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UNIVERSIDAD DE LA SERENA FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE MINAS

AVANCES EN EL CONOCIMIENTO DE LA RELACIÓN AGUAS SUPERFICIALES-AGUAS SUBTERRÁNEAS EN LA CUENCA DEL LIMARÍ,

REGIÓN DE COQUIMBO

PROYECTO DE MEMORIA PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL AMBIENTAL

PAMELA ANDREA SALAZAR GUTIÉRREZ

Profesional Guía Gustavo Freixas J.

Profesor Patrocinante Dr. Ing. Ricardo Oyarzún L.

La Serena, Enero 2012.

2

Avances en el Conocimiento de la Relación Aguas Superficiales-Aguas Subterráneas en la

Cuenca del Limarí, Región de Coquimbo Pamela Andrea Salazar Gutiérrez

Resumen

El cambio climático, el rápido crecimiento poblacional y el aumento de actividades

económicas demandantes de agua, han ausentado su carácter de recurso limitado en zonas

áridas y semi-áridas a lo largo del mundo. Esta situación es patente en varias cuencas del

Norte y Centro de nuestro país, como es el caso de la cuenca del Río Limarí, la que es

sujeto de esta investigación.

En este contexto y debido al poco conocimiento que se tiene de la interacción entre el río y

el acuífero, esta memoria buscó contribuir en el conocimiento de la relación entre aguas

subterráneas poco profundas y aguas superficiales, a través de dos actividades principales:

a) La realización de un mapa de conectividad potencial de río - acuífero y b) La

caracterización la dinámica temporal de los recursos hídricos superficiales y subterráneos.

Para lograr el primer objetivo se utilizó un método desarrollado por Bureau of Rural

Sciences de Australia, con el cual se buscó determinar la conectividad potencial río-

acuífero por medio de un índice de valoración basado en una ponderación numérica y

sistema de clasificación ideados para cuatro entradas de datos que corresponden a: la

profundidad de los niveles freáticos de pozos, la geología, la geomorfología y los

sedimentos del lecho del río. De acuerdo a esto fue posible cuantificar el grado potencial de

la interacción entre aguas superficiales y subterráneas, señalando aquellos sectores en

donde se presenta una Conectividad Alta, Media o Baja. Además de lo anterior, se

complementó el método ya descrito, con un análisis de las diferencias entre la cota del nivel

freático de los pozos y la cota del río en su posición más cercana al pozo, con el fin de

evaluar la dirección del flujo que se da en un punto dado en el tiempo, es decir, si el río

gana o pierde agua desde o hacia el acuífero.

Para llevar a cabo el segundo objetivo se hizo uso de un análisis estadístico de tendencias

de aguas subterráneas, precipitaciones y caudales que permite obtener información acerca

del comportamiento de estos factores en el tiempo. Finalmente, se calcularon algunos

índices Hidrológicos (precipitación, caudales, niveles de pozos) y se analizó temporal y

espacialmente la dinámica de dichos componentes.

3



Abstract

Climate change, population growth and increasing economic activities, have stressed it

character of a scarce resource in arid and semi-arid regions along the world. This situation

today is reflected in several northern and central basins of our country, as is the case Limarí

River Basin, which is the subject of this investigation.

In this context and due to the limited knowledge of the interaction between the river and the

aquifer, this investigation aims to contribute to the assessment of the relationship between

shallow groundwater and surface water through two main activities that are: a) The making

of a map of potential connectivity of river - aquifer b) Characterization of the temporal

dynamics of surface and groundwater resources.

To achieve the first objective, a method developed by Bureau of Rural Sciences of

Australia was used, which seeks to determine the potential connectivity stream-aquifer by

means an evaluation index based on a numerical weighting and rating system designed for

four inputs data corresponding to: the depth of the water table, geology, geomorphology

and sediments of the riverbed. Accordingly to this it is possible to quantify the potential

extent of the interaction between surface water and groundwater, indicating those areas

where the connectivity is High, Medium or Low. In addition to the above, a complement to

the method described was used, which consists of analyzing the differences in height

between the height of water table of wells and measure the height of the river measured

perpendicular to the well, to assess the direction of flow that occurs at a given point in time,

that is, if the river win or lose water from or to the aquifer.

To accomplish the second objective a statistical trend analysis of groundwater, rainfall and

flow was used, that provides information about the behavior of these factors over time.

Finally, some Hydrological indices were calculated (precipitation, flow, level of wells) and

the temporal and spatial dynamics of these components was analyzed.

4



ÍNDICE DE CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... 10

2. OBJETIVOS ............................................................................................................. 13

2.1 Objetivo General .............................................................................................. 13

2.2. Objetivos Específicos ....................................................................................... 13

3. METODOLOGÍA ..................................................................................................... 14

3.1 Área de Estudios .............................................................................................. 14

3.1.1 Componente Geográfico .......................................................................... 14

3.1.2 Componente Climático ............................................................................ 15

Tipos de Climas ........................................................................................... 15

Precipitación ................................................................................................ 16

3.1.3 Componente Hidrológico ........................................................................ 17

Red Hidrográfica ......................................................................................... 17

Sistema Paloma ........................................................................................... 19

3.1.4 Componente Geológico ........................................................................... 21

3.1.5 Geomorfología ........................................................................................ 23

3.1.6 Componente Hidrogeológico ................................................................... 24

a) Tipos de Acuíferos Característicos en la Cuenca del Limarí .................. 25

b) Río Limarí, Zona Ovalle-Barraza .......................................................... 25

c) Río Grande, Zona Ovalle- Embalse La Paloma ...................................... 27

d) Río Rapel y Río Grande, Zona que va desde Las Juntas hasta el embalse

La Paloma. ............................................................................................ 27

e) Río Grande y Río Mostazal ................................................................... 28

3.2 Desarrollo de los Mapas de Conectividad ......................................................... 29

3.2.1 Definición de Tramos .............................................................................. 29

3.2.2 Características del Cauce ......................................................................... 36

3.2.3 Mapas de Conectividad ........................................................................... 41

Información de Parámetros ......................................................................... 42

Nivel de Interacción ..................................................................................... 44

3.2.4 Modificación de la Metodología de Ransley et al. (2007)........................ 45

5



3.3 Caracterización de la Dinámica Hidrológica Espacio-Temporal. ....................... 47

3.3.1 Análisis de Tendencia.............................................................................. 47

Función No- Paramétrica Loess o Lowess .................................................... 48

Test No-Paramétrico Mann Kendall ............................................................. 50

3.3.2 Análisis Estacional de la Dinámica Precipitación-Caudal-Almacenamiento

Subterráneo ........................................................................................... 53

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ................................................................................ 59

4.1 Mapas de Conectividad .................................................................................... 59

4.1.1 Características del Cauce ......................................................................... 59

4.1.2 Mapas de Conectividad Según Metodología Australiana (Ransley et. al.,

2007) .................................................................................................... 62

4.1.3 Modificación de la Metodología Australiana ........................................... 66

4.2 Caracterización de la Dinámica Espacio-Temporal ........................................... 74

4.2.1 Análisis de Tendencias ............................................................................ 74

4.2.2 Análisis Visual por Zonas, según Metodología usada en Jourde (2011) ... 89

5. CONCLUSIONES..................................................................................................... 98

6. BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... 100

7. ANEXO I ............................................................................................................... 104

6



ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Esquema que indica diferencia entre afluente (i) y efluente (ii). ........................ 11

Figura 2. Mapa Provincia de Limarí. ............................................................................... 15

Figura 3. Mapa hidrológico cuenca del Río Limarí. ......................................................... 18

Figura 4. Geología de la parte media y baja de la zona de estudio. ................................... 22

Figura 5. Tramos ubicados en el sector que va desde la carretera Panamericana hasta

Ovalle. ............................................................................................................................. 31

Figura 6. Tramos ubicados en el sector que va desde Ovalle al Embalse La Paloma......... 32

Figura 7. Tramos ubicados aguas arriba del Embalse la Paloma correspondiente al Río

Grande (tramos 8, 10, 12) y partes terminales del Río Rapel (tramo 9) y el Río Mostazal

(tramo11). ........................................................................................................................ 33

Figura 8. Longitud del Tramo 1 (línea roja). .................................................................... 36

Figura 9. Longitud de la línea recta 1 que va desde el punto de inicio al punto de término

del tramo1 (línea naranja). ................................................................................................ 37

Figura 10. Ubicación y altura del punto final del tramo 1 (F1), que coincide con el punto

de inicio del tramo 2 (I2). ................................................................................................. 37

Figura 11. Determinación del ancho del río ..................................................................... 38

Figura 12. Determinación del ancho de la llanura aluvial. ................................................ 39

Figura 13. Longitud de línea recta para el cálculo de la sinuosidad (línea naranja que para

este ejemplo es de 0.905 Km). .......................................................................................... 40

Figura 14. Parámetros, clases y su valoración (Ransley et al. 2007). ................................ 41

Figura 15. Ponderación Índice de Conectividad (Ransley et al., 2007). ............................ 42

Figura 16. Imagen Google Earth con los pozos DGA señalados en amarillo usando la

herramienta “Marca de Posición” de Google Earth. Los diferentes colores del cauce

denotan los distintos tramos definidos previamente. ......................................................... 42

Figura 17. Esquema tipos de conexión según diferencias de cotas.................................... 45

Figura 18. Cota del río con respecto al pozo “Canal Tabalí”. ........................................... 46

Figura 19. Cálculo de promedio estacional en planilla Excel. .......................................... 48

Figura 20. Curva Lowess, programa Minitab. .................................................................. 49

7



Figura 21. Icono “Ventana Sesión”, programa Minitab. ................................................... 51

Figura 22. Test Mann Kendall para el pozo “Barraza 3”, en el programa Minitab. ........... 52

Figura 23. Cuenca del Río Limarí, zonas seleccionadas para el análisis de tendencias. .... 55

Figura 24. Imagen Google Earth de los tramos 1, 2 y 3 con las líneas transversales que

representan el ancho de la llanura aluvial y las líneas de sinuosidad. ................................. 59

Figura 25. Imagen Google Earth, Nivel de Conectividad por Tramos. ............................. 65

Figura 26. Tipo de Interacción Identificada. .................................................................... 71

Figura 27. Gráfica de los promedios históricos de las cotas de nivel freático para las

estaciones ubicadas desde Barraza a Ovalle. ..................................................................... 72

Figura 28. Gráfica de los promedios históricos de las cotas de nivel freático para las

estaciones ubicadas aguas arriba a Ovalle ......................................................................... 73

Figura 29. Gráfica de la curva Lowess para los pozos ubicados en el sector 1, de la

estaciones fluviométrica Limarí en Panamericana y pluviométrica La Torre. .................... 76

Figura 30. Gráfica de la curva Lowess para los pozos ubicados en el sector 2 y las

estaciones pluviométricas Ovalle y Sotaquí. ..................................................................... 77

Figura 31. Gráfica curva Lowess para pozos ubicados en el sector 3, de la estación

fluviométrica Grande en Puntilla de San Juan y del volumen embalsado en el Embalse La

Paloma. ............................................................................................................................ 78

Figura 32. Índices pluviométricos, fluviométricos y piezométricos para la Zona 1. .......... 89


Figura 35. Hidrogramas de las estaciones Embalse La Paloma (Precipitación), Grande en

Puntilla San Juan (Caudal) y Montepatria (Nivel estático). ............................................. 94


Figura 37. Hidrogramas de las estaciones Embalse La Paloma (Precipitación), Rapel en

Juntas (Caudal) y Asentamiento Alborada (Nivel estático). ............................................. 96

8



9



ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Denominación de los pozos pertenecientes a la DGA región de Coquimbo y

considerados en esta memoria. ............................................................................ 34

Tabla 2. Denominación de los puntos de toma de muestras del proyecto Fondecyt que se

ubican en al área de estudio de esta memoria. ..................................................... 35

Tabla 3. Estaciones Pluviométricas. ................................................................................. 57

Tabla 4. Estaciones Fluviométricas. ................................................................................. 57

Tabla 5. Resumen de los parámetros morfológicos y geométricos de los cauces............... 60

Tabla 6. Nivel de Conectividad. ....................................................................................... 64

Tabla 7. Tipo de Conexión............................................................................................... 67

Tabla 8. Distancia del pozo en relación al río. .................................................................. 68

Tabla 9. Resultados de Test Mann Kendall para los pozos de la DGA. ............................. 74

Tabla 10. Resultados de Test Mann Kendall para las estaciones de monitoreo de la DGA

(pluviométricas, fluviometrícas y embalse La Paloma). ....................................... 75

10



1. INTRODUCCIÓN

El cambio climático, el rápido crecimiento poblacional y el aumento de actividades

económicas demandantes de agua, han causado que ésta sea considerada un recurso

limitado en zonas áridas y semi-áridas a lo largo del mundo. Esta situación actualmente se

refleja en varias cuencas del Norte y Centro de nuestro país, como el caso de la cuenca del

Río Limarí, la cual es sujeto de esta investigación.

La cuenca del Río Limarí representa más del 50% de la superficie agrícola irrigada de la

región de Coquimbo, favorecido por la existencia de la mayor infraestructura hidráulica

orientada al riego en Chile, el Sistema Paloma, el cual consiste en un conjunto de tres

embalses, La Paloma, Recoleta y Cogotí, y la existencia de una densa red de canales de

riego. Estos factores han permitido un aumento sostenido de la superficie de regadío a

través de los años. Además, el cambio de tipo de cultivo y la introducción de nuevos

cultivos (ejemplo, frutales persistentes) han modificado los patrones estacionales de

consumo de agua, añadiendo un estrés adicional sobre los recursos hídricos limitados (a

modo de ejemplo, se presenta en Anexo 1 un balance hidrológico simplificado para la

cuenca del Río Grande). Esta situación ha motivado que la Dirección General de Aguas

(DGA) declare que existe una "sobreasignación" de los recursos hídricos. En concreto, la

cuenca del Río Limarí fue declarada "agotada" de acuerdo a la Resolución DGA Nº 72, de

Enero 19, 2005. Esto significa que desde esa fecha no pueden constituirse ni otorgarse

nuevos derechos de aguas superficiales. Luego un aumento en la demanda de agua sólo

podría suplirse por transacciones entre usuarios (asociadas a la liberación de aguas como

consecuencia de la adopción de riego tecnificado) o a la extracción de aguas subterráneas.

Esto último representa una situación compleja si se considera el poco conocimiento que se

tiene de la naturaleza de las interacciones entre aguas superficiales y subterráneas (DGA,

2008). En este contexto, esta memoria busca contribuir en el conocimiento de la relación

entre aguas subterráneas poco profundas y aguas superficiales en dicha cuenca.

