Análisis de la respuesta hidrológica en distintos ambientes

Análisis de la respuesta hidrológica en distintos ambientes pampeanos a la
dinámica espacio temporal de la precipitación.
Nicolás D. Secco, Ricardo G. Buss y Pablo F. Dornes
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad Nacional de La Pampa.
E-mail: [email protected]
RESUMEN: Las precipitaciones pluviales son la función de entrada predominante en los sistemas
hidrológicos pampeanos. La provincia de La Pampa se ubica en una zona de transición entre los regímenes
de precipitación subhúmedo seco al NE y árido al SW, con una región semiárida intermedia. El desarrollo de
las actividades productivas en estas regiones se encuentra limitado a la presencia de recursos hídricos tanto
de origen superficial como subterráneo, cuya existencia y dinámica se encuentran asociadas a la variabilidad
espacio temporal de las precipitaciones.
El presente trabajo tiene como objetivo la caracterización de la variación espacial y temporal de la
precipitación y la descripción de la respuesta a dicha función de entrada en distintos sistemas hidrológicos.
Comprende el estudio de la evolución de los niveles saturados en áreas de llanura, la identificación y análisis
de los distintos factores que intervienen en la generación de escorrentía ante cambios en el manejo y
cobertura vegetal, y el análisis del efecto sobre los escurrimientos en el tramo inferior del río Atuel.
Los resultados muestran un patrón espacial anual que se corresponde con el gradiente NE-SW histórico. Sin
embargo, el mismo se ve mayormente modificado en los meses estivales e invernales. Por otro lado, años
extremos exhiben una gran variabilidad. En cuanto al análisis de los diferentes sistemas, se evidencia una
estrecha asociación entre la precipitación y los eventos de recarga del agua subterránea en distintos
ambientes acuíferos. En áreas de pendiente se observa preliminarmente que existe una marcada respuesta a
eventos de precipitación que se manifiesta a partir de saturación local de suelos y eventos de escorrentía, en
estrecha relación con la cobertura vegetal y manejo; mientras que la influencia de las precipitaciones en el
comportamiento del tramo inferior del río Atuel es más errática.
INTRODUCCIÓN
Las precipitaciones son la principal fuente de entrada de agua en los sistemas hidrológicos en la provincia de
La Pampa. La variación espacial de los aportes de agua a través de las lluvias determina la disponibilidad de
agua, ya sea en escasez o exceso. La provincia de La Pampa, en el centro del territorio argentino, sufre dicha
variación de las características, demostrada en la transición de los regímenes subhúmedo seco, con registros
históricos cercanos a la isoyeta de 700 mm, pasando por semiárido y árido, acercándose a la isolinea de 200
mm de precipitación, generando un gradiente de NE a SW (Casagrande y Conti, 1980).
En la provincia de La Pampa, la formación de precipitaciones se ve determinada por los sistemas de
circulación de masas de aire, tanto frías como cálidas provenientes del océano Pacífico y Atlántico
respectivamente. En invierno, por efecto orográfico de la Cordillera de Los Andes, las masas de aire
provenientes de Pacifico Sur llegan sin humedad a la provincia provocando bajas precipitaciones.
Contrariamente, en verano, el anticiclón del Pacífico Sur adquiere mayor potencia, lo que permite la
formación de frentes fríos que chocan con masas cálidas y húmedas procedentes del NE dando lugar a las
lluvias características de dicha época (Casagrande y Conti, 1980). Dicha circulación de masas de aire es el
principal agente en la variación espacial de las precipitaciones, teniendo en cuenta que no existe influencia
por factores orográficos dentro de la provincia y que las precipitaciones convectivas son de menor
ocurrencia. El conocimiento de dicha variabilidad espacial y temporal es de vital importancia para el
desarrollo de actividades productivas dependientes del ingreso de agua al sistema.
El funcionamiento hidrológico de una región se ve determinado por la distribución espacial y temporal de las
lluvias en asociación con las características del relieve, tipo y uso del suelo, manejo y cobertura de la
vegetación. Estas características le confieren una dinámica particular a todos los subsistemas presentes y
determina cuáles van a ser los procesos hidrológicos dominantes en cada región (Bohn et al., 2011). El
estudio de dichos procesos es de suma importancia para el manejo de los recursos hídricos de una zona, y
para la predicción de períodos de excesos y déficits que puedan afectar las actividades productivas y a las
poblaciones presentes.
La forma más apropiada para afrontar la situación del agua, es mediante la utilización de instrumentos que
permitan cuantificar la disponibilidad del recurso para una adecuada gestión del mismo. Uno de ellos, es la
delimitación de regiones con patrones homogéneos de precipitación, a fin de establecer áreas con patrones
similares de aprovechamiento de sus recursos naturales (Sediyama et al, 2001). La dependencia de los
sistemas productivos locales con la variable de entrada correspondiente a las lluvias, hace que se necesite una
correcta caracterización de su distribución espacial para diversos períodos de análisis.
En la provincia de La Pampa no existen gran cantidad de cursos de agua superficial y subterránea de gran
magnitud, por ello, las actividades productivas regionales se deben adaptar a la disponibilidad de agua de las
precipitaciones en determinadas estaciones. El carácter de las precipitaciones en la provincia es estacional en
la zona subhúmeda, mientras que en las zonas áridas y semiáridas posee un carácter más intermitente, en
algunos casos esporádico y errático (Casagrande et al., 2000).
