos 25 años
(1980-2005) usando el método de Thomthwaite
(Thomthwaite y Mather 1957) se calculó la
evapotranspiración potencial, real e infiltración neta
mensual y media anual en la cuenca de estudio.
1 Introducción
Las cuencas hidrográficas de áreas montañosas tienen un
especial interés económico e hidrogeológico ya que poseen
abundantes recursos hídricos y forestales y es zona de
recarga, por lo que juegan un papel fundamental en la
ordenación de áreas de regadío y en los planes energéticos
nacionales.
2.1 Régimen natural
De acuerdo a los resultados obtenidos del balance natural
interior de la cuenca, el caudal de entrada es de
aproximadamente de 63,3 m3/s que consiste el aporte por
las precitaciones directas sobre la laguna (7,4 m3/s), aporte
por la escorrentía superficial (39,4 m3/s) y subterránea
(9,26 m3/s). Mientras que el caudal de salida es
aproximadamente de 48,8 m3/s, lo que desglosa en 1,9 m3/s
como evaporación directa desde la laguna, 12,7 m3/s por
evapotranspiración de las subcuencas y 34,2 m3/s el caudal
natural de salida de la cuenca por el manantial "Ojos del
lago" que da origen al río Laja.
El área de estudio corresponde a la cuenca lacustre de
Laguna de la Laja que se emplaza en el dominio de la
Cordillera de los Andes al Este del volcán Antuco y al Sur
de los Nevados de Chillán entre las coordenadas
geográficas: 37°21' - 37°30' latitud S y 71°15' - 71°29'
longitud W, centro Sur de Chile y abarca una superficie de
aproximadamente 961 km2 (Figura 1). Los recursos
hídricos fluviales y lacustre de la alta cuenca del Laja son
utilizados por cuatro centrales hidroeléctricas, de una
potencia hidráulica de 996 MW, que representa el 32,8%
de la potencia hidráulica instalada en Chile (3028,4 MW).
El objetivo general de este trabajo es evaluar relaciones
hidráulicas entre los recursos hídricos lacustre y
subterráneo y los efectos de la actividad hidroeléctrica
De acuerdo al balance natural de entrada y salida podemos
estimar un remanente del caudal igual a 14,5 m3/s que
corresponde a la recarga profunda para el acuífero de la
Plataforma Piedemonte y Depresión Central.
783
2.2 Régimen alterado
Durante los últimos 60 años el lago ha sufrido un descenso
de su nivel en 27 m, sin embargo esta disminución no ha
afectado el límite del sistema del flujo. Pero si la cota del
lago llegara por debajo de 1300 m s.n.m. el sistema del
flujo del agua subterránea se transformará a continuo, lo
que significa que las infiltraciones actuales tenderían a
desaparecer. Esto se puede confirmar con la disminución
del caudal de filtración del lago de 34, 2 m3/s a 26 m3/s en
condiciones naturales y actuales respectivamente.
Los efectos de la actividad hidroeléctrica sobre la Laguna
de la Laja se expresan fundamentalmente en las
variaciones de sus cotas en el periodo comprendido entre
1940 y 2005, el cual refleja un descenso de 27 m en
promedio con respecto al régimen natural.
Durante este periodo se distinguen tres etapas:
Primera etapa: 1941-1958 corresponde al estado natural
de la Laguna de la Laja con la cota promedio de 1363,7 m
s.n.m.
Segunda etapa: 1958-1972 corresponde a la construcción y
funcionamiento del Túnel de Vaciado para la central
hidroeléctrica El Toro. La cota promedio durante esta etapa
disminuyo a 1345,5 m s.n.m. con una baja de 18 m en
promedio.
Tercera etapa: 1972-2005 corresponde al inicio de
funcionamiento de la Central El Toro (año 1973). La cota
promedio en esta etapa disminuyó a 9 m, llegando a 1336,3
m s.n.m. (Figura 2)
80
Cota (respecto al 1300 m s.n.m)
70
Abanico
1948
3 Conclusiones y comentarios
La circulación del flujo subterráneo sigue paralela en cierto
modo, a la escorrentía superficial en sentido E-W,
descargando las aguas subterráneas hacia el río en
dirección aproximadamente ortogonal al curso de éste.
