sistema laguna mar chiquita capítulo: modelo hidrológico contenido

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Publicación para Academia Nacional de Ciencias
SISTEMA LAGUNA MAR CHIQUITA
CAPÍTULO: MODELO HIDROLÓGICO
Autores: Rodriguez, A.; Pagot, M.; Hillman, G.; Pozzi, C.; Plencovich, G.;Caamaño Nelli, G.;
Bucher, E. y Oroná, C.
CONTENIDO
1
RESUMEN ..................................................................................................................................2
INTRODUCCION.......................................................................................................................2
Enfoque conceptual y metodológico .......................................................................................3
Información de base.................................................................................................................6
RESULTADOS ...........................................................................................................................9
Subsistema Laguna ..................................................................................................................9
Aporte de los ríos tributarios ...................................................................................................9
Evaporación ...........................................................................................................................12
Subsistema Bañados del Río Dulce .......................................................................................15
VALIDACIÓN ..........................................................................................................................17
ANALISIS DE ESCENARIOS .................................................................................................17
Enfoque metodológico...........................................................................................................19
Resultados..............................................................................................................................20
BIBLIOGRAFIA .......................................................................................................................25
Apéndice I .................................................................................................................................27
Lluvia en la región del Río Dulce Media y en los Bañados ..................................................27
Evaporación en la región del Río Dulce Media y en los Bañados: .......................................27
Cálculo de evapotranspiración en los Bañados .....................................................................29
Cálculo de precipitación areal en la Laguna..........................................................................29
Corrección de los valores de evaporación por el efecto de la salinidad ................................30
2
RESUMEN
Se describe el modelo hidrológico de Mar Chiquita y los Bañados del Río Dulce LAMBDA 2,
elaborado por investigadores del Laboratorio de Hidráulica de la Facultad de Ciencias
Exactas, Físicas y Naturales de la Universidad Nacional de Córdoba. El modelo analiza el
balance de agua del sistema por unidad de tiempo. Los ingresos incluyen a) aporte de los ríos
tributarios principales (ríos Dulce, Primero y Segundo, o Petri, Suquía y Xanaes
respectivamente) y b) la lluvia sobre la laguna y los bañados. Las salidas consideradas son la
evaporación de la laguna y la evapotranspiración de los bañados. La información de base
utilizada incluye variables meteorológicas como lluvia, temperatura, humedad, presión,
evaporación y caudales de los ríos tributarios a la laguna, durante el período 1967-1997. Dado
que en la mayoría de los casos se contó con series incompletas, la información faltante fue
estimada mediante técnicas de interpolación y correlación con estaciones y fechas próximas.
El balance resultante se expresa en términos de a) volumen, nivel y salinidad de la laguna, y b)
área ocupada por la inundación anual de los Bañados del Río Dulce. La aplicación del modelo
se realiza sobre escenarios de posibles reducciones del caudal del Río Dulce debido a
extracción de agua para uso humano y agrícola (escenarios de extracción de 10 y 20 m/s) y sus
consecuencias sobre la laguna y los bañados. Se evalúa además el requerimiento de caudal (en
cantidad y distribución temporal) necesario para mantener los pulsos anuales de inundación
los bañados. Se concluye que para mantener el agua de la laguna en condiciones de
mesosalinidad (por debajo de los 50 g/L, lo cual es compatible la pesca del pejerrey) se
requiere superar la cota de 68 m s.n.m., lo que hace necesario un caudal medio anual del Río
Dulce por encima de los 50 m3/s a la altura de Paso de La Cina. En cambio, para la formación
de los bañados se requiere un caudal mínimo superior a los 90 m/s durante tres meses
continuados.
INTRODUCCION
Los modelos hidrológicos numéricos son una representación matemática de los procesos
hidrológicos. Constituyen una herramienta muy importante para evaluar diferentes escenarios
climáticos o alternativas de manejo. Esto es crucial en humedales, cuya existencia y evolución
dependen de tales procesos. En el caso de la Reserva Ramsar de Mar Chiquita, un modelo
robusto y confiable de la dinámica del agua es fundamental como respuesta a una pregunta
básica para el manejo: ¿Qué aporte de agua por parte de los ríos tributarios es necesario para
mantener la integridad ecológica del sistema?
Esta cuestión incluye dos aspectos igualmente críticos: a) ¿Cuánta agua se necesita para
mantener un nivel dado de la laguna?, y b) ¿Qué requisitos de cantidad y de variación del
caudal son necesarios para generar pulsos de inundación en los bañados del Río Dulce,
esenciales para mantener la funcionalidad ecológica de los mismos?
A partir de estas preguntas pueden generarse otras más específicas, entre ellas las destinadas a
establecer cuál es la proporción del aporte hídrico requerida a los ríos, en especial al Río
Dulce, el elemento hidrológico clave del sistema (por ser el principal tributario a la laguna).
3
Aunque el concepto de balance hídrico es simple, elaborar modelos matemáticos que lo
reflejen no resulta fácil, sobre todo en un sistema hidrológico con el tamaño y la complejidad
de Mar Chiquita y los Bañados del Río Dulce. Es particularmente crítica la falta de series
completas de datos históricos esenciales meteorológico e hidrológicos, lo cual obliga a realizar
extrapolaciones que agregan un factor de incertidumbre en los cálculos. En este sentido, es
lamentable no sólo que la red de medición en el sistema de Mar Chiquita sea claramente
insuficiente, sino que se haya ido deteriorando con el tiempo, por lo que resulta muy
importante recuperarla y ampliarla. Esto se está realizando a través de la acción concertada del
Laboratorio de Hidráulica (LH) de la Universidad Nacional de Córdoba (UNC), la Dirección
Provincial de Agua y Saneamiento (Di.P.A.S) y la Agencia Córdoba Ambiente de la Provincia
de Córdoba.
Los modelos hidrológicos son herramientas técnicas dinámicas, posibles de ser
permanentemente actualizados, a medida que la investigación, la adquisición de nuevos datos,
y el contraste de sus predicciones con nuevos datos permitan su perfeccionamiento y ajuste
(Viessman y Lewis, 1996). Por otra parte, en algunos casos es posible estimar valores de
algunos parámetros hidrológicos a partir del balance con los otros disponibles. La calidad y la
utilidad de un modelo mejoran en tanto y en cuanto se disponga de información en cantidad y
calidad para calibrarlo.
El modelo hidrológico LAMBDA 2, que se analiza en este capítulo, constituye un resumen de
los avances logrados por los investigadores del Laboratorio de Hidráulica de la Facultad de
Ciencias Exactas, Físicas y Naturales de la UNC. Mayores detalles pueden encontrarse en:
Hillman (1999 y 2003), Hillman et al., 2000; Pagot (1999 y 2003), Pagot et al. (2000),
Rodríguez et al. (2000 a y b), Plencovich et al. (2005), Pozzi et al.(2005), entre otros.
Enfoque conceptual y metodológico
El modelo Lambda 2 efectúa básicamente un balance de “caja” o balance entre el agua que
entra y la que sale del sistema por unidad de tiempo. Matemáticamente, consiste en un
conjunto de relaciones que explican el balance histórico de entradas, salidas y cambios en el
almacenamiento (por ejemplo, entre nivel y volumen de la laguna) dentro del sistema,
usualmente sobre períodos mensuales o anuales. Este enfoque es el que se recomienda como
paso inicial en el análisis de cualquier cuenca o sistema hidrográfico (Viessman y Lewis,
1996).
La versión actual del modelo LAMBDA 2 (2004) es determinística. Es decir, describe las
interacciones de los componentes y fases del ciclo hidrológico en términos de relaciones
matemáticas fijas, sin incluir las posibles variaciones al azar de los parámetros (Viessman y
Lewis, 1996). Futuras versiones incluirán dichos aspectos estocásticos.