11



Existen diferentes tipos de interacciones entre un río y el acuífero que lo subyace. Parsons

et al. (2008) postulan que dependiendo de las diferencias entre la cota del río y el nivel

freático del acuífero se pueden establecer tres categorías básicas que son: a) cuando el río o

arroyo está ganando agua desde el acuífero (Figura 1 i, condición de “afluente”); b) el río o

arroyo está perdiendo agua hacia el acuífero (Figura 1 ii, condición de “efluente”) o el río

presenta una condición hidráulica neutra con respecto al acuífero. En la práctica estas

categorías pueden variar estacionalmente. Los arroyos que ganan tienen por definición una

conexión saturada con el acuífero. Los arroyos que pierden pueden tener una conexión

saturada o insaturada con el acuífero (también llamado como “desconectado”).

i) ii)

Figura 1. Esquema que indica diferencia entre afluente (i) y efluente (ii).

i) Condición de Afluente, el río está ganando agua desde el acuífero. ii) Condición de

Efluente, el río está perdiendo agua, cediéndola al acuífero. En la figura, a: altura o cota del

Río, b: altura o cota del Terreno, c: profundidad del nivel freático y d: altura o cota de las

aguas subterráneas (b – c). Fuente: Winter et al. 1998.

Una forma de caracterizar la interacción río-acuífero puede ser su evaluación cartográfica,

como el método desarrollado por Bureau of Rural Sciences of Australia, lo que se traduce

en mapas de conectividad Ransley et al. (2007). Los mapas de conectividad son una

herramienta gráfica que permiten caracterizar el grado de interacción potencial existente

entre las aguas subterráneas y superficiales. Estos mapas son ideales como punto de inicio

en un estudio de este tipo, ya que es posible visualizar zonas dentro de una cuenca que

12



presentan condiciones más críticas o favorables que otras, ayudando así a guiar las futuras

investigaciones y discriminar cuales son los sectores que tienen una prioridad en su gestión.

Pese a esto, un mapa de conectividad no refleja una situación que se mantenga en el tiempo.

Parsons et al. (2008) señalan que en la práctica la interacción entre ríos y acuíferos actúa en

forma dinámica, fluctuando estacionalmente y sobre el largo plazo en respuesta a los

cambios climáticos y al impacto retardado de las extracciones de aguas subterráneas, por lo

que los mapas de conectividad sólo representan una “foto en el tiempo” del estado reciente

de la interacción. Así entonces, junto con estos mapas, resulta de interés disponer de una

caracterización espacio-temporal de la dinámica de las aguas subterráneas. Por ejemplo el

uso de Índices e Hidrogramas permite evaluar el comportamiento relativo de las aguas

superficiales y subterráneas en respuesta a la variabilidad climática que se da en una cuenca.

Igualmente, un análisis estadístico de tendencias de aguas subterráneas, precipitaciones y

caudales permite obtener información acerca del comportamiento dinámico (es decir,

comportamiento de estos factores en el tiempo).

Finalmente, es importante señalar que esta memoria se ha llevado a cabo como parte de las

actividades del proyecto Fondecyt de Iniciación 11100040 “Assessment of a multi-method

approach to establish surface water-shallow groundwater connectivity in the semi-arid

agricultural Limarí basin, North Central Chile”, desarrollado en el Departamento de

Ingeniería en Minas de la Universidad de La Serena.

13



2. OBJETIVOS

2.1 Objetivo General

• Realizar un análisis preliminar de la relación aguas superficiales - aguas

subterráneas en la Cuenca del Limarí.

2.2. Objetivos Específicos

• Realizar un mapa de conectividad potencial de Río - Acuífero, en la zona de los

ríos Grande y Limarí.

• Caracterizar la dinámica temporal de los recursos hídricos superficiales y

subterráneos en un período aproximado de 30 años.

14



3. METODOLOGÍA

3.1 Área de Estudios

La zona de estudio de esta memoria corresponde principalmente a las cuencas de los ríos

Grande y Limarí, en la Provincia de Limarí, Región de Coquimbo.

3.1.1 Componente Geográfico

La Provincia del Limarí se ubica en la IV Región de Coquimbo, entre los 30°20’ y 31°15’ S

y entre los 70°30’ y 71°49’ O, cubriendo una superficie total de 1.333.557 ha equivalente a

un 35.18% del territorio regional, extendiéndose desde las altas cumbres de la Cordillera de

los Andes hasta el borde costero (Figura 2). Su territorio se divide administrativamente en

cinco comunas: Río Hurtado, Monte Patria, Combarbalá, Punitaqui y Ovalle, siendo esta

última la capital provincial (DGA-CADE IDEPE, 2004).

15



Figura 2. Mapa Provincia de Limarí.

Fuente: http://www.gobernacionlimari.gov.cl/geografia.html

La cuenca hidrográfica del río Limarí tiene como límites geográficos el valle del Río Elqui

por el norte, el valle del Río Choapa por el sur, la Cordillera de los Andes por el este y el

Océano Pacífico por el oeste. Se extiende aproximadamente entre los 30°15’ y 31°20’ de

latitud sur, abarcando una superficie aproximada de 11.800 km2.

3.1.2 Componente Climático

El Clima de la Región de Coquimbo se ve afectado por la interacción de tres factores

(Kalthoff et al. 2002):

• El anticiclón del Pacífico del sur-este, que casi siempre bloquea la sistemas frontales

de precipitación, que acentúa por consecuencia el clima árido de la zona;

• La corriente fría de Humboldt a lo largo de la costa del Pacífico;

• La cordillera de los Andes que crean una barrera longitudinal a los vientos del oeste.

Tipos de Climas

La cuenca del río Limarí, presenta tres tipos climáticos, el Semiárido con nublados

abundantes, Semiárido templado con lluvias invernales y Semiárido Frío con lluvias

invernales (DGA-CADE IDEPE, 2004).

• Clima semiárido con nublados abundantes: se presenta a lo largo de toda la costa.

Su influencia llega hasta el interior (aproximadamente 40km), por medio de los

valles transversales y quebradas. Su mayor característica es la abundante nubosidad;

humedad, temperaturas moderadas, con un promedio de precipitaciones de 130 mm

anuales con un período seco de 8 a 9 meses.

16



• Clima semiárido templado con lluvias invernales: este clima se sitúa en el valle del

río Limarí, caracterizándose por ser un clima seco en el cual la evaporación es

superior a la precipitación y donde no hay excedentes hídricos. Sus temperaturas

medias anuales son inferiores a 18ºC.

• Clima semiárido frío con lluvias invernales: este clima se localiza en la Cordillera

de Los Andes sobre los 3.000 metros de altitud con características de altas

precipitaciones, temperaturas bajas y nieves permanentes que constituyen un aporte

significativo de agua en el período estival.

En general, esta cuenca se encuentra bajo la influencia de un bioclima con escasez de

precipitaciones y durante nueve meses del año presenta déficit hídrico. La estación

agroclimática Ovalle registra una temperatura media anual de 16,6°C, con una mínima de

9,4°C y una máxima de 23,8°C.

Precipitación

La inversión térmica que caracteriza a esta zona y a la Región de Coquimbo en general,

limita los movimientos verticales de aire generándose un régimen árido con escasas

precipitaciones que siguen un patrón típicamente mediterráneo de lluvias, es decir, una

acumulación de lluvias superior al 60% en los meses de invierno, llegando a ser casi nulas

en verano. Las precipitaciones anuales están comprendidas entre los 70 mm por el norte y

los 275 mm por el sur para toda la región.

La exposición de las laderas modifica notablemente el régimen hídrico, existiendo una

considerable influencia marina en las laderas situadas a sotavento, lo que incide en la

depositación de rocío o condensación de neblinas sobre la vegetación.

Cabe señalar que la DGA cuenta con 13 estaciones pluviométricas dentro de esta cuenca,

cuyos registros permiten contar con series históricas, algunas desde el año 1943 a la fecha.

17



Estas estaciones se ubican entre los 410 y 2.020 m.s.n.m., circunscribiéndose a los ríos

Hurtado, Grande, Guatulame y Limarí.

El análisis anual de las precipitaciones indica que en las estaciones situadas entre los 1.020

y 1.350 m.s.n.m. (Las Ramadas, Tascadero y Tulahuén) se concentra la mayoría de las

precipitaciones superiores a 500 mm. En cambio en las estaciones del sector medio y bajo

de la cuenca del Río Limarí, las lluvias sólo alcanzan valores entre los 300 a 500 mm/año

en años lluviosos (bajo la influencia del Fenómeno de El Niño). En sectores puntuales

(centro-sur) las precipitaciones pueden alcanzar incluso mayores registros (600-700

mm/año). Por otra parte el análisis mensual de las precipitaciones (Baldessari, 2007) indica

una mayor concentración en los meses de Mayo (12%), Junio (24%), Julio (37%) y Agosto

(16%).

3.1.3 Componente Hidrológico

La información correspondiente a la hidrología de la cuenca del Limarí fue obtenida

principalmente de DGA-CADE IDEPE (2004) y DGA (2008).

Red Hidrográfica

Los cursos principales de aguas superficiales dentro de la cuenca del Limarí son los ríos

Hurtado y Grande, que nacen en la zona de Alta Montaña y se unifican aproximadamente 4

km aguas arriba de la ciudad de Ovalle para formar el río Limarí, que luego de recorrer

alrededor de 60 km desemboca al mar en la localidad denominada Punta Limarí (Figura 3).

El río Hurtado constituye el único gran dren de la parte norte de la cuenca del Limarí. Nace

en el paso El Viento en la Cordillera de los Andes desde donde escurre en dirección SE -

NO antes de girar 90º a la altura de la localidad de Hurtado para tomar la dirección NE -

SO. En su largo recorrido recibe numerosos afluentes siendo los más importantes el río

Ternero, la quebrada Elqui, la quebrada Rapel y el río Chacay. A pesar de esto el río

18



Hurtado es el menos importante por el tamaño de su cuenca que abarca aproximadamente

2.600 km2 y porque drena la cuenca que se encuentra más al norte, es la que presenta una

menor pluviosidad.

En efecto, el río Grande, que drena la parte sur de la cuenca hidrográfica del Limarí, es el

afluente más importante del río Limarí debido a que tiene una hoya más de dos veces

superior a la del Hurtado (6.537 km2). El río Grande nace en la Cordillera de los Andes, en

el cerro Las Ramadas (4.040 m.s.n.m.) y recibe una serie de afluentes de importancia, entre

los cuales cabe mencionar: el río Rapel (con sus afluentes Palomo y Molles), el río

Mostazal y el río Guatulame (con sus afluentes Cambarbalá, Pama y Cogotí).

Figura 3. Mapa hidrológico cuenca del Río Limarí.

19



Fuente: Proyecto CHI-535 “Investigación de Recursos Hidráulicos en la IV

Región”, 1979.

Entre la ciudad de Ovalle y su desembocadura, el río Limarí recibe dos afluentes de escasa

importancia, ellos son los Esteros Ingenio por el norte y Punitaqui por el sur, teniendo

ambos sus orígenes en la cordillera de la Costa. Desde Ovalle hacia el mar, el Río Limarí

corre por valles muy abiertos, fuerte y repetidamente aterrazados, en donde se presentan

muy buenas tierras de cultivo. Al acercarse al mar, el valle se estrecha notablemente y

entrega sus aguas por un cauce de más o menos 500 m de ancho.

Sistema Paloma

El río Limarí cuenta con uno de los mejores sistemas de almacenamiento y conducción de

agua para riego del país con tres embalses que forman parte del Sistema Paloma, que dan a

la Provincia un gran potencial en cuanto a desarrollo agrícola, capacidad y seguridad de

riego. En efecto, el Sistema Paloma cuenta con los embalses La Paloma, Cogotí y Recoleta

que en conjunto embalsan mil millones de metros cúbicos y al mismo tiempo cuenta con

canales de gran capacidad (466 canales) que potencian y mejoran las redes de distribución

de este recurso.

Los embalses fueron construidos con la finalidad de aprovechar el agua en tiempos de

sequía o para controlar crecidas importantes. La particularidad de la cuenca del Limarí es la

posibilidad de gestión interconectada de los volúmenes acumulados en cada temporada de

riego, lo que otorga seguridad y flexibilidad al sistema. De 7.398 usuarios, los regantes de

la cuenca del Limarí cuentan con 633 Comunidades de Aguas, 8 Juntas de Vigilancia y 6

Asociaciones de Canalistas, lo que da un total de 647 organizaciones.

De norte a sur el primer embalse encontrado es el embalse Recoleta el que está emplazado

en el curso inferior del río Hurtado. Este posee una capacidad útil de 100 Mm3 y cubre un

área de 555 ha. En la parte media de la cuenca está el embalse Paloma el cual se ubica en

junta de los ríos Guatulame y Grande, y de una capacidad máxima es de 750 Mm3,

abarcando una superficie de 3000 ha. Finalmente se encuentra el embalse Cogotí el que se

20



ubica en la confluencia de los ríos Pama y Cogotí, tiene una capacidad útil de 150 Mm3 y

cubre una superficie de 850 ha.

21



3.1.4 Componente Geológico

La información de la geología fue obtenida de Anacona (2010), en donde se hace énfasis a

aquellos aspectos de la geología que tiene relevancia hidrogeológica. Bajo este enfoque la

geología en la zona se divide en dos grandes grupos: rocas consolidadas y rocas no

consolidadas.

Dentro de lo que se puede mencionar acerca de las rocas consolidadas, es que éstas

presentan permeabilidad preferentemente secundaria. Esto quiere decir que la infiltración

del agua se produce a través de fracturas o fallas presentes en el macizo rocoso.

Sobre las rocas no consolidadas se puede señalar que corresponden a unidades

sedimentarias de baja compactación depositadas entre el Mioceno Superior y el Holoceno,

las cuales corresponden a depósitos fluviales actuales, depósitos fluviales de terraza,

depósitos aluviales de terraza, depósitos de conos aluviales, depósitos coluviales,

escombros de falda y depósitos lacustres. La distribución de estas estructuras geológicas se

puede apreciar en la figura 4.

Depósitos Lacustres o Lagunares: Consisten en areniscas rojas blandas, arenas arcillosas,

arcillas pardas, margas y calizas margosas (a veces lenticulares). Su permeabilidad es muy

baja y no existen pozos en ellos.

Depósitos de Terrazas Aluviales: Corresponden a un manto aluvial de origen torrencial que

se ubica sobre el substrato rocoso, constituidos por secuencias detríticas de bolones y

gravas, poco cementadas, con intercalaciones de capas y lentes de arenas. Se reconocen dos

niveles principales de acumulación de sedimentos, uno inferior de edad Miocena inferior y

uno superior de edad probable Miocena media a superior. Sobre ellas se encuentra una capa

de sedimentos constituida por secuencias similares a las presentes en las capas inferiores,

de edad Pliocena a Holocena.

