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Water scarcity leads to conflicts over water allocation. Laja Lake in Chile is a natural lake, which was formed by a volcanic barrier. Outflow from the lake is created by seepage through the barrier and via a controllable artificial outlet, which adds reservoir characteristics to the lake. Hydroelectric power stations have been built at both outlets. Downstream, water is diverted into irrigation canals, and the Laja River forms the Laja Falls, a popular tourist attraction. The previous operating policy preferred the most upstream water user and was found to be inadequate because the lake level decreased over long term. The current reservoir operation policy was established through stakeholder negotiations. This study investigated whether optimization (using Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm II) can further improve the operation of Laja Lake while maintaining a fair balance between stakeholder groups. The results were compared with the stakeholder agreement and the previous policy. The main difference is in the spring, when Laja Lake fills up before the irrigation season starts. The optimization strategy prioritizes hydropower generation during this period, resulting in reduced storage. Ultimately, optimization proves to be a valuable tool for identifying trade-offs and exploring different scenarios in water management. HIGHLIGHTS The standard operational policy is not able to find long-term equitable solutions for the multi-purpose reservoir.; Systems analytic methods can find balanced strategies for conflicting water demands.; Trade-offs and alliances between stakeholders were identified using optimization and simulation followed by a ranking procedure.; Different scenarios from the set of Pareto optimal solutions can be easily explored.;

The application of the Multispectral Instrument (MSI) aboard Sentinel-2A/B constellation for assessing water quality in Chilean lakes represents an emerging area of research, particularly for the environmental monitoring of optically complex water bodies. Similarly, atmospheric correction processors applied to aquatic environments, such as the Case 2 Networks (C2RCC-Nets), are notably underrepresented. This study evaluates the capability of C2RCC-Nets using different neural networks—Case-2 Regional/Coast Color (C2RCC), C2X-Extreme (C2X), and C2X-Complex (C2XC)—to estimate Secchi depth in Lake Lanalhue (eutrophic), Lake Villarrica (oligo-mesotrophic), and Lake Panguipulli (oligotrophic). The evaluation used different statistical methods such as Spearman’s correlation and normalized error metrics (nRMSE, nMAE, and nbias) to assess the agreement between satellite-derived data and in situ measurements. C2XC demonstrated the best fit for Lake Lanalhue, with an nRMSE = 33.13%, nMAE = 23.51%, and nbias = 8.57%, in relation to the median ground truth values. In Lake Villarrica, the C2XC neural network displayed a moderate correlation (rs = 0.618) and error metrics, with an nRMSE of 24.67% and nMAE of 20.67%, with an nbias of 4.21%. In the oligotrophic Lake Panguipulli, no relationship was observed between estimated and measured values, which could be related to the fact that the selected neural networks were developed for very case 2 waters. These findings highlight the need for methodological advancements in processing satellite-derived water quality products for Chile’s optical water types, particularly for very clear waters. Nonetheless, this study underscores the need for model-specific calibration of C2RCC-Nets, as lakes with different optical water types and trophic states may require tailored training ranges for inherent optical properties.

The incorporation of environmental variables into policies, programs, plans and projects has been achieved through the use of an Environmental Impact Assessment (EIA). However, the recognition by scholars of several limitations of the EIA has prompted the consideration of Strategic Environmental Assessment (SEA) as the appropriate instrument for achieving this objective. Studies on SEA have concentrated in phases prior to the decision-making, despite the fact that, after the strategic decision has been made, it is also necessary to follow up on the environmental impacts or effects produced by the plan, as well as the possibility of adopting measures to correct them when they cause adverse or unforeseen effects. The way in which this following-up takes place will vary from country to country, based on the respective legal system. Therefore, this study aims to understand these forms of follow-up in urban land planning instruments, at the local level which are legally binding, comparing regulations in France, Portugal and Chile, through three research questions focused on determining whether this phase exists, whether it is possible to modify the local planning instrument in the event of adverse effects and whether there are offset measures for those effects. This study employs a mixed methodology based on the law and content analysis, enabling the identification of pertinent aspects for investigation, the compilation of material for this study, and the answering of research questions through the comparative analysis of the laws of the selected countries. Results show differences and similarities between the regulations of the countries analyzed, regarding the ability to reverse undesired, negative or different effects from those originally considered in urban plans. It will shed light on the possibility for other countries to take follow-up action in the face of undesirable scenarios in the application of planning instruments. The gaps found in our research may also exist in the legislation of other countries.

