ANÁLISIS DEL BALANCE HÍDRICO PARA EL RÍO CATARATAS, CHUBUT, ARGENTINA. Torrero, Mariana P., Dra. en Geografía

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1 1 ANÁLISIS DEL BALANCE HÍDRICO PARA EL RÍO CATARATAS, CHUBUT, ARGENTINA Torrero, Mariana P., Dra. en Geografía Equipo Interdisciplinario para el Estudio de Procesos Atmosféricos en el Cambio Global (PEPACG), Pontificia Universidad Católica Argentina (UCACyT), Av. A. M. de Justo 1600 P.3-Of. 302, Ciudad Autónoma de Buenos Aires. Trabajo desarrollado en el marco de la Beca Posdoctoral otorgada por la UCA. RESUMEN El río Cataratas pertenece a la cuenca de los ríos Manso y Puelo. Esta cuenca localiza en el Noroeste de la provincia de Chubut, Argentina y forma parte de un sistema hídrico de vertiente pacífica. El clima en el área es templado frío dando lugar a una heterogeneidad en la cobertura vegetal asociada al relieve. Hacia el Este, se pasa de un tapiz arbóreo denso y cobertura herbácea a una estepa xerófila y vegetación higrófila. Las características del paisaje y sus condiciones climáticas favorecen el desarrollo del agroturismo, la producción de fruta fina y la elaboración de productos regionales. El objetivo de la investigación es calcular el balance hídrico para el río Cataratas mediante el método de Thornthwaite y Mather. Los objetivos secundarios son determinar las disponibilidades hídricas de la cuenca y la relación existente entre el exceso de agua y el caudal escurrido a partir de la aplicación del método de escurrimiento progresivo de Thornthwaite. Los resultados permitieron determinar un período de meses secos coincidentes con el verano y uno de meses húmedos en época invernal. Se

2 2 clasificó al río dentro de un régimen tipo nivo-pluvial. Se observaron variaciones entre las escorrentías real y la calculada por los excesos del balance hídrico. Palabras clave: Balance hídrico, caudal, precipitaciones, escurrimiento. HYDRIC BALANCE ANALYSIS FOR THE CATARATAS RIVER, CHUBUT, ARGENTINA ABSTRACT The Cataratas river is part of the Manso and Puelo rivers basin. This basin is located in Northwestern province of Chubut, Argentina. This basin is part of Pacific slope water system. The climate is cold temperate giving rise to heterogeneity in vegetation cover associated with relief. To the East, the space changes from a dense tree coverage and herbaceous xerophytic steppe to vegetation hygrophilous. The landscape features and climatic conditions favor the development of tourism, the production of fine fruit and the development of regional products. The objective of this research is to calculate the hydric balance for the Cataratas river. The Thornthwaite and Mather method was applied to calculate the hydric balance. Secondary objectives are to determine water availability of the basin and the relationship between water excess and flow drain. The Thornthwaite progressively runoff method was applied to calculate the runoff. Results showed a period of months dry coincide with the summer and one wet months in winter. The river was classified within a regime nivo-pluvial type. There were variations between actual and calculated runoff for the excesses of the hydric balance. Key Words: Hydric balance, flow, precipitation, runoff.