LAMBDA 2 contempla la existencia de 3 subsistemas en serie, de norte a sur: Río Dulce
Medio, Bañados y Laguna Mar Chiquita (Figura 1). Cada uno de ellos se resuelve
secuencialmente por un balance de los caudales que ingresan y egresan por unidad de tiempo.
4
De esa forma se determinan los volúmenes almacenados en cada subsistema durante el
período usado como unidad temporal de análisis.
Figura 1: Subregiones que integran el modelo LAMBDA 2: 1) Río Dulce Medio (azul), 2)
Bañados del Río Dulce (verde), y 3) Laguna Mar Chiquita (celeste). Las letras en rojo indican
las principales variables de cada subsistema (ver texto).
El estudio el sistema de Mar Chiquita se realizó para el periodo 1967-1977, considerando las
variables que a continuación se indican (ver capítulo xxx).
Entradas:
Aporte de los ríos tributarios principales (Río Dulce, Primero y Segundo)
Precipitación sobre la laguna, los bañados y la región del Río Dulce medio.
Salidas:
Evaporación y evapotranspiración (evaporación más transpiración por la
vegetación) en la laguna y en los bañados.
Volumen, nivel y salinidad de la laguna.
Área ocupada por la inundación de los Bañados del Río Dulce
Balance:
En la versión presentada de LAMBDA 2 el flujo subterráneo neto es considerado pequeño
frente a los otros términos del Balance Hídrico. Con nuevas mediciones en curso de pozos en
la región podrá incorporarse información al balance en futuras versiones del modelo.
5
En la Tabla 1 se presenta el balance hídrico mensual considerando tres estados extremos y
medios de niveles en Laguna (Laguna Grande, Media y Pequeña). En la misma se consideran
variables como Niveles (H), Áreas (A), Salinidad (S), Evaporación (EVAP), Precipitación (P),
Caudales provenientes de los ríos Primero, Segundo y Dulce (QI+II+RD).
Tabla 1: Balance hídrico mensual para distintos estados de Laguna Mar Chiquita.
Laguna
Laguna
Laguna
Variables
Grande
Media
Pequeña
H
70
68
66
(m s.n.m.)
A
0,6
0,4
0,2
(ha)
S
33
53
107
(g/L)
EVAP
118
116
68
(mm)
P
65
66
66
(mm)
QI+II+RD
114
71
35
(m3/s)
En la Tabla 1 se observa que la relación entre evaporación y precipitaciones medias siempre
resulta en un déficit hídrico (evaporando más de lo que precipita) por lo tanto el incremento de
la Laguna se debe principalmente a los aportes de sus tributarios (Ríos Primero, Segundo y
Dulce).
Descripción de las tres subregiones del sistema
Dada la complejidad topográfica y dinámica del sistema analizado (línea externa gris de la
Figura 1), se lo dividió en tres subregiones, cada una de las cuales se consideró como un
subsistema hidrológico interactuante, a saber (Figura 1):
1. Subregión Norte (Dulce Medio) desde el Dique Los Quiroga hasta la localidad de Los
Telares.
2. Subregión Centro (Bañados del Río Dulce) desde Los Telares hasta la costa norte de la
Laguna Mar Chiquita, cuya frontera inferior es móvil.
3. Subregión Sur (Laguna Mar Chiquita).
La interacción hidrológica modelada entre estas subregiones es la siguiente:
Subsistema Río Dulce Medio (R): el caudal que abandona esta subregión (∆R) a la altura de
Los Telares es función del caudal erogado en el dique Los Quiroga (QR) y la lluvia neta que se
produce en la región (PR).
6
Subsistema Bañados del Río Dulce (B): Tramo del Río Dulce entre Los Telares y Paso de la
Cina: la variación de volumen en esta zona depende del caudal desde el sistema anterior y el
balance (∆B) entre lluvia (PB) y evapotranspiración (EB) de los bañados del tramo inferior.
Subsistema Laguna Mar Chiquita (L): El balance del volumen (∆L) y nivel de la laguna
dependen del aporte del caudal que ingresa desde el subsistema Río Dulce Medio, los ríos
Primero y Segundo, la lluvia sobre la laguna (PL) y la pérdida por evaporación desde ella (EL).
El modelo de balance hídrico de este subsistema resuelve la ecuación de conservación de masa
líquida y puede escribirse de la siguiente forma (Ecuación 1):
∆V = Σ Qi ∆T + AL (P-E) ∆T
(1)
donde: ∆V es variación de volumen de la Laguna, Qi es caudales aportados por los tributarios
al sistema, P es precipitación media areal sobre la Laguna, E es evaporación, AL es área de la
Laguna, y ∆T es el paso de tiempo.
Los intervalos temporales utilizados han variado según el caso simulado, de paso anual a
semestral y trimestral. Los resultados se presentan en las distintas escalas temporales.
Información de base
Nivel de la laguna
El nivel de agua de la laguna se obtuvo a partir de mediciones realizadas por la DIPAS
(Dirección Provincial de Agua y Saneamiento de Córdoba) y la Agencia Córdoba Ambiente,
desde el año 1967. Estos datos fueron corregidos por cambios en el valor cero de referencia,
debidos a desplazamientos de la escala. Se utilizaron valores medios mensuales para evitar los
efectos puntuales del viento (“wind set up”).
Volumen de la laguna
La batimetría, a partir de la cual se calcularon los volúmenes correspondientes a distintos
niveles del agua en la laguna, se basa en mediciones de CIHRSA (1977 y 1979), completados
mediante análisis de imágenes satelitales de la Universidad Nacional de Córdoba (1998).
Salinidad
Los valores de salinidad utilizados en el análisis corresponden a determinaciones no
sistemáticas disponibles para el período de estudio, las cuales se detallan en el capítulo XX
Aportes de los ríos tributarios
El Río Dulce (o Petri) posee un caudal medio anual o módulo cercano a los 100 m³/s,
constituyéndose en el río más caudaloso de la Provincia de Córdoba. El volumen ingresado al
subsistema Río Dulce Medio a la altura del Embalse Los Quiroga fue establecido mediante el
análisis de series de caudales medios mensuales en el Embalse Río Hondo para el período
comprendido entre marzo de 1967 y febrero de 2000 (Fuentes: Dirección Provincial de Agua y
Saneamiento -DIPAS- y Agua y Energía Eléctrica - AyEE), y de caudales diarios erogados en
7
el Embalse Río Hondo y aforos a la altura de Los Telares correspondiente al año 1982,
obtenida por datos de movimientos de embalse (Hillman, 1999). En el Embalse Los Quiroga
se analizaron mediciones de caudales diarios desde febrero de 1975 hasta el octubre de 1997
(Fuente: Universidad Nacional de Santiago del Estero - UNSE - y Pagot, 1999). La serie
resultante se basó en los datos de DIPAS y fue reconstruida con los datos del Embalse Río
Hondo, por análisis estadístico.
Los caudales mensuales aportados por el Río Primero (o Suquía) a Mar Chiquita fueron
determinados a partir de mediciones en la sección de aforos “Río Primero” ubicada
aproximadamente a 75 km aguas arriba de la Laguna (Fuentes: DIPAS-AYEE).
Los aportes del Río Segundo (o Xanaes) se obtuvieron a partir de series de mediciones diarias
en la sección de aforo “Campo Plujunta”, ubicada aproximadamente a 15 km aguas arriba de
la Laguna (Fuentes: DIPAS-AyEE). Los datos faltantes fueron completados por
interpolaciones realizadas mediante correlación múltiple con caudales medidos en secciones
aguas arriba y precipitaciones en la cuenca, cubriendo el período 1926-1997.