Los regímenes de humedad que caracterizan a la provincia, junto con la historia evolutiva y de usos en cada
sitio, determinan la disposición de diferentes ambientes a lo largo del territorio, cada uno de ellos con
características específicas generales, y por lo tanto, también desde el punto de vista hidrológico. En
particular, en las regiones de llanura con suelos de textura arenosa, se observa que los procesos de recarga de
acuíferos son los dominantes, con una supuesta relación con la dinámica temporal de las precipitaciones. El
nivel saturado presenta variaciones y fluctuaciones debido a esta variabilidad de las lluvias, y a la
variabilidad espacial del proceso de infiltración (Malán et al., 1997). La importancia de la recarga y su
caracterización para cada caso en los acuíferos pampeanos, no sólo es elemental desde el punto de vista
productivo, sino que lo es también desde el aspecto humano y el abastecimiento de agua potable en
poblaciones de la región, considerando que estas áreas presentan cierta fragilidad ante situaciones
hidrológicas extremas, ya sean déficit o excesos.
En regiones semiáridas, los factores que controlan la dinámica hidrológica son la irregularidad espacial y
temporal de las precipitaciones y de la humedad antecedente, la topografía, las características superficiales
del suelo, las propiedades físicas de éstos, y la heterogeneidad de la cobertura vegetal, provocando la
generación de escorrentía esporádica para eventos pluviométricos particulares (Castillo et al., 2000). En estas
regiones, la combinación de dichos factores, sumado a eventos pluviómetricos de alta intensidad o de baja
intensidad bajo condiciones de humedad antecedente altas, provocan la generación de escorrentía esporádica
para tales eventos (Castilllo et al., 2003).
La provincia de La Pampa se encuentra en una zona de transición entre el régimen sub húmedo al Este y
semiárido al Oeste. Dicha condición climática, dependiendo de la pluviometría además de otros factores
geológicos y litológicos, le confiere a distintas regiones situaciones hidrológicamente contrastantes en el
espacio y en el tiempo, que van desde grandes extensiones inundadas a zonas afectadas por sequias extremas,
que comprometen el sistema productivo de base agropecuaria (Schulz et at., 2011). Como consecuencia, es
de fundamental importancia poder describir la dinámica espacial y temporal de la precipitación dada la
natural variabilidad que presenta la precipitación en los ambientes semiáridos o de transición. Además,
describir su influencia en la respuesta de los niveles saturados, en la episódica generación de escorrentía y de
flujo subsuperficial y su efecto en la dinámica hidrológica de ríos alóctonos que a su vez han sufrido
modificaciones en su régimen debido al uso de agua para actividades productivas, con una pérdida de caudal
en los tramos inferiores, o con un retorno de agua subterránea hacia el curso por los drenajes de riego (Salas,
2001).
OBJETIVOS
El objetivo principal es la caracterización la precipitación y la respuesta a dicha función de entrada en
distintos sistemas hidrológicos de la provincia de La Pampa.
Para dicho fin se procedió a:
a) Determinar la distribución espacial de las precipitaciones en la provincia de La Pampa para distintos
períodos de tiempo (años, estaciones, años extremos) a los efectos de describir el gradiente de
precipitación existente en el ámbito provincial.
b) Estudio la respuesta hidrológica para tres ambientes de la provincia a través de:
-
Análisis de la evolución y su relación con la precipitación de los niveles saturados en
formaciones acuíferas de zonas de llanura
-
Análisis de la generación de escorrentía en zonas de pendiente con suelos de textura fina y
bajo cambio de uso de suelo.
-
Análisis de la influencia de las precipitaciones en el régimen del río Atuel en su cuenca
inferior.
METODOLOGÍA Y RESULTADOS
Variación espacial de las precipitaciones en la provincia de La Pampa
La metodología para el estudio de la distribución espacial de las precipitaciones en el ámbito de la provincia
de La Pampa se basó en el análisis de valores medios, estacionales y extremos. Fueron empleados registros
pluviométricos de 24 localidades según disponibilidad de datos y distribución homogénea en el territorio,
para el período entre los años 1962-2009.
Se calculó el módulo anual de precipitaciones, y las precipitaciones medias estacionales, a partir de
promedios mensuales. Las estaciones se definieron como verano (DIC-ENE-FEB), otoño (MAR-ABRMAY), invierno (JUN-JUL-AGO) y primavera (SEP-OCT-NOV). Además, se seleccionaron 4 años
extremos, dos correspondientes a años secos (1962 y 2003) y dos a años húmedos (1999-2001) con respecto
a los valores medios del período más extenso de datos de acuerdo a lo propuesto por (Gatto Cáceres y
Dornes, 1996).
El trazado de las isolíneas de precipitación se efectuó a través del programa SURFER, mediante el método
Kriging de interpolación. La selección del método de interpolación obedeció a la distribución espacial
irregular de los puntos (Izquierdo y Márquez, 2007) y a la similitud de los resultados obtenidos con otros
métodos de interpolación. De esta forma, se confeccionaron mapas de distribución espacial de precipitación
para cada uno de los tratamientos analizados. Del análisis de los valores medios anuales de precipitación, se
observa que existe un gradiente decreciente en la dirección NE-SO para todos los períodos analizados. Dicho
gradiente se corresponde con el patrón espacial de precipitaciones descripto para el período 1921-1980
(Casagrande y Conti, 1980). A partir de la comparación de los registros de los últimos 30 años (Fig.1b) con
el período 1962-2009 (Fig.1a), se vislumbra un desplazamiento hacia el oeste de la isoyetas, que se
manifiesta principalmente en la isoyeta de 800 mm y la aparición de la isoyeta de 900 mm en el NE de la
provincia.
a)
b)
Figura 1. Distribución espacial de las precipitaciones medias anuales para la provincia de La Pampa.
a) Periodo 1962-2009; b) Periodo 1980-2009.