3 3 INTRODUCCIÓN Los cursos fluviales están directamente relacionados con las diferentes formas de vida y con el desarrollo de las actividades humanas. En proximidades de su curso se localizan grandes ciudades y también pequeños poblados, industrias y puertos. El caudal de un río es el parámetro más importante que permite analizar sus variaciones espacio-temporales. Su estudio es de gran interés porque a partir de su dinámica, permite explicar o predecir geoformas, problemas de degradación y erosión. El conocimiento de su comportamiento ayuda a plantear soluciones y determinar las posibilidades de aprovechamiento del recurso hídrico. Por otra parte, a través del balance hídrico de una cuenca se puede realizar una evaluación cuantitativa espacio-temporal del recurso agua. Bajo estos aspectos cobran importancia los estudios que realizan una valoración científica del recurso agua. En una cuenca hidrográfica el caudal de un río, definido como el volumen de escorrentía superficial por unidad de tiempo (Bruniard, 1992; Monsalve Sáenz, 1999) depende de factores como el clima, la vegetación y el complejo suelo-sustrato. Por lo tanto, procesos como la precipitación, evaporación, intercepción, transpiración, infiltración y almacenamiento inciden directamente sobre el caudal. Asimismo, factores de naturaleza humana como los relacionados con la intervención antropogénica, influyen en la escorrentía superficial. Por ello, es indispensable conocer la respuesta del río frente a cada uno de esos factores (Heras, 1972; Pedraza, 1996; Monsalve Sáenz, 1999). Según Remenieras (1974) existe una estrecha relación entre las precipitaciones y el caudal de un arroyo, sin embargo, esto no significa que ante una precipitación de intensidad determinada le corresponda un caudal igual, dado que este último está condicionado por muchos factores. Por lo tanto, los caudales pueden ser muy diferentes ante años de

4 4 precipitaciones semejantes. Uno de los factores principales que regula la escorrentía es la capacidad de retención del terreno. Los suelos próximos a un arroyo sufren intensa acción erosiva e inundaciones es por ello, que para mitigar estas situaciones es necesario conocer el comportamiento del caudal. La red hídrica del Noroeste de la provincia de Chubut adquiere un importante desarrollo. En ella se destaca la cuenca de los ríos Manso y Puelo que tiene como tributario al río Cataratas. Una de las localidades más importantes es Hoyo de Epuyén. Las características del paisaje de singulares bellezas naturales favorecen el desarrollo del agroturismo. Asimismo, tanto las condiciones climáticas como las geomorfológicas favorecen la producción de frutas finas y la producción de productos regionales. Hasta el presente, son escasos los estudios realizados en la provincia de Chubut que contemplen la relación entre las variaciones de los excesos del balance hídrico y sus consecuencias en el régimen de los escurrimientos superficiales, particularmente en la cuenca del los ríos Manso y Puelo. Por lo tanto, el objetivo principal de la investigación es calcular el balance hídrico para el río Cataratas. Los objetivos secundarios son determinar las disponibilidades hídricas de la cuenca y la relación existente entre el exceso de agua y el caudal escurrido. El río Cataratas se encuentra ubicado en el Noroeste de la provincia de Chubut, en la República Argentina y pertenece a la cuenca de los ríos Manso y Puelo del Sistema Océano Pacífico (Fig. 1). El río Cataratas constituye un afluente de la laguna Tres Novillos que junto con las lagunas Mercedes y Patos aportan sus aguas al río Epuyén. Este último, luego de recorrer 35 km, alcanza su nivel de base en el lago Puelo.

5 5 Figura 1. Localización del área de estudio. Río Cataratas, cuenca de los ríos Manso y Puelo. El relieve se caracteriza por presentar cerros de suaves laderas, formas redondeadas y pulidas y valles ondulados, indicadores todos de una efectiva acción de los hielos. La morfología glaciaria determinó junto a los procesos internos, el complejo relieve actual que domina el área. Asimismo, la orogenia terciaria y la acción de los hielos, unidas a las características edáficas, determinaron la disposición típica de los valles transversales a la cordillera andina. La orientación de los valles, abierta hacia el Oeste, permite la influencia de los vientos húmedos provenientes del anticiclón del Pacífico Sur y facilitan la escorrentía hacia el Océano Pacífico. Estos vientos aportan abundante precipitación líquida y sólida, en forma de