Precipitación en la región de Bañados del Río Dulce
La estimación de la lluvia sobre la región del Río Dulce Medio y Bañados, requirió datos de
22 estaciones. Se agruparon estas series según su distribución espacial en tres series de lluvia
media areal. Los sectores de cada grupo y los coeficientes de peso de cada estación, calculados
por el método de Thiessen, se presentan en el Apéndice I.
Estas 22 estaciones superan en 5 las que se utilizaron en el antecedente más próximo
(Universidad Nacional de Córdoba, 1998) y significan una mejora de la red pluviométrica
empleada. Los tres conjuntos, antes mencionados, tienen baricentros dentro de los límites de
Bañados definidos con imágenes satelitales (Pagot, 1999).
La serie de precipitación definitiva en la zona de bañados es la suma ponderada de las tres
series parciales, donde cada factor de proporcionalidad es el área relativa del grupo, con
respecto a la total (Pagot, 1999).
Evaporación y evapotranspiración en los Bañados del Río Dulce
Considerando los tres grupos areales definidos para la estimación de la precipitación en los
Bañados del Dulce, se estimaron series de evaporación y evapotranspiración en las estaciones
donde se dispuso de datos. Para el cálculo de evaporación, se evaluaron los resultados
arrojados con tres expresiones teóricas: a) Lungeon, b) Meyer y c) Pristley-Taylor, siendo esta
última expresión la que arroja mayor correlación con las mediciones realizadas en tanque
evaporímetros Clase A, corregidos por un factor recomendado en la distinta bibliografía
consultada (igual a 0,7). (Ver Chow, 1994 y Caamaño Nelly, 1999)
Para estimar la evaporación en los Bañados se adoptó la función de Priestley - Taylor para
grandes áreas. En ella, el balance de energía regula la intensidad de evaporación combinada,
en cuya ecuación el primer término vale un 30 % del segundo (Custodio y Llamas, 1976). La
8
evapotranspiración potencial se evaluó con las técnicas de: a) Penman, b) Thornthwaite, c)
Blaney-Criddle y d) Turc, descriptas en Custodio y Llamas (1976). Para determinar la
evapotranspiración real (ETR) a partir de la potencial, se utilizó el método propuesto por
Morton en el año 1983 (Caamaño Nelli, 1999).
Se usaron las mismas series que en el cálculo de evaporación y se distribuyeron de igual modo
en idénticos sectores que para lluvia. La serie final resultó de la suma ponderada, por factores
de área, de las series sectoriales. Detalles de los cálculos y coeficientes se presentan en el
Apéndice I.
Precipitación en la Laguna
Los aportes por precipitación se obtuvieron a partir de 23 series pluviométricas de estaciones
ubicadas en el contorno de la Laguna y agrupadas en ocho sectores cardinales (Apéndice I).
El cálculo de la lámina media areal (P), efectuado con la técnica de polígonos de Thiessen,
asumió coeficientes de peso variables para cada estación, en función del área ocupada por la
laguna según su cota, cuya evolución temporal es importante, como muestran las imágenes
satelitales presentadas en la Figura 2 (Pagot et al., 2000).
0
0
10km
10km
Figura 2: Cambios del espejo de agua de Mar Chiquita entre el 01/05/1976 y el 10/08/1981
Evaporación en la Laguna Mar Chiquita
Para estimar la evaporación en la laguna, se emplearon datos provenientes de las estaciones
meteorológicas de Miramar y La Rinconada. En Miramar se dispuso de registros discontinuos
de 1964 a 1996, mientras que de La Rinconada hay mediciones entre 1980 y 1987. Se usaron
datos de evaporación, humedad relativa, temperatura mensual máxima, mínima y media, de
bulbo seco y húmedo, de ambas estaciones, así como de velocidad de viento en Miramar.
9
Para calcular la serie de evaporación, se adoptó la ecuación de Priestley-Taylor (Chow, 1996),
cuyos resultados se corresponden en forma satisfactoria con las mediciones realizadas en
tanque clase A, afectadas por un factor 0,7 (Chow, 1996), para compensar las diferencias de
volumen, superficie y ubicación del espejo de agua.
En el intervalo 1980-87, cuando la laguna alcanza su mayor extensión, adquiere influencia la
estación La Rinconada (ubicada al NW de Miramar). Por ello, para ese lapso se efectuó una
ponderación areal de ambas series, por el método de Thiessen. Para el resto del período se
utilizaron los datos de Miramar. La serie final de evaporación en la Laguna Mar Chiquita
incorporó las series estimadas para Miramar (1964-1997) y La Rinconada (1980-1987). La
media anual del período en estudio es 1448,5 mm, valor adoptado en el cálculo del balance.
Dado que el fenómeno es influido por la salinidad del agua (ver capítulo XX), se corrigieron
las estimaciones de evapotranspiración y evaporación, en los Bañados y en la Laguna,
mediante la siguiente ecuación:
EVAP = EP . fcρ
Donde: EVAP: evaporación o evapotranspiración real
EP: evaporación o evapotranspiración potencial
fcρ: factor de corrección por salinidad, cuyo cálculo se presenta en el Apéndice I.
Subsistema Bañados del Río Dulce
En este subsistema se procuró establecer la relación existente entre los caudales erogados
aguas arriba de los Bañados y el área correspondiente a los mismos medida mediante
imágenes satelitales. Se evaluaron, durante los períodos de inundación, los siguientes factores:
a) extensión del área anegada, b) caudales del Río Dulce erogados en Río Hondo, c) la
precipitación y la evapotranspiración en el área de bañados, y c) nivel de la Laguna Mar
Chiquita (Pagot, 2003). El área ocupada por cada inundación se obtuvo de imágenes
satelitales.
RESULTADOS
Subsistema Laguna Mar Chiquita
Aporte de los ríos tributarios
Río Dulce
El subsistema Río Dulce Medio se modeló con el ingreso del caudal erogado por el Embalse
Los Quiroga, entre los años 1967 y 1997, que se muestran junto a su media en igual período en
la Figura 5.
10
250
Caudal medio anual (Junio-Julio)
Valor medio anual (Q=99 m³/s)
CAUDAL (m³/s)
200
150
100
50
1997
1994
1991
1988
1985
1982
1979
1976
1973
1970
1967
0
1967-1997
Figura 5: Caudal medio anual (julio-junio) del dique Los Quiroga y su media (1967-1997)
Ríos Primero y Segundo
El aporte conjunto de los ríos tributarios a la Laguna desde el sur (Primero y Segundo) arrojó
una media de 21 m3/s en el período 1926-1997. El patrón seguido por cada uno se muestra en
las figuras 6 y 7, donde se observa, en general, una variación cuasi-sincronizada durante el
período estudiado.
11
20
Caudal medio anual (Junio-Julio)
18
Valor medio anual (Q=9 m³/s)
CAUDAL (m³/s)
16
14
12
10
8
6
4
2
1994
1991
1988
1985
1982
1979
1976
1973
1970
1967
0
1967-1997
Figura 6: Caudales medios anuales del Río Primero en el período 1967-1997.
25
Caudal medio anual (Junio-Julio)
Valor medio anual (Q=12 m³/s)
CAUDAL (m³/s)
20
15
10
5
1994
1991
1988
1985
1982
1979
1976
1973
1970
1967
0
1967-1997
Figura 7: Caudales medios anuales del Río Segundo en el período 1967-1997.
Se observa del análisis de las tres figuras que a pesar de tratarse de tres subcuencas distintas,
los ciclos húmedos y secos se corresponden, ejemplo: incrementa a partir de 1976 hasta 1996,
12
se presenta un mínimo en el año 1998, un pico entre 1991-1992 y nuevamente otro mínimo
local entre 1994-1995. Esta oscilación sincronizada no se observa en el año 1997.
