¿CUÁNTA AGUA TIENEN REALMENTE NUESTROS RÍOS? UN ANÁLISIS A TRAVÉS DE LA OFERTA NATURAL Y LA DEMANDA

Abstract

Si bien existe un número creciente de estaciones fluviométricas a lo largo del territorio nacional, gran parte de ellas representa un caudal que ya ha sido intervenido por el ser humano en diversos tipos de usos, de modo que conocer la oferta natural es un problema abierto y ha convocado a gran parte de la comunidad hidrológica en las últimas décadas. Por otro lado, el Catastro Público de Aguas que presenta la información oficial sobre los Derechos de Aprovechamiento de Aguas (DAA), suele no contemplar la totalidad de derechos que una Organización de Usuarios de Aguas (OUA)administra, de forma que tampoco se tiene certeza sobre la demanda jurídica legal sobre un río. En el presente documento se muestran los resultados en la determinación de la oferta en régimen natural y demanda hídrica en algunos ríos de las macrozonas Sur y Austral de Chile. Según la metodología empleada, gran parte de las cuencas analizadas presentan probables condiciones de sobre otorgamiento de DAA, de forma que se plantea una necesidad real de establecer un plan nacional que permita reducir brechas de información para el mejor conocimiento de nuestros ríos y el uso de sus derechos.

Full text

1
SOCIEDAD CHILENA DE INGENIERÍA HIDRÁULICA
XXIV CONGRESO CHILENO DE INGENIERÍA HIDRÁULICA
¿CUÁNTA AGUA TIENEN REALMENTE NUESTROS RÍOS? UN ANÁLISIS A
TRAVÉS DE LA OFERTA NATURAL Y LA DEMANDA
MIGUEL LAGOS-ZÚÑIGA1, DIMITRI DIONIZIS2, HILDA MOYA3, JOSÉ MIGUEL
VALDÉS4, FRANCISCO JARA5, FELIPE SAAVEDRA6, KARLA ASTORGA7 y
ANDRES DE LA FUENTE8
RESUMEN
Si bien existe un número creciente de estaciones fluviométricas a lo largo del territorio nacional,
gran parte de ellas representa un caudal que ya ha sido intervenido por el ser humano en diversos
tipos de usos, de modo que conocer la oferta natural es un problema abierto y ha convocado a gran
parte de la comunidad hidrológica en las últimas décadas. Por otro lado, el Catastro Público de
Aguas que presenta la información oficial sobre los Derechos de Aprovechamiento de Aguas
(DAA), suele no contemplar la totalidad de derechos que una Organización de Usuarios de Aguas
(OUA)administra, de forma que tampoco se tiene certeza sobre la demanda jurídica legal sobre un
río. En el presente documento se muestran los resultados en la determinación de la oferta en
régimen natural y demanda hídrica en algunos ríos de las macrozonas Sur y Austral de Chile.
Según la metodología empleada, gran parte de las cuencas analizadas presentan probables
condiciones de sobre otorgamiento de DAA, de forma que se plantea una necesidad real de
establecer un plan nacional que permita reducir brechas de información para el mejor conocimiento
de nuestros ríos y el uso de sus derechos.
_________________________
1 Investigador asociado, AMTC y Profesional Docente, Depto. de Ingeniería Civil. U. de Chile– mlagosz@uchile.cl
2 Ingeniero Civil, Departamento de Ingeniería Civil. U. de Chile - d.dionizis@gmail.com
3 Investigadora, Laboratorio de Análisis Territorial, Fac. Cs. Agronómicas, U. de Chile - hilda.moya@uchile.cl
4 Investigador, Laboratorio de Análisis Territorial, Fac. Cs. Agronómicas, U. de Chile - jose.valdes@ug.uchile.cl
5 Investigador asociado, Centro Avanzado de Tecnología para la Minería. U. de Chile - francisco.jara@ug.uchile.cl
6 Investigador asociado, Centro Avanzado de Tecnología para la Minería. U. de Chile - felipesaam@gmail.com
7 Investigadora, Laboratorio de Análisis Territorial, Fac. Cs. Agronómicas, U. de Chile - karla.astorga@gmail.com
8 Académico, Depto. Cs. Ambient. y Rec. Nat. Renovables y LAT, F.Cs. Agron. U. de Chile - afuente@uchile.cl

