1

1. INTRODUCCIN

1.1. Problema de Investigacin

Para predecir en el futuro el abastecimiento o la falta de agua para los diferentes usos,

adems de servir como previsin contra el riesgo de eventos extremos, resulta de suma

importancia determinar la potencialidad hdrica de una cuenca con la mayor precisin

posible, trabajando con la baja cobertura de estaciones meteorolgicas.

Uno de los fenmenos hidrolgicos que requiere un estudio adecuado es la estimacin ms

exacta de caudales para poder determinar la potencialidad hdrica de la cuenca o para poder

prever escenarios futuros, que en determinadas situaciones pueden poner en peligro vidas

humanas y generar importantes daos a la infraestructura productiva, vial, social, deportiva,

que ha requerido considerables esfuerzos econmicos estatales y privados, para su

construccin.

El valle central de Tarija, est representado por dos importantes cuencas: la cuenca del ro

Guadalquivir y la cuenca del ro Camacho; ambas forman la cuenca alta del ro Bermejo.

Las cuencas carecen de una adecuada cobertura de estaciones meteorolgicas para el

registro climatolgico; en consecuencia, la baja presencia de estaciones no permite registrar

la variabilidad climatolgica que se presenta en la cuenca, existiendo lugares ms lluviosos

o secos que otros, que son tomados por algunos modelos como reas relativamente

homogneas.

La cuenca del ro Guadalquivir, a pesar de contar con instrumentacin y con el registro de

varios aos de variables hidrometeorolgicas y limnigrficas, el grado de instrumentacin

con el que cuenta dicha cuenca no permite disponer de una informacin hidrometeorolgica

apropiada para realizar estudios hidrolgicos que puedan predecir con precisin el

comportamiento de la cuenca ante eventos extremos de precipitacin o escorrenta en

amplios periodos de recurrencia. Debido a que dicha informacin es limitada y muy

puntualizada; es decir, se disponen de pocos registros en la cuenca, con estaciones que

muchas veces se encuentran incompletas y debido a su ubicacin, no alcanzan a ser

representativas de la variabilidad climtica de la cuenca. De manera general, se observa la

2

presencia de al menos tres unidades climticas en la cuenca, con mayor precipitacin en la

parte alta, mediana precipitacin en la parte media y baja precipitacin en la cuenca baja.

Las pocas estaciones y consecuentemente, la baja disponibilidad de datos no alcanzan a ser

representativos y por lo tanto generan mucha incertidumbre a la hora de realizar el anlisis

y el uso de la informacin, obteniendo resultados diferentes a la realidad climatolgica de

la cuenca y del ao hidrolgico o evento extremo. Por lo cual, la aplicacin de modelos

matemticos conceptuales apropiados a la realidad de la cuenca, para la generacin de

series temporales es un primer paso para lograr establecer el conocimiento del

comportamiento de la cuenca en la relacin de un evento de precipitacin y escorrenta

superficial.

En consecuencia, para mejorar la prediccin del volumen de escorrenta de la cuenca del ro

Guadalquivir, es importante y necesaria la incorporacin del sistema de modelamiento

hidrolgico adecuado, como una herramienta muy til en la solucin de este problema. El

modelar con mayor precisin el comportamiento hidrolgico de una cuenca, predecir

acertadamente el comportamiento de los caudales en la cuenca, al presentarse eventos de

precipitacin y escorrenta extremos, de esta forma permitir tomar medidas de control

anticipadas o aprovechar de mejor manera los recursos hdricos.

Los modelos matemticos conceptuales, que relacionan directamente los eventos de

precipitacin con una escorrenta superficial, son una herramienta aceptable y en muchos

casos la nica solucin, para realizar las series de tiempo de caudales con las cuales no

cuenta la cuenca y establecer de esta manera los registros que ayuden a completar la

informacin que se debe tener en la cuenca hidrogrfica para posteriores estudios, como

tambin para validar los caudales de escurrimiento de la cuenca ante diferentes eventos de

precipitacin, general y localizada en la cuenca, que permitir el accionar de los sistemas de

alerta temprana.

La aplicacin de un modelo hidrolgico en la cuenca Alta del ro Guadalquivir, aumentar

la probabilidad con que se puedan estimar los volmenes de escurrimiento en la cuenca, y

de esta manera, mejorar el funcionamiento eficiente de sistemas de alerta temprana, de

mucha importancia en la cuenca baja. Tambin, el aumento en la certidumbre de los

3

caudales de escurrimiento de la cuenca, optimizar el diseo de obras hidrulicas, que

muchas veces se sobredimensionan por seguridad, implicando considerables gastos

econmicos. De igual manera, acrecentar la certidumbre en la prediccin de la produccin

de agua de la cuenca puede regular el sobredimensionamiento del uso del agua, evitando

consecuencias ambientales severas, debido al sobreuso en agricultura, ganadera y consumo

humano, que puede ocasionar escasez de agua para bosques y vida silvestre.