Evaporación
En la Figura 8 se expone la serie de evaporación estimada sobre la Laguna, corregidas por
salinidad, durante el período 1967-1997 (Total anual= 1448,5 mm, media mensual 121).
150
EVP media anual (Junio-Julio)
Valor medio anual (EVP=121 mm)
EVAPORACIÓN (mm)
140
130
120
110
100
1997
1994
1991
1988
1985
1982
1979
1976
1973
1970
1967
90
1967-1997
Figura 8: Evaporación media anual en la Laguna de Mar Chiquita.
Relación entre volumen, salinidad y cota
La batimetría de la Laguna se indica en la Figura 9. El relieve en general es muy plano con un
suave declive, alcanzando las profundidades máximas en la porción centro-sur, al norte de la
localidad de Miramar. Durante el período en estudio, los niveles mínimo y máximo alcanzados
fueron respectivamente 64,1 m s.n.m., en el año 1972, y 71,4 m s.n.m., en el año 1987.
13
Figura 9: Batimetría de la laguna Mar Chiquita. Entre los niveles de 61 y 72 m s.n.m. (Pozzi,
2004).
Los valores de la batimetría utilizada permiten estimar la relación entre nivel de la laguna,
volumen y salinidad de la laguna (Figura 10). En nivel bajo (64,5 m s.n.m.) la laguna tendría
un volumen de 1,88 km³ y unos 163 g/L de salinidad. En su máximo (71,5 m s.n.m.) el
volumen alcanza 27 km³ y la salinidad disminuye a 17 g/L.
14
25
180
Volumen
160
Salinidad
140
120
15
100
80
10
60
Salinidad (g/L)
VOLUMEN (km³)
20
40
5
20
0
0
64
65
66
67
68
69
70
71
72
COTAS (m s.n.m.)
Figura 10: Variación de volumen y salinidad respecto de cotas en la Laguna
Se calcularon los caudales promedios del Río Dulce (QRD) entrantes en el subsistema Laguna
Mar Chiquita en función de resolución del balance hídrico propuesto en la ecuación (1)
durante el período de estudio.
Al despejar la variable en interés (QRD) resulta la ecuación (2) siguiente:
QRD = (∆V* ∆T + AL* (P-E)) – QI – QII
(2)
donde: QRD es el caudal del Río Dulce incógnita, QI es el caudal del Río Primero, QII es el
caudal del Río Segundo.
Estos resultados se presentan en la Figura 11 y se obtuvieron a partir de datos de niveles
característicos en la Laguna Mar Chiquita, el cálculo de áreas y volúmenes correspondientes, a
través de funciones teóricas ya calibradas (Hillman, 2003) y de variables de evaporación (E) y
precipitación efectiva (P).
15
160
140
120
Caudal (m³/s)
100
80
60
40
20
0
64
65
66
67
68
69
70
71
72
COTAS (m s.n.m.)
Figura 11: Caudales medios anuales del río Dulce entrantes al subsistema Laguna.
En la Figura 11 se observa el caudal calculado que debe ingresar a la Laguna Mar Chiquita
para mantener distintos niveles de la misma.
Subsistema Bañados del Río Dulce
El subsistema de los bañados es extremadamente complejo desde el punto de vista de su
dinámica hidráulica, debido a las inundaciones que se expanden por el valle fluvial cuando el
caudal entrante por el Río Dulce supera la capacidad de conducción de su cauce.
Relación entre el área inundada y los volúmenes desbordados por el Río Dulce.
Las inundaciones durante el período analizado cubrieron un área variable según los años, la
cual osciló entre 32 y 340 mil hectáreas. Se considera que el valor mínimo del área inundada
es de 0,03 hectáreas, o sea aquellas lagunas permanentes en el subsistema analizado.
El balance vertical (considerando sólo las variables de precipitación, evaporación y
evapotranspiración) del sistema Bañados del Río Dulce indicó que el factor determinante del
tamaño alcanzado por el área inundada en los bañados es el aporte del Río Dulce que llega a la
16
altura de Los Telares, mientras que la precipitación y la evaporación local junto con el nivel de
la Laguna Mar Chiquita tienen una significación mucho menor (Pagot, 2003).
La relación entre los volúmenes desbordados y las inundaciones subsecuentes es de tipo
logarítmico (Figura 12). Para niveles bajos de desborde, hasta aproximadamente 100 hm³, a
variaciones pequeñas corresponden grandes incrementos del área de los bañados. En
desbordes superiores (hasta 1300 hm³) las áreas inundadas aumentan en forma directamente
proporcional a los volúmenes desbordados. Finalmente, para volúmenes por encima de 1300
hm³, las áreas inundadas se incrementan cada vez menos, porque las aguas alcanzan los límites
del valle de inundación del Río Dulce.
Figura 12: Relación entre los volúmenes desbordados en el Río Dulce (medidos a la altura del
Embalse Los Quiroga) y el área ocupada por las inundaciones en los Bañados del Río Dulce.
En la Figura 12 se observa una rápida variación del área de Bañados para pequeños
incrementos de volúmenes desbordados hasta un rango aproximado a los 200 Hm³, sobre el
cual las respuesta del Bañados ya es más lenta.
17
VALIDACIÓN
La validación de este modelo se está desarrollando en el marco de dos nuevas tesis de maestría
de la Universidad Nacional de Córdoba. Estas tesis completan el periodo de balance hídrico
2001-2004 y realizan un monitoreo hidroambiental de los subsistemas Bañados y Laguna. Un
análisis de los avances alcanzados se presentan en Pozzi et al. (2005) y Plencovich et al.
(2005).
Con el objeto de obtener información complementaria que permita mejorar los resultados
obtenidos hasta el presente, en la actualidad (2005) se ha ampliado la red de monitoreo, la cual
ha quedado conformada por 30 estaciones pluviométricas y tres instrumentos automáticos para
registrar variaciones de nivel con sensor tipo boya o flotador (Foto 1), dos instalados en el río
Dulce (uno a la altura de Paso de la Cina y otro en Paso de Oscares) y el tercero en la Laguna
Mar Chiquita (frente a Miramar). Los parámetros de temperatura, humedad, velocidad y
dirección de viento son relevados en Miramar y en La Rinconada por medio de dos estaciones
automáticas meteorológicas (Foto 2), disponiendo, además, de mediciones de evaporación por
medio de dos tanques clase C en Miramar (área de la Laguna – Foto 3), uno con agua dulce y
otro con agua salada.
Foto 1: Instrumento de medición de variaciones de nivel. tipo Thalimedes.
18
Foto 2: Estación metereológica instalada en la Reserva Provincial de Miramar..
Foto 3: Tanques evaporímetros Clase A instalados en la Reserva Provincial de Miramar.
ANÁLISIS DE ESCENARIOS
El modelo aquí analizado (Lambda 2) puede ser utilizado para analizar posibles situaciones
derivadas de intervenciones humanas y las posibles alternativas de manejo de las mismas. Uno
de los temas mas críticos que se presentan en la actualidad es la posibilidad de que el aporte
del Río Dulce, principal tributario del sistema, pueda reducirse en forma significativa en
función de una tasa creciente de extracción en sus cursos medio y superior para consumo
humano, agrícola e industrial. Esta extracción puede afectar al sistema de la Reserva de Mar
Chiquita en dos formas: en primer término, provocando un descenso de las aguas de la laguna,
19
y en segundo lugar interrumpiendo los pulsos de inundación anual, esenciales para la dinámica
de los Bañados del Río Dulce.