En los años considerados extremos, la distribución de las precipitaciones presenta un patrón irregular y no
acompaña necesariamente la disposición de las isoyetas medias (Gatto Cáceres y Dornes, 1996). Los años
secos estudiados, 1962 (Figura 2a) y 2003 (Figura 2d), si bien no presentan una conducta específica,
muestran una variación en sentido NE-SO, con un desplazamiento de las isoyetas de menor magnitud hacia
el NE. Por el contrario, en los años húmedos seleccionados, 1999 (Figura 2b) y 2001 (Figura 2c), el patrón
no está bien definido, lo cual obliga a realizar el análisis por sectores. El extremo NE presenta valores altos
con un gradiente vertical en sentido N-S al igual que todo el sector E. Para el Centro y Oeste se percibe un
gradiente NE-SO, con un desplazamiento de las isolíneas en dicha dirección.
a)
b)
c)
d)
Figura 2. Distribución espacial de la precipitación anual de años secos y húmedos para la provincia de La Pampa.
a) Año Seco: 1962; b) Año Húmedo: 1999; c) Año Seco: 2003; d) Año Húmedo: 2001.
En el tratamiento realizado sobre las precipitaciones medias estacionales, se pudo determinar distintos
patrones espaciales de las precipitaciones según las estaciones en cuestión, y el intervalo de tiempo
analizado. En el período 1962-2009 (Figura 3), el otoño y la primavera presentan un gradiente NE-SO,
mientras que en verano, se observa una tendencia del sector Este a presentar variaciones verticales en sentido
N-S, sin alterar su distribución la región centro-oriental. En invierno, la variabilidad general se determina en
sentido E-O con bajos valores de precipitación para toda la provincia.
a)
b)
c)
d)
Figura 3. Distribución espacial de las precipitaciones medias estacionales del período 1962-2009, para la provincia de
La Pampa. a) Verano; b) Otoño; c) Invierno; d) Primavera.
Respuesta a las precipitaciones en ambientes acuíferos
Las fluctuaciones de los niveles saturados en áreas de llanura presentan típicamente una estrecha vinculación
con la dinámica de las precipitaciones a través de procesos de recarga y eventualmente con los aportes de
lagunas o arroyos. De esta manera, la importancia del conocimiento de la recarga de los acuíferos no sólo es
elemental desde el punto de vista productivo, sino que lo es también desde el aspecto humano debido al
mayoritario abastecimiento de agua potable a las poblaciones de la región a partir del agua subterránea.
Estudios previos resaltaron la importancia de las formaciones arenosas en la provincia de La Pampa como
áreas de captación de las precipitaciones y de almacenamiento de volúmenes de agua susceptibles de ser
aprovechados para abastecimiento humano (Malán y Miglianelli, 1982; Malán, 1983; Giai y Tullio, 1998,
Malán y Schulz, 1998), mientras que la estimación de la recarga a partir de la precipitación en distintas
formaciones acuíferas fue abordada por (Malán et al., 1993; Mariño y Bonorino, 1996, Schulz et al., 1998;
Dornes y Schulz, Schulz y Castro, 2005; Jobbagy et al., 2007). En consecuencia y a los efectos de
caracterizar la función de entrada a las formaciones acuíferas, en este trabajo se analizó la relación entre la
precipitación y la dinámica de los niveles saturados, a partir de la comparación de los desvíos mensuales de
precipitación acumulados con las fluctuaciones del nivel freático mensuales. Para esto se seleccionaron las
formaciones acuíferas de Pico-Dorila, Santa Rosa-Anguil y Valle Argentino (Giai y Tullio, 1998), con el fin
de representar diferentes características en cuanto a su composición, ubicación, aprovechamiento, régimen
pluviométrico y dinámica de los niveles saturados. Además, cada una de las zonas está asociada a un uso
característico, Pico-Dorila se encuentra inmerso en la matriz agrícola, Santa Rosa-Anguil está representado
por un uso urbano o periurbano, mientras que Valle Argentino se asocia más bien al sector ganadero.
En todos los casos se tomaron los datos de lluvia y de niveles piezométricos correspondientes al período de
mayor disponibilidad de datos, generalmente superior a veinte años. Se utilizaron datos mensuales de lluvias
de las localidades de General Pico, Santa Rosa y General Acha, obteniéndose los desvíos acumulados en
cada caso. Con dichos desvíos acumulados se trabajó para los períodos previstos, representándose
correctamente los lapsos de excesos o déficit en cada caso, suponiendo así el potencial almacenamiento de
humedad en el suelo. Con respecto a los datos del nivel saturado, se trabajó con un piezómetro de cada sitio,
teniendo en cuenta la similitud entre los freatímetros disponibles y la homogeneidad en cuanto a tendencia y
comportamiento que existe en las respectivas zonas en estudio. Se tuvo la precaución de tomar aquellos de
profundidad media, evitando representar casos de recarga típica o zonas de descarga, así como de no
seleccionar piezómetros cuyos niveles hayan interferido con la superficie en algún momento. Una vez
obtenidas las gráficas de ambas variables se procedió a la obtención de relaciones y correspondencias entre
ambas para cada caso.
Pico-Dorila: Esta formación se encuentra en el Noreste de la provincia de La Pampa, formando cordones con
orientación nor-noroeste al sur-suroeste de aproximadamente 10 km de ancho. Estos limitan al oeste con
depresiones de carácter endorreico y al este se van insertando en el ambiente de llanura. El basamento no ha
sido encontrado hasta el momento, solamente se atravesaron areniscas cuarzosas por debajo de arcilitas
verdes y grises. Está delimitado por la Formación Laboulaye al Norte y la Formación Macachín al sur, por lo
que se estima es un alto estructural entre ambas formaciones. Sobre estas formaciones se encuentran limos
arenosos del pampeano, con una capa superficial de arenas eólicas suprayacente (Giai y Tulio, 1998). Los
cordones medanosos funcionan como área de recarga, en tanto que las depresiones cumplen la función de
zonas de descarga pudiendo formar cuerpos de agua de carácter permanente o temporal. La zona de
conducción se sitúa en medio de estas áreas y posee un relieve llano con pendiente suave hacia el este
(Schulz y Castro, 2005). El nivel freático en la gran mayoría de los casos se encuentra dentro de las arenas
eólicas superiores (Giai y Tulio, 1998). La variabilidad espacial de los niveles freáticos determina una
dirección de escurrimiento hacia el sureste y el suroeste. Las actividades principales de la zona se relacionan
al sector agrícola, por lo que el aprovechamiento y consumo de agua del suelo será característico y deberá ser
tenido en cuenta al momento de planificar las actividades según se esté en situación de sequía o exceso.