2
1. INTRODUCCIÓN
El balance hídrico de Chile (DGA,1987), publicado después de cinco años de trabajo, recopiló en
un informe sin precedentes la disponibilidad de caudal medio anual en todas las cuencas del Banco
Nacional de Aguas (BNA), así como la climatología de precipitaciones y temperaturas que
permitieron obtener la evapotranspiración anual promedio en cada unidad de análisis.
Del centenar de estaciones fluviométricas públicas administradas por la Dirección General de
Aguas (DGA), solo un pequeño número de ellas se encuentra en régimen natural, esto implica que,
si se quiere modelar hidrológicamente cuencas para, por ejemplo, evaluar escenarios de cambio
climático, es necesario realizar técnicas de transferencia de parámetros a cuencas vecinas según
criterios comunes vistos en la literatura (Beck et al, 2016; Blöschl et al, 2013).
Dado que, a lo largo de las cuencas, existen distintos usuarios del agua, estos pueden agruparse en
Organizaciones de Usuarios de Agua (OUA), siendo responsables de velar por la correcta
distribución de los recursos hídricos de acuerdo a los derechos de sus usuarios, generalmente a
través de asignaciones proporcionales (acciones), del agua total que administran en conjunto y que
circula por los ríos. La gran mayoría de estas organizaciones tiene un catastro sobre la demanda
de cada uno de los usuarios en acciones o caudales (l/s, por ejemplo). Sin embargo, la DGA,
organismo responsable de la asignación de derechos en base a elementos técnicos, no posee un
catastro total de los usos que en la práctica existen sobre una cuenca determinada, tanto a nivel
superficial como subterráneo. En efecto, se ha estudiado que existe una brecha, a veces importante,
entre los derechos registrados en el Catastro Público de Aguas (CPA) que administra la DGA y los
derechos administrado por las OUA (Banco Mundial, 2013; Moya et al., 2018).
Ante antecedentes como la disponibilidad natural del recurso hídrico estimada por la DGA en el
Atlas del Agua (2016), que muestra las diferencias entre zonas en constante estrés hídrico, en
contraste a otras zonas con un aparente potencial de superávit, la idea de realizar una carretera
hídrica (trasvase de aguas) ha tomado fuerza en los últimos años, con el objetivo de redistribuir
los recursos de agua desde “cuencas excedentarias” hasta “cuencas deficitarias”.
En el año 2019, la Universidad de Chile, a través del Laboratorio de Análisis Territorial de la
Facultad de Ciencias Agronómicas y el Centro Avanzado de Tecnología para la Minería de la
Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, entrega a CORFO el resultado de cerca de dos años
de estudio en donde se evalúan, entre otras cosas, el contraste entre la oferta natural y la demanda
jurídica en diversos ríos del Sur de Chile (CORFO, 2019). En aquel estudio, entre otras tareas, se
realizaron una serie de entrevistas a diversas OUA, para conocer el caudal que administraban y así
ser contrastado con el CPA y complementar la demanda jurídica de agua en base a ambas fuentes
de información, así como se estimó la oferta natural histórica de potenciales ríos con mayor
escurrimiento.
En base al contexto descrito, el presente artículo tiene como objetivo realizar una discusión en
torno a la oferta natural y la demanda jurídica, y concluir sobre el nivel de conocimiento de la
disponibilidad real de agua en cuencas potencialmente excedentarias.

3
2. ZONA DE ESTUDIO
El análisis de cuencas potencialmente excedentarias se realizó en una primera instancia en cuencas
DARH con potencial a tener recursos hídricos disponibles según información del Atlas del Agua
(DGA, 2016) situadas entre los ríos Cachapoal y el río Palena, todas ellas esquematizadas en la
Figura 1.
Figura 1. Mapa de ubicación de cuencas potencialmente excedentarias en función de análisis de
información BNA y Atlas del Agua (DGA, 2016). En la Figura solo se muestra la fracción de
aquellas cuencas pertenecientes al territorio Chileno. Fuente: CORFO (2019).
3. METODOLOGÍA
La metodología adoptada en el estudio CORFO (2018), y que también se utilizó en este estudio se
resume en cuatro etapas: 1) Determinación de la oferta física media anual mediante balance hídrico
simplificado, 2) Cuantificación del caudal relacionado a los DAA catastrados, 3) Modelación
hidrológica y regionalización a aquellas cuencas que resulten con potencial hídrico disponible y
4) Contraste para las cuencas con modelación hidrológica con el CPA y entrevistas a las distintas
OUA, de modo de complementar la demanda jurídica de agua.