Estos depósitos forman una terraza que se ubica entre Ovalle por el este y la Carretera

Panamericana por el oeste, y entre quebrada Seca por el norte y Chalinga por el sur. En su

22



parte este alcanza una altura de 300 m.s.n.m. y en su parte oeste llega a los 270 m.s.n.m.

alcanza espesores de hasta 200 m.

En este tipo de depósito es donde existe la mayor cantidad de sondajes. Si bien en todos los

pozos se encuentran estratos conformados por bolones, gravas y arenas o niveles de gravas

y arenas con una componente arcillosa, en la mayoría predomina este segundo tipo.

También es posible encontrar capas de arcilla, aparentemente continuas entre pozos vecinos.

Fi

gura 4. Geología de la parte media y baja de la zona de estudio.

Fuente: Anacona 2010.

Depósitos de Conos Aluviales: Se encuentran principalmente formando abanicos al pie de

quebradas tributarias al cauce principal. Corresponden a depósitos de mala selección y baja

compactación constituidos por gravas, gravillas, arenas y algunos bolones, inmersos en una

matriz de arena a gravilla. Hacia las cabeceras engranan con depósitos coluviales, mientras

que en sus extremos terminales engranan con los depósitos fluviales.

23



Depósitos de Escombros de Falda y Materiales Coluviales: Corresponden a depósitos

heterogéneos de arenas, gravas, bolones, limos y arcillas, de baja compactación, que se

encuentran ubicados en conos de deyección, donde la distribución de los sedimentos varía

en función de la pendiente. En la zona apical se encuentran las fracciones gruesas, que se

originan debido a la acción gravitacional y a flujos ocasionales, y consisten principalmente

en bolones y gravas, con una matriz de arena y arcilla. Hacia la parte media de los conos

comienza a disminuir la granulometría, encontrándose arenas, arcillas, limos y gravas en

menor proporción. En su parte baja se intercalan con depósitos aluviales actuales.

Depósitos de Terrazas Fluviales Subactuales: Las terrazas corresponden a escalones

modelados por el río a medida que éste ha ido profundizando su cauce. Están constituidas

principalmente por bolones, gravas y arenas. Localmente en algunos sondajes se ha

encontrado lentes de arcilla con espesores variables (2 a 20 m).

Depósitos Fluviales Actuales: Corresponden a sedimentos de baja compacidad ubicados en

el lecho actual del río, atravesando los depósitos de terrazas aluviales. Consisten en bolones,

gravas y arenas. Los clastos son redondeados a subredondeados, evidenciando transporte y

retrabajo. Presentan algunos lentes de gravas y limos arcillosos.

3.1.5 Geomorfología

El relieve de la zona es de tipo montañoso, caracterizado por la ausencia de la depresión

intermedia que aparece como rasgo distintivo en la parte septentrional y central de Chile,

presentando en cambio angostos valles alargados transversales de Este a Oeste, algunos de

los cuales llegan a adquirir un gran desarrollo, como la cuenca interior de Ovalle.

(SERPLAC, DGA, ONU, CORFO, 1979)

Dentro de la cuenca es posible distinguir cuatro grandes conjuntos físicos que son:

• La Alta Montaña: Corresponde a la Cordillera de Los Andes. Ocupa la posición

extrema oriental de la región y se distingue por sus alturas, su capacidad de

24



retención nival y por la ausencia de volcanismo cuaternario. Sus cumbres superan

los 3.500 m, alcanzando sobre la frontera chileno-argentina los 6.000 m de altitud.

• La Media Montaña: Agrupa todos aquellos relieves cuya altura no supera los 3.000

m.s.n.m. y está separado de la Cordillera de los Andes por la Falla de Vicuña.

Aparece como un relieve desmembrado y discontinuo, debido a la intensa disección

fluvial a que ha estado sometido. El límite occidental de la unidad queda demarcado

por la franja litoral y los relieves asociados a ella. Por lo general, los cursos de agua

que se originan en estos relieves no logran acumular recursos hídricos suficientes

como para escurrir permanentemente o para construir valles con depósitos

sedimentarios y sistemas de terrazas.

• La Franja Litoral: En este ambiente se inicia el dominio de las terrazas de

sedimentación marina. Los Altos de Talinay presentan un conjunto de plataformas

de abrasión marina que se correlacionan con los niveles de sedimentación de las

bahías de Coquimbo y Tongoy. Estas terrazas litorales limitan hacia el este con

macizos de varios cientos de metros separados unos de otros por quebradas que han

formado los cursos de agua en su trayecto para alcanzar el mar.

• Los Valles Fluviales Transversales: Su forma es producto de la actividad de las

aguas corrientes, con alturas que no superan los 300 m en su curso inferior. Estos

valles fluviales se caracterizan por presentar, en sus cursos medio e inferior, un

completo sistema de terrazas que corresponden a las superficies de sedimentación

marina descritas anteriormente. De esta forma, estas terrazas se correlacionan con

los cambios sufridos por el nivel del mar durante el Cuaternario. (Paskoff, 1970)

3.1.6 Componente Hidrogeológico

Las características hidrogeológicas señaladas a continuación corresponden a los sectores

acuíferos que se relacionan a los cursos de aguas superficiales analizados en este estudio.

La información referente se obtiene principalmente del “Proyecto CHI-535, Investigación

25



de los recursos hidráulicos en la IV región, en su informe “Hidrogeología de la cuenca del

río Limarí” (SERPLAC, DGA, ONU, CORFO, 1979) donde se describe exclusivamente al

relleno sedimentario no consolidado.

a) Tipos de Acuíferos Característicos en la Cuenca del Limarí

El agua subterránea se presenta saturando dos tipos de acuíferos, uno correspondiente a un

fluvial moderno de mayor permeabilidad y bajo éste, un fluvial antiguo de menor

permeabilidad, que normalmente constituye la caja del cauce. Los acuíferos son

esencialmente libres, por lo cual el fluvial antiguo se presenta saturado bajo el relleno

moderno.

Los acuíferos se presentan interconectados con los cursos superficiales, siendo en algunos

casos afluentes y en otros efluentes dependiendo de las características fisiográficas de la

cuenca y de las áreas de recarga.

Las características del relleno actual, en general son óptimas para la explotación de las

aguas subterráneas, normalmente hasta los primeros 10 a 20 metros. Los sedimentos

infrayacentes pertenecientes al fluvial más antiguo son de mayor potencia y menor

permeabilidad, pero contiene algunos horizontes más permeables. La litología del acuífero

en el fluvial actual es de rodados, gravas, arenas y limos. El fluvial interior antiguo presenta

además porcentajes variables de limo, arcilla y capas limo arcillosas.

b) Río Limarí, Zona Ovalle-Barraza

Corresponde por su extensión y capacidad de almacenamiento al área de mayor importancia

hidrogeológica de la cuenca del Limarí. En esta zona existe una gran planicie o terraza

fluvial del Cuaternario Antiguo- Terciario Superior, que se representa como relleno de una

cuenca Intermontaña. El material de relleno fluvial de esta cuenca está constituido por

clastos redondeados, localizados dentro de una matriz areno-limosa de porcentajes

variables. La potencia del relleno es superior a los 100 metros y el relleno fluvial actual

26



depositado por el río tiene una potencia estimada entre 10 a 20 metros, el cual constituye el

horizonte acuífero de mejor permeabilidad.

27



c) Río Grande, Zona Ovalle- Embalse La Paloma

Es una zona de interés por la capacidad de embalse que posee, siendo el área más favorable

la correspondiente a la mitad noroeste, debido a que presenta un depósito fluvial actual

extenso, desarrollado sobre el relleno fluvial-aluvial del Cuaternario Antiguo. El área más

austral presenta un cauce más estrecho, con sedimentos fluviales actuales, desarrollados

sobre la roca de basamento (las cuales en algunos sectores afloran en superficie) y sobre

sedimentos del fluvial antiguo. Las características litológicas del fluvial moderno, son

similares o algo inferiores a los sedimentos fluviales ya descritos en la zona Ovalle-

Barraza, presentando una potencia estimada entre 10 y 15 metros y disminuyendo hasta

probablemente 6 metros cerca del Embalse La Paloma. El fluvial antiguo se estima en más

de 80 metros en el sector Norte disminuyendo hacia el Sur, su granulometría es de gravas y

conglomerados, con gran proporción de limos y arcillas, lo cual le impone una baja

transmisividad.

Los pozos existentes entregan caudales del orden de los 5 l/s lo cual estaría relacionado con

una granulometría fina, del acuífero del Cuaternario Antiguo, puesto que las cribas de los

pozos se ubican principalmente en este acuífero y el abatimiento deja el nivel de agua bajo

el acuífero superior, por efecto de la pérdida de carga del pozo.

d) Río Rapel y Río Grande, Zona que va desde Las Juntas hasta el embalse La Paloma.

Este sector es una zona favorable por su capacidad de Embalse y por ser permanentemente

irrigada por el río y aguas de regadío. La potencia del relleno fluvial moderno es superior a

los 35 metros en su sección final (entre el embalse La Paloma y la intersección con el río

Ponio), la cual disminuye a 30 metros en su sección central. Los sedimentos del relleno

fluvial están caracterizados por la presencia de gravas- arenas con proporciones variables

de elementos finos.

28



e) Río Grande y Río Mostazal

Estos valles presentan escasa información hidrogeológica, y en general se estima el

basamento no superior a una profundidad de 35 metros. El río Grande tiene una extensión,

superior a la de Mostazal. El río Mostazal por lo general es de poco desarrollo superficial y

profundo. Se estima que en esta zona no habría un fluvial antiguo. Las zonas de mayor

interés (por poseer una mayor capacidad de almacenamiento) dentro de esta zona,

corresponde a las confluencias de los ríos Grande y Mostazal, la Quebrada el Sauce y las

cercanías al pozo Chilecito. A lo largo del resto del río Grande hasta Carén, los mejores

sectores parecen relacionarse con la desembocadura de conos aluviales.

29



3.2 Desarrollo de los Mapas de Conectividad

3.2.1 Definición de Tramos

Lo primero a definir fue la división de los cursos de agua del área de estudio en tramos, que

se determinaron según la ubicación de los pozos de aguas subterráneas con información de

la DGA de la Región de Coquimbo y aquellos muestreados en el marco del proyecto

Fondecyt 11100040.

Mediante imágenes satelitales del área de interés obtenidas de Google Earth se definieron

12 tramos, estableciéndose 5 de ellos desde el sector de la carretera Panamericana a Ovalle,

2 tramos ubicados en el sector que va de Ovalle hasta el Embalse la Paloma, y otros 5

tramos aguas arriba de dicho Embalse. Cada tramo fue dibujado a través de una ruta que va

por el curso principal observado del río. Estos tramos pueden apreciarse en las figuras 5-7.

En las tablas 1 y 2 se expresan, el nombre y su abreviación de los pozos pertenecientes a la

DGA de la región de Coquimbo y el nombre y abreviación de los puntos muestreados en el

proyecto Fondecyt 11100040 (aguas subterráneas y superficiales), respectivamente,

ubicados en cada tramo.

30



31

Avances en el Conocimiento de la Relación Aguas Superficiales-Aguas Subterráneas en la Cuenca del Limarí, Región de Coquimbo

Pamela Andrea Salazar Gutiérrez

Figura 5. Tramos ubicados en el sector que va desde la carretera Panamericana hasta Ovalle.

Pozos DGA Pozos muestreados en el proyecto Fondecyt.

Lugares de muestreo de aguas superficiales tomados en el marco del proyecto mencionado.

Tramo 1 Tramo 2 Tramo 3

Tramo 4

Tramo 5

Carretera Panamericana

32



Figura 6. Tramos ubicados en el sector que va desde Ovalle al Embalse La Paloma.

Pozos DGA Pozos muestreados en el proyecto Fondecyt.

Lugares de muestreo de aguas superficiales tomados en el marco del proyecto mencionado.

Tramo 6

Tramo 7

33



Figura 7. Tramos ubicados aguas arriba del Embalse la Paloma correspondiente al Río Grande (tramos 8, 10, 12) y partes terminales

del Río Rapel (tramo 9) y el Río Mostazal (tramo11).

Pozos DGA Lugares de muestreo de aguas superficiales tomados en el marco del proyecto mencionado.

Tramo 8 Tramo 9

Tramo 10

Tramo 11

Tramo 12

34



Tabla 1. Denominación de los pozos pertenecientes a la DGA región de Coquimbo y considerados en esta memoria.

Tramo Pozos por

Tramo

Nombre del Pozo Tramo Pozos por

Tramo

Nombre del Pozo

1

B1

Barraza 1

5

FM

Fundo El Mirador

B3 Barraza 3 6 AS2 Agua Potable Sotaquí 2

2 CT Canal Tabalí 7 C Carachilla

PT Pueblo Tabalí EP Embalse La Paloma

3 SJ1 Pueblo San Julián 1 PP Pueblo La Paloma

SJ2 Pueblo San Julián 2 8 MP Montepatria

4 P24 Parcela 24 Limarí

9 AA Asentamiento Alborada

Juntas

P13 Parcela 13 Limarí AC Asentamiento Cerrillos

VL Asentamiento Las Vegas

Limarí

10 CH Chilecito

35



Tabla 2. Denominación de los puntos de toma de muestras del proyecto Fondecyt que se ubican en al área de estudio de esta memoria.

Tramo Punto

muestreado

Nombre del punto

muestreado

Tramo Punto

muestreado

Nombre del punto

muestreado

1

L10

APR* Barraza

4

E4

Estero El Ingenio en Badén

L9 Rio Limarí en Barraza L4 APR* Limarí

2 L8 APR* Cerrillos Tamaya 5 L3 Río Limarí en La Chimba

L7 Río Limarí en Cruce Los

Aromos

L2 Aguas del Valle, Ovalle

3 E6 APR* El Trapiche L1 Río Limarí en Los Peñones

E5 Estero El Ingenio en Cruce El

Trapiche-San Julián

7 G3 APR* en El Guindo

L6 APR* San Julián G2 Río Grande en El Guindo

L5 Rio Limarí en Cruce El

Trapiche-San Julián

G1 Río Grande (Aguas abajo

Embalse La Paloma)

APR* : Agua Potable Rural (Pozo).

36



3.2.2 Características del Cauce

Las características del cauce analizadas en este estudio fueron las pendientes del cauce, la

sinuosidad del río y el ancho del río y de la llanura aluvial. Cada uno de estos aspectos fue

determinado por tramo. Para el análisis de las pendientes se obtuvieron de Google Earth

las cotas iniciales y finales de cada tramo y se tomó en cuenta la longitud total del tramo

según el curso que lleva el río y la longitud en línea recta, es decir, una línea que va desde

el punto de inicio del tramo hasta su punto de término. Con esto el cálculo de las pendientes

por tramo se obtiene de las siguientes fórmulas:

(1)

(2)

Las figuras 8-10 que se muestran a continuación ejemplifican la forma de obtener los datos

necesarios para efectuar los cálculos de las pendientes.