6 6 fuertes nevadas, a las fuentes de alimentación de los ríos (C.F.I., 1962). Las lluvias se concentran en los meses invernales, de acuerdo con la ubicación del anticiclón del Pacífico Sur, y son más copiosas a mayores alturas. Al Este de las altas cumbres, las precipitaciones decrecen de Oeste a Este. Las temperaturas son bajas, con frecuentes nevadas invernales y heladas casi todo el año. A mayores alturas el frío es más riguroso, hasta transformarse en frío níveo dando lugar a la presencia de nieves eternas. Debido a la alta humedad ambiente, las amplitudes térmicas no son muy marcadas. Caracteriza a este tipo de clima un cielo casi permanentemente cubierto de nubes. Una densa red hidrográfica, formada por los ríos principales y sus tributarios, se extiende a través de toda el área, drenando las zonas en forma eficaz y completa. La mayoría de los cauces son de régimen regular. El gran número de lagos localizados en sus cursos cumplen un rol regulador de los torrentes. Estos ríos responden a un régimen mixto, de crecientes invernales coincidentes con las intensas precipitaciones de la estación, y primaverales consecuencia del deshielo. Los cursos que continúan en territorio chileno, siguiendo la dirección del valle transversal, buscan la salida directa al Pacífico o deben integrar otra red hidrográfica que les permita evacuar los caudales que llevan del lado argentino. La cuenca de los ríos Manso y Puelo es una de la cuales tiene derrame directo al Pacífico. Gran número de lagos de origen glaciario caracterizan también el área, los que a menudo se encuentran unidos a través de riachuelos. La influencia del clima templado frío, la humedad concentrada en las zonas bajas, la constitución del suelo y la red de ríos que atraviesan en toda dirección las áreas, permiten la conservación de asociaciones de destacados exponentes de la flora patagónica. Bosques de

7 7 lengas, ñires, coihués, pinos, arrayanes, araucarias, alternan con praderas y mallines, donde la existencia de pastos y abundancia de agua permiten el desarrollo de una fauna extraña, adaptada a estas regiones, y una gran variedad ictícola. En los últimos años, una parte importante de la vegetación ha sido destruida como consecuencia de la deforestación y de los incendios. Principalmente, esta destrucción ocasionó un incremento considerable en el transporte de sedimentos hacia el lago Puelo. El índice de población es muy bajo y las localidades de mayor importancia son Lago Puelo y Hoyo de Epuyén. Materiales y métodos Para realizar el balance hídrico en la cuenca del río Cataratas se seleccionó la estación meteorológica de Esquel Aero (Lat. Sur: 42º 56 ; Long. Oeste: 71º 09 ; altura: 785 m). La elección de la misma se basó en la disponibilidad de datos de temperatura media mensual y precipitación mensual para el período coincidente con los datos de caudal disponibles. Se calculó el balance hídrico mediante el método de Thornthwaite y Mather (1957). La ventaja principal de la metodología seleccionada radica en que los datos a utilizar, precipitación y temperatura, son elementos meteorológicos de fácil obtención para períodos prolongados de observaciones. Se elaboró el diagrama ombrotérmico, se analizaron y relacionaron los resultados. La información climatológica se obtuvo de las Estadísticas Meteorológicas (S.M.N., 1986). En base a la eficiencia de las precipitaciones y la eficacia térmica anual y estacional se clasificó climáticamente al área. Para el cálculo de la escorrentía mensual en la cuenca, se consideró que el concepto físico de evaporación en el análisis hidrológico está asociado a los procesos biológicos. La evaporación

8 8 y la evapotranspiración influyen directamente sobre la escorrentía, por tal motivo, en la ecuación del balance hídrico de una cuenca el caudal escurrido es la diferencia entre la precipitación y la evaporación (Bruniard, 1992). Por lo tanto, se determinó el escurrimiento superficial sobre la base de los excesos arrojados por el balance hídrico. El escurrimiento se calculó según el método de escurrimiento progresivo de Thornthwaite (Hufty, 1984; Torrero, 2009). Los escurrimientos calculados para la década de estudio se compararon con los valores de escurrimiento mensual real y se relacionaron con las precipitaciones para el mismo período. Se calcularon el índice y el coeficiente de escurrimiento (Bruniard, 1992). Los datos de caudales correspondientes a pertenecen a la estación de aforo Hoyo de Epuyén (Lat. Sur: 42º 03 ; Long. Oeste: 71º 30 ; altitud: 320 msnm) que abarca un área de 34 km 2. Se identificó el tipo de régimen de caudal al cual obedece este río. La información hidrológica fue extraída de las Publicaciones hidrometeorológicas (S.O.P., 2010). Resultados y Discusión La zona de estudio presenta una distribución anual de temperaturas propias de un régimen térmico de zona templada fría marítima (Bruniard, 1992). La temperatura media anual del área oscila entre 7,4 y 10,7 ºC y se diferencian las cuatro estaciones del año. En la época estival la temperatura no supera los 22 ºC y en el invierno la temperatura mínima media mensual no supera el 0 ºC. La evapotranspiración potencial refleja el régimen térmico descripto el cual, en el período analizado, es de 579 mm. Según la clasificación de Thornthwaite, este valor es propio de un clima mesotermal (B 1 ); el tipo climático, determinado en función del índice hídrico, es subhúmedo húmedo (C 2 ); los índices de aridez y humedad denotaron gran diferencia de agua en verano y gran exceso en invierno (s 2 ) (Tabla