4
Estimación del caudal medio anual
Para estimar el caudal medio anual, se realiza un balance hídrico simplificado entre la precipitación
y la evapotranspiración para un periodo climatológico de 30 años (1985-2015) según la Ecuación
(1), que puede suponerse válida para un periodo extenso. La Precipitación se obtiene del producto
CR2MET desarrollado para la actualización del Balance Hídrico Nacional (DGA, 2017) junto con
las temperaturas.
𝑄 ≅ 𝑃𝑝 −𝐸𝑇
(1)
La evapotranspiración potencial en cada una de las cuencas se estimó mediante tres métodos
ampliamente utilizados en la literatura: los métodos de Thornthwaite (Thornthwaite, 1948)
Hargreaves (Hargreaves & Samani, 1985) y Turc (Turc, 1961) para luego estimar la
evapotranspiración real mediante la aproximación de Budyko (Budyko, 1974). Las forzantes
meteorológicas necesarias para estimar ETP se obtienen desde los productos CR2MET en
temperaturas (v1.0) y de la base de datos CAMELS-CL (Álvarez-Garretón et al., 2018).
Estimación preliminar de los DAA nueva estimación de cuencas excedentarias
Para determinar los DAA iniciales, se utiliza la base de datos del Atlas del Agua (DGA, 2016) -el
que a su vez señala la información consignada en el CPA-, considerando tanto aquellos derechos
consuntivos como no consuntivos, eventuales y permanentes. Del contraste entre los caudales
medios anuales y la estimación de DAA registrados por DGA (2016), se determinan aquellas
cuencas que podrían tener recursos disponibles.
Modelación hidrológica y estimación de caudales para distintas probabilidades de
excedencia.
De las hoyas hidrográficas en donde la diferencia entre QMA y DAA anuales es positiva, se realiza
una modelación hidrológica en aquellas subcuencas en régimen natural estimadas por CAMELS-
CL (Álvarez-Garretón et al., 2018). La modelación se realiza a través del software HBV
(Bergström, 1992) el cuál es un modelo conceptual, concentrado, determinístico y continuo, que
modela el caudal de salida de una cuenca utilizando estadística diaria de precipitación, temperatura
y evapotranspiración potencial. Dicha información fue desagregada en 10 bandas de elevación
para cada cuenca y calibrando caudales medios diarios mediante el estadístico Kling Gupta (Gupta
et al., 2009).
Una vez realizada la calibración de cuencas, se prueban diversas técnicas de regionalización de
parámetros a aquellas cuencas intervenidas o sin observación, seleccionando aquella metodología
que entregase el menor error en validación cruzada. Finalmente, para todas las cuencas modeladas,
se determinan los caudales medios mensuales para distintas probabilidades de excedencia.
Determinación de la Demanda Antrópico Ambiental Comprometida (DAAC)
La Demanda Antrópico Ambiental Comprometida (DAAC), se definió en CORFO (2019), como
la suma de los caudales legalmente comprometidos y que determinan la Oferta Jurídica (OJ), es

5
decir la disponibilidad de agua para constituir nuevos derechos de aprovechamiento de aguas
1
,
incluye: i) DAA otorgados, ii) derechos en proceso de regularización, iii) caudal ecológico y iv)
caudales de reserva
2
v) caudales de ajuste (complemento a los derechos otorgados y en proceso de
regularización, que resultan de la diferencia entre lo oficial y lo administrado por las OUA).
Para determinar la DAAC, fue necesario integrar la información del CPA, así como realizar
entrevistas a analistas de expedientes y personal DGA relacionado con expedientes del Catastro
Público de Aguas. Los procesos realizados para la compatibilización de datos de DAA y OUA se
resumen en la Figura 2 con el fin de evitar duplicaciones en la estimación de los caudales asociados
a derechos. Tal como se presenta en dicha figura, se integraron los caudales georreferenciados
tanto del CPA como de las OUA, lo cual se realizó a partir de un ejercicio de comparación de
ambos caudales para cada subsubcuenca (SSC) involucrada. Si el caudal administrado por las
OUA en una fuente natural era mayor que el caudal registrado en el CPA para esa misma fuente
natural, se incorporó un caudal de ajuste para esa SSC y de este modo fue complementada la
DAAC. Para llegar a esto, en el caso de los DAA registrados en el CPA, fue necesario
georreferenciados en base a coordenadas y asignados a subsubcuencas (SSC) del Banco Nacional
de Aguas.
Figura 2. Proceso realizado para la compatibilización de derechos de aprovechamiento de agua t
organizaciones de usuarios. Fuente: CORFO (2018).
1
Los derechos de aprovechamiento de aguas son constituidos por la DGA.
2
“El decreto de reserva es una facultad del Presidente de la República que permite, a través de un decreto fundado,
reservar el recurso para el abastecimiento de la población por no existir otros medios para obtener el agua, o bien,
tratándose de solicitudes de derechos no consuntivos y por circunstancias excepcionales y de interés nacional”
http://www.dga.cl/limitacionrestriccionagua/Paginas/default.aspx#dos