Profundidad nivl freático (m)
ene-10
ene-09
ene-08
ene-07
ene-06
ene-05
ene-04
ene-03
ene-02
ene-01
ene-00
ene-99
ene-98
ene-97
ene-96
ene-95
ene-94
ene-93
ene-92
ene-91
ene-90
ene-89
5,5
ene-88
5,0
0
ene-87
4,5
500
ene-86
4,0
1000
ene-85
3,5
1500
ene-84
3,0
2000
ene-83
2,5
2500
ene-82
2,0
3000
ene-81
1,5
3500
ene-80
1,0
4000
ene-79
0,5
4500
ene-78
Desvíos acumulados (mm)
5000
Profundidad nivel freático
Desvíos acumulados
Tiem po (m eses)
Figura 4. Evolución de los niveles freáticos para el pozo I-5 del acuífero Pico - Dorila y los desvíos acumulados de las
precipitaciones medias mensuales de la localidad de General Pico.
En la Fig. 4 se ilustra la evolución de los niveles freáticos registrados en el pozo 5 de la línea 1 del acuífero
Pico-Dorila y su comparación con los desvíos acumulados de la precipitación media mensual de la ciudad de
General Pico (1962-2009). Dicho freatímetro, ubicado en la zona de recarga, manifiesta una marcada
oscilación de sus niveles presumiblemente debido a la escasa profundidad de los mismos, registrando
ascensos que acompañan la secuencia pluviométrica con desvíos mensuales positivos correspondiente a los
períodos de 1978 a 1987, en 1991, en 1992 y de 1997 a 2002. El descenso y estabilización de los desvíos
mensuales acumulados de la precipitación resultó en marcados descensos de los niveles saturados, situación
que se verificó a partir de 1987, 1994 y 2002, aunque con pequeñas fluctuaciones que reflejan meses con
desvíos pluviométricos positivos. El descenso promedio registrado para el período considerado puede
deberse también a la explotación del acuífero para abastecimiento de la ciudad de General Pico.
Santa Rosa-Anguil: Este acuífero se extiende al Este de la ciudad de Santa Rosa en el centro-este de la
provincia de La Pampa, siguiendo un rumbo Noreste hacia la localidad de Catriló. El acuífero fue utilizado
para abastecimiento de la ciudad de Santa Rosa, y actualmente es utilizado en forma complementaria al
acueducto desde el río Colorado que abastece a la dicha ciudad.
El acuífero se dispone sobre la Formación Macachín, está formado por una capa de sedimentos compuestos
por limos, areniscas finas y arcillas, con intercalación de carbonato de calcio formando cementaciones en
forma de planchas o nódulos, con un espesor máximo de 190 metros. A una profundidad de entre 70 y 90
metros se encuentra una capa de arcillas que delimita el acuífero y le confiere características salobres al agua
de la porción inferior, mientras que la porción superior posee agua dulce (Giai y Tulio, 1998). Sobre esta
formación se depositaron arenas eólicas que cubren toda el área con espesores variables, sin formaciones
geomorfológicas de importancia, solamente se pueden encontrar suaves lomas en forma aislada. Dado que
los sedimentos depositados varían espacialmente, varía también la infiltración y los caudales a extraer por
bombeo (Irribarra y Malán, 2009). La recarga promedio fue estimada por Malán et al., 1997, quien determinó
una infiltración eficaz de 6% de las precipitaciones, que corresponde a láminas entre 34,3 y 59,3 mm/año
(período 1983-1989). La profundidad estática de los niveles saturados varia entre 45 m en el sector este de la
ciudad de Santa Rosa, a profundidades variables entre 15 y 30 m en pozos de explotación y observación de la
Administración Provincial del Agua (APA) (Irribarra y Malán, 2009).
En la Fig. 5 se observa la evolución de los niveles freáticos registrados en el pozo 54 del acuífero Santa
Rosa-Anguil y su relación con los desvíos acumulados de la precipitación media mensual de la ciudad de
Santa Rosa (1962-2004). Dicho freatímetro no posee un evidente efecto por bombeo del sistema de
abastecimiento de agua potable a la ciudad de Santa Rosa, situación que se manifiesta en un moderado
ascenso de sus niveles de aproximadamente 1 m para la serie considerada. Con respecto a la respuesta de los
niveles saturados a la pluviometría, se observa que los mismos evidencian ascensos en correspondencia con
los períodos húmedos de 1985 y 1991/92, y descensos en períodos con precipitaciones en torno a los valores
medios o menores. Sin embargo, la sucesión en su mayoría de meses más húmedos que los valores medios a
partir de 1997 no se manifiesta en un marcado ascenso de los niveles freáticos, situación que se revierte a
Profundidad nivel freático (m)
ene-05
ene-04
ene-03
ene-02
ene-01
ene-00
ene-99
ene-98
19
ene-97
-1000
ene-96
18
ene-95
-500
ene-94
17
ene-93
0
ene-92
16
ene-91
500
ene-90
15
ene-89
1000
ene-88
14
ene-87
1500
ene-86
13
ene-85
2000
ene-84
12
ene-83
2500
ene-82
Desvíos acumulados (mm)
partir de 2001.