Figura 8. Longitud del Tramo 1 (línea roja).

Tramo 5

Cota final - cota inicial Pendiente del río = Long. del río

Cota final - cota inicial Pendiente del río = en línea recta Long. línea recta

Tramo 1

37



Figura 9. Longitud de la línea recta 1 que va desde el punto de inicio al punto de término

del tramo1 (línea naranja).

Figura 10. Ubicación y altura del punto final del tramo 1 (F1), que coincide con el punto

de inicio del tramo 2 (I2).

Línea 1

38



Los valores del ancho del río al igual que los del ancho de la llanura aluvial se obtienen del

trazado de líneas transversales que cruzan de orilla a orilla el río y lo que se estima como

llanura aluvial. La forma de obtener dichos valores se muestran a modo de ejemplo en las

figuras 11 y 12.

Figura 11. Determinación del ancho del río

39



Figura 12. Determinación del ancho de la llanura aluvial.

La sinuosidad del río junto con el ancho del río y el ancho de la llanura aluvial fueron

calculados cada un kilómetro de avance del río. Así se obtuvieron varios valores de estos

parámetros por cada tramo, lo que permitió posteriormente calcular en Excel un valor

promedio.

En el caso de la sinuosidad, este parámetro se puede obtener al dividir la longitud de una

ruta dada que va por el curso del río con una línea recta que une los puntos de inicio y fin

de la misma ruta. Como los cálculos se hicieron cada un kilómetro de curso del río, la

sinuosidad se calculó a través de la siguiente ecuación:

(3)

Donde:

S: Sinuosidad del río por cada 1 Km de longitud del cauce.

Long. Línea recta: Longitud de la línea que une los puntos de inicio y fin de la ruta de 1

Km de cauce, cuyo valor es siempre menor o igual a 1 Km.

S = 1 (Km) / long. línea recta (Km)

40



La figura 13 muestra como se visualiza en Google Earth la longitud de la línea recta para

realizar los cálculos de la sinuosidad del río.

Figura 13. Longitud de línea recta para el cálculo de la sinuosidad (línea naranja que para

este ejemplo es de 0.905 Km).

41



3.2.3 Mapas de Conectividad

De acuerdo a Ransley et al. (2007), en adelante la “metodología australiana”, la

conectividad potencial río-acuífero en una cuenca se puede determinar por medio de un

índice de valoración, basado en cuatro entradas de datos: (a) La profundidad del nivel

freático, (b) los sedimentos del lecho del río; (c) la geología y (d) la geomorfología.

Esta metodología, desarrollada en Australia, se basa en una ponderación numérica y un

sistema de clasificación, ideado para las cuatro entradas de datos antes mencionadas. En

síntesis cada dato de entrada posee un rango en los que se subdivide la información, y para

cada rango se tiene una valoración de acuerdo a si favorece o no la conexión entre las aguas

superficiales y subterráneas (Figura 14).

Figura 14. Parámetros, clases y su valoración (Ransley et al. 2007).

Finalmente el método realiza una calificación, la cual representa la influencia relativa de los

parámetros descritos en la conectividad, es decir, a cada conjunto de datos de entrada se le

asigna un peso relativo entre 2 y 5, en que un peso de 2 es el menos importante y un peso

42



de 5 es el más importante. Dicha calificación se presenta en la ecuación del Índice de

Conectividad que se expresa como:

Modelo de Índice de Conectividad = (3* profundidad del nivel freático) + (5* sedimentos

del cauce del río) + (5*geología) + (2*geomorfología)

Figura 15. Ponderación Índice de Conectividad (Ransley et al., 2007).

Información de Parámetros

i) Los datos de profundidad del nivel freático fueron obtenidos de pozos pertenecientes a

la Dirección General de Aguas (DGA) de la Región de Coquimbo. Para el área de

estudio se tomaron en consideración, por su ubicación y disponibilidad de datos, 18

pozos, cuya ubicación espacial se muestra en la figura 16.

Figura 16. Imagen Google Earth con los pozos DGA señalados en amarillo usando la

herramienta “Marca de Posición” de Google Earth. Los diferentes colores del cauce

denotan los distintos tramos definidos previamente.

43



Cabe señalar que para los cálculos del Índice de Conectividad no se tomaron en cuenta los

Tramos 11 y 12 correspondientes a la parte terminal del río Mostazal y parte del Río

Grande respectivamente, ya que en dichos tramos no existen pozos de monitoreo de la

DGA y, por lo tanto, no se disponía del parámetro profundidad del nivel freático requerido

en el método australiano.

Con el fin de determinar si existe una variación anual de los datos de profundidad del nivel

freático, estos fueron considerados de manera estacional, por lo que se compilaron para

periodos de 4 meses estimados como:

• Noviembre a Febrero Verano

• Marzo a Junio Invierno

• Julio a Octubre Primavera

Esta selección por meses corresponde a los periodos de muestreos del proyecto Fondecyt en

el cual se desarrolla este trabajo. Así entonces, los datos compilados fueron promediados

estacionalmente para establecer un valor representativo para cada periodo.

ii) La información sobre la geología se obtuvo del material bibliográfico de la DGA

Región de Coquimbo, correspondiente al volumen “Hidrogeología de la Cuenca del

Río Limarí, Marzo 1979” del Proyecto CHI – 535, Investigación de Recursos

Hidráulicos. En este estudio se detallan las características de los acuíferos divididos

por zonas dentro de las cuales la información relevante para este estudio se encuentra

señalada en las secciones Zona Ovalle – Salala, Zona Ovalle – Embalse La Paloma,

Zona Río Grande, Aguas Arriba Embalse La Paloma.

iii) Los sedimentos del cauce del río fueron definidos según información de estratigrafía de

pozos de privados que tiene la DGA.

iv) La geomorfología del área de estudio fue considerada como un ambiente erosional

aguas arriba de la confluencia entre el río Rapel y el río Grande, y un ambiente

44



deposicional aguas debajo de dicho punto, esto en función del cálculo previo de las

pendientes de los cauces analizados por tramos.

Nivel de Interacción

Debido a que en el documento de Ransley et al. (2007) no se estipulan los rangos de

valores de los índices para establecer un nivel de conectividad, la presente memoria

propone el siguiente esquema para cuantificar el nivel de interacción entre las aguas

superficiales y subterráneas:

En este esquema se fija un valor máximo de 75, que es el valor generado por el Modelo de

Índice de Conectividad que resulta al establecer las condiciones más favorables para la

conectividad, un valor mínimo de -78,5 obtenido al establecer las condiciones más

desfavorable dentro del modelo, y un valor intermedio de 31, que es el valor obtenido al

calcular un Índice de Conectividad en situaciones intermedias. Finalmente los valores - 24

y 53 se obtienen al promediar el valor intermedio con el valor mínimo y máximo,

respectivamente. Así se proponen los siguientes rangos:

• Conectividad Baja Valor menor a -24

• Conectividad Media Valor entre -24 y 53

• Conectividad Alta Valor mayor a 53.

Conectividad Baja

Conectividad Media

Conectividad Alta

45



3.2.4 Modificación de la Metodología de Ransley et al. (2007)

Aunque con la metodología descrita es posible estimar el grado potencial de la interacción

entre el río y el acuífero, es decir si existe una conectividad alta, media o baja, no permite

evaluar cual es la dirección del flujo que se da en un punto dado en el tiempo o, en otras

palabras, si el río gana / pierde agua desde / hacia el acuífero.

Es por esto que para lograr una caracterización más completa de la conectividad entre aguas

subterráneas y superficiales se realizó una modificación o complementación al método

descrito que incluye la evaluación de las diferencias de alturas entre la cota del nivel

freático (determinada a partir de los pozos de la DGA) y la cota del río. Esto se realizó con

el fin de evaluar de mejor forma el tipo de interacción que se da entre los cursos de aguas

subterráneas y superficiales.

Cabe señalar que para estos análisis se toma en cuenta el acuífero más cercano a la

superficie, por lo que se establece una profundidad umbral máxima de 10 metros de las

aguas subterráneas en relación de la cota del río. Es decir, si la profundidad del nivel

freático con respecto al río es mayor a este valor, se considera que el río y el acuífero están

desconectados. Este valor límite de 10 metros es tomado en consideración en el trabajo

realizado por Parsons et al. (2008), cuando los niveles potenciométricos indican que hay un

componente de flujo que atraviesa el río. De esta manera y recordando la figura1, se

obtiene lo que se muestra en la figura 17.

˃ 0 (a ˃ d) ≤ 10 (m) conectado, condición de efluente.

Si (a – d) ˃ 10 (m) desconectado

˃ 0 (d ˃ a) conectado, condición de afluente.

Figura 17. Esquema tipos de conexión según diferencias de cotas.

46



Siendo “a” la altura o cota del río, y “d” los valores de alturas de las aguas subterráneas

(que resultan de la diferencia entre la cota de terreno del punto en que se ubica el pozo y la

profundidad del nivel freático de dicho pozo). Las cotas de terreno de los pozos para este

trabajo fueron obtenidas de la DGA región de Coquimbo.

Las alturas o cotas del río (“a” de la figura 1) se determinaron a través de imágenes

satelitales del Google Earth. Se trazó una línea perpendicular desde un pozo dado hasta el

río, con el fin de conseguir un punto fijo con el cual se pudo obtener la cota del río. A modo

de ejemplo la figura 18 muestra la elevación a la cual se encuentra el río en relación a la

ubicación del pozo “Canal Tabalí”.

Figura 18. Cota del río con respecto al pozo “Canal Tabalí”.

47



3.3 Caracterización de la Dinámica Hidrológica Espacio-Temporal.

Como segunda parte de esta memoria se realizó una caracterización dinámica espacio-

temporal del sistema hidrológico de la cuenca, la cual considera básicamente dos aspectos:

1) un análisis de tendencia estacional de los pozos de aguas subterráneas (ver Tabla 1),

estaciones fluviométricas ubicadas en el sector, y de los registros del volumen embalsado

en el embalse La Paloma, además del análisis anual de estaciones de monitoreo

pluviométricas; 2) una evaluación visual de las características de la dinámica hidrológica

por zonas seleccionadas, siguiendo la metodología utilizada en Jourde et al. (2011).

3.3.1 Análisis de Tendencia

Lo primero a realizar fue la preparación de datos con el fin de obtener un análisis estacional

de los pozos a estudiar. Para esto, en una planilla Excel con los datos de los pozos, se

calculó un promedio estacional estimado cada cuatro meses, lo que resultó en tres períodos

al año definidos de la manera siguiente:

• Noviembre a Febrero Diciembre

• Marzo a Junio Abril

• Julio a Octubre Agosto

A modo de ejemplo la figura 19 muestra la forma de efectuar los cálculos para el pozo

“Barraza 3” en la planilla Excel.

48



Figura 19. Cálculo de promedio estacional en planilla Excel.

Luego a partir de los datos promediados estacionalmente se efectuó un análisis de

tendencias no-paramétrico, a través de las herramientas Lowess o Suavizador y el test

Mann Kendall, utilizando el software Minitab v16 y la macro “MKTREND”.

Función No- Paramétrica Loess o Lowess

Las curvas “Lowess” (Locally Weighted Scatterplot Smoothing) o más genéricamente

“Loess” (local regression) desarrolladas por Cleveland en el año 1979 se basan en ajustar

modelos de regresión polinómicos locales para estimar cada punto y luego unir las

estimaciones Souvignet et al. (2010). El operador “Lowess” se ajusta a una regresión

polinómica de segundo grado ponderada localmente para suavizar las líneas de tendencias.

Se trata del ajuste de al menos 2n ecuaciones de mínimos cuadrados ponderados, con lo

cual para cada valor de X= X0, un valor de Ŷ es calculado desde una regresión WLS

(Weighted Least Squares) cuyos pesos están en función de la distancia de X0 y la magnitud

los residuales de la regresión anterior (procedimiento iterativo). Los pesos de la regresión

wi son calculados por la siguiente ecuación:

wi = wxi * wri

49



Donde wxi es el peso de la distancia, la cual es una función de la distancia entre el centro de

la ventana xi y todos los otros valores de x. El peso residual wri es una función de | Yi - Ŷi |

que es la distancia en la dirección Y entre el valor observado Yi y el valor predicho Ŷi

desde la ecuación anterior WLS. Estos pasos se repiten para cada observación en el

conjunto de los datos y/o para otros puntos dentro del campo de variación de la variable

explicativa. Los valores estimados por estas regresiones se grafican en el diagrama de

dispersión y se unen produciendo una curva de regresión no paramétrica.

Para obtener esta curva en el programa Minitab es necesario hacer “clic” con el botón

secundario sobre la gráfica de los datos (serie histórica); después de esto aparecerá una

primera ventana en la cual se debe elegir la opción “agregar” y luego seleccionar la función

“suavizador” que está al final de la segunda ventana, esto se ilustra de mejor forma en la

figura 20:

Figura 20. Curva Lowess, programa Minitab.

Cabe mencionar que esta curva Lowess da sólo una visión cualitativa de la posible

tendencia.

Curva Lowess

50



Test No-Paramétrico Mann Kendall

Para la evaluación estadística de tendencias se utilizó el test no paramétrico de Mann-

Kendall. Este test ha sido ampliamente aplicado en estudios de identificación de tendencias

en series hidrometeorológicas y otras series ambientales, por ejemplo en Muñoz (2008). Su

desarrollo se resume como:

i) Se listan los valores de las variables (precipitaciones anuales por ejemplo), de forma

ordenada (x1, x2,…xn).

ii) Se obtiene el signo de la diferencia de cada par de valores al comparar sus magnitudes

(xj - xk) ( j > k) de acuerdo con lo siguiente:

iii) Obtención del estadístico S de Mann Kendall, mediante la ecuación:

Si S es positivo se infiere de forma subjetiva que la tendencia es creciente, cuando S es

negativo se infiere que hay tendencia decreciente.

iv) Con base a los indicadores se estima una varianza para el estadístico S de Mann

Kendall, que considera el caso de los empates (xj – xn = 0) obtenidos en el paso 2,

mediante la ecuación:

=

51



v) A partir del estadístico Z se evalúa la hipótesis de interés, que puede ser:

1) H0: No hay tendencia vs. Ha: Hay tendencia decreciente.

2) H0: No hay tendencia vs. Ha: Hay tendencia creciente.

El signo positivo o negativo del estadístico Z determina si la tendencia es creciente o

decreciente respectivamente y su magnitud indica si la tendencia de la serie es leve o

pronunciada.