En la zona centro-sur de Chile, el río Renegado, durante la época de estiaje presenta un comportamiento irregular, con tramos secos y de alto caudal, intercalados a lo largo del río al mismo tiempo. Este estudio tiene por objetivo identificar interacciones entre aguas superficiales y subterráneas que permitan explicar dicho comportamiento. Mediante una campaña de medición de caudal a lo largo del río, un análisis de las condiciones geológicas de la cuenca y el uso de un modelo numérico de flujo de agua subterránea, se describen y representan las interacciones entre el nivel freático y el río. Como resultado, se identifica que la combinación particular de topografía y geología dada por la naturaleza volcánica de la cuenca lleva al río a ganar y perder aguas superficiales a lo largo de éste. Se recomienda analizar la interacción de agua superficial y subterránea para abordar estudios de diseño hidrológico y la gestión del agua en sistemas volcánicos con características similares.

Aquifer surveillance is key to understanding the dynamics of groundwater reservoirs. Attention should be focused on developing strategies to monitor and mitigate the adverse consequences of overexploitation. In this context, ground surface deformation monitoring allows us to estimate the spatial and temporal distribution of groundwater levels, determine the recharge times of the aquifers, and calibrate the hydrological models. This study proposes a methodology for implementing advanced multitemporal differential interferometry (InSAR) techniques for water withdrawal surveillance and early warning assessment. For this, large open-access images were used, a total of 145 SAR images from the Sentinel 1 C-band satellite provided by the Copernicus mission of the European Space Agency. InSAR processing was carried out with an algorithm based on parallel computing technology implemented in cloud infrastructure, optimizing complex workflows and processing times. The surveillance period records 6-years of satellite observation from September 2016 to December 2021 over the city of Chillan (Chile), an area exposed to urban development and intensive agriculture, where ~80 wells are located. The groundwater flow path spans from the Andes Mountain range to the Pacific Ocean, crossing the Itata river basin in the Chilean central valley. InSAR validation measurements were carried out by comparing the results with the values of continuous GNSS stations available in the area of interest. The performance analysis is based on spatial analysis, time series, meteorological stations data, and static level measurements, as well as hydrogeological structure. The results indicate seasonal variations in winter and summer, which corresponds to the recovery and drawdown periods with velocities > −10 mm/year, and an aquifer deterioration trend of up to 60 mm registered in the satellite SAR observation period. Our results show an efficient tool to monitor aquifer conditions, including irreversible consolidation and storage capacity loss, allowing timely decision making to avoid harmful exploitation.

The freeze–thaw process controls several hydrologic processes, including infiltration, runoff, and soil erosion. Simulating this process is important, particularly in cold and mountainous regions. The Soil and Cold Regions Model (SCRM) was used to simulate, study, and understand the behavior of twelve homogenous soils subject to a freeze–thaw process, based on meteorological data at a snow-dominated forest site in Laramie, WY, USA, from 2010 and 2012. The relationships of soil pore size, soil particle contact, and meteorological data were varied. Our analysis of the model compared simulations using metrics such as soil frost depth, days with ice, and maximum ice content. The model showed that the freeze–thaw process was strongest in the period with a shallow snowpack, with particle packing within the soil profile being an important factor in this process; that soil texture and water content control soil thermal properties; and that water movement towards the freezing front was especially important in fine-textured soils, where water and ice were concentrated in the upper layers. Based on these results, future research that combines a broader set of soil conditions with an extended set of field meteorology and real soil data could elucidate the influence of soil texture on the thermal properties related to soil frost.

