CONICET | Buscador de Institutos y Recursos Humanos

En el campo de la modelación matemática de los procesos hidrológicos asociados al escurrimiento superficial, en áreas de llanura, es bien sabido que el avance incesante de la tecnología computacional permite el desarrollo, puesta en operación y aplicación de sistemas de modelación cada vez mas abarcativos, que involucran una mayor cantidad de procesos y una mayor capacidad de discretización o desagregación de los dominios espacio-temporales de modelación. Idealmente los modelos de escurrimiento superficial deben captar la esencia de los controles físicos del suelo, la vegetación y la topografía y su influencia sobre la producción de escurrimiento. Estas nuevas capacidades plantean a su vez mayores demandas de información, la cual no siempre es la adecuada. En este sentido, puede afirmarse que en la región del sur de la Provincia de Santa Fe, el desarrollo tecnológico en la disciplina ha evolucionado mucho más fuertemente que las infraestructuras de toma sistemática de datos hidrológicos. En este contexto se enmarcan los trabajos documentados en esta publicación, los cuales han sido el resultado de diversos proyectos de investigación, componentes del programa de investigación: Modelos Matemáticos Aplicados a los Recursos Hídricos Regionales. Tal programa es llevado a cabo por el Departamento de Hidráulica-EIC y el CURIHAM, FCEIA-UNR y tiene como objetivo principal la formulación, desarrollo, implementación y aplicación de modelos matemáticos para representación de diferentes procesos de la fase terrestre del ciclo hidrológico, en particular el escurrimiento superficial y la representación de distintos subprocesos asociados como la erosión, transporte y deposición de sedimentos. En el Capítulo I se describe la implementación y diversas aplicaciones del modelo de escurrimiento superficial físicamente basado y espacialmente distribuido CTSS8, asistido mediante la plataforma para pre y post procesamiento de datos y resultados SIMULACIONES. Las aplicaciones comprendieron modelaciones de escurrimientos impermanentes en las cuencas de los arroyos Saladillo, Ludueña y Cañada de Gómez (Santa Fe, Argentina), en un ambiente urbano y en un tramo del sistema cauce-planicie de inundación del río Paraná. Los trabajos comprenden la constitución, calibración y explotación del modelo en cada aplicación, análisis de la incidencia espacio-temporal del aporte de escurrimiento y la evaluación de zonas de vulnerabilidad ante inundaciones debido a la presentación de eventos extremos. Asimismo, se expone la elaboración de mapas de número de curva CN y el análisis de la influencia de la agregación temporal del número CN sobre los caudales máximos. Finalmente se presenta la utilización del modelo como herramienta para la predicción de crecidas. Para predecir el movimiento de agua y solutos en la zona no saturada se emplean habitualmente modelos numéricos. Los resultados de sus aplicaciones sólo pueden ser confiables si las propiedades del medio poroso son conocidas. Esto representa la principal limitación a la tecnología actual de modelos sofisticados, que se encuentra en un estado avanzado con respecto al conocimiento de los parámetros que engloban esos modelos. En particular, en la calibración de modelos hidrológicos continuos; se observa que los procesos subterráneos y los procesos hidrológicos superficiales, presentan una alta sensibilidad frente a los parámetros hidráulicos que caracterizan la zona no saturada. En el Capítulo II se estiman funciones hidráulicas de suelos a partir de información textural, granulométrica y/o de parámetros físicos de relativamente sencilla obtención. Se presenta el procesamiento de curvas de retención ajustadas con la base UNSODA para las fracciones franco limosa, franco arcillo limosa y arcilla limosa, las cuales son características de los suelos del sur de Santa Fe (Argentina). Se plantean regresiones múltiples, lineales y no lineales, entre parámetros hidráulicos y características físicas y propiedades granulométricas de las muestras. Además, se presenta una metodología sencilla de ponderación areal y por horizontes de suelo para estimar parámetros hidráulicos de suelos limosos del sur santafecino (pampa de Argentina). A través del avance del conocimiento actualmente se cuenta con modelos y estructuras de simulación que permiten desagregar la mayoría de los procesos hidrológicos intervinientes en la transformación lluvia-caudal en unidades espaciales pequeñas. De este modo es posible describir los mecanismos predominantes en el escurrimiento y almacenamiento superficial a nivel de parcelas rurales, generando en las simulaciones hidrológicas-hidráulicas de la transformación lluvia caudal, no solo información en el punto de salida sino, con igual precisión, información en todas las unidades de discretización de la cuenca. En el Capítulo III se analizan los efectos del tamaño de grilla en la representación del relieve y de sus atributos derivados; estudiándose las respuestas hidrológicas debido a los diferentes niveles de detalle en que se discretiza la cuenca. Asimismo, se propone un procedimiento para el escalamiento de parámetros en los esquemas de menor nivel de detalle y se cuantifica el grado de similitud alcanzado entre las variables de flujo de las diferentes discretizaciones. Para el estudio se utiliza el modelo matemático cuasi-bidimensional basado en esquemas de celdas con aproximación de onda difusiva denominado CTSS8. El procedimiento se aplica en las cuencas de los Arroyos Ludueña (Rosario, Santa Fe), Saladillo (Rosario, Santa Fe) y Santa Catalina (Azul, Buenos Aires). La lluvia y el escurrimiento superficial inducen procesos de erosión hídrica cuyas consecuencias se observan in-situ a nivel local y en zonas alejadas del lugar de generación del sedimento. Los efectos a nivel local son importantes en suelos destinados a la agricultura, ya que la desintegración de la estructura del suelo y la pérdida de materia orgánica y nutrientes de los horizontes superiores induce una disminución de su productividad, lo cual conduce a un mayor gasto en fertilizantes. Además de este problema local, generado por la erosión a nivel de cuenca, existe el problema creado por la deposición de dicho sedimento en planicies de inundación, canales de navegación, embalses, sistemas de conductos pluviales, etc.; en la mayoría de los casos, la sedimentación puede aumentar el riesgo de inundaciones. Asimismo, los sedimentos finos son susceptibles de adsorber sustancias contaminantes, como agroquímicos, etc., lo cual puede inducir un incremento de los niveles de nitrógeno y fósforo en los cuerpos de agua receptores y desencadenar procesos de eutrofización. En el Capítulo IV se presenta el desarrollo y aplicación de modelos de simulación numérica de procesos de erosión/sedimentación hídrica, a escala de cuenca, en sistemas hidrológicos de llanura. Se describe el modelo EROSUP-U, de tipo empírico, espacialmente semidistribuido y a escala temporal anual, basado en la ecuación universal de pérdida de suelo. Por otra parte, se presenta el modelo CTSS8-SEDMU, de tipo semiempírico, espacialmente semidistribuido y a escala temporal de eventos de crecida, basado en la ecuación universal de pérdida de suelo modificada, acoplada al modelo hidrológico-hidráulico CTSS8. Finalmente, se expone el desarrollo del modelo CTSS8-SED, de tipo físicamente basado, espacialmente distribuido y a escala temporal de eventos de crecida. Todos los modelos desarrollados fueron aplicados en la cuenca del Aº Ludueña, donde se estudian y cuantifican procesos de erosión /sedimentación en distintas zonas de la misma. Esperamos que este libro pueda contribuir a una mejor comprensión de los complejos procesos hidrológicos asociados al escurrimiento superficial y las correspondientes problemáticas hidroambientales en las cuencas aquí estudiadas del sur de la provincia de Santa Fe.

enviar mensaje