6
Para los caudales administrados por las OUA asociados a derechos, se identificaron todas las
captaciones desde cauces naturales que eran administradas por las OUA para luego asignarles el
caudal indicado por las OUA y luego, de acuerdo a la ubicación de estas captaciones, asignar ese
caudal a la SSC correspondiente
4. RESULTADOS
Los resultados obtenidos en cada uno de los pasos metodológicos expuestos en la sección 3 se
detallan a continuación:
Disponibilidad hídrica y DAA presentes.
Los caudales medios anuales en las potenciales cuencas excedentarias, indican que la metodología
empleada para estimar la ET potencial, o del cultivo de referencia, marca importantes diferencias
a la hora de estimar los caudales, siendo el método de Thornthwaite el que entrega un potencial de
evapotranspiración menor respecto a los tres analizados, y por ende un mayor caudal (Figura 3).
Al contrastar los caudales medios anuales obtenidos en función de la metodología propuesta con
los DAA registrados en DGA (2016), es posible preseleccionar 7 cuencas como candidatas a ser
excedentarias las que se destacan en azul en la Tabla 1. En esta selección también se consideró a
aquellas cuencas que han sido declaradas en escasez en la última década.
Tabla 1. Contraste entre caudales medios anuales y DAA consuntivos otorgados. Fuente:
Adaptado de CORFO (2019).
Caudal medio anual [m3/s]
DAA
consuntivos
otorgados
(m3/s)
Diferencia entre caudal medio estimado,
según método utilizado, y los DAA
consuntivos otorgados (m3/s)
Cuenca
Thornthwaite
Hargreaves
Turc
Thornthwaite
Hargreaves
Turc
Rio Rapel
202,2
122,6
116,2
143,8
58,4
-21,2
-27,6
Costeras Rapel
18,1
7,7
7,7
-
-
-
-
Rio Mataquito
158,5
109,0
106,0
82,5
76,0
26,5
23,5
Rio Maule
633,6
450,2
439,7
335,9
297,7
114,3
103,8
Rio Itata
343,7
244,9
237,9
259,3
84,4
-14,4
-21,4
Rio Biobío
954,8
732,4
722,4
194,8
760,0
537,7
527,7
Rio Imperial
396,7
291,8
283,2
274,2
122,5
17,6
9,0
Rio Toltén
462,2
387,6
378,4
126,6
335,6
261,0
251,8
Rio Valdivia
578,5
500,9
474,8
94,4
484,0
406,4
380,3
Rio Bueno
875,3
760,6
723,8
71,2
804,1
689,4
652,6
Cuencas entre
Ríos Bueno y
Puelo
722,0
636,2
598,0
419,0
721,6
635,8
597,6

7
Figura 3. Estimación del caudal medio anual en las cuencas candidatas a ser excedentarias. Fuente:
CORFO (2019).
Modelación hidrológica y regionalización de parámetros.
Los resultados de modelación hidrológica entregan valores de KGE sobre 0,6 para todas las 100
cuencas analizadas, teniéndose en validación 82 cuencas que tienen este criterio y sólo tres cuencas
con KGE inferior a 0,4 (Figura 4). Con lo que se procede al proceso de regionalización.
La regionalización de parámetros adoptada consideró 77220 simulaciones en modalidad de
validación cruzada, seleccionado aquel método que minimizara el error de la estimación en los
caudales Q50% y Q85%. Adoptándose el criterio híbrido de similitud en base a atributos climáticos
y físicos, así como de cercanía espacial en base a 5 vecinos mediante inverso simple de la distancia
(Figura 5).
Los errores de las estimaciones en caudales 85% y 50% obtenidos para la técnica de
regionalización utilizada muestran que la mediana en todos los meses se sitúa en torno al 25% para
los caudales medios, mientras que para la condición seca, existe mayor certidumbre en los meses
de mayo a agosto y se tienen en promedio subestimaciones en torno al 40% para el resto del año
en los caudales de 85% de probabilidad de excedencia (Figura 6).