De acuerdo al balance natural de entrada y salida en la
cuenca lacustre de Laguna de la Laja el acuífero de la
Plataforma Piedemonte y Depresión Central recibe una
recarga de un caudal de 14,5 m3/s procedente de la
infiltración profunda.
Antuco
60
Los efectos de la actividad hidroeléctrica sobre la Laguna
de la Laja se expresan fundamentalmente en las
variaciones de sus cotas en el periodo comprendido entre
1940 y 2005, el cual refleja un descenso de 27 m en
promedio con respecto al régimen natural y una
disminución de su área de extensión, por un flujo de salida
sin retorno de 63 m3/s en los últimos 25 años, provocando
los descensos del nivel piezométrico en las zonas
Piedemonte y Depresión Central.
1981
El Toro
1973
50
40
30
20
I
II
10
0
III
1940
1963
1968
1973
1978
1983
1988
1993
1998
Año
Agradecimientos
Figura 2. Variaciones de las cotas de la Laguna de la Laja.
Este trabajo fue realizado en el marco del Proyecto DIUC
N°202025025-1.0.
2.3
Modelo de sistema de flujo del agua
subterránea
Referencias
Thiele, R; Moreno, H.; Elqueta, S.; Lahsen, A.; Rebolledo, S.; PetitBreuilh, M.E. 1998. Evolución geológico-geomorfológica
cuaternaria del tramo superior del valle del río Laja. Revista
Geológica de Chile, Vol. 25, N° 2, 229-255 pp. Chile
Thomthwaite y Mather 1957. Instructions and tables for computing
potencial evapotranspiration and the water balance, 5th printing.
N°3, Vol 10, CW Thomthwaite Associates, Laboratory of
Climatology, Elmer, NJ, USA.
Tóth J., 1999. Groundwater as a geologic agent: An overview of the
causes, processes, and manifestations. Hydrology Journal Nº 7,
pp. 1-14.
Winter T.C., 1999. Relation of streams, lakes, and wetlands to
groundwater flow systems. Hydrology Journal Nº 7, pp. 28-45
Winter T.C., Rosenberry D.O., 1998. Hydrology of prairie pothole
wetlands during drought and deluge: A 17-year study of the
Cottonwood Lake wetland complex in North Dakota in the
perspective of longer term measured and proxy hydrological
records. Climatic Change Nº40, pp 189-209.
Los cuerpos de aguas superficiales son partes integrales de
los sistemas de flujo subterráneo. El agua subterránea
interactúa con la superficial en prácticamente todo tipo de
paisajes (Winter, 1999).
El número y la diversidad de los fenómenos naturales que
generan el flujo subterráneo son prácticamente ilimitados,
ya que pueden ser modificados por uno o varios de los
componentes del medio hidrogeológico: topografía,
geología y clima (Tóth, 1999) o por las actividades
humanas que afectan las interacciones entre agua
subterránea y superficial. (Winter et al., 1998).
De acuerdo a las condiciones geomorfológicas e
hidrogeológicas de la cuenca lacustre se estima que el flujo
local del agua subterránea es hacia el lago (Figura 3).
784
72º W
73º W
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38º S
Simbología
Cuenca hidrográfica
del Río Laja
Límite internacional
Límite regional
Ríos y esteros
0
00
00
0
120
120
120
120
120
120
km
Ciudades principales
Figura 1. Mapa de ubicación
2500
2000
Sedimentos
del lago
Lago Laja
1368
1500
00
20
1400
1300
900
700
800
600
785
1600
1500
1400
1300
0
190
Figura 3. Modelo de sistema de flujo del agua subterránea.
1368
Cota m.s.n.m.
1800
Flujo regional
1700
1200
1100
1000
1000
Flujo local