El test de Mann-Kendall proporciona un valor de significancia, denominado p-value. Si

dicho valor es inferior a 0,05 (aprox.), implica que la hipótesis adoptada (H0) tiene altas

garantías de veracidad. A medida que este valor se hace más grande, las probabilidades van

disminuyendo; hasta que llegando a un valor de 1, la probabilidad es nula.

Para hacer uso de la macro “MKTREND” en el programa Minitab se debe estar en la

ventana “Sesión”, cuyo icono se encuentra en la barra de herramientas, como se muestra en

la siguiente figura:

Figura 21. Icono “Ventana Sesión”, programa Minitab.

52



Luego es necesario escribir el siguiente comando: % mktrend seguido de un espacio y la

columna con los datos que se quieran analizar. Como ejemplo de lo expresado

anteriormente en la figura 22 se visualizan los resultados que se obtienen con el Test Mann

Kendall.

Figura 22. Test Mann Kendall para el pozo “Barraza 3”, en el programa Minitab.

53



3.3.2 Análisis Estacional de la Dinámica Precipitación-Caudal-Almacenamiento

Subterráneo

La metodología, siguiendo el enfoque de Jourde et al. (2011), consta del uso de Índices

estandarizados de las variables hidrológicas, los que son definidos como valores reducidos

centrados para cada año hidrológico y son calculados según la ecuación:

(4)

Donde I es el Índice que puede ser pluviométrico, fluviométrico o piezométrico,

dependiendo de lo que se quiera calcular, ya sea, precipitación, caudales o niveles estáticos

de pozos, respectivamente. La variable Xi, en el caso de la precipitación, es la suma de las

precipitaciones para el año i; en el caso de la fluviometría y los niveles piezométricos de

pozos, se relaciona al promedio anual de caudales y alturas de los niveles estático de las

agu X y σ representan, respectivamente, la

media interanual y la desviación estándar del parámetro analizado sobre el periodo de

referencia. Con esto se busca realizar un análisis preliminar de las relaciones entre los

compartimentos superficial y subterráneo del sistema hidrológico.

Para llevar a cabo estos análisis la etapa inicial consistió en seleccionar aquellas zonas

dentro del área de estudio que dispusieran de estaciones pluviométricas, fluviométricas y de

monitoreo de aguas subterráneas cercanas entre sí y además que contaran con registro de

datos representativos, con el fin de evaluar si existe alguna relación o dinámicas entre las

estaciones seleccionadas.

σxxiI −

=

54



De acuerdo a los datos disponibles, sólo se pudieron elegir tres zonas que cumplieron con

tales requisitos. Cada zona está representada por las estaciones de monitoreo que se detallan

a continuación y se encuentran señaladas en la figura 23.

La Torre (precipitación)

Zona 1 Limarí en Panamericana (caudal)

Barraza 3 (nivel estático de aguas subterráneas)

Embalse La Paloma (precipitación)

Zona 2 Grande en Puntilla de San Juan (caudal)

Montepatria (nivel estático de aguas subterráneas)

Embalse La Paloma (precipitación)

Zona 3 Rapel en Juntas (caudal)

Asentamiento Alborada (nivel estático de aguas subterráneas)

55



Figura 23. Cuenca del Río Limarí, zonas seleccionadas para el análisis de tendencias.

Pozos de aguas subterráneas. Estaciones pluviométricas Estaciones fluviométricas.

Todas las estaciones pertenecientes a la DGA.

Zona 1

Zona 2

Zona 3

56



57



Las tablas 3 y 4 señalan respectivamente la denominación de las estaciones pluviométricas

y fluviométricas, pertenecientes a la DGA, que se encuentran dentro del área de estudio.

Tabla 3. Estaciones Pluviométricas.

Estación pluviométrica Nombre de la Estación

LT La Torre

O Ovalle

RC Recoleta

S Sotaquí

EP Embalse La Paloma

CN Carén

TH Tulahuén

Tabla 4. Estaciones Fluviométricas.

Estación fluviométrica Nombre de la Estación

LP Limarí en Panamericana

LPB Limarí en Peñones Bajo

GP Grande en Puntilla de San Juan

GA Grande en Agua Chica

RJ Rapel en Juntas

GCP Grande en el Coipo

MC Mostazal en Carén

GCY Grande en el Cuyano

Posteriormente en una planilla Excel se calculan los índices pluviométricos, fluviométricos

y piezométricos para cada año (abreviados como IP, IQ, IPZ, respectivamente), los que son

graficados, a modo de determinar aquellos años que tengan los mayores o menores valores

(es decir, mayor o menor variabilidad).

58



Como segunda etapa y final, se seleccionaron aquellos años con un mayor índice

pluviométrico (IP). Para ello se analizó visualmente, a través de Hidrogramas o gráficos de

las series de tiempo, la relación precipitación-caudal-cota del nivel freático, de tal forma de

tratar de identificar el tipo de dinámica existente (es decir, si un aumento en las

precipitaciones se asocia a un aumento de caudal en el río y luego una elevación de los

niveles freáticos, o si los niveles freáticos aumentan primero, etc.)

Cabe señalar que sólo se seleccionaron aquellos años que contaban con registros de datos

de los tres tipos de estaciones de monitoreo.

59



4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

4.1 Mapas de Conectividad

4.1.1 Características del Cauce

La representación gráfica de los resultados obtenidos para determinar las características del

cauce se presenta en la figura 24. Los valores por tramo de las pendientes del río y los

promedios de la sinuosidad y anchos de la llanura aluvial y del río se muestran en la tabla 5.

Figura 24. Imagen Google Earth de los tramos 1, 2 y 3 con las líneas transversales que

representan el ancho de la llanura aluvial y las líneas de sinuosidad.

60



Tabla 5. Resumen de los parámetros morfológicos y geométricos de los cauces.

Tramos Longitud del tramo por cauce (m)

Longitud Tramo línea

recta (m)

Cota final

(msnm)

Cota inicio

(msnm)

Pendiente Pendiente línea recta

Sinuosidad Ancho del río (m)

Ancho planicie aluvial (m)

1 11140 8906 78 41 0.0033 0.0042 1.12 24.63 1013.0

2 10607 8614 116 78 0.0036 0.0044 1.16 14.64 859.5

3 5945 4868 138 116 0.0037 0.0045 1.15 15.33 977.5

4 9798 7337 184 138 0.0047 0.0063 1.13 12.11 906.7

5 8944 7831 224 184 0.0045 0.0051 1.05 22.91 702.8

6 8802 7445 266 224 0.0048 0.0056 1.08 16.90 1535.8

7 11946 10084 319 266 0.0044 0.0053 1.13 17.52 923.4

8 8590 7394 478 449 0.0034 0.0039 1.12 25.03 588.6

9 11758 9487 820 478 0.0291 0.0360 1.14 4.33 185.3

10 19016 17074 688 478 0.0110 0.0123 1.10 21.52 520.0

11 6841 5774 856 688 0.0246 0.0291 1.09 9.69 275.6

12 29610 21969 1225 688 0.0181 0.0244 1.10 11.39 278.3

61



Hasta el tramo 8, cuya cota final se ubica en la confluencia entre el río Rapel y el río

Grande (recordando que la numeración de tramos va de aguas abajo hacia aguas arriba), las

pendientes en general son inferiores a 0.005 y a partir del tramo 9 hacia aguas arriba las

pendientes aumentan en un orden de magnitud, siendo cercanas o superiores a 0.02.

Igualmente se advierte que entre el tramo 7 y 8 (que coinciden con la ubicación del embalse

La Paloma), el ancho de la Planicie aluvial disminuye en forma importante.

Con respecto a la sinuosidad, esta no presenta mayores diferencias entre los distintos

tramos, variando entre 1.05 y 1.16, permitiendo clasificarlos tramos como “sinuosos” (o de

sinuosidad moderada) de acuerdo a la clasificación dada por el Protocolo HIDRI (2006).

De acuerdo a estos resultados, en particular pendiente y ancho de la planicie aluvial, parece

adecuada la selección de régimen (erosional/ deposicional) definida arbitrariamente (con su

límite en el sector del embalse La Paloma) como se descubrió previamente.

62



4.1.2 Mapas de Conectividad Según Metodología Australiana (Ransley et. al., 2007)

Los datos considerados para realizar los cálculos del Modelo de Índice de Conectividad

correspondientes a las ponderaciones de la información de niveles freáticos de pozo,

geología, geomorfología y sedimentos del lecho del río (Ransley et al., 2007) se presentan

en la Tabla 6 y espacialmente en la figura 25. En ella se muestra que, de acuerdo a los

cálculos realizados y al establecimiento de conectividad por rango de valores, los tramos 1,

2, 3, 4, 5, 8, 9 y 10 tienen una conectividad “Alta”, mientras los tramos 6 y 7 tienen una

conectividad “Media”.

A pesar de que los datos de pozos fueron analizados estacionalmente con el fin de evaluar

si existía una variación de los niveles de agua a lo largo del año, en la tabla 6 no se aprecia

una variación importante en ninguno de los pozos, por lo que la valoración final del nivel

freático por pozo es el mismo para cada estación del año. La relevancia de estos resultados

radica en que es posible señalar que el sistema aguas subterráneas se comporta en forma

bastante estable en cualquier época del año (baja variación estacional), cuando se considera

la tendencia histórica de esta dinámica.

Dentro de los valores de niveles freáticos existen sólo dos pozos que tienen un

comportamiento distinto al de los demás. Se trata del Pozo “Agua potable Sotaquí 2” (AS2)

en donde el agua subterránea se encuentra a una profundidad mayor a los 10 metros por lo

que recibe una valoración de 3, y el pozo “Chilecito” (CH), cuya profundidad del agua

desde la superficie excede los 20 metros obteniendo una valoración de 0,5. Aunque tienen

una valoración distinta, esta condición no influye de gran manera en los resultados finales

debido a que la profundidad del nivel freático tiene una importancia menor dentro del

modelo de la que tienen los sedimentos del lecho de río y la geología. De la misma forma

ocurre con la geomorfología. Pese a que tiene valores distintos según la ubicación de los

pozos aguas arriba o aguas bajo del punto de confluencia de los ríos Grande y Rapel, los

resultados obtenidos muestran que estas diferencias no tienen una influencia mayor dentro

del modelo.

63



Como ya se mencionó anteriormente, son los sedimentos del lecho del río y la geología los

parámetros más relevantes en este enfoque. Esto se refleja en los resultados, donde los

sectores que tienen relación con los tramos 6 y 7, al contener porcentajes de limos y

arcillas en sus estratos, obtienen un valor menor de acuerdo a su valoración (véase la fig. 14

Parámetros, clases y su valoración), lo que contribuye en gran medida a que estos tramos

obtengan (exhiban) una conectividad media.

Es relevante indicar que en el tramo 7 se obtiene un nivel de conectividad media, a pesar de

que el sector en que se ubica el pozo Pueblo Paloma (PP) presenta un valor alto de

conectividad. Se establece de esta forma debido a que este pozo se ubica en la parte final

del tramo, por lo que se toma en mayor consideración los resultados (nivel freático)

obtenidos para los pozos Carachilla (C) y Embalse Paloma (EP).

64



Tabla 6. Nivel de Conectividad.

Tramo Pozo Profundidad del nivel freático promedio [m] Valoración Nivel Freático Valoración

Índice de Conectividad

Nivel de Conecti-

vidad A B C A B C Sedimentos del lecho del río

Geología

Geomor- fología

1 B1 1.71 1.68 1.67 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 1.00 67.00 Alta

B3 2.97 2.94 2.93 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 1.00 67.00

2 CT 2.10 2.21 2.16 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 1.00 67.00 Alta

PT 4.82 4.78 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 1.00 67.00

3 SJ1 0.46 0.47 0.47 5.00 5.00 5.00 5.00 3.00 1.00 57.00 Alta

SJ2 1.72 1.37 1.52 5.00 5.00 5.00 5.00 3.00 1.00 57.00

4 P24 3.14 3.32 3.43 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 1.00 67.00 Alta

P13 2.94 3.31 3.48 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 1.00 67.00

VL 1.65 1.86 1.70 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 1.00 67.00

5 FM 0.68 0.67 0.64 5.00 5.00 5.00 3.00 5.00 1.00 57.00 Alta

6 AS2 13.39 12.59 13.06 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00 1.00 41.00 Media

7 C 1.70 1.59 1.79 5.00 5.00 5.00 3.00 3.00 1.00 47.00 Media

EP 0.59 1.08 1.34 5.00 5.00 5.00 3.00 3.00 1.00 47.00

PP 4.32 4.23 3.93 5.00 5.00 5.00 5.00 3.00 1.00 57.00

8 MP 6.36 6.24 5.96 5.00 5.00 5.00 5.00 3.00 1.00 57.00 Alta

9 AA 1.79 1.84 2.00 5.00 5.00 5.00 5.00 3.00 5.00 65.00 Alta

AC 3.12 3.07 3.29 5.00 5.00 5.00 5.00 3.00 5.00 65.00

10 CH 29.46 29.44 29.07 0.50 0.50 0.50 5.00 5.00 5.00 61.50 Alta

A: Nov – Feb B: Mar – Jun C: Jul – Oct

65



Figura 25. Imagen Google Earth, Nivel de Conectividad por Tramos.

Conectividad Alta Conectividad Media

Tramo 1

Tramo 10

Tramo 9 Tramo 8

Tramo 7

Tramo 6 Tramo 5

Tramo 4

Tramo 3 Tramo 2

66



4.1.3 Modificación de la Metodología Australiana

Los valores de las diferencias entre las cotas del río y las cotas de los niveles freáticos de

los pozos se muestran en la tabla 7. Estos resultados se complementan con los resultados

obtenidos en el Mapa de Conectividad según la Metodología Australiana, es decir, para

cada nivel de conectividad resultante se le agrega la clasificación del tipo de interacción,

condición de afluente o efluente (o río ganando o perdiendo).

Como se estableció anteriormente (figuras 1 y 17), las diferencias (a-d) con valor negativo

indican que el río está ganando aguas desde las aguas subterráneas. Al contrario si esta

diferencia tiene un valor positivo significa que el río está perdiendo agua y cediéndolas al

sistema de aguas subterráneas y si estos valores son superiores a 10 metros se asume que el

río y el acuífero están desconectados.

La evaluación de los resultados se realizó por tramo, tomando en cuenta la distancia a la

que se encuentran los pozos en relación al río, es decir, si hay más de un pozo ubicado en el

tramo analizado se considera de mayor importancia aquel que esté más cercano al río. En

las situaciones en que los pozos se encuentren a una distancia similar, se tomó en

consideración la magnitud, en valor absoluto, de las diferencias de cotas. Estas distancias

calculadas que hay desde los pozos al río se expresan en la tabla 8. Los resultados por

tramos son los siguientes:

Tramo 1: A pesar de que los dos pozos (B1, B3) pertenecientes a este tramo determinan

valores opuestos, es decir que uno presenta una condición de afluente y el otro de

efluente, se considera más determinante el resultado del pozo Barraza 1 (B1) por

ser éste más cercano al río. Con esto el tramo 1 se clasifica con un nivel de

conectividad “alta” y tipo de interacción “río perdiendo”.