En este sentido, el acuerdo de regulación del manejo hídrico del Río Dulce en vigencia desde
1967 entre las provincias de Tucumán, Santiago del Estero y Córdoba, autoriza a las
provincias de Tucumán y Santiago del Estero a retener caudales significativos. Esto implica
que si estas provincias derivaran todo el caudal acordado, Tucumán tendría derecho a retener
hasta 32% del caudal, y Santiago del Estero debe dejar escurrir un 22% de lo recibido (menos
pérdidas naturales). Aunque el acuerdo no es claro y deja lugar a distintas interpretaciones, en
principio podría estimarse que el Río Dulce al entrar en Córdoba aportaría menos de un 15%
del caudal original en Tucumán.
Por lo tanto, el manejo de la cuenca del Río Dulce en función de la preservación de la
dinámica ecológica de la Reserva de Mar Chiquita plantea al menos las siguientes preguntas
básicas:
1) Cuál es el efecto esperable de distintos niveles de extracción de caudales del Río Dulce
previo a su entrada a la Reserva?
2) Cuales son los caudales del Río Dulce necesarios para mantener un nivel determinado
de la Laguna Mar Chiquita?
3) Cuales son los requerimientos de caudal (en cantidad y distribución temporal) para
mantener los pulsos anuales de inundación en los Bañados del Río Dulce?
En función de estos interrogantes, se han realizado simulaciones a partir del modelo
hidrológico LAMBDA 2 que se analizan en esta sección
Enfoque metodológico
La simulación se realizó para períodos semestrales en el periodo de 1967-1997, asumiendo dos
niveles constantes de extracción de caudal en el río Dulce de 10 y 20 m³/s. Estos valores
fueron seleccionados simulando la posibilidad de derivaciones o trasvasamiento de cuenca,
situación que se contempló en el proyecto llamado “Canal Federal” durante los años 19971998. (Universidad Nacional de Córdoba, 1998). Estos caudales de trasvase significan entre
el 10 y 20 % del módulo histórico del río en el límite Tucumán-Santiago del Estero.
La metodología de modelado contempló los siguientes pasos.
1) Se estimaron los caudales ingresantes a la Laguna a través del Río Dulce durante el
período de estudio despejándolos de la ecuación 1 (ver sección xxx), manteniendo
todas las otras variables del modelo descrito en los valores determinados (nivel de la
laguna, precipitación, evaporación y aportes de los ríos Primero y Segundo). De esa
forma, al alimentar el modelo con la serie del Río Dulce calculada se obtiene una curva
de niveles de la Laguna coincidente con los valores reales del período analizado.
2) Para establecer el efecto de reducciones del caudal del Río Dulce por extracción aguas
arriba se elaboraron otras dos series, a partir de esta serie estimada. Cada una de ellas
20
resultó de reducir el caudal mensual (simulando extracciones) en 10 y 20 m ³/s
respectivamente (Qext= 10 m³/s y Qext=20 m³/s). El paso siguiente consistió en
alimentar al modelo Lambda 2 con los datos de estas dos series, con el fin de estimar el
efecto que estas extracciones hubieran tenido sobre el nivel y volumen de la Mar
Chiquita durante el período de análisis (curvas Qext=10 m³/s y Qext=20 m³/s en la
Figura 14).
3) Para establecer los caudales del Río Dulce necesarios para mantener determinados
niveles de la laguna se utilizó la ecuación 2 (ver sección xxx), dejando fijos los demás
parámetros. Se dio especial importancia a los niveles de cota de 68m y 66m, lo cuales
corresponden a niveles de salinidad de 50g/L (umbral entre condiciones meso e
hipersalina) y 100 g/L (umbral entre las condiciones hipersalina e hipersalina extrema)
respectivamente.
4) Para evaluar la intensidad y distribución temporal del aporte requerido para mantener
las inundaciones, se utilizó la información previamente descrita al analizar el
Subsistema Bañados del Río Dulce.
5) En todos los casos los cálculos fueron realizados sobre el período anual como base, por
lo que los resultados obtenidos deberán ser interpretados como las condiciones a
satisfacer dentro de ese lapso.
Resultados
Caudales necesarios para mantener niveles de la Laguna
Los caudales medios anuales del Río Dulce en Paso de la Cina, sección de control de caudales
entrantes al subsistema Laguna, necesarios para mantener distintos niveles la Laguna se
indican en la Figura 13.
Para mantener el sistema en condiciones de mesosalinidad, por encima de los 50 g/L se
requiere superar la cota de 68 m, lo que hace necesario un caudal por encima de los 50 m3/s.
En cambio, el sistema pasara a condiciones de hipersalinidad extrema cuando el aporte sea
inferior a 15 m3/s y el nivel del agua descienda por debajo de los 66 m s.n.m.
21
180
900
850
750
700
140
Caudal [m3/s]
650
600
120
550
500
100
450
400
350
300
80
71.0
70.5
250
60
70.0
200
69.5 69.0
68.5
150
68.0
40
67.5
100
67.0
50
66.5
66.0
65.5
65.0
64.5
0
Concentración de Salinidad [gr/l]
160
800
20
64.5
65.0
65.5
66.0
66.5
67.0
67.5
68.0
68.5
69.0
69.5
70.0
70.5
71.0
71.5
0
C otas [m snm ]
Figura 13: Caudales medios anuales del Río Dulce (en Paso de la Cina) requeridos para
mantener distintos niveles de la cota de la Laguna Mar Chiquita
Si se asume una cota de partida aproximada de 70 m s.n.m., y un caudal de ingreso del río
Dulce a la altura de Paso de la Cina de aproximadamente 66 m3/s, similar a la media estimada
para los 30 años precedentes, cabría esperar una reducción del espejo de agua, hasta alcanzar,
en un plazo relativamente breve, un nivel inferior a 69 m s.n.m., sustentable con tal caudal. En
este nivel, la laguna permanecería estable con el aporte de estos 66 m3/s del Río Dulce,
suponiendo siempre que las descargas de los ríos Primero y Segundo se mantuvieran en las
medias históricas de los últimos 30 años. Se arribaría entonces a un estado estable en el
umbral entre las condiciones de meso e hipersalinidad. En este nivel, las condiciones de
superviviencia del pejerrey serían inciertas, ya que se estaría dentro del límite de
superviviencia de la especie (ver capítulo xx). Por lo tanto, el módulo anual mínimo
recomendado para asegurar condiciones de mesosalinidad (y la supervivencia del pejerrey)
sería cercano a los 70 m3/s.
Efectos de la extracción de caudal del Río Dulce
La Tabla 2 es otro forma de expresar el gráfico de la Figura 13. En el mismo se pueden
observar los efectos de posibles extracciones sobre el Río Dulce y los efectos sobre la Laguna
Mar Chiquita. Se plantean dos ejemplos de extracciones. El primero considera a la Laguna en
una condición inicial de 69 m s.n.m. y ante un nivel de extracción de 10 m³/s a los 67,8 m³/s y
durante 1 año, llevaría a una condición de aproximadamente 58,3 m³/s, lo que produciría que
22
la Laguna habría disminuido su cota a 68,5 m s.n.m. Esta cota corresponde a la salinidad de 50
g/L necesaria para pasar de una condición meso a hipersalina en la Laguna Mar Chiquita.
Ahora bien, si la extracción fuera superior, por ejemplo de 20 m³/s, se producirían cambios
mucho más drásticos. Durante el año 1978, la Laguna habría alcanzado una cota de 68 m
s.n.m. que se mantuvo por un período de 11 años hasta 1989, cuando volvió a entrar en un
régimen de hipersalinidad hasta el final del período de estudio (año 1997). Más aún, en el año
1995 habría caído por debajo de la cota de 63 m s.n.m., a un nivel similar al de aguas bajas de
comienzos de la década de 1970 antes de que comenzara el ascenso marcado de la segunda
mitad de la década.
