7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Es de gran importancia, para el entendimiento de todas las variables involucradas en esta
investigación, las campañas de medición realizadas en campo. Estas mediciones
permitieron conocer la magnitud de los fenómenos que se dan en la ciénaga y fueron la
información fundamental para la calibración de los modelos.
Los 2,600 puntos levantados para construir la batimetría fue un trabajo dispendioso y
laborioso, de gran importancia para el desarrollo de esta investigación; con la batimetría
se determinaron las curvas Cota - Área - Volumen utilizadas en el modelo de balance
hídrico y se definieron las mallas horizontales para el análisis de sensibilidad en la
simulación hidrodinámica. No existe registro de otra batimetría realizada para la ciénaga
de Ayapel, por lo tanto, ésta se considera el primer punto de partida para futuras
investigaciones y una herramienta fundamental para mediciones de tasas de
sedimentación en la ciénaga.
Debido a la falta de información de caudales en los caños, la metodología implementada y
las campañas de aforos líquidos que se llevaron a cabo en el proyecto fueron básicos
para la calibración de los modelos de lluvia escorrentía y por consecuente del modelo de
balance hídrico. Inconvenientes tales como la acumulación de macrófitas acuáticas en
invierno en las entradas a los caños y el difícil acceso a éstos por la poca profundidad de
la ciénaga en verano, no permitieron efectuar más mediciones en otros caños y
quebradas afluentes de la ciénaga. Para futuras investigaciones se recomienda la
implementación de estaciones limnimétricas en los principales caños y de esta forma
mejorar el entendimiento de los caudales afluentes en la ciénaga.
La distribución espacial de la precipitación de la cuenca de la ciénaga está representada
por un gradiente fuerte de pluviosidad media anual, el cual presenta los máximos hacia el
costado oriental en la serranía de San Lucas, y la zona menos lluviosa es la parte baja de
la cuenca del río San Jorge. La precipitación media anual en la cuenca es 2700 mm/año
aproximadamente.
El régimen de precitación de la cuenca está caracterizado, en la mayoría de las
estaciones disponibles para el estudio, por una época de lluvias que inicia en el mes de
mayo y se extiende hasta noviembre, y una época de verano entre los meses de
diciembre y abril.
Aunque la información de magnitud y dirección de viento no es suficiente, se observa la
dirección del viento preferencial SW, en el análisis de las series disponibles. Las demás
variables hidroclimatológicas como la temperatura ambiente, la evapotranspiración y la
radiación solar no presentan variaciones considerables en los valores medios mensuales.
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Conclusiones y Recomendaciones
Las metodologías implementadas permitieron conocer más de cerca la dinámica
hidrológica de la ciénaga de Ayapel. En un comienzo se pensó que el río San Jorge
alimentaba la ciénaga; esta idea cambió radicalmente con el desarrollo del modelo de
balance hídrico y las hipótesis con las cuales se fundamentó, las cuales representaron de
una forma simplificada y adecuada el comportamiento del sistema cenagoso.
El modelo de lluvia escorrentía es un modelo físico que depende principalmente de la
precipitación y el área de la cuenca, considerando además la evapotranspiración
potencial, la cual a su vez es función de la temperatura ambiente y la radiación solar
según la metodología aplicada; de esta forma se tuvieron en cuenta los principales
procesos climáticos que se llevan a cabo en la cuenca.
Las series de caudal generadas a partir del modelo lluvia escorrentía para las subcuencas
constituyó una gran herramienta en la definición de éstos. Los principales parámetros
para la calibración del modelo hidroclimático fueron la precipitación media en la zona y la
comparación de los caudales obtenidos en las campañas de aforo, además de los
parámetros propios del modelo, los cuales se ajustaron hasta que representaron de la
forma más adecuada los regímenes de caudal de las subcuencas.
La alta variabilidad de la precipitación en la zona hace pensar que las 8 estaciones de
precipitación que se utilizaron en el modelo lluvia escorrentía son pocas para una cuenca
de 1,644 km2; sin embargo, por los buenos resultados obtenidos, se evidencia la bondad
del modelo para la predicción de caudales.
Se implementó un modelo de balance hídrico basado en el principio de conservación de
masa, para ello se formularon varias hipótesis para la simplificación de los fenómenos que
ocurren en el complejo sistema cenagoso. Se tomó como un solo tanque o celda las
ciénagas que conforman el sistema lagunar y que fueron levantadas en la batimetría, se
recurrió a representaciones simplificadas de la hidráulica de los caños para determinar el
flujo entre el río San Jorge y la ciénaga.
El nivel del río San Jorge impone un control hidráulico sobre el sistema de ciénagas que
junto con los caudales de escorrentía de la cuenca son los reguladores de los niveles en
ésta. Esto se afirma de los resultados del modelo de balance hídrico, que arrojó que el
95% del tiempo se dan caudales de transferencia en dirección ciénaga – río para el
período de simulación. Sólo en los meses de períodos de verano cuando el río ha bajado
considerablemente deja de ejercer el control y la ciénaga continua evacuando hacia el río
lo almacenado en los meses de alta pluviosidad.