67



Tabla 7. Tipo de Conexión.

Tramo Pozos por

tramo

*Cota terreno

pozo

*Cota Nivel Freático (d) *Cota del cauce a la altura del

pozo (a)

a-d Tipo de Conexión A B C A B C

1 B1 50 48.29 48.33 48.33 49 0.71 0.67 0.67 Alta-río perdiendo

B3 66 63.03 63.06 63.07 63 -0.03 -0.06 -0.07

2 CT 82 79.90 79.79 79.84 83 3.10 3.21 3.16 Alta-río perdiendo

PT 99 94.18 94.22 94.00 79 -15.18 -15.22 -15.00

3 SJ1 125 124.54 124.53 124.53 121 -3.54 -3.53 -3.53 Alta-río ganando

SJ2 125 123.28 123.63 123.48 122 -1.28 -1.63 -1.48

4 P24 151 147.86 147.68 147.57 146 -1.86 -1.68 -1.57

Alta-río ganando P13 158 155.06 154.69 154.52 160 4.94 5.31 5.48

VL 170 168.35 168.14 168.30 166 -2.35 -2.14 -2.30

5 FM 192 191.32 191.33 191.36 191 -0.32 -0.33 -0.36 Alta-río ganando

6 AS2 265 251.61 252.41 251.94 260 8.39 7.59 8.06 Media-río perdiendo

7 C 296 294.30 294.41 294.21 292 -2.30 -2.41 -2.21 Media-mixto río ganando-

perdiendo EP 326 325.41 324.92 324.66 330 4.59 5.08 5.34

PP 320 315.68 315.77 316.07 319 3.32 3.23 2.93

8 MP 402 395.64 395.76 396.04 399 3.36 3.24 2.96 Alta-río perdiendo

9 AA 495 493.21 493.16 493.00 495 1.79 1.84 2.00 Alta-mixto río perdiendo/

ganando AC 632 628.88 628.93 628.71 628 -0.88 -0.93 -0.71

10 CH 564 534.54 534.56 534.93 544 9.46 9.44 9.07 Alta-río perdiendo

A: Nov – Feb B: Mar – Jun C: Jul – Oct *Las cotas están medidas en m.s.n.m.

68



Tabla 8. Distancia del pozo en relación al río.

Nombre Pozo Distancia del

pozo al río [m] Nombre Pozo

Distancia del

pozo al río [m]

Barraza 1 921 Fundo El Mirador 393

Barraza 3 1184 Agua Potable Sotaquí 460

Canal Tabalí 599 Carachilla 297

Pueblo Tabalí 967 Embalse La Paloma 79.7

San Julián 1 863 Pueblo La Paloma 291

San Julián 2 768 Montepatria 118

Parcela 24 Limarí 928 A. Alborada Juntas 68

Parcela 13 Limarí 1273 A. Cerrillos 180

A. Las Vegas Limarí 193 Chilecito 304

Tramo 2: Este es uno de los tramos que tiene una mayor dificultad de análisis, pues, al

igual que en el tramo anterior, los dos pozos que se ubican en este tramo exhiben

condiciones opuestas, representando que en un sector del tramo se produce una

condición de efluente (pozo Canal Tabalí) y en otro sector una condición de

afluente (pozo Pueblo Tabalí), siendo este último el pozo que posee el mayor

valor absoluto de la relación “a-b”. Pese a esto se considera de mayor

representatividad los resultados del pozo Canal Tabalí (CT), ya que este es el que

está más cercano al río, por lo que el tramo se clasifica con conectividad “alta”

con un tipo de interacción “río perdiendo”. Es importante señalar que el Pozo

Pueblo Tabalí es un caso especial, pues de acuerdo a este análisis presenta el

mayor valor en relación a los otros pozos estudiados. Debido a estos resultados

es probable que en el sector específico en que se ubique el pozo exista una zona

de afloramiento local de las aguas subterráneas.

69



Tramo 3: Ambos pozos pertenecientes al tramo 3 presentan la misma situación, donde la

diferencia entre cotas tiene un valor negativo, señalando que las aguas

subterráneas, en este sector, estarían aportando agua al río, por lo que el tramo se

considera que tiene conectividad “alta” y el tipo de interacción es “río ganando”.

Tramo 4: Los 3 pozos ubicados en este sector presentan distintas situaciones: el pozo

Parcela 24 Limarí (P24) y el pozo Asentamiento Las Vegas Limarí (VL)

obtienen valores negativos, señalando que las aguas subterráneas aportan agua al

río. Mientras que el pozo que se ubica entremedio, pozo Parcela 13 Limarí (P13),

presenta un valor positivo, señalando que el río aporta aguas al acuífero. Con

esto se podría decir que el tramo presenta una situación mixta, pero siguiendo el

criterio de la cercanía del pozo al río, el pozo Parcela 13 Limarí es, dentro de

todos los pozos analizados, el más lejano al río, por lo que se consideró de mayor

relevancia los resultados obtenidos para los pozos P24 y VL, obteniéndose así

un tramo con una conectividad “alta” y un tipo de interacción “río ganando”.

Tramo 5: Con un sólo pozo (FM), este tramo tiene un tipo de interacción “río ganando”,

aunque cabe señalar que el valor de la diferencia entre cotas es muy pequeño en

magnitud, por lo que podría estar estacionalmente variando.

Tramo 6: También con un sólo pozo para su análisis, este tramo presenta un nivel de

conectividad “media” con un tipo de interacción “río perdiendo”.

Tramo 7: Este tramo tiene tres pozos que tienen valores con signos distintos, por lo que se

considera que tiene una interacción “mixta”, es decir su condición es de “río

ganando/ perdiendo”. Lo anterior, tomando en cuenta que los tres pozos se

ubican a una distancia similar, cercana al río.

Tramo 8: Los resultados para el único pozo ubicado en este tramo muestran que en el

sector se da una conectividad “alta” con una interacción del tipo “río perdiendo”.

70



Tramo 9: Para este tramo los valores obtenidos indican que hay una interacción “mixta”,

tomando en consideración los mismos criterios utilizados para el análisis de los

tramos anteriores, que corresponden a la cercanía al río y a la magnitud del

resultado. Por lo que el tramo se clasifica con una conectividad “alta” y una

interacción “mixta” del tipo “río perdiendo/ganando”.

Tramo 10: En este tramo, según los resultados obtenidos para el único pozo ubicado en el

sector, el nivel de conectividad es “alta” con una interacción del tipo “río

perdiendo”.

La figura 26 muestra la distribución espacial de las 5 categorías de flujo que se dan en el

área de estudio, correspondientes a: Conectividad alta-río perdiendo, conectividad alta-río

ganando, conectividad alta-mixto río ganando/perdiendo, conectividad media-río perdiendo,

conectividad media-mixto río perdiendo/ ganando.

Es importante volver a señalar que estos resultados se han obtenido considerando el

promedio histórico de los valores de cota de nivel freático para las estaciones (épocas del

año) consideradas. Evidentemente, al analizar esto a una escala temporal menor (forma

instantánea), se pueden encontrar probables modificaciones en el comportamiento

observado. Esto se muestra en las figuras 27 y 28, donde se incluyen los niveles freáticos

de los pozos (“d” de la figura 1) y el nivel del río (“a” de la figura 1), este último asumido

constante (y así dibujado como una línea recta horizontal). Se advierte así que la relación

“a-b” cambia en el tiempo y, por lo tanto, debe tenerse esto presente al momento de

interpretar más en detalle estos resultados.

71



Figura 26. Tipo de Interacción Identificada.

Alta-río perdiendo Media-río perdiendo Alta-río ganando Media-mixto río ganando/ perdiendo Alta-mixto río perdiendo/ ganando

72



Figura 27. Gráfica de los promedios históricos de las cotas de nivel freático para las estaciones ubicadas desde Barraza a Ovalle.

73



Figura 28. Gráfica de los promedios históricos de las cotas de nivel freático para las estaciones ubicadas aguas arriba a Ovalle.

74



4.2 Caracterización de la Dinámica Espacio-Temporal

4.2.1 Análisis de Tendencias

La información de cada pozo, de las estaciones pluviométricas (La Torre, Sotaquí,

Embalse La Paloma), fluviométricas (Limarí en Panamericana, Grande en Puntilla de San

Juan) y el volumen embalsado del embalse La Paloma, se evaluaron mediante las

metodologías de la curva Lowess y el test Mann Kendall. A modo de lograr una mejor

apreciación, las gráficas de los pozos fueron divididas en tres sectores, señalados como: a)

Sector 1 desde la carretera Panamericana hasta San Julián; b) Sector 2 desde San Julián al

embalse La Paloma; y c) Sector 3 aguas arriba de dicho embalse. Esto puede apreciarse en

las figuras 29, 30 y 31 según el orden indicado anteriormente.

La tabla 9 muestra los valores, obtenidos con el test Mann Kendall, del estadístico Z y los

p-value de cada pozo.

Tabla 9. Resultados de Test Mann Kendall para los pozos de la DGA.

Tramos Pozos por Tramo

Z P-value P- value Ha: Upward trend Ha: Downward trend

(tendencia ascendente) (tendencia descendente) 1 B1 -1.087 0.861 0.139

B3 -9.076 1.000 0.000 2 CT -1.514 0.935 0.065

PT 0.463 0.322 0.678 3 SJ1 -1.509 0.934 0.066

SJ2 -2.102 0.982 0.018 4 P24 -3.549 1.000 0.000

P13 -3.965 1.000 0.000 VL 1.177 0.120 0.880

5 FM -0.067 0.527 0.473 6 AS2 -2.137 0.984 0.016 7 C -5.599 1.000 0.000

EP -1.640 0.949 0.051 PP 0.068 0.473 0.527

8 MP 1.626 0.052 0.948 9 AA -5.209 1.000 0.000

AC -1.988 0.977 0.023 10 CH -4.895 1.000 0.000

75



Los resultados de el test estadísticos Mann Kendall para las estaciones de monitoreo

pluviométricas, fluviometrícas y del embalse La Paloma (volumen embalsado) se presentan

en la Tabla 10.

Tabla 10. Resultados de Test Mann Kendall para las estaciones de monitoreo de la DGA

(pluviométricas, fluviometrícas y embalse La Paloma).

Estación de Monitoreo Z P-value P- value Ha: Upward trend Ha: Downward trend (tend. ascendente) (tend. descendente)

Limarí en Panamericana (Caudal) 3.202 0.001 0.999

Embalse La Paloma

(Precipitación)

0.729 0.233 0.767

La Torre (Precipitación) 1.054 0.146 0.854

Sotaquí (Precipitación) 1.033 0.151 0.849

Grande en Puntilla de San Juan

(Caudal)

1.834 0.033 0.967

Embalse La Paloma (Altura agua

embalsada)

1.653 0.049 0.951

Cabe señalar que el análisis estadístico de las estaciones de monitoreo señaladas se realiza

en contraste a los resultados obtenidos por los pozos.

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Figura 29. Gráfica de la curva Lowess para los pozos ubicados en el sector 1, de la estaciones fluviométrica Limarí en Panamericana y pluviométrica La Torre.

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Figura 30. Gráfica de la curva Lowess para los pozos ubicados en el sector 2 y las estaciones pluviométricas Ovalle y Sotaquí.

78



Figura 31. Gráfica curva Lowess para pozos ubicados en el sector 3, de la estación fluviométrica Grande en Puntilla de San Juan y del volumen embalsado en el Embalse La Paloma.

79



Los análisis de los resultados de los pozos ubicados en el sector 1 se describen a

continuación:

Barraza 1: Este pozo, en particular, cuenta con muy pocos registros de datos, por lo

que es difícil visualizar en la gráfica de la curva si existe algún tipo de

tendencia. Los valores de los estadísticos señalan que no hay evidencia

significativa para indicar que existe una tendencia, debido a que ambos p-

values son mayores al valor de significancia 0.05. Pese a esto se puede

decir que este pozo tiene una mayor tendencia a la disminución de los

niveles freáticos, debido a que el p-value que acepta la hipótesis de

tendencia descendente es más cercano a este valor de significancia y el

valor de Z tiene signo negativo. De todas formas, esta disminución es poco

significativa si se toma en cuenta que entre el punto más alto y el más bajo

de la curva hay solo 25 cm de diferencia.

Barraza 3: En la gráfica se puede ver una tendencia progresiva a la disminución de

los niveles estáticos del pozo a través del tiempo, donde el punto más alto

(inicio de la gráfica) y el punto más bajo de la curva (al final de la gráfica)

tienen una diferencia de alrededor a 1 m. Los valores de los estadísticos

reafirman esta situación, pues según los valores de los p-values se señala

que la tendencia descendente es la que se acepta. Además el valor de Z es

negativo y tiene un valor en magnitud mayor a cualquiera de los demás

pozos analizados, por lo que se puede decir que esta tendencia es

pronunciada.

Canal Tabalí: Visualmente no se puede evidenciar una clara tendencia en la gráfica,

aunque en los últimos registros de datos se aprecia una disminución. A

través de los p-values no es posible evidenciar una tendencia, pues ambos

valores son mayores al valor de significancia a pesar que el valor p-value

descendente es cercano al valor de significancia. El valor del estadístico Z

80



tiene signo negativo, pero no es muy grande en magnitud, por lo que se

puede decir los registros presentan una propensión leve a disminuir.

Pueblo Tabalí: Al igual que en el pozo anterior no se distingue una tendencia clara al

observar la curva Lowess y los estadísticos del Test Mann Kendall no

tienen evidencia suficiente para señalar una tendencia. Cabe señalar que el

valor de Z es positivo por lo que podría indicar una tendencia ascendente

de forma leve de acuerdo a su magnitud.

San Julián 1: En forma visual no se observa tendencia aunque se puede ver que los

registros iniciales presentan una mayor altura de los niveles freáticos del

pozo que los últimos datos (alrededor de unos 10 cm de diferencia). Entre

el punto más alto y el más bajo de la curva hay sólo una diferencia

aproximada de 20 cm, por lo que se puede señalar que la disminución de

los niveles freáticos es poco importante. El test Mann Kendall evidencia

que no se acepta ninguna hipótesis debido a que ambos p-values son

mayores a 0.05. Sin embargo el p-value descendente se acerca bastante a

esta cifra.