Wildfires are an important disturbance affecting catchments’ soil and hydrological processes within. Wildfires are predicted to increase in both frequency and severity under climate change. Here, we present measurements of tritium (3H) in surface water of three streams before and after the ‘las Máquinas’ megafire of January 2017 in central Chile and streamflow metrics. Mean transit times (MTTs) of water were calculated in three coastal catchments with the Mediterranean climate type, covered by native forest, a mixture of native forest and Pinus radiata D. Don, and P. radiata. Lumped parameter models (LPMs) were used to obtain MTTs. Tritium activities from 2012 to 2018 ranged from 0.597 to 0.927 Tritium Units (TU), with the lowest TU activity in 2018. These 3H concentrations indicated water ages from 5 to 30 years. Following the fire, peak flows and baseflow have increased in two catchments but decreased in the third. Even though we have seen changes in the hydrological responses within the three catchments, pre- and post-fire MTT values were not significantly different. Therefore, there is no conclusive evidence of hydrological changes at the groundwater level due to wildfire at this early stage. However, since the MTT ranges from 5 to 30 years, it is likely that more time is required for the changes in the hydrograph to be clearly reflected in the tritium signal even though there are noticeable changes in streamflow metrics such as runoff and baseflow. Within the following years from this study, a sampling schedule to continue to investigate both the long-term drought and the effect of wildfire on these catchments will be maintained.

La urbanización altera los procesos hidrológicos naturales en una cuenca, a través del reemplazo de la red de drenaje natural compuesta por esteros, quebradas por otra de calles y colectores de aguas lluvia. Desde mediados de los años 90 existe un nuevo concepto para concebir el drenaje urbano llamado SUDS (sustainable urban drainage systems) o “drenaje urbano sustentable”; en Chile se encuentran evidencias de este nuevo enfoque a partir de 1996. El documento recopila los principales tópicos que aún debe investigar Chile dentro del campo del drenaje urbano, así como su avance institucional, normativo, técnico, proyectos de investigación y construcción relevantes, en materia SUDS. La investigación se realizó a través de una revisión de leyes, normas, documentos científicos y técnicos publicados. Chile ha efectuado investigación científica, y ha ejecutado proyectos públicos y privados en drenaje urbano sustentable. La investigación se ha orientado principalmente en algunas medidas de control del agua lluvia, en la fuente y los proyectos realizados en algunos parques públicos y condominios. Se observa que los principales tópicos de investigación a potenciar son la calidad del agua lluvia, implementación de medidas no estructurales, análisis del desempeño de algunas medidas SUDS a escala domiciliaria, y de ciudad, a la realidad climática nacional, a través de modelación hidrológica e hidráulica; la desagregación temporal, espacial de la precipitación diaria, elaboración de planes de conservación y rehabilitación de los cauces urbanos.

Lake temperature has proven to act as a good indicator of climate variability and change. Thus, a surface temperature analysis at different temporal scales is important, as this parameter influences the physical, chemical, and biological cycles of lakes. Here, we analyze monthly, seasonal, and annual surface temperature trends in south central Chilean lakes during the 2000–2016 period, using MODIS satellite imagery. To this end, 14 lakes with a surface area greater than 10 km2 were examined. Results show that 12 of the 14 lakes presented a statistically significant increase in surface temperature, with a rate of 0.10 °C/decade (0.01 °C/year) over the period. Furthermore, some of the lakes in the study present a significant upward trend in surface temperature, especially in spring, summer, and winter. In general, a significant increase in surface water temperature was found in lakes located at higher altitudes, such as Maule, Laja and Galletué lakes. These results contribute to the provision of useful data on Chilean lakes for managers and policymakers.

Novoa, V., Rojas, O., Arumí, J. L., Ulloa, C., Urrutia, R., & Rudolph, A. (marzo-abril, 2016). Variabilidad de la huella hídrica del cultivo de cereales, río Cachapoal, Chile. Tecnología y Ciencias del Agua, 7(2), 35-50. Se evaluaron los efectos de la variabilidad climática en el consumo de agua para la producción agrícola de cereales, a través del cálculo de la huella hídrica, metodología que consideró tres escenarios de precipitación: (a) año húmedo, (b) año normal y (c) año seco, y bajo dos condiciones de rendimiento (constante y disminución de 20%, proyectando el efecto de cambio climático), en tres secciones de la cuenca del río Cachapoal. Además, se calculó el agua virtual y la productividad aparente del agua para evidenciar el efecto de la variabilidad climática en la productividad del consumo del agua en el cultivo de cereales. El análisis de percentiles determinó que el año 2005 correspondió a húmedo, 2006 a normal y 2007 a seco. La huella hídrica de los cereales, bajo un rendimiento constante, fue mayor en el año húmedo con 1 064 m3 /ton; en cambio, con una disminución del rendimiento, fue mayor en el año seco (1 633.9 m3 /ton). Para ambas condiciones, la mayor huella hídrica azul se estimó en un año seco y la mayor huella hídrica verde en un año húmedo. Sin embargo, no se observaron diferencias entre las secciones de la cuenca. En un año húmedo se habría exportado la mayor cantidad de agua virtual con 14 325 000 m3 /año, y se habría producido la menor productividad aparente del agua, 92.8 $/m3 , información fundamental para determinar sistemas agrícolas sustentables.