8
Figura 4. Resultados de la calibración en las cuencas en régimen natural obtenidas en el estudio
(izquierda) e histograma de índice KGE en los periodos de calibración y validación para las
mismas cuencas. Fuente: Adaptado de CORFO (2019).

9
Figura 5. Resultados de los experimentos de regionalización utilizados. Fuente: CORFO (2019).
Figura 6. Errores porcentuales obtenidos al evaluar bajo validación cruzada las estimaciones de
Q50 y Q95. Fuente: CORFO (2019).

10
Demanda jurídica en cuencas de estudio
Finalizado el proceso de regularización, georreferenciación y comparación de derechos de agua en
el CPA, así como lo informado en entrevistas de las distintas OUA consultadas, se presentan
diferencias importantes a ser ajustadas entre los caudales informados por las OUA y los presentes
en el CPA tanto otorgados como en proceso de regularización. A modo de ejemplo se presenta en
las Figuras 7 y 8 los resultados para algunas OUA en los ríos Maule y Bio Bío, respectivamente.
Figura 7. Comparación entre caudal informado por algunas OUA y los otorgados o en proceso de
regularización en el río Maule. Fuente: CORFO (2019).
Figura 8. Comparación entre caudal informado por algunas OU y los otorgados o en proceso de
regularización en el río Bio Bío. Fuente: CORFO (2018).

11
5. DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES
De los resultados obtenidos tanto en la estimación de caudal medio anual, así como por modelación
hidrológica y regionalización de parámetros, es posible apreciar que es muy importante el método
que se utilice para estimar caudales, pues se presentan importantes diferencias. En las únicas
cuencas donde se puede tener un nivel de error aceptable es en aquellas cuencas en régimen natural
y con control fluviométrica, que representan una pequeña fracción del área analizada. En aquellas
cuencas intervenidas se tienen errores en la estimación de la oferta natural que puede, en algunos
casos superar el 50%, aunque se utilizaron técnicas de vanguardia encontradas en la literatura.
En el caso de la demanda jurídica (DAAC), es posible notar una preocupante diferencia entre lo
que informan las OUA y lo que está en el CPA, llegando en algunos casos a diferencias que superan
los 150 m3/s. Estas diferencias representan aproximadamente el 25% del caudal medio anual en
gran parte de las cuencas excedentarias analizadas.
Al realizar el contraste entre la oferta natural y la demanda jurídica, el estudio CORFO (2019)
entrega nociones de dónde existiría eventualmente posibilidad de ejercer trasvases a través de una
carretera hídrica, sería en meses de invierno, sin embargo, dado el alto nivel de incertidumbre en
ambos procesos, aún con el rigor del análisis empleado, no garantiza una disponibilidad real debido
a la falta de información más certera en este ámbito, esto sin considerar las consecuencias que se
tendrían en ecosistemas que no han sido evaluados mediante un estudio ambiental adecuado.
Se vuelve relevante, en consecuencia, avanzar en la generación de información que permita
avanzar en una mayor certeza en la estimación de la oferta natural, en base a instalación de
estaciones fluviométricas tanto en los ríos como en las bocatomas, generando un sistema integrado
y en tiempo real para una correcta planificación y monitoreo de recursos hídricos. Esta información
permitiría la construcción de modelos hidrológicos en base física y operacionales, que permitan
evaluar efectivamente condiciones de estrés hídrico bajo distintos escenarios, como por ejemplo
asignación de nuevos derechos y bajo proyecciones de cambio climático.
Por el lado de la demanda jurídica, y en particular la incorporación efectiva de los derechos que
administran las OUA, tal como se ha señalado por Moya et al. (2018), se hace necesario un mayor
acercamiento entre OU y DGA, lo cual conlleva a trabajar en una mayor generación de confianzas
que favorezcan la colaboración traducida por ejemplo en el intercambio de información.
AGRADECIMIENTOS
Se agradece a la Asociación de Exportadores de Frutas de Chile AG (ASOEX) en conjunto al
programa CORFO en el contexto del Programa de Fomento “Plan de Inversiones Estratégicas en
Recursos Hídricos para la Competitividad Meso-Región Norte Chico” por permitirnos utilizar la
información encontrada en el estudio “Evaluación de Proyecto de una Carretera Hídrica Nacional
- Fase 1: Inventario de la Oferta y Demanda de Agua a lo Largo de la Geografía Chilena”, la que
fue desarrollada por el Laboratorio de Análisis Territorial (LAT) en conjunto con el Centro
Avanzado de Tecnología para la Minería (AMTC), ambas instituciones de la Universidad de Chile.

12
REFERENCIAS
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