Tabla 2: Caudales [m3/s] necesarios para pasar de un escenario a otro [cotas en msnm]
71.5
71.0
70.5
70.0
69.5
69.0
68.5
68.0
67.5
67.0
66.5
66.0
65.5
65.0
64.5
64.5
876.1
754.8
655.9
569.8
491.6
418.9
350.4
287.8
231.0
180.6
136.9
100.0
68.9
42.7
0.1
65.0
864.6
742.6
643.4
557.1
478.8
406.0
337.4
274.6
217.5
166.9
123.1
85.9
54.7
4.6
65.5
848.2
725.8
626.4
540.1
461.7
388.8
320.1
257.2
200.1
149.4
105.4
68.2
8.9
66.0
829.5
706.8
607.3
520.9
442.4
369.5
300.7
237.7
180.5
129.7
85.7
14.6
66.5
807.8
684.9
585.2
498.8
420.3
347.3
278.4
215.3
158.0
107.1
21.9
67.0
782.0
658.9
559.1
472.6
394.1
321.0
252.0
188.9
131.6
30.7
67.5
750.6
627.4
527.6
441.0
362.4
289.4
220.3
157.1
40.3
68.0
712.4
589.1
489.3
402.7
324.1
251.0
181.8
49.7
68.5
666.7
543.3
443.5
356.9
278.2
205.1
58.3
69.0
616.9
493.3
393.3
306.6
227.9
67.8
69.5 70.0 70.5 71.0 71.5
556.6 490.5 421.3 354.7 142.2
432.9 366.6 297.4 105.7
332.8 266.6 89.0
246.1 80.3
74.1
Extendiendo este análisis al registro de volúmenes de la Laguna Mar Chiquita se presentan la
Figura 14 para escenarios de simulación de 10 y 20 m³/s respectivamente.
23
30
Volumen [Km³]
25
20
15
10
5
Dic-93
Ene-92
Feb-90
Mar-88
Abr-86
May-84
Jun-82
Jul-80
Ago-78
Sep-76
Oct-74
Nov-72
Dic-70
Ene-69
Mar-67
0
Fecha
sin caudal de extracción
Caudal de extracción 10 m³/s
Caudal de extracción 20 m³/s
Figura 14: Variaciones de volúmenes de la Laguna considerando extracciones de 10 y 20 m³/s.
Caudales requeridos para las inundaciones anuales
El análisis comparativo de las imágenes satelitales y los datos hidrológicos indicó que el área
inundada en los Bañados comienza a crecer cuando el caudal supera levemente el valor crítico
(caudal de desborde) de 90 m³/s, el cual corresponde a la capacidad máxima de transporte del
cauce del río. Por lo tanto se considera que el caudal mínimo (Qm) para la formación de
bañados debería ser de al menos 90 m³/s. Asimismo, este análisis permitió estimar el tiempo
promedio de respuesta entre el momento en que se produce incremento en los volúmenes
erogados en el Embalse Los Quiroga y el crecimiento del área inundada. Este retardo osciló
entre 5 y 20 días en función del caudal erogado.
Los Bañados alcanzan su máxima extensión, por lo general, en el mes de mayo, con una
secuencia de caudales superiores al de desborde durante, aproximadamente, 3 meses
continuos, admitiendo períodos de hasta 5 días con caudales menores. Esto asegura la
cobertura de extensas áreas de inundación. El conocimiento de este proceso de crecimiento
permitió asimismo cuantificar el efecto retardador de los Bañados en el escurrimiento del agua
que ingresa a la Laguna, la cual se estimó en 4 semanas aproximadamente, inferior al valor
propuesto por Kanter (1935) que estimaba, en el año 1930, una demora entre 6-8 semanas.
24
En la Tabla 3 y de acuerdo a los resultados mencionados anteriormente se presentan los
volúmenes que deben ser erogado durante 3 meses continuos en el Embalse Los Quiroga para
alcanzar diversas condiciones de Bañados en el periodo semestral posterior.
Tabla 3: Niveles de inundación en los Bañados del Río Dulce resultantes de rangos crecientes
de volumen desbordado por el río (Pagot, 2003).
Nivel de
Volumen desbordado
Área inundada
inundación
Rango (hm³)
Rango (ha x miles)
Bajo
<= 100
<= 200
Medio
100 – 1.300
200 – 280
Alto
> 1.300
> 280
25
BIBLIOGRAFÍA
Caamaño Nelli, G.E, 1999. “Hidrología Avanzada - Evapotranspiración”, Maestría en
Ciencias de la Ingeniería, Universidad Nacional de Córdoba. Argentina.
Chow, V.T.; Maidment, D.R. y Mays, L.W., 1994. “Hidrología Aplicada”. Suárez R., Santafé
de Bogotá, Colombia.
Custodio, E. y Llamas, M.R., 1976. “Hidrología Subterránea”, Tomo I. Ediciones Omega.
Barcelona, España.
Hillman, G., 1999. “Análisis y Simulación Hidrológica del Sistema Laguna de Mar Chiquita”,
Tesis de Grado de la carrera de Ingeniería Civil, F.C.E.F. y N. Universidad Nacional de
Córdoba, Argentina.
Hillman G., Rodriguez A., Pagot M., Menajovsky S., Barbiero S., Bernasconi I. y Caamaño
Nelli G., 2000: “Funciones Geométricas y de Salinidad de la Laguna de Mar Chiquita,
Córdoba, República Argentina. XIX Congreso Latinoamericano de Hidráulica, AIIH, Tomo 2,
477-486, Córdoba, Arg., ISBN 950-33-0269-2.
Hillman, G. 2003. “Análisis y Simulación del Sistema de Mar Chiquita”. Tesis de Maestría en
Ciencias de la Ingeniería – Mención en Recursos Hídricos, F.C.E.F.y N. Universidad Nacional
de Córdoba. Argentina.
Pagot, M., 1999. “Análisis y Simulación Hidrológica del Sistema Bañados del Río Dulce”,
Tesis de Grado de la carrera de Ingeniería Civil, F.C.E.F. y N. Universidad Nacional de
Córdoba, Argentina.
Pagot M., Caamaño Nelli G., Rodriguez A., Hillman G., Bernasconi I. y Menajovsky S,
Barbiero S., 2000: “Flujo Hidrometeorológico en el Sistema Bañados del Río Dulce – Laguna
de Mar Chiquita, República Argentina”. XIX Congreso Latinoamericano de Hidráulica, AIIH,
467-466, Tomo 2, ISBN 950-33-0269-2, Córdoba, Arg.
Pagot, M., 2003. “Análisis y Simulación Hidrológica del Sistema Bañados del Río Dulce”,
Tesis de Maestría en Ciencias de la Ingeniería – Mención en Recursos Hídricos, F.C.E.F.y N.
Universidad Nacional de Córdoba, Argentina.
Plencovich, G.; Hillman, G.; Pagot, M.; Pozzi, C.; Rodriguez, A.; Caamaño Nelli, G.; Bertoni, J.C.
(2005). “Actualización del modelado del sistema Laguna Mar Chiquita – Bañados del Río Dulce,
Córdoba. Argentina”. XX Congreso Nacional del Agua 2005 y III Simposio de Recursos Hídricos
del Cono Sur. Mendoza, Argentina. Mayo 2005.