El objetivo de este trabajo es evidenciar que en Chile no existe una normativa especial que imponga establecer perímetros de protección a las captaciones de agua potable para evitar su contaminación por las actividades potencialmente riesgosas vecinas a tales captaciones. A falta de esta norma especial, se aplica el Código de Aguas (y su nuevo Reglamento del año 2014) que considera un área de protección (fija) para los derechos de aprovechamiento de aguas. Se revisa cómo se determina esta área y cuál es su finalidad, para compararla con la normativa especial de las aguas minerales y las captaciones de agua potable. En síntesis, la regulación del Código resulta insuficiente pues sus normas solo miran a aspectos cuantitativos, de interés del dueño del derecho de aprovechamiento de aguas, pero no sirve para proteger la calidad del acuífero como bien común.

La disponibilidad de agua en zonas de clima mediterráneo alcanza niveles críticos durante la temporada estival, que se caracteriza por escasez de precipitaciones y alta demanda de agua, por lo que el caudal base de los ríos es principalmente generado por deshielo o por la liberación de aguas subterránea. Este artículo presenta la caracterización de dos grupos de manantiales que producen el caudal base en la parte alta de río Diguillín, ubicado en la Cordillera Andina de la Región del Biobío, Chile (36.9° S). Un grupo está ubicado en la cabecera del río, en el Valle de Aguas Calientes, y el otro está ubicado en un sector denominado Agua Bonita. Se caracterizaron ambos grupos de manantiales, identificando los sistemas hidrogeológicos que drenan y el origen de la recarga de agua, considerando para ello información geológica y geomorfológica del lugar, así como las características químicas e isotópicas de muestras de aguas de ríos, manantiales y de precipitación. Los manantiales del Valle de Aguas Calientes aportan aproximadamente 2.5 m3/s desde un sistema acuífero ubicado al interior del Volcán Chillán; los manantiales de Agua Bonita aportan unos 4.5 m3/s desde un sistema de rocas fracturadas recargado por filtraciones de aguas lluvia en el valle del estero Renegado.

El método de la curva número del Natural Resources Conservation Service de los Estados Unidos fue utilizado para estudiar el efecto del cambio de cobertura de suelo sobre la escorrentía directa en la cuenca del río Lirquén, Chile. Para calcular la curva número (CN) se utilizaron dos métodos: (1) la clasificación de tres imágenes LandSat de 1987, 2003 y 2009, en combinación con información de texturas de suelos y corrección por efectos de la pendiente, y (2) el uso del coeficiente de escorrentía proveniente de datos de caudal y precipitaciones diarias para los periodos 1985-1988, 2001-2004 y 2007-2010. Los resultados del primer método muestran que los valores de CN para los años 1987, 2003 y 2009 son de 51, 46 y 49, respectivamente, ya que existe una variación de superficie de praderas en estos años que va de 27.9 a 15 y 17.7%, respectivamente, y una variación de superficie de plantaciones adultas en los mismos años que va de 7.2 a 22.9 y 15.4%, respectivamente. Los resultados del segundo método muestran que los valores de curva número son mayores en el periodo 1985-1989 y menores en el periodo 2001-2004, ya que el volumen de escorrentía generada es menor en este periodo con respecto a los otros dos. Lo anterior se debe a una mayor superficie de plantaciones adulta que proporciona más capacidad de intercepción, una mayor tasa de evapotranspiración y un mayor almacenamiento de humedad en el suelo.