San Julián 2: Al observar la línea Lowess se puede decir que hay una tendencia a la

diminución de la altura del nivel estático del pozo aunque a través del

tiempo esta curva tiene altos y bajos. El punto más alto, que coincide con el

inicio de los registros, y el punto más bajo, al final de la serie, presentan

una diferencia de casi 1 m. El análisis estadístico señala que hay evidencia

suficiente para aceptar la hipótesis de tendencia descendente pues su valor

es menor al valor de significancia 0.05. En este punto es interesante

destacar que los pozos San Julián 1 y San Julián 2 se encuentran muy

cercanos entre sí, por lo que sería lo más razonable que presenten

condiciones similares. Sin embargo, al analizarlos estadísticamente estos

exhiben diferencias en sus resultados, no habiendo una razón lógica que

explique este comportamiento.

81



Limarí en Panamericana (Caudal): Si se observa los valores iniciales de la gráfica de la

curva en relación con los datos más recientes se puede indicar que hay una

tendencia el aumento de los caudales con respecto al tiempo, aunque este

aumento se muestra claro hasta la primera mitad de la gráfica, desde allí, es

casi estacionario a la fecha. Los resultados estadísticos obtenidos con el

test Mann Kendall, indican categóricamente que la hipótesis aceptada es la

“tendencia ascendente”. Comparando lo anteriormente señalado con los

resultados obtenidos por los pozos de monitoreo de aguas subterráneas

ubicados aguas abajo de la cuidad de Ovalle (Barraza 1, Barraza 3, Canal

Tabalí, Pueblo Tabalí, San Julián 1, San Julián 2, Parcela 24 Limarí,

Parcela 13 Limarí, Asentamiento Las Vegas de Limarí, Fundo Mirador), en

general la tendencia de estos pozos es a disminuir los niveles freáticos, lo

que es contrario a los resultados obtenidos en la curva Lowess y test Mann

Kendall para la estación que mide el caudal del río Limarí. Con esto se

puede concluir que en este sector que va desde Ovalle a la carretera

Panamericana las aguas superficiales (cauce del río) no tienen una clara

influencia sobre las aguas subterráneas, lo que quiere decir que son otros

los factores que influyen en su comportamiento.

La Torre (Precipitación): Al igual que en el caso anterior, si observa el punto inicial y final

de la gráfica de la curva Lowess, se puede decir que hay una tendencia al

aumento de la precipitación a través del tiempo. Según los resultados del

test Mann Kendall no hay evidencia significativa para aceptar alguna de las

hipótesis, debido a que ambos p-values son mayores al valor de

significancia, pero dentro de estos resultados es el p-value de la tendencia

ascendente el que más se acerca a dicho valor. Si se relaciona a los

resultados obtenidos en las gráficas de la curva Lowess de los pozos

vecinos a esta estación Pueblo Tabalí y Canal Tabalí, estos exhiben un

aumento y una disminución, que no guardan relación a los aumentos y

disminuciones de la curva de la estación La Torre. En cambio los pozos

San Julián 1 y San Julián 2 se comportan de manera similar a lo que ocurre

82



con la precipitación. Con esto no queda claro la influencia que pueda tener

la precipitación en el sector, tomando en cuenta que son importantes los

patrones de precipitación (frecuencia e intensidad), los que no se pueden

evaluar según la metodología utilizada.

A continuación se detallan los análisis de los resultados obtenidos en los pozos ubicados en

el sector 2:

Parcela 24 Limarí: A simple vista no se logra distinguir una tendencia en la curva, pues

presenta altos y bajos, y aunque en los registros más actuales (últimos 8

años representados en la gráfica) se aprecia una disminución en las alturas

del nivel estático del pozo, estas alturas son levemente mayores a las se

presentan en los registros iniciales (solo unos 25 cm de diferencia). Pese a

esto si se considera el punto peak de la curva y el punto más bajo de ésta,

se observa una diferencia de aproximadamente 1 m. Al contrario del

análisis visual, el análisis estadístico señala claramente que hay una

tendencia descendente al observar que el valor del p-value.

Parcela 13 Limarí: Visualmente la curva Lowess muestra una leve tendencia a la

disminución de los niveles estáticos de este pozo. Entre el punto más alto y

el más bajo de la curva hay solo unos 50 cm de diferencia. El estadístico Z

tiene un valor negativo y significativo en orden de magnitud, además con

un p-value mucho menor a 0.05 que acepta la hipótesis descendente.

Asentamiento Las Vegas de Limarí: Al igual que en pozos anteriores la curva no muestra

una tendencia clara, pues presenta altos y bajos a través del tiempo.

Además no cuenta con registros actuales que permita visualizar que ocurre

en los últimos años. El test estadístico, por medio del análisis de los p-

values, indica que no hay evidencia suficiente para determinar que existe

una tendencia en los registros. Sin embargo el p-value tendencia

ascendente es el que más se acerca al valor de significancia y además el

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valor del estadístico Z es positivo, por lo que se podría decir que hay una

leve tendencia al aumento de los niveles estáticos del pozo. Al hacer una

comparación con los dos pozos analizados anteriormente (por su cercanía

entre sí) los resultados estadísticos son bastante diferentes, mientras que los

dos primeros señalan una tendencia descendente indiscutible, este pozo

presenta resultados más cercanos a la tendencia ascendente. Es probable

que esta diferencia radique en que el pozo Asentamiento Las Vegas de

Limarí es el que está más cercano al río de los tres (ver Tabla 9 de distancia

del pozo al río).

Fundo El Mirador: Este pozo es un caso particular, pues al observar la gráfica la curva, en

la mayor parte del tiempo, mantiene una pendiente similar, por lo que se

puede decir que visualmente la curva no tiene una tendencia. Esta

condición es corroborada con los resultados obtenidos del test Mann

Kendal, en que los dos valores p-value son muy cercanos a 0.5, lo que

indica que no existe tendencia. Analizando los resultados de este pozo

desde el punto de vista de la conectividad, al no presentar una tendencia, es

decir, al mantenerse los niveles estáticos prácticamente estables a lo largo

del periodo de toma de datos, podría indicar que hay un alto nivel de

interacción entre las aguas subterráneas y superficiales en este sector. Esto

verificaría los resultados obtenidos anteriormente en “Modificación de la

Metodología Australiana”.

Agua Potable Sotaquí 2: Al observar la curva Lowess no es posible determinar si existe

una tendencia en los datos, ya que los primeros 20 años de la gráfica se

aprecia una pronunciada disminución de los niveles estáticos (mayor a los

10 m de diferencia) y en los 20 años siguientes hay un aumento

considerable en las alturas de las aguas subterráneas (más de 5 m), aunque

los últimos datos registrados no alcanzan a superar las alturas de los

primeros. El método estadístico señala, de manera contundente, que hay

evidencia significativa para determinar que se acepta la hipótesis de la

84



tendencia descendente, debido a que el p-value que acepta la tendencia

descendente es menor al valor de significancia 0.05.

Carachilla: En este pozo la curva muestra una tendencia clara y progresiva a la

disminución de los niveles estáticos a través del tiempo, aunque es menor

la cantidad de registros de datos que tiene en comparación a otros pozos.

Tomando en cuenta el punto más alto al inicio de la curva y el más bajo al

final de ésta, se aprecia una disminución de más de 1 m para los últimos 20

años. Al analizar los valores de los p-values del método estadístico expresa

que hay evidencia suficiente para determinar que se acepta la hipótesis

“tendencia descendente”.

El análisis de precipitaciones en los lugares cercanos es el siguiente:

Sotaquí (Precipitación): Visualmente la curva Lowess muestra una clara tendencia de la

precipitación a aumentar, lo cual no es corroborado en los resultados del

test estadístico Mann Kendall, ya que no hay evidencia significativa para

aceptar alguna hipótesis, aunque es el p-value “tendencia ascendente” el

que más se acerca al valor de significancia 0.05. Si estos resultados se

comparan con los pozos cercanos a la estación (Parcela 24 Limarí, Parcela

13 Limarí, Asentamiento Las Vegas de Limarí, Fundo Mirador, Agua

Potable Sotaquí 2, Carachilla), la mayoría indican una tendencia

descendente y sólo los pozos VL y FM presentan una situación diferente

(tendencia ascendente y sin tendencia, respectivamente). De esto es posible

analizar que las precipitaciones en general no son un factor preponderante

en la dinámica de las aguas subterráneas del sector y que las diferencias

manifestadas en los pozos Asentamiento Las Vegas de Limarí y Fundo

Mirador podrían ser explicadas por otros factores.

85



Embalse La Paloma (Precipitación): Según la gráfica de la curva se puede apreciar que hay

una leve tendencia de las precipitaciones en el sector a aumentar. El

resultado estadístico establece que no hay evidencia significativa para

aceptar alguna hipótesis, pero dentro de los valores de los p-values, es el de

tendencia ascendente el que más se acerca al valor de significancia. Al

comparar estos resultados con los pozos Carachilla, Pueblo Paloma,

Embalse La Paloma (más cercanos a la estación pluviométrica) es posible

señalar que no hay una relación en los aumentos y disminuciones entre la

gráfica de la precipitación y la de los pozos, indicando con esto que la

precipitación no tiene una gran influencia en la dinámica de las aguas

subterráneas en el sector.

Los análisis de los resultados obtenidos en los pozos ubicados en el sector 3 son los

siguientes:

Embalse La Paloma: Este pozo no posee los suficientes datos para efectuar un buen

análisis. A simple viste se observa una tendencia a la baja, pues la curva

considera valores extremos aislados que, sin embargo, probablemente no

son representativos. Estadísticamente no se puede evidenciar una tendencia,

aunque el p-values que acepta la hipótesis “tendencia descendente” es muy

próximo al valor de significancia.

Pueblo Paloma: Gráficamente la curva de este pozo muestra altos y bajos, por lo que no es

fácil a simple vista determinar una tendencia. Sin embargo si se excluyen

del análisis los datos iniciales por ser poco representativos se puede

observar que no existe una tendencia clara, pues en la curva hay altos y

bajos y los pick en alturas están a un nivel similar. Estadísticamente se da

una situación semejante al Pozo “Fundo El Mirador” en donde los valores

p-value son muy cercanos a 0.5.

86



Montepatria: Para este pozo la escasez de datos, especialmente en tiempos recientes,

hace que sea más difícil su evaluación. Al observar la curva esta muestra

una tendencia considerable al aumento (alrededor de 1 m de diferencia) si

se toma en cuenta el punto inicial (más bajo) y el punto final (más alto).

Sin embargo no es correcto aseverar que los niveles del pozo van en

aumento, pues los últimos datos corresponden a registros aislados y no

representativos (pocos datos) que interfieren de manera considerable en la

forma de la curva. Excluyendo estos datos aislados se puede decir que la

curva si tiene una leve tendencia a aumentar destacando que el punto más

bajo de la curva está al inicio. Estadísticamente los valores de los p-value,

arrojados por el test Mann Kendall, no poseen evidencia significativa para

aceptar alguna hipótesis, ya que ambos valores son mayores al valor de

significancia 0.05, aunque el p-value “tendencia ascendente” está muy

cercano a esta cifra. El valor del estadístico Z tiene signo positivo,

señalando que hay una tendencia al aumento, pero en órdenes de magnitud

su valor no es tan significativo, lo que indica la tendencia es leve.

Asentamiento Alboradas Juntas: Aunque la gráfica de la curva Lowess presenta altos y

bajos, se puede apreciar una clara tendencia de los niveles a descender. Los

resultados estadísticos confirman lo anteriormente señalado, donde hay

evidencia significativa para aceptar la hipótesis “tendencia descendente”.

El valor del estadístico Z es negativo y posee uno de los mayores valores

en órdenes de magnitud en relación a los demás pozos, lo que indica que

hay una tendencia pronunciada a la disminución.

Asentamiento Cerrillos: Sin considerar los primeros registros por ser poco representativos,

la curva Lowess exhibe una tendencia a la disminución, con una diferencia

de altura, entre el punto más bajo y el más alto, cercana a los 1.5 m. Según

los valores de los p-values, se acepta la hipótesis “tendencia descendente”,

por tener un valor mucho menor al valor de significancia 0.05.

87



Chilecito: Según el análisis visual este pozo muestra una tendencia evidente a la

disminución, en donde el punto más alto de la curva y el punto más bajo

tienen una diferencia importante entre sus alturas de casi 4 m. Desde el

punto de vista estadístico el test Mann Kendall señala que hay evidencia

significativa para aceptar la hipótesis “tendencia descendente” y el valor de

Z es grande en magnitud en relación a los valores obtenidos por los otros

pozos, lo que indica que esta tendencia es pronunciada.

Los análisis de volumen embalsado y caudal afluente al embalse en este sector son los

siguientes:

Embalse La Paloma (Altura agua embalsada): Al observar la curva no es posible

evidenciar algún tipo de tendencia, pues esta presenta altos y bajos. Pese a

esto en los últimos 10 años se aprecia un claro descenso en las alturas. En

contraste a lo anterior los resultados del test estadístico indican que es la

hipótesis tendencia ascendente la que se acepta, pues, tiene un valor

menor al de significancia. Estos resultados sólo se comparan con el pozo

Montepatria ubicado directamente aguas arriba al embalse, ya que aguas

abajo a éste la dinámica del embalse es de origen artificial, no pudiéndose

comparar con los demás. Según la evidencia estadística ambos ascienden

sus niveles de agua a través del tiempo, por lo que se puede decir que el

embalse La Paloma tiene una gran influencia en la dinámica del pozo.

Grande en Puntilla de San Juan (Q): Si se considera el punto de inicio y el punto final de la

curva Lowess, se puede expresar que hay una tendencia al aumento del

caudal. Según el test estadístico Mann Kendall hay evidencia significativa

para aceptar la hipótesis “tendencia ascendente”, pues su valor es menor al

valor de significancia 0.05. Es importante mencionar que estos resultados

sólo se pueden comparar con aquellos pozos ubicados aguas arriba del

embalse La Paloma, de acuerdo a esto la información se contrasta con la

88



obtenida para los pozos Asentamiento Alborada, Asentamiento Cerrillos,

Chilecito, en los que se observa una tendencia clara a la disminución, de lo

cual se puede deducir que en estos sectores un aumento en el caudal del río

no tiene una gran influencia en el comportamiento de las aguas

subterráneas. Un caso interesante de analizar es el del pozo Montepatria,

que pese a ubicarse aguas abajo, se encuentra muy cercano a esta estación.

En este pozo se observa, al igual que lo que ocurre con el caudal, que las

aguas subterráneas muestran una tendencia al aumento, pero no son

necesariamente sólo las aguas superficiales las que pueden influir en su

dinámica, pues este pozo también se ubica cercano al embalse, el que

puede estar significativamente influenciando su comportamiento.