9 9 1). El clima se clasifica como templado o mesotérmico con verano seco (Cfs) (Köppen and Geiger, 1936 y Köppen, 1948) y como templado frío marítimo (Tfma) (Bruniard, 1992). Índice Hídrico Índice de Aridez Índice de Humedad 18,13 34,54 38,86 Tabla 1. Índices climatológicos. El período de aridez se extiende durante los meses de febrero y marzo, cuando las precipitaciones no son suficientes para satisfacer la alta evapotranspiración consecuencia de las mayores temperaturas (Fig. 2). Este período coincide, en parte, con el de déficit que se registra en el balance hídrico (Fig.3) Pp(m) T(ºC) J A S O N D E F M A M J MESES Precipitación Temperatura 0 Figura 2. Diagrama ombrotérmico para la estación de Esquel Aero. Período Fuente: Datos obtenidos de las Estadísticas Climatológicas (S.M.N., 1986)

10 ,7 m m , , J A S O N D E F M A M J Meses Exceso Utilización Recarga Déficit Precipitación Evaporación potencial Figura 3. Balance hídrico para la estación de Esquel Aero. Período Los períodos húmedos y secos se ven reflejados en los excesos y déficit del balance hídrico. En Esquel, el balance hídrico para el período , muestra que la utilización y reposición del agua del suelo es del 100 mm. El período de exceso de 142,6 mm coincide con los meses de junio, julio y agosto a los que se identifican como meses húmedos. En septiembre las precipitaciones comienzan a descender y se incrementa paulatinamente la evapotranspiración potencial. A partir de entonces, para compensar la necesidad de agua, se recurre a la utilización del agua almacenada en el suelo. En diciembre, cuando se agotan las reservas y la evapotranspiración potencial es mayor que la evapotranspiración real, se entra en un período de déficit de humedad del suelo, de 200,3 mm, hasta al mes de abril, período de meses secos. A partir de entonces, con el incremento de las precipitaciones y el paulatino descenso de la evapotranspiración, comienza el período de recarga hasta junio (Fig. 3). En la distribución anual de los caudales medios mensuales del río Cataratas para se destaca el mes noviembre, el que registra el pico de máxima media anual con 1,8 m 3 /s (Fig.

11 11 4). Asimismo, se observan dos períodos de máximos caudales, uno de ellos coincidente con los meses de la estación invernal, cuando se producen las mayores precipitaciones que se destacan en el balance hídrico (Fig. 3). El otro período, comienza en octubre, sigue en noviembre, diciembre y enero y determina la influencia del deshielo en el incremento de los caudales , Q(m 3/s) 1 0, Pp(m) 0 J A S O N D E F M A M J MESES 0 Precipitación Caudal Figura 4. Distribución anual de la precipitación en la estación de Esquel Aero y el caudal en el río Cataratas. Los caudales, por otra parte, permiten determinar el tipo de régimen que corresponde al curso de agua estudiado. Sobre la base de la clasificación realizada por Parde (1955) y caracterizada por Bruniard (1992), se determinó que el río Cataratas presenta un régimen complejo original, del tipo nivo-pluvial. Ésto es, la sucesión de dos formas de alimentación sólida y líquidacon incremento del caudal a partir de octubre vinculado a la fusión de la nieve con el comienzo de los días cálidos y con crecidas pluviales invernales. Los escurrimientos reales y los esperados por exceso hídrico presentan diferencias