La variable estado para analizar los procesos de transporte de materia y energía en el suelo es la humedad, la cual responde de forma dinámica a la secuencia climática de los eventos de precipitación y evapotranspiración, y a su vez controla o modula variados procesos físicos, químicos y biológicos en la columna de suelo. Por otra parte, las propiedades físicas del suelo y de la vegetación determinan la dinámica espacio-temporal de la humedad, lo que a su vez influye en el transporte de solutos y materiales en y a través de los diferentes horizontes que lo integran. El presente trabajo presenta los resultados preliminares de un intensivo plan de monitoreo continuo de la humedad del suelo mediante sondas de capacitancia ECH2O en un predio bajo condiciones de riego controlado, con el objeto de analizar tanto la dinámica temporal de los procesos de recarga e infiltración como la generación de datos de calibración de alta resolución. El análisis conjunto del suelo y del contenido de humedad muestra que para el caso de estudio, la dinámica espacio-temporal de la humedad está fuertemente influenciada por la variabilidad espacial (en especial, la topografía, además de la conductividad hidráulica y compactación), así como por diferentes características de los eventos de precipitación y humedad antecedente que llevan a distintas respuestas en la infiltración. Finalmente, el uso de sensores de capacitancia con mediciones de alta resolución temporal, al igual que métodos gráficos, permiten un análisis cualitativo acerca de los procesos hidrológicos subyacentes.

Durante el verano del año 2008 se desarrolló un estudio para estimar las pérdidas de agua de riego del sistema Laja-Diguillín, Chile, que se producen por infiltración y evaporación en dos tramos de los ríos Polcura y Laja que son utilizados para conducir dichas aguas. Para evaluar las pérdidas por infiltración se utilizó un modelo de balance hídrico mensual que incluye, mediante ecuaciones específicas, los procesos de infiltración y evaporación en los tramos de río. Este modelo se parametrizó usando datos de velocidad de infiltración en el lecho del río, medidos durante una campaña de terreno, y se calibró usando datos históricos de caudales. Las pérdidas de conducción de las aguas de riego son del orden del 4.5 al 2.8% del caudal descargado al sistema.

Durante los últimos años se ha observado un cambio progresivo de las condiciones climáticas en el mundo, que ha tenido como consecuencia aumentos de la frecuencia y severidad de fenómenos, como inundaciones y sequías. Por lo anterior, es necesario contar con herramientas que permitan tomar decisiones de manera informada. Una forma de evaluar el efecto de un cambio en las precipitaciones y temperaturas respecto de la disponibilidad de agua de una cuenca es utilizar un modelo hidrológico distribuido, el cual, una vez calibrado y validado, es perturbado con cambios (% variación precipitación y Δ de cambio en la temperatura) obtenidos de distintos escenarios climáticos futuros. El objetivo de este trabajo consiste en cuantificar, a partir de simulaciones realizadas mediante un modelo matemático, la sensibilidad de la hidrología de dos subcuencas del río Biobío frente a un amplio set de plausibles escenarios de cambio climático. Además se analiza la amplitud en la respuesta del modelo hidrológico obtenido a partir de los distintos escenarios derivados directamente de diferentes modelos de circulación global (MCG), evaluándose también el impacto de usar variaciones de precipitación y temperatura obtenidas de un modelo de circulación Regional (MCR). Los resultados indican que, para la mayor parte de los escenarios de cambio climático modelados, se producirá una reducción en la magnitud de los caudales medios mensuales y anuales, siendo esta variación mayor en las épocas de primavera y verano. Estos resultados permiten realizar una primera interpretación cualitativa de los potenciales impactos del cambio climático en la disponibilidad de los recursos hídricos en la cuenca del río Biobío.

Intermittent rivers and ephemeral streams (IRES) are increasingly studied because of their often-unique aquatic and terrestrial biodiversity, biogeochemical processes and associated ecosystem services. This study is the first to examine the hydrological, physicochemical and taxonomic variability during the dry-wet transition of an intermittent river in the Chilean Mediterranean Zone. Based on 30-years of river monitoring data and the TREHS tool, the hydrology of the river was characterised. Overall, the river shows a significant reduction in streamflow (−0.031 m3/s per year) and a substantial increase of zero flow days (+3.5 days per year). During the transition of hydrological states, variations were observed in the environmental conditions and invertebrate communities. During the drying phase, abundance, richness, and diversity were highest, while species turn-over was highest during base flow conditions. The disconnected pools and the flow resumption phases were characterised by high proportions of lentic taxa and non-insects, such as the endemic species of bivalves, gastropods, and crustaceans, highlighting the relevance of disconnected pools as refuges. Future climatic change scenarios are expected to impact further the hydrology of IRES, which could result in the loss of biodiversity. Biomonitoring and conservation programmes should acknowledge these important ecosystems.