Desvíos acumulados
Tiem po (m eses)Profundidad nivel freático
Figura 5. Evolución de los niveles freáticos para el pozo 54 del acuífero Santa Rosa-Anguil y los desvíos acumulados
de las precipitaciones medias mensuales de la ciudad de Santa Rosa.
Valle Argentino: Es una unidad geomorfológica constituida por un valle transversal y un cordón medanoso
central ubicada en el centro-este de la provincia de La Pampa. Se extiende entre Chacharramendi hasta la
provincia de Buenos Aires alcanzando una extensión de 210 km con un ancho que se incrementa de 3 a 18
km hacia el este. El Valle Argentino aloja un cordón medanoso central de origen eólico con un espesor de
hasta 15 metros (Giai y Tullio, 1998) flanqueado por dos surcos laterales que actúan como áreas de descarga.
Hacia el oeste la formación arenosa se apoya directamente sobre el basamento que aflora en determinados
sectores. Al Este el basamento cristalino se ubica entre los 150 y 200 metros de profundidad. La presencia
del acuífero del Valle Argentino obedece fundamentalmente a la gran capacidad de infiltración que posee la
cobertura arenosa que actúa como área de recarga mientras que las lagunas y salitrales ubicados en las
depresiones laterales conforman la descarga del acuífero. Subyacente al manto arenoso el acuífero se aloja
también en el pampeano que presenta intercalaciones arcillosas y calcáreas (Schulz et al., 1998). Dichas
características le confieren una gran importancia como recurso hídrico tanto por su extensión como por la
calidad hidrogeoquímica de sus aguas.
El análisis de la respuesta de los niveles saturados a la dinámica de las precipitaciones (Fig. 6) se efectuó a
partir de la comparación de los valores del nivel freático, registrados en un pozo cercano a la ciudad de
General Acha con una frecuencia aproximadamente mensual, con el desvío acumulado de las precipitaciones
medias mensuales para la localidad de General Acha (1962-2005). Se observa para el período con datos en
común, que los niveles reproducen la dinámica de las precipitaciones respondiendo rápidamente, o con un
muy breve retardo, a períodos de precipitación con excesos respecto a los valores medios, mientras que los
niveles descienden a media que las precipitaciones se estabilizan o resultan menores que los valores medios.
Claramente esta situación refleja la hidráulica del acuífero, que al alojarse en el manto arenoso superior
debido a la secuencia de meses o años pluviométricamente ricos, se establecen mayores gradientes que
Profundidad nivel freático (m)
ene-10
ene-09
ene-08
ene-07
ene-06
ene-05
ene-04
ene-03
ene-02
ene-01
ene-00
ene-99
ene-98
6,5
ene-97
-500
ene-96
6,0
ene-95
5,5
0
ene-94
500
ene-93
5,0
ene-92
1000
ene-91
4,5
ene-90
4,0
1500
ene-89
2000
ene-88
3,5
ene-87
3,0
2500
ene-86
3000
ene-85
2,5
ene-84
3500
ene-83
2,0
ene-82
4000
ene-81
Desvíos acumulados (mm)
resultan en una descarga mayor.
Desvíos acumulados
Profundidad nivel freático
Tiem po (m eses)
Figura 6. Evolución de los niveles freáticos para el pozo 9 del acuífero Valle Argentino y los desvíos acumulados de
las precipitaciones medias mensuales de la localidad de General Acha.
Respuesta a las precipitaciones en áreas de pendiente
La generación de escorrentía en regiones semiáridas obedece a la conjunción de diversos factores entre ellos,
la distribución espacial y temporal de la precipitación, la topografía, la cobertura vegetal y características
edáficas, litológicas y de manejo. A los efectos de estudiar la respuesta hidrológica en un área de pendiente,
se seleccionó como área de estudio la Estancia La Primavera, situada en el departamento Capital al norte de
la ciudad de Santa Rosa. Geomorfológicamente, el área de estudio se encuentra en la Región Oriental de la
provincia de La Pampa, en la transición entre la subregión de la Planicie con Tosca y la subregión de Colinas
y Lomas (Salazar Lea Plaza, 1980). La precipitación media anual para el área de estudio es 750 mm (19622011) con máximos mensuales concentrados en los meses de octubre y marzo, con el semestre estival
húmedo y el invernal seco. También, el cambio de uso de suelo que reemplazó la cobertura boscosa natural
por áreas de cultivo y pastoreo, ha desencadenado procesos de escorrentía superficial y subsuperficial, con la
consecuente erosión hídrica y eólica asociadas a la presencia de suelos de textura franca y franco-limosa, con
una alta densidad aparente producto de las labores agrícolas realizadas (Martínez Uncal, 2005), y la
presencia de una costra calcárea. Sin embargo, el rol hidrológico de dichos encostramientos en la percolación
de excedentes hídricos y la eventual formación de una falsa freática que pudiera saturar el suelo y así generar
escurrimientos puntuales, no esta propiamente definido (Giai y Visconti, 2002).
Para observar la eventual generación de escorrentía en el área de estudio, se instaló en la parte media de una
microcuenca, un limnígrafo-freatígrafo de lectura continua (modelo LR-203) dotado de un sensor piezoresistivo. La cuenca con cobertura originaria de bosque de Caldén, posee pasturas perennes en la parte alta y
cultivos de invierno en la parte baja, ambas destinadas al pastoreo de ganado bovino.
El sensor se ubicó dentro de un tubo aserrado y empaquetado con grava a una profundidad de 30 cm para
registrar eventuales flujos de escorrentía subsuperficial y superficial y el intervalo de lectura se estableció en
10 minutos a los efectos de utilizar el mismo período de registro que los datos de intensidad de precipitación
provistos por el Radar Meteorológico del INTA Anguil que cubre el área de estudio. Los datos de
precipitación diaria fueron tomados en el establecimiento y corroborados por una estación meteorológica
automática ubicada a 20 km de distancia. Los hietogramas de cada tormenta se construyeron a partir d ela
distribución temporal de la intensidad obtenida del radar ajustando sus valores de acuerdo a la lámina total
precipitada.