89



4.2.2 Análisis Visual por Zonas, según Metodología usada en Jourde (2011)

Los índices resultantes para la Zona 1 son mostrados en la figura 32. En esta se destacan los

años que obtuvieron los mayores índices pluviométricos, es decir, mayores lluvias con

respecto al promedio histórico, estos corresponden a los años 1984, 1987, 1992, 1997, 2002.

Los que coinciden con los años del fenómeno climático El Niño.

Figura 32. Índices pluviométricos, fluviométricos y piezométricos para la Zona 1.

Los hidrogramas de las estaciones La Torre (Precipitación), Limarí en Panamericana

(Caudal) y Barraza 3 (Nivel estático) se presentan en la figura 33. En esta es posible

observar que los mayores aumentos en el caudal se relacionan a los grandes eventos de

precipitación, a excepción de lo ocurrido el año 1987 en que los aumentos del caudal tienen

un régimen más bien nival, lo que se refleja en el desfase que tienen los peak de flujo en

relación al tiempo en que se ocasionaron las lluvias. De esto se puede deducir que el caudal

90



en este sector de la cuenca, cercano a la desembocadura, en general presenta un régimen

pluvial.

91



Con respecto a los niveles de aguas subterráneas, estos también responden de forma

simultánea a los eventos de precipitaciones. Así se aprecia en que las mayores alturas de los

niveles se dan cuando ocurren los grandes eventos de precipitaciones, aunque esto no se

refleja en todos los años analizados.

Por otro lado comparando el comportamiento de los caudales en relación a las aguas

subterráneas es posible apreciar que no tienen una dinámica muy similar, ya que el caudal

en general es muy fluctuante mientras que las aguas se mantienen a un nivel similar,

tendiendo a disminuir a través del periodo analizado. Lo mismo ocurre al comparar los

niveles de aguas subterráneas con el volumen embalsado en el embalse La Paloma.

Todo lo anteriormente dicho indicaría que no son necesariamente las aguas superficiales y

las precipitaciones la que explicarían el comportamiento de las aguas subterráneas en el

sector. Principalmente su comportamiento sería explicado por la infiltración de los riegos y

por la extracción de las aguas a través de pozos de privados.

92



Figura 33. Hidrogramas de las estaciones La Torre (Precipitación), Limarí en

Panamericana (Caudal), Barraza 3 (Nivel estático) y volumen embalsado en La Paloma.

93



Los índices pluviométricos, fluviométricos y piezométricos de la Zona 2 son mostrados en

la figura 34. En ésta se marcan aquellos años que presentan los mayores índices

pluviométricos, los que corresponden a los años 1972, 1984 y 1987.


Los hidrogramas de las estaciones correspondientes a la Zona 2 se muestran en la figura 35.

En estos se observa que el caudal se relaciona a los grandes eventos de precipitación, ya

que exhibe en general grandes aumentos cuando las lluvias ocurren, pero para un año

hidrológico no sólo se notan alzas en los meses de lluvia, sino que también en aquellos

meses de primavera verano en que los aumentos en el caudal son debidos a el derretimiento

de las nieves en la alta Cordillera. Con esto se puede decir que el río tiene un régimen

mixto (pluvial y nival). Al evaluar el comportamiento de los niveles estáticos de las aguas

subterráneas, se puede visualizar a través de las gráficas que el efecto de las lluvias no tiene

una mayor influencia sobre las aguas subterráneas en el sector, ya que en general los

principales aumentos en los niveles no se muestran relacionados a la precipitación. Por otro

lado si se compara con el hidrograma de caudales y el de volumen embalsado, es posible

señalar que los niveles estáticos del pozo tienen un comportamiento similar, en ocasiones

94



con un cierto desfase, a la dinámica que presentan los caudales y a las aguas almacenadas

en el embalse. De esto es posible estimar que, en comparación con las precipitaciones, las

aguas superficiales y el embalse La Paloma tienen mayor relación con el aumento y

disminución de las aguas subterráneas, pero no son los únicos factores que influencian su

comportamiento.

Figura 35. Hidrogramas de las estaciones Embalse La Paloma (Precipitación), Grande en

Puntilla San Juan (Caudal) y Montepatria (Nivel estático).

95



Para la Zona 3 los mayores índices pluviométricos se presentaron en los años 1984, 1987,

1992, 1997 y 2002, lo que se pueden visualizar en la figura 36.


A través de los Hidrogramas mostrados en la figura 37, es posible visualizar que en este

sector los mayores aumentos en los caudales se relacionan a las precipitaciones, pero

también hay aumento en otras épocas del año indicando que son debidos al derretimiento

de nieve. En el caso de las aguas subterráneas el aumento de los niveles estáticos coincide

con los eventos de lluvia. Sin embargo, su comportamiento se aprecia más influenciado por

los aumentos y disminuciones de los caudales.

96



Figura 37. Hidrogramas de las estaciones Embalse La Paloma (Precipitación), Rapel en

Juntas (Caudal) y Asentamiento Alborada (Nivel estático).

97



98



5. CONCLUSIONES

Los mapas de conectividad según la metodología australiana permiten cuantificar el nivel

de interacción entre el río y el acuífero mediante un modelo de fácil empleo e

interpretación, pero en el desarrollo de este estudio se identificaron factores que pueden

influir en los resultados obtenidos, los que se presentan a continuación:

• Hay poca información sobre estratigrafía de pozos para definir la geología y los

sedimentos del cauce del río que se dan en cada sector, considerando que estos

parámetros son los que tienen mayor importancia o ponderación en el cálculo del

índice de conectividad.

• Dentro del modelo no se especifican los rangos de valores necesarios para

establecer un nivel de interacción (baja, media o alta) por lo que los rangos

propuestos en esta memoria podrían no ser los más adecuados.

• A terminos generales, en relación a la aplicabilidad de éste método, el escenario

para el cual fue propuesto es diferente del estudiado, por lo que los parámetros,

clases y valoración, así mismo el nivel de importancia que se le otorgan a cada uno

de los parámetros planteados dentro del modelo pueden no corresponder al tipo de

cuenca que representa la Provincia del Limarí, conforme a el tipo de relieve,

geología, clima, hidrogeología, etc.

La modificación a la metodología australiana propuesta en Ransley et. al., 2007, es un

método más simple que el anterior, que permite determinar la dirección del flujo a través

del cálculo de diferencias de cota entre el río y el acuífero, permitiendo con esto no sólo

saber si hay o no una buena conectividad entre los recursos, sino que también si es el río el

que gana o pierde aguas desde o hacia las aguas subterráneas.

99



Considerando la experiencia obtenida al realizar los cálculos, esta metodología modificada

es muy sensible a la variación de los niveles freáticos en el tiempo. Ello se debe a que de

las diferencias de cotas entre el río y el acuífero pueden llegar a ser incluso menores a 1

metro. A consecuencia de esto, si se realiza una evaluación anual en vez de calcular un

promedio estacional, es probable que el tipo de interacción cambie en el tiempo,

dependiendo de los patrones de recarga o descarga del acuífero y/o los factores de aumento

o disminución de los cauces.

En el análisis estadístico se pudo observar que, en general, las precipitaciones, los caudales

y la altura de las aguas embalsadas en el embalse La Paloma tendían a aumentar sus niveles

a lo largo del tiempo, mientras que la mayoría de los niveles estático de pozos tendían a

disminuir. Ello implicaría que estos factores no influencian de gran manera el

comportamiento de los sectores acuíferos, siendo los patrones de riego y extracción de

aguas a través de pozos de privados los que principalmente impactan la dinámica de las

aguas subterráneas.

Sin embargo, en el caso particular del pozo Montepatria, la tendencia que éste tiene a

ascender es probablemente producto de su cercanía con el embalse La Paloma, en donde el

efecto del almacenaje de las aguas induciría dicho comportamiento.

Con respecto al análisis visual por zonas a través de índices pluviométricos, fluviométricos

y piezométricos, con sus respectivos hidrogramas, se corroboran los resultados obtenidos

mediante el análisis estadístico. Con esto se demuestra que, en general, las aguas

superficiales, las precipitaciones y el embalse La Paloma no son los factores más

preponderantes al evaluar la dinámica de las aguas subterráneas.

Finalmente en respuesta al objetivo fundamental que tiene esta investigación “Análisis

Preliminar de la Relación Aguas Superficiales - Aguas Subterráneas en la cuenca del

Limarí”, el estudio realizado efectivamente entrega aportes a un mayor conocimiento sobre

la interacción que se da a lugar entre los recursos hídricos en la cuenca.

100



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meteorological trends in semi-arid North-Central Chile (29-32º S): Water resources

implications for a fragile Andean region. Hydrological Sciences Journal. 57 (1), 12 p.

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Winter, T.C., Harvey, J.W., Franke, O.L., Alley, W.M. (1998). Groundwater and surface

water. A single resource. US Geological Survey Circular 1139. Denver, Co., 79 p.

103



104



QGPSJ + P = QRJ + QMC + QGCY + QTD + QGR

7. ANEXO I

Se realizó un balance hídrico para el río Grande en la zona aguas arriba del embalse La

Paloma, para esto se utilizó la siguiente ecuación:

Donde:

QGPSJ: Caudal medido en la estación fluviométrica Grande en Puntilla de San Juan.

QRJ: Caudal medido en la estación fluviométrica Rapel en Juntas.

QMC: Caudal medido en la estación fluviométrica Mostazal en Carén.

QGCY: Caudal medido en la estación fluviométrica Grande en el Cuyano.

QTD: Caudal medido en la estación fluviométrica Tascadero en Desembocadura.

QGR: Caudal medido en la estación fluviométrica Grande en Las Ramadas.

P: Pérdidas debidas a infiltración, evaporación, extracción de aguas para riego,

etc.

De acuerdo a esto se buscó determinar las pérdidas generadas en el transcurso del río con el

fin de identificar el porcentaje de aguas que se pierde a causa de la evaporación, filtración y

principalmente extracciones de agua por conceptos de derechos de riego.

Este balance se ejemplifica de mejor manera en la figura 1. La tabla A muestra los caudales

anuales para cada estación, la sumatoria de los cauces y los porcentajes de pérdidas de

agua, cuyo promedio calculado a través de los años es de 48.67%. Cabe señalar que los

valores de pérdida son muy variables entre años, por lo que el valor promedio no

necesariamente es representativo.

105



Figura 1. Balance hídrico Río Grande.

106



Tabla A: Caudales anuales y porcentaje de perdidas.

Año

Caudales anuales (m3/año) Caudales totales

(m3/año)

Caudal anual (m3/año) Porcentajes (%)

Grande en las Ramadas

Tascadero en desembocadura

Grande en Cuyano

Mostazal en Carén

Rapel en Juntas

Grande en Puntilla de San

Juan Llega Pierde

1973 44,17 14,47 82,10 16,63 25,32 182,68 99,29 54,35 45,65

1974 24,60 3,56 30,15 1,15 3,03 62,49 25,71 41,15 58,85

1975 26,79 4,84 27,42 1,53 3,00 63,58 23,03 36,22 63,78

1976 19,40 5,54 28,29 0,72 2,83 56,79 20,02 35,26 64,74

1977 76,63 18,51 99,82 16,90 4,71 216,58 105,72 48,81 51,19

1978 67,44 45,33 165,99 6,32 23,85 308,93 216,73 70,16 29,84

1979 7,44 5,76 40,96 0,00 7,93 62,09 29,09 46,85 53,15

1980 210,98 18,98 107,46 23,35 13,29 374,05 130,38 34,86 65,14

1981 12,70 4,88 47,31 10,91 13,08 88,88 41,72 46,94 53,06

1982 103,28 49,18 164,23 28,23 14,63 359,56 174,08 48,41 51,59

1983 88,49 41,00 180,29 41,03 34,16 384,97 261,25 67,86 32,14

1984 146,38 56,52 255,19 22,11 74,48 554,69 445,64 80,34 19,66

1985 53,70 9,71 80,66 0,00 40,08 184,14 139,74 75,89 24,11

1986 34,42 14,24 54,16 4,38 6,57 113,78 50,71 44,57 55,43

1987 161,01 59,96 291,80 52,18 73,75 638,70 456,60 71,49 28,51

1988 65,21 13,35 109,75 28,68 44,60 261,59 156,24 59,73 40,27

1989 37,14 11,27 62,52 11,37 4,89 127,19 66,74 52,47 47,53

107



Tabla A Continuación: Caudales anuales y porcentaje de perdidas.

Año


(m3/año)




Grande en Cuyano

Mostazal en Carén

Rapel en Juntas

Grande en Puntilla de San

Juan Llega Pierde

1990 23,37 3,80 29,96 2,00 2,42 61,55 29,40 47,77 52,23

1991 58,07 29,22 105,61 17,72 9,36 219,98 123,07 55,94 44,06

1992 74,99 32,57 152,23 35,19 34,13 329,11 211,41 64,24 35,76

1993 49,85 19,09 89,03 9,35 19,75 187,08 106,48 56,92 43,08

1994 31,52 6,12 32,87 2,60 4,18 77,29 29,50 38,16 61,84

1995 16,05 3,70 16,46 4,95 0,93 42,09 11,94 28,36 71,64

1996 12,01 3,71 10,08 0,30 1,13 27,23 8,13 29,87 70,13

1997 134,89 55,01 257,65 61,19 65,72 574,47 437,72 76,20 23,80

1998 50,69 21,93 106,04 29,12 45,16 252,93 163,16 64,51 35,49

1999 24,29 4,84 37,92 3,24 6,59 76,88 36,85 47,94 52,06

2000 54,01 19,39 90,78 16,44 18,00 198,62 137,94 69,45 30,55

2001 49,67 14,09 84,68 23,47 21,09 193,00 113,40 58,76 41,24

2002 120,06 33,60 211,69 71,49 77,22 514,06 342,86 66,70 33,30

2003 61,88 12,87 85,00 24,32 27,42 211,50 114,69 54,23 45,77

2004 28,40 5,55 42,43 6,12 10,32 92,82 36,73 39,57 60,43

2005 64,36 19,73 100,48 16,46 14,60 215,64 115,25 53,45 46,55

2006 46,03 10,63 65,47 11,24 11,08 144,46 67,99 47,07 52,93

108



Tabla A Continuación: Caudales anuales y porcentaje de perdidas.

Año


(m3/año)




Grande en Cuyano

Mostazal en Carén

Rapel en Juntas

Grande en Puntilla de San Juan

Llega Pierde

2007 34,68 6,49 48,27 6,15 6,17 101,76 45,98 45,19 54,81

2008 51,21 15,23 93,04 12,79 12,09 184,36 103,64 56,22 43,78

2009 30,93 5,71 51,57 5,68 5,58 99,47 39,08 39,29 60,71

2010 17,75 3,49 38,40 2,20 2,94 64,77 27,19 41,97 58,03

Promedio 48,67

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