Pozzi, C.; Plencovich, G.; Hillman, G.; Rodriguez, A.; Caamaño Nelli, G.; Michelutti, P.; Salio, P.;
Pagot, M. (2005). “Monitoreo hidroambiental de la Laguna Mar Chqiuita, Córdoba. Aplicación al
diseño de las defensas costeras de Miramar”. XX Congreso Nacional del Agua 2005 y III
Simposio de Recursos Hídricos del Cono Sur. Mendoza, Argentina. Mayo 2005.
26
Reati, G.J.; Florín, M.; Fernández, G.J. y Montes, C., 1997. “The Laguna de Mar Chiquita
(Córdoba, Argentina): A little know, seculary fluctuating, saline lake”. International Journal of
Lake Research 5, pp 187-219, Córdoba, Argentina.
Rodriguez A., Hillman G., Pagot M., Menajovsky S, Barbiero S., Caamaño Nelli G., Chini I. y
Bernasconi I., 2000: “Simulación Hidrológica del Sistema de Mar Chiquita, Córdoba,
República Argentina”. XVIII Congreso Nacional del Agua, CPCA, Sgo. del Estero - Arg.
ISBN 987-99083-4-1.
Rodriguez A., Pagot M., Hillman G., Caamaño Nelli G., Bernasconi I., Menajovsky S,
Barbiero S. y Chini I., 2000: “Simulación Hidrológica del Sistema Bañados del Río Dulce,
Córdoba, República Argentina”. XVIII Congreso Nacional del Agua, CPCA, Sgo. del Estero Arg. ISBN 987-99083-4-1.
Rodriguez, A.; Pozzi, C.; Plencovich, G.; Hillman, G.; Pagot, M.; Caamaño Nelli, G. (2005).
“Caracterización Hidrodinámica preliminar de la Laguna Mar Chiquita, Córdoba”. XX Congreso
Nacional del Agua 2005 y III Simposio de Recursos Hídricos del Cono Sur. Mendoza, Argentina.
Mayo 2005.
Universidad Nacional de Córdoba, 1998. “Valoración del Impacto Ambiental en la Región de
Mar Chiquita y la Cuenca afectada por el Canal Federal”, Informe Final al CFI. Córdoba,
Argentina.
Viessman & Lewis 1996 (completara EHB)
WILLIAMS, W.D., 1993: “The conservation of salts lakes: important aquatic habitats of semiarid regions”. Aquatic Conservation: Marine and Freshwater Ecosystems. Vol. 3(2).
27
APÉNDICE I
Lluvia en la región del Río Dulce Media y en los Bañados
Las estaciones, con los períodos de registro disponibles para estimar esta variable, en la región
de estudio y su entorno, se listan a continuación por provincias:
Santiago del Estero: Va. San Martín (1934/96), Va. Atamisqui (1948/96), Herrera (1948/96),
Pinto (1948/96), Salavina (1970/88), Va. Unión (1974/96), Brea Pozo (1969/96), Sol de Julio
(1989/96), Palo Negro (1978/96), Los Telares (1948/88), Ojo de Agua (1948/96), Barranca
(1990/96), Sumampa (1948/95).
Córdoba: Pto. de Castro (1963/90), Gütenberg (1934/97), Candelaria Norte-Eufrasio Loza
(1937/89), La Rinconada (1964/89), Las Arrias (1934/97), Sebastián Elcano (1934/97), Va. de
María (1937/68), Paso de la Cina (1970/73), Obispo Trejo (1970/73), San Francisco del
Chañar (1937/68).
Santa Fe: San Guillermo (1955/96), Tostado (1960/92), Selva (1948/78), Ceres (1955/94),
Suardi (1955/92), Independencia (1960/92).
Un análisis, previo a este trabajo (Pagot, 1999), sobre series de paso bimestral, definió dos
grupos de estaciones por su analogía de funcionamiento: a) Ceres, Independencia yTostado; y
b)Villa San Martín y Gütenberg. Según su correlación con ellos, se completaron los lapsos
mayores o iguales a dos meses sin datos. A los meses faltantes aislados se les asignó el valor
medio mensual de la serie.
Se generaron tres series de lluvia media areal, agrupando las localidades y atribuyéndoles peso
por el método de polígonos de Thiessen, dadas la poca pendiente y la escasez de estaciones de
la zona. Los sectores de cada grupo y los coeficientes de peso resultaron:
•
•
•
P1 (Sector Norte): Villa San Martín; Villa Atamisqui y Brea Pozo. Coeficiente de
ponderación: 0,05836
P2 (Sector Centro): Los Telares; Herrera; Salavina; Sumampa; Ceres; Selva; Palo Negro;
Paso de la Cina; Sol de Julio; Villa Unión; Gütenberg y Pinto. Coeficiente de ponderación:
0,55720
P3 (Sector Sur): Sebastián Elcano; Obispo Trejo; Eufrasio Loza; Las Arrias; La
Rinconada; San Guillermo y Suardi. Coeficiente de ponderación: 0,38444 (variable en
función del nivel de la laguna de Mar Chiquita)
Estas 22 estaciones superan en 5 las que se utilizaron en el antecedente más próximo (UNC,
1998) y significan una mejora de la red pluviométrica empleada. Los tres conjuntos tienen
baricentros dentro de los límites de Bañados definidos con imágenes satelitales (Pagot, 2000).
Evaporación en la región del Río Dulce Media y en los Bañados:
La serie de evaporación se calculó utilizando las expresiones propuestas por a) Lungeon, b)
Meyer y c) Pristley-Taylor, (Chow, 1994), seleccionando aquella expresión que arrojó mayor
correlación con los valores de tanque A, corregidos.
28
Para estimar la evaporación en los bañados del Dulce se adoptó la variante de Priestley y
Taylor válida para grandes áreas. En esta, el balance de energía regula la intensidad de
evaporación combinada, en cuya ecuación el primer término vale un 30% del segundo, de
donde:
Ec = α . ∆ . Eb / (γ + ∆)
α = 1,3
En general se suele adoptar para α, el valor 1,3. Sin embargo, en virtud de la información
regional disponible, α se modificó considerando en forma relativa estos datos. El factor, f, con
el que se afectó su estimación es el cociente entre las medias de dos series de evaporación del
puesto analizado: la medida (de tanque, por 0,7), Em, sobre la calculada con la expresión de
Priestley-Taylor, Ec:
f = Em/Ec
o sea que
E = f ⋅ Ec = f ⋅ α ⋅
∆
⋅ Eb
γ +∆
ecuación similar a la de Priestley-Taylor, con
∆
⋅ Eb
γ +∆
o bien
E = α ′′ ⋅
α”=1,3.Em/Ec , en vez de α=1,3.
Este último procedimiento fue el que finalmente se utilizó, en cada localidad, para estimar los
datos faltantes en las series originales.
La Tabla A.1 lista las series de evaporación medidas en la región, indicando los factores α”
utilizados al aplicar la técnica de Priestley-Taylor rectificada y las ecuaciones de regresión
múltiple que se emplearon para extenderlas al período 1967/1997.
Las estaciones se supusieron representativas de los mismos tres sectores definidos para
precipitación, agrupándolas y asignando los coeficientes de peso areal antes calculados.
También en este caso se consideró variable el límite sur del sector E3, debido a la margen
móvil de la Laguna.
Tabla A.1: Estaciones de evaporación en los Bañados del Río Dulce
SECTOR COEFIC.
AREAL
E1
E2
E2
E3
0,058
0,557
0,557
0,384
ESTACIÓN
Miramar (M)
Vª Atamisqui (A)
Gütenberg (G)
Ceres (C)
La Rinconada(R)
FACTOR
α”
0,57305
0,61105
0,88836
0,42825
Cada serie individual fue corregida por salinidad. Con base en muestras de un estudio previo
de Reati et al., 1997, se estimaron factores de corrección que parten de una ley de variación de
la salinidad en la Mar Chiquita, que refleja la correlación entre la densidad y la concentración
de sales, medida como residuo sólido Densidad= 0,0007 * concentración (g/L) + 1) (R2=0,97).