Se observó para el año 2012 un total de siete eventos con respuesta hidrológica (Fig.7). Para cada evento se
totalizó la precipitación en los cinco días previos y la precipitación total del evento, a fin de establecer una
relación o umbral con el pico de escorrentía y la posible generación de escorrentía superficial. Los niveles
freáticos se situaron a una profundidad que no influyó en la generación de escorrentía subsuperficial y
superficial.
Figura 7. Hidrogramas de escorrentía subsuperficial para la Estancia La Primavera para los eventos de precipitación de,
a) 23/01/2012, b) 29/01/2012, c) 30/01/2012, d) 31/01/2012, e) 16/02/2012 y f) 18/02/2012.
Del análisis de los hidrogramas resultantes para la Estancia La Primavera (Fig. 7), se puede observar que
ninguno de los eventos logró generar escorrentía superficial, dado que los picos de altura de lámina
obtenidos no superaron la profundidad del sensor. Es de destacar que si bien se trata de flujo subsuperficial,
el mismo manifiesta una típica onda de tránsito, con curva ascendente, pico y recesión. En la respuesta a la
precipitación, se pueden observar situaciones disímiles. En primer lugar, eventos con alta intensidad de
precipitación, mayor a 50 mm/h, para un pulso de 10 minutos y luego valores de intensidad bajos el resto de
la tormenta. En segundo lugar, eventos de mayor duración con varios pulsos de intensidad menor a 50 mm/h.
Sin embargo, las características de la tormenta no explican completamente la respuesta hidrológica a la
precipitación, presumiblemente debido a las condiciones iniciales de humedad del suelo. Al considerar la
lluvia acumulada en los 5 días previos a cada evento (Fig. 8a), se observa que varios de estos generaron
escorrentía subsuperficial bajo condiciones antecedentes de humedad altas, mientras que solo dos eventos se
correspondieron con tormentas de alta intensidad y condiciones de humedad antecedente bajas. Del análisis
de la relación entre la precipitación total y la escorrentía subsuperficial observada (Fig. 8b), se puede
vislumbrar preliminarmente un umbral de 15 mm a partir del cual comienza la generación flujo hipodérmico
sin importar el mecanismo generador, aunque existen valores mayores de precipitación que no produjeron
escorrentía.
Figura 8. Generación de flujo subsuperficial en un área de pendiente. a) Relación entre la precipitación antecedente de
5 días y el pico de escorrentía, y b) Relación entre Precipitación total del evento y el pico de escorrentía.
Respuesta a las precipitaciones en región árida-semiárida: río Atuel
El tramo inferior de la cuenca del río Atuel se desarrolla en la región árida-semiárida que abarca el noroeste
de la provincia de La Pampa, con un régimen de precipitaciones caracterizado por una alta irregularidad
espacial y temporal con una media anual de 378 mm. La distribución de las precipitaciones medias
mensuales (Fig. 9) muestra que los mayores valores se registran en los meses estivales, con una menor
relevancia de meses primaverales, a diferencia de lo observado en el Este de la provincia de La Pampa donde
las precipitaciones se concentran en los meses de transición. Es por ello, que lo que sería de esperar es una
mayor influencia de las precipitaciones sobre los caudales, en épocas estivales.
Figura 9. Precipitaciones medias mensuales para la localidad de Santa Isabel (1932-2009).
El régimen natural del río Atuel es marcadamente nival con los caudales máximos en primavera-verano, y
mínimos en el período invernal. En la cuenca inferior y en territorio pampeano, el río presenta un carácter
alóctono debido a las escasas precipitaciones locales. Dicho régimen, se vio drásticamente modificado a
causa del uso de agua en la cuenca media para la producción de electricidad y para riego. Esta alteración
provoca que los escurrimientos del río Atuel en la provincia de La Pampa sean intermitentes y estén
caracterizados por bajos caudales y con máximos concentrados en la época invernal de menor demanda
aguas arriba. En este contexto, el carácter errático y espontáneo de las precipitaciones genera una situación
de incertidumbre acerca de la dinámica del río en épocas de estiaje.
Con el fin de describir la influencia de las precipitaciones sobre caudales, se analizaron los datos de
precipitación de la región correspondientes a la localidad de Santa Isabel y los caudales de la estación Jacinto
Ugalde ubicada sobre el Arroyo de la Barda, brazo activo del río Atuel en territorio pampeano. El estudio se
realizó para la serie 1980-2000 que posee datos en común.
Figura 10. Marcha mensual de valores de caudal y precipitación para el tramo inferior del río Atuel.
La Fig. 10 ilustra las precipitaciones mensuales y los correspondientes caudales medios. El análisis
cronológico de las lluvias muestra claramente que los máximos valores ocurren en la época estival, mientras
que los caudales cronológicos manifiestan dos períodos contrastantes. El primero en la década entre los años
1980-1988, donde los escurrimientos, ya bajo condiciones modificadas, se caracterizan por tener altos
valores de caudales y por conservar continuidad a lo largo de los años debido a excedentes en la alta cuenca.
Para este período se observa una influencia poco marcada de las lluvias, aunque en los primeros años (19801981), se visualiza una recuperación de los valores de caudales estivales que podría atribuirse a
precipitaciones locales. Dicho fenómeno no se visualiza en los años siguientes.
Por otra parte, a partir de 1989 la disminución de los escurrimientos acentúa el cambio de régimen debido al
uso aguas arriba, que se manifiesta en escurrimientos sólo correspondientes a los meses invernales.