12 12 importantes en las distribuciones mensuales. Se destaca una coincidencia en las características de ambas escorrentías en los meses de invierno como consecuencia de las precipitaciones. Por el contrario, el pico de caudal máximo en el mes de noviembre producto del retardo de la fusión de la nieve, marca un desplazamiento de casi dos meses y la mayor distancia entre lo esperado y lo medido. De septiembre a mayo los registros del escurrimiento calculado son muy inferiores al real alcanzando este último a fin del período un mínimo de 0,1 mm (Fig. 5). m J A S O N D E F M A M J MESES Escurrimiento calculado Escurrimiento real Figura 5. Escurrimientos calculados y reales correspondientes al río Cataratas. CONCLUSIÓN En el área de estudio, la temperatura media anual para la década fue de entre 7,4 y 10,7 ºC y las características térmicas permitieron identificar las cuatro estaciones del año. En la época estival la temperatura no superó los 22 ºC y en el invierno la mínima media mensual no superó el 0 ºC. El balance hídrico para el río Cataratas permitió identificar un período de meses húmedos coincidente con la época invernal y uno de meses secos estivales. El clima para el área se clasificó como templado lluvioso, templado frío marítimo ó subhúmedo húmedo, con deficiencia de agua en verano y exceso en invierno; mesotérmico en base a la eficacia térmica anual.

13 13 El análisis del caudal determinó dos formas de alimentación, sólida y líquida. Por lo tanto, se clasificó al río con un régimen complejo original del tipo nivo-pluvial. Asimismo, se observó un desplazamiento de casi dos meses entre el escurrimiento esperado y el medido producto de la fusión de la nieve. BIBLIOGRAFÍA Bruniard, E. (1992). Hidrografía, Procesos y tipos de escurrimiento superficial. CEYNE Buenos Aires. C.F.I. (Consejo Federal de Inversiones) (1962). Serie Evaluación de los Recursos Naturales de la Argentina. Recursos Hidráulicos Superficiales. Tomo IV. Vol. 2. Guillermo Kraft. Buenos Aires. Heras, R. (1972). Manual de hidrología. Principios básicos en hidrología. V. 1. Dirección General de Obras Hidráulicas. Centro de Estudios Hidrográficos. Madrid. Huffy, A. (1984). Introducción a la Climatología. Ariel. Barcelona. Köppen, W. (1948). Climatología. Con un estudio de los climas de la Tierra. Fondo de Cultura Económica. México. Köppen, W.; Geiger, R. (1936). Handbuch der Klimatologie. Band I, Teil C. Gebrüder Borntraeger. Berlin. Monsalve Sáenz, G. (1999). Hidrología en la Ingeniería. Alfaomega. Colombia. Parde, M. (1955). Fleuves et Riviéres. Colin. París. Pedraza Gilsanz, J. de (1996). Geomorfología, principios, métodos y aplicaciones. Ed. Rueda. Madrid. Remenieras, G. (1974). Tratado de Hidrología Aplicada. ETA. Barcelona. S.O.P. (Secretaría de Obras Públicas) (2010). Publicaciones hidrometeorológicas Dirigido por: López, F. 1º Ed. EVARSA. Buenos Aires. CD-ROM. ISBN

14 S.M.N. (Servicio Meteorológico Nacional) (1986). Estadísticas Meteorológicas, Nº 36. S.M.N. Buenos Aires. Thornthwaite, C.; Mather, J. (1957). Instrucciones y tablas para el cómputo de la evapotranspiración potencial y el balance hídrico. Publicaciones de Climatología. Vol. X. Nº3. Instituto Tecnológico de Drexel, New Yersey. 1:67. Torrero, M. P. (2009). Río Sauce Chico: Estudio hidrográfico para un desarrollo sustentable (tesis doctoral). Universidad Nacional del Sur. Bahía Blanca. Argentina.