Con los valores históricos de niveles en la ciénaga la profundidad máxima alcanzada llega
a los 8 metros, para los meses de invierno el volumen medio de almacenamiento es del
orden de 400 x 106 m3. Para los valores medios de área superficial la ciénaga pasa de 120
km2 en épocas de invierno a 60 km2 en verano. Con la gran capacidad de
almacenamiento de la ciénaga el tiempo de residencia en el dominio para todos los meses
supera los 20 días, alcanzando los 50 días en los meses de mayo a julio.
Entre los meses de diciembre y marzo la evaporación excede la precipitación, el agua que
sale del sistema por evaporación permite que los niveles desciendan un poco; el efecto de
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Conclusiones y Recomendaciones
almacenamiento sobre las cuencas de drenaje de la ciénaga de Ayapel en el período de
lluvias mantiene el caudal base en los caños y contribuye a atenuar el déficit que se
presenta en las épocas de sequía.
Como se mencionó en el primer capítulo, uno de los objetivos de esta investigación era
tener un acercamiento al estudio de la estructura térmica y una primera aproximación al
patrón de circulación de la ciénaga. Para llevar a cabo esta tarea se utilizó el modelo
“ELCOM”, una herramienta poderosa en el modelamiento numérico para cuerpos de agua
en 3D; para ello se crearon dos escenarios de simulación, a saber: invierno y verano.
El modelo “ELCOM” es un modelo robusto el cual requiere mucha información. Con la
batimetría de la ciénaga, las condiciones de frontera obtenidas a partir del modelo de
balance hídrico y la poca información meteorológica disponible levantada en las salidas
de campo, se realizó el modelamiento para los dos escenarios. Debido a lo anterior, se
presentó la simulación como una aplicación de predicción para condiciones típicas.
Para la aplicación del modelo “ELCOM” se siguió una estricta y rigorosa etapa de análisis
de sensibilidad del modelo para determinar los parámetros estrictamente numéricos que
optimizaran la modelación, mejores resultados al menor tiempo computacional posible.
Los parámetros estudiados fueron: tamaño de celda para la malla horizontal, tamaño de
celda para el espaciamiento vertical e intervalo cálculo; donde se encontró que este último
parámetro para los dos escenarios de simulación es diferente debido a las condiciones
propias de flujo en la ciénaga para cada uno de estos escenarios.
Luego de la fase del análisis de sensibilidad, se realizó su calibración donde se
determinaron algunas características de la modelación: temperatura del agua inicial en
todo el dominio, estabilización de los valores simulados de temperatura, influencia del
viento e influencia del coeficiente de atenuación de la luz solar en el espejo de agua.
Desde aquí se destacó la importancia del viento como principal agente mezclador y
regulador del patrón de calentamiento en la ciénaga. También se evidenció la necesidad
de tener información más precisa y una distribución espacial del coeficiente de atenuación
de la luz, ya que éste muestra de manera indirecta el contenido de biomasa y sedimentos
suspendidos en la columna de agua e influye fuertemente en la distribución vertical de la
temperatura.
Después de haber realizado las etapas del análisis de sensibilidad y calibración del
modelo se procedió a realizar la aplicación de los escenarios, considerando condiciones
de frontera distintas a las utilizadas en las etapas anteriores, condiciones iniciales y
meteorológicas típicas para los dos escenarios. En el escenario de invierno se utilizó un
nivel medio de la ciénaga en la cota 26 m.s.n.m. para una profundidad máxima de 8 m. y
en verano la cota 23 m.s.n.m. para 5 m. de profundidad máxima.
En general, para los dos escenarios de predicción, la comparación de los perfiles
verticales de temperatura, observados y simulados, para las dos estaciones de monitoreo
con información de nictemerales, se ajustaron bien dada la complejidad de fenómenos
que se presentan en el cuerpo de agua. Las temperaturas máximas superficiales que se
presentaron en horas del día oscilan entre 34 y 35 °C y para las capas inferiores entre 29
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Conclusiones y Recomendaciones
y 30 °C. En horas de la noche la ciénaga se mezcla completamente dadas las condiciones
de viento y los perfiles ortógrados de temperatura oscilaron entre 29 y 30 °C.
Con la acción del viento, para los dos escenarios, la ciénaga tuvo comportamientos de
circulación donde las capas superficiales están a favor del viento y se generan
contracorrientes en las capas inferiores, la acción de la intrusión de los caños desaparece
debido a la acción dominante del viento.
Las corrientes en la ciénaga dependen principalmente de la morfología y del viento,
además, la acción de la intrusión de los caños y la estratificación térmica diurna en el
cuerpo de agua, es también considerable ya que los gradientes de temperatura generan
patrones de circulación a menor escala, cuando la acción del viento deja de dominar los
movimientos.
En los resultados de los campos de velocidad en distintas horas del día, donde el viento
es débil, se presentan movimientos que