Considerando que los mayores valores de precipitación en la región se dan en los meses de verano, salvo
unas pequeñas oscilaciones que podrían atribuirse al efecto de las precipitaciones, verificadas a comienzos de
1990, 1992, 1993, 1996, 1998 y 2000, no se vislumbra una influencia de la precipitación en el régimen del
río Atuel a escala mensual.
CONCLUSIONES
Las precipitaciones son la principal fuente de ingreso de agua a los sistemas hidrológicos en la provincia de
La Pampa, del cual dependen las principales actividades productivas de la misma. Del comportamiento
espacial de las precipitaciones se puede observar un patrón definido para las estaciones de primavera y
otoño, coincidente con el patrón anual, en tanto que los meses de verano e invierno presentan una
distribución disímil de la anual. Para años extremos, la distribución espacial toma una variación de Norte a
Sur en el sector este de la provincia, mientras que los sectores centro y oeste presentan una distribución
similar a la media anual.
Los ambientes acuíferos de la provincia, asociados con las actividades realizadas en la región, presentan una
estrecha relación temporal entre las fluctuaciones freatimétricas y la dinámica de las precipitaciones. Dicha
asociación puede representarse a través del contraste entre los desvíos acumulados de la precipitaciones
medias mensuales y de los niveles, debido a que los desvíos representan de alguna manera la memoria del
sistema hidrológico en cuanto a la secuencia de periodos húmedos y/o secos, mientras que la escala mensual
es relativamente adecuada para representar los eventos de recarga. Se evidencia una mayor correspondencia
entre los niveles saturados y precipitación en los acuíferos del Valle Argentino y Pico-Dorila debido a la
menor profundidad del los niveles freáticos, mientras que se observa un mayor retardo en la respuesta de los
niveles en el acuífero más profundo de Santa Rosa-Anguil. Esta relación se ve parcialmente alterada en el
acuífero Santa Rosa-Anguil y en menor medida en el del Pico-Dorila, por la explotación fundamentalmente
para consumo humano.
La generación de escorrentía en regiones semiáridas está estrechamente vinculada a la pendiente, cambios de
manejo y o cobertura vegetal, a la intensidad de precipitación, además de factores como la textura de suelo
franca, que influyen drásticamente en las retención de humedad por el suelo. Es necesaria una
profundización en el estudio de estos factores a los efectos de poder determinar los mecanismos de
generación de escorrentía y el establecimiento, si es que los hubiera, de umbrales de escorrentía.
Por último, la dinámica del río Atuel en su tramo inferior no denotó una evidente relación con las
precipitaciones locales para distintos períodos de tiempo y bajo distintos regímenes hidrológicos a escala
mensual. Los aportes más significativos a la escorrentía superficial se corresponde con las precipitaciones
nivales o pluviales en la cuenca alta y media y con los excedentes de riego que vuelven por el cauce a la
provincia en periodos invernales. El estudio de las precipitaciones y caudales diarios podría aportar
elementos de análisis mas adecuados para verificar la influencia de las precipitaciones locales en la dinámica
hidrológica del río.
BIBLIOGRAFÍA
Bohn, V., M. Piccolo y G. Perillo (2011). Análisis de los periodos secos y húmedos en el sudoeste de la provincia de
Buenos Aires (Argentina). Revista de Climatología ISSN 1578-8768 Vol. 11 (2011): 31-43.
Buss, R.; N. Secco y P. Dornes. (2011). Análisis de la distribución espacial de la precipitación en la provincia de La
Pampa. En: XXIII Congreso Nacional del Agua 2011, Chaco, Argentina.
Casagrande, G y H. Conti (1980) “Clima”. En: Inventario Integrado de los Recursos Naturales de la Provincia de La
Pampa. INTA, Gob. de La Pampa y UNLPam (Eds.). p. 19-32. Buenos Aires, Argentina.
Casagrande, G.; G. Vergara; E. Sierra y S. Perez (2000). Tendencias de las precipitaciones (1921/1998) en el centroeste de la provincia de La Pampa. VIII Reunión Argentina de Agrometeorología. Pg.15. Mendoza (Argentina).
Castillo, V.; A. Gómez Plaza; M. Martínez Mena y J. Albaladejo. (2000). Respuesta hidrológica en medios semiáridos:
Las cuencas experimentales del Picarcho, Murcia, España. Cuadernos de investigación científica 26 (2000) 81-94.
Castillo, V.; A. Gómez Plaza y M. Martínez Mena. (2003). The role of antecedent soil water content in the runoff
response of semiarid catchments: a simulation approach. Journal of Hydrology 284:114-130
Dornes, P.F. y J.C. Schulz, 2001. Determinación de la recarga en la región de La Pampa central, Argentina. En A.
Medina, J. Carrera y L. Vives (Eds.): Serie Hidrogeoquímica y Aguas Subterráneas, Tomo I, 614-622, Inst.
Tecnológico Geominero, Madrid.
Dornes, P. F. (2001) Descripción hidrológica del tramo del río Atuel entre Carmensa y Puesto Jacinto Ugalde. Informe.
Dirección de Aguas, Provincia de La Pampa.
Gatto Cáceres, R. y P. Dornes (1996). Precipitaciones Pluviales en La Pampa. Aporte al Estudio de su Distribución
Espacial. XVI Congreso Nacional del Agua. 19-22 Noviembre. San Martín de los Andes, Neuquén. Argentina.
Trabajo N° 136.
Giai, S. B. y J. O Tullio. (1998). “Características de los principales acuíferos de la provincia de La Pampa”. En:
Asociación de Geología Aplicada a la Ingeniería y al Ambiente, Revista 12: 51-68.