1.2. Objetivos de la Investigacin

1.2.1. Objetivo General

Profundizar el conocimiento del comportamiento hidrolgico de la cuenca alta del ro

Guadalquivir mediante el manejo del modelo de simulacin hidrolgica WEAP y as,

contribuir a la planificacin de recursos hdricos en dicha cuenca, adems de la prediccin

del volumen de escurrimiento en el ciclo hidrolgico de eventos extremos, para mejorar la

calidad de vida de las personas.

1.2.2. Objetivos Especficos

Identificar las caractersticas fsicas, geogrficas e hidrolgicas de la cuenca del ro

Guadalquivir.

Analizar la informacin hidrometeorolgica disponible en la cuenca en estudio.

Verificar la confiabilidad de la informacin disponible en la cuenca.

Estudiar el modelo hidrolgico WEAP, sus caractersticas y variables.

Definir en qu grado, el modelo hidrolgico WEAP se ajusta a la cuenca en estudio, en

base a la disponibilidad de informacin y las caractersticas de la cuenca.

Calibrar y verificar el modelo WEAP para los perodos de informacin recolectada.

Analizar, interpretar y comparar los resultados del modelo hidrolgico WEAP para

determinar si es aplicable a la zona de estudio.

Aplicar Escenarios futuros, para analizar la incidencia del cambio climtico en los

caudales de la cuenca en estudio.

4

Efectuar conclusiones a travs de los resultados obtenidos.

1.3. Justificacin de la Investigacin

La investigacin propuesta busca, mediante la aplicacin del modelo WEAP, establecer el

conocimiento del comportamiento hidrolgico de la cuenca en la relacin de un evento de

precipitacin y escorrenta superficial, as evaluar y pronosticar a futuro el comportamiento

fsico e hidrolgico de la cuenca en estudio, bajo condiciones hidrolgicas diferentes a las

actuales.

Los modelos hidrolgicos, que relacionan directamente los eventos de precipitacin con

una escorrenta superficial, son una herramienta aceptable y en muchos casos la nica

solucin para la estimacin con alta probabilidad de la escorrenta de una cuenca que no

cuenta con suficientes estaciones, ni con suficientes series de datos. Entonces, para

aumentar la precisin en los resultados de escorrenta de la cuenca es necesaria la

incorporacin de un sistema de modelamiento hidrolgico, que se adecue a la realidad de la

cuenca en estudio. Modelar con precisin el comportamiento de los caudales de la cuenca,

implicar aumentar la certeza de los resultados de anlisis y generacin de series

temporales. Por lo tanto, aplicar un modelo hidrolgico a la cuenca del ro Guadalquivir es

un primer paso para lograr establecer el conocimiento del comportamiento de la cuenca en

la relacin de un evento de precipitacin y escorrenta superficial. Y que servir tambin de

base para comprobar estudios posteriores en dicha cuenca.

La aplicacin del modelo hidrolgico WEAP de acuerdo a las caractersticas de la cuenca

en estudio, permitir la representacin precisa de la produccin de escorrenta de una

cuenca que se basa en la realizacin de un balance hdrico, asumiendo que el agua se

distribuye en diferentes niveles de almacenamientos conceptuales y conectados entre s,

segn las variables propias del modelo. Los componentes del balance hidrolgico

modelados usando el programa WEAP son: escorrenta superficial, infiltracin,

evapotranspiracin, flujo base y escorrenta sub-superficial. Dicha representacin se realiza

en base a los datos de cobertura vegetal/uso de suelo y a los datos climatolgicos de entrada

al modelo: la precipitacin, temperatura, humedad relativa, velocidad del viento, punto de

5

derretimiento, punto de congelamiento, latitud y cantidad inicial de nieve (en caso de que

esta variable sea relevante).

La aplicacin del modelo WEAP, permitir predecir determinadas situaciones que pueden

poner en peligro vidas humanas y generar importantes daos a la infraestructura productiva,

vial, social, deportiva de una comunidad dentro de dicha cuenca, bienes que han requerido

de considerables esfuerzos econmicos estatales y privados, para su construccin.

1.4. Alcance

El modelo hidrolgico WEAP ser aplicado en la cuenca Alta del ro Guadalquivir hasta el

punto de aforo de la estacin Obrajes, para lo cual se tomarn dos periodos de datos

hidrometeorolgicos para dejarlo operativo, con los procesos de calibracin y verificacin.

Para la etapa de calibracin, se cuenta con dos subcuencas Canasmoro y Sella, y sus

periodos de calibracin son 19801984 y 19791981, respectivamente. Y para la etapa de

validacin, los periodos son 19851988 y 19821984, respectivamente.

Como siguiente paso en el desarrollo del presente proyecto se generarn los escenarios

futuros utilizando mapas de cobertura vegetal y de uso de suelo proporcionados por el

Proyecto ZONISIG, en orden a evaluar los posibles efectos del cambio climtico en la

cuenca Alta del ro Guadalquivir.

Es necesario indicar que el xito de la aplicacin del modelo depender mucho de la

cantidad y calidad de informacin que se tenga del lugar de estudio, ya que en caso de no

existir todos los parmetros requeridos se har necesaria informacin similar de otras

cuencas con caractersticas hidrometeorolgicamente similares, lo que generar un cierto

nivel de error el cual se tratar de que sea lo menor posible.