29
Cálculo de evapotranspiración en los Bañados
La información apta para estimar la evapotranspiración real, ETR, es escasa y difícil de
obtener, pues demanda tiempos y costos de observación muy elevados. Por ello es usual
calcular (como paso intermedio o final, según el objetivo) la evapotranspiración potencial,
ETP, que se puede obtener con modelos basados en leyes físicas y relaciones empíricas
bastante precisas.
En los bañados del Río Dulce se evaluaron ambas. Para ETP se recurrió a las técnicas de
Penman, Thornthwaite, Blaney-Criddle y Turc, descriptas en Custodio(1976). Para determinar
la evapotranspiración real (ETR) se utilizó el método de Morton (1983) (descrito en Caamaño
Nelli, 1999). La hipótesis central de este autor es que, bajo ciertas condiciones, existe una
relación complementaria entre la evapotranspiración real y la potencial de la forma:
ETR + ETP = ETW*2
Donde:
ETR: evapotranspiración real de un área tan extensa que sus efectos sobre la humedad
la y la temperatura del aire que pasa por encima están plenamente desarrollados.
ETP: evapotranspiración potencial, estimada con la ecuación de transferencia de vapor
y balance de energía. Es la que tendría lugar desde una hipotética superficie húmeda con absorción de radiación y transferencia de calor y vapor similares a las reales- tan
pequeña que el efecto de la evapotranspiración sobre el aire que pasa sobre ella es
despreciable.
ETW: evapotranspiración de ambiente húmedo, que ocurriría si la superficie sueloplanta estuviese saturada y no hubiera límite en la disponibilidad de agua para
evapotranspirar. Tal como aquí se hizo, este parámetro se suele equiparar al valor de la
ecuación de Priestley-Taylor. (Chow, 1994)
La expresión adoptada para generar los datos de evapotranspiración potencial faltantes de cada
estación, en el lapso 1967-1997, fue aquella cuyos resultados guardan mayor correlación lineal
(según el R² de regresión) con la serie de evaporación correspondiente. Las estaciones
utilizadas fueron las mismas que para evaporación y se distribuyeron de igual modo en
idénticos sectores. Las series sectoriales -cuya suma ponderada por áreas es la serie de
evapotranspiración final de los bañados- se denominan ET1, ET2 y ET3.
Cálculo de precipitación areal en la Laguna
El cálculo de la precipitación media areal (P), considera la influencia relativa de cada serie de
precipitaciones según los sectores cardinales en función del área ocupada por la laguna
mediante una expresión de la forma,
P = φN (h) PN + φS (h) PS + φE (h) PE + φO (h) PO + φSE (h) PSE
+ φSO (h) PSO+ φNE (h) PNE+ φNO (h) PNO
con Σαi = 1, donde los coeficientes se han obtenido por medio de polígonos de Thiessen.
30
Para calcular las precipitaciones efectivas en el espejo de agua de la laguna, se realizaron los
siguientes procesos:
1- Cálculo de la precipitación media anual histórica, para cada sector.
2- Cálculo de los coeficientes de distribución de precipitacionesφ.
3- Cálculo de la lámina efectiva sobre el espejo de agua de la laguna.
El cálculo de los coeficientes de distribución de precipitaciones φ varía en función del área de
la misma, asociado a distintos escenarios climatológicos. Estos coeficientes de peso, se
obtuvieron en función de la distribución geométrica de las distintas estaciones, estando cada
punto, representativo del sector, ubicado en el baricentro que forma la figura inscripta por la
posición de las estaciones asignadas al punto.
Los escenarios climáticos analizados fueron: pobre, medio y rico. Los mismos se
materializaron mediante tres imágenes satelitales, sobre las cuales se calcularon los
coeficientes de peso (polígonos de Thiessen). Las imágenes satelitales analizadas fueron
Septiembre de 1973, Julio de 1987 y Enero de 1997. El conjunto de datos relevados de las
imágenes antes mencionadas, se resumen en la Tabla A.1.
El procedimiento para calcular la lámina efectiva precipitada sobre el espejo de agua de la
laguna, consistió en los siguientes pasos:
1) En función del nivel de la laguna obtener los coeficientes de distribución para cada
sector asignado;
2) Aplicar el coeficiente de distribución a la lluvia media anual histórica correspondiente;
3) Realizar la sumatoria de las láminas precipitadas en todas las zonas.
El procedimiento descrito permite estimar la precipitación efectiva sobre el espejo de agua
para cada escenario que se desee simular.
AÑO
1973
1987
1997
Tabla A.2: Coeficientes de distribución de precipitaciones
H
ÁREA
SECTOR
[m]
[ha]
NO
N
NE
E
SE
S
64,56 0,1264
0
0
0,075
0,3
0,03
0,67
71,40 0,7239 0,087 0,114125 0,14125 0,285 0,027
0,24
68,80 0,4398 0,053
0,0895
0,126 0,314
0,04
0,36
SO
O
0
0
0,1 0,0775
0,074 0,0375
Corrección de los valores de evaporación por el efecto de la salinidad
Antecedentes existentes (Chow, 1994) demostraron que los valores de evaporación decrecen
con el incremento de la densidad específica. Se estima en un 1%, el descenso de la
evaporación al aumentar la variación de la densidad específica en un 1%. Se considera que el
valor de densidad específica para agua dulce es igual a 1,0 pudiendo llegar hasta valores
cercanos a 1,3 correspondientes a un límite máximo de saturación.
31
A los efectos de determinar la ley de variación entre densidad específica y concentración de
sales, se correlacionaron los valores asociados a estas variables resultando la siguiente
expresión
δ = 0,0007 x C + 1
Donde: δ: densidad específica y C: concentración de sales (g/l).
Los valores de concentración se calcularon considerando la relación entre los valores de masa
total de sales disueltas y los volúmenes de la Laguna. Algunos de los valores calculados
fueron reemplazados por mediciones directas, las cuales fueron relevadas en los años: 1925,
1953, 1970, 1977, 1982, 1986, 1989, 1992 y 1998 (Tabla A.2).
Se ha adoptando como hipótesis que la concentración de sales para el caso de Mar Chiquita
puede ser representada aceptablemente por la salinidad expresada en peso de residuos solidos
a 110 ºC (Universidad Nacional de Córdoba, 1998). La relación entre la salinidad en la laguna
y su volumen mostró un alto ajuste (R² = 0,999) a la siguiente función polinómica de quinto
orden::
S(V) = εs5 x V5 + εs4 x V4 + εs3 x V3 + εs2 x V2 + εs1 x V + εs0
Donde: S: Salinidad (g/l), V: volumen de la laguna (km3), los valores de εsi (con i=0…5) se
presentan en la Tabla A.3. El grado de ajuste de la misma fue muy alto.
Tabla A.3: Coeficientes de correlación εsi
Valor
εsi
277,363983579691
εs0
– 78,212439657597
εs1
10,763349497793
εs2
– 0,72038826477
εs3
0,022936789242
εs4
– 0,000279176779
εs5
Finalmente se aplicó a los valores de evaporación antes calculados, un factor de corrección
(fcρ = 1 − δ) considerando la influencia de la salinidad en el agua de la laguna, variable entre
0,7 y 1,0.
Donde:
EVPc = EVPL x fcρ
EVPc: evaporación corregida considerando el efecto de la salinidad (mm)
EVPL: evaporación en la Laguna Mar Chiquita (mm)
fcρ: factor de corrección considerando el efecto de la salinidad.