Giai, S.B. y M.A. Hernández, 1999. Aproximación de la curva recarga-precipitación en zonas medanosas. En TINEO,
A. (ed.), Hidrología Subterránea. Serie de Correlación Geológica 13: 353-360.
Giai, S.B. y G. Visconti. (2002). Notas sobre el comportamiento hidrogeológico de la tosca. Groundwater and Human
Development. Bocanegra, E. Martínez, D., Mazzone, H.(Eds). ISBN 987-544-063-9. 645-651. Mar del Plata,
Argentina.
Irribarra, M. y J.M. Malán. (2009). Análisis de las variaciones piezométricas en el acuífero Santa Rosa-Anguil.
Departamento Capital provincia de La Pampa, Argentina. En: VI Congreso Argentino de Hidrogeología. IV
Seminario Hispano-Latinoamericano 2009, La Pampa, Argentina.
Izquierdo, T. y A. Márquez (2007). Estudio comparativo de diferentes métodos de interpolación para la realización de
mapas de precipitación en la isla de La Gomera (Islas Canarias): Evaluación de la incorporación de la altura.
Geogaceta, 42, 131-134.
Jobbágy, E.; M. Nosetto y R. Aragón. (2007). Dinámica de napas y riesgo de inundación: Influencias y efectos en la
variabilidad de los cultivos. Jornada Agrofutura - INTA - Materiales Técnicos
Malán, J. M. y C. Miglianelli, 1982. Informe preliminar sobre las principales características geohidrológicas del
acuífero Trilí y sus posibilidades de explotación. Administración provincial del Agua, Dirección de Recursos
Hídricos, Santa Rosa.
Malán, J. M., 1983. Estudio hidrogeológico para el abastecimiento de agua potable a la localidad de General Pico,
departamento Maracó, provincia de La Pampa. Informe Preliminar. Coloquio de Hidrología de Grandes Llanuras,
Actas III: 1449-1457, Olavarría.
Malán, J.; E. Mariño y G. Casagrande. (1997). Estimación de la infiltración eficaz en dos sectores del acuífero Santa
Rosa-Anguil, provincia de La Pampa. I Congreso Nacional de Hidrogeología, Actas: 153-163, Bahía Blanca.
Malán, J. M. y E. Mariño. (1999). Impacto de las características geomorfológicas sobre la infiltración eficaz y la calidad
del agua en un sector del sureste pampeano. En: Actas Primer Congreso Argentino de Cuaternario y Geomorfología,
35-38. Santa Rosa.
Mariño, E. E. y A. G. Bonorino, 1996. Estimación de la recarga en un acuífero en ambiente medanoso a partir de
mediciones periódicas del nivel freático. XIII Congreso Geológico Argentino y III Congreso de Exploración de
Hidrocarburos. Actas IV: 405-408. Buenos Aires.
Mariño, E. y C. Schulz. (2008).Importancia de los acuíferos en ambiente medanoso en la región semiárida pampeana.
Huellas 2008 (12).
Martínez Uncal, M. (2005). Estudio de algunas propiedades de un suelo de la región del caldenal, con distintos sistemas
de manejo. Tesina de Grado, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad Nacional de La Pampa.
Quiroga, A.R.; y H.A. Paccapelo. (1988). Fertilización nitrogenada en Trigo: influencia sobre el rendimiento y la
eficiencia en el uso del agua. Región semiárida pampeana. UNLPam, Rev. Fac. De Agronomía, Vol. 3 (1): 57-67.
Santa Rosa.
Raffo, J.M. (1954). Variacion de la napa freática en relacion con la precipitación, la presión atmosférica y la
temperatura. Meteoros: revista de meteorología y geofísica. (Pág. 367)
Salas, J.D. (2000). Hidrología de zonas áridas y semiáridas. Ingeniería del Agua, 7(4), pp.409-429.
Salazar Lea Plaza J. (1980). “Geomorfología”. En: Inventario Integrado de Recursos Naturales de la Provincia de La
Pampa. INTA, Gob. de La Pampa y UNLPam (Eds.). p. 295. Buenos Aires, Argentina.
Schulz, C., Dornes, P., Vives, L. y G. Bonorino. 1998. Caracterización Hidrogeológica del acuífero detrítico del valle
Argentino, La Pampa Argentina, con énfasis en el estudio de la recarga. 4to Congreso Latinoamericano de
Hidrología Subterránea, ALHSUD, Montevideo, Uruguay, Noviembre.
Schulz, C.J y Castro, E. 2005: “Estimación de la infiltración eficaz en el sector medanosos del noreste de La Pampa
mediante distintos métodos”. IV Congreso Hidrogeológico Argentino, Río Cuarto. Blarasín, M., Cabrera, A. y
Mateada, E. (compiladoras), 25 al 28 de octubre. ISBN 950-665-347-X, pp. 105-112
Schulz, C.J, Balestri, L.A y P.F. Dornes. 2011. Planificacion y gestión de las aguas subterránea para consumo humano
en el Estes de La Pampa, republica Argentina. Aqua-LAC (3) N°1: 55-59.
Sediyama, G.C.; J. Melo Júnior; A. Santos; A.Ribeiro; A. Hamakawa; L. Costa; A. Costa y M. Costa. (2001)
Zoneamento agroclimático do cafeeiro (Coffea arábica L.) para o Estado de Minas Gerais. Revista Brasileira de
Agrometeorologia , Santa Maria, v.9, n.3, (N° Especial: Zoneamento Agrícola), p.501-509.
Vergara G. y G. Casagrande. (2006). Tendencia de las precipitaciones (1921/2000) en el sector oriental de la provincia
de La Pampa. Santa Rosa. La Pampa. Argentina. 327 pag.
Vogt, T.; O. Carballo y A. P. Calmels.(1999). Un esbozo de explicación de la génesis de las toscas de la meseta de La
Pampa. En: Actas Primer Congreso Argentino de Cuaternario y Geomorfología, 195-205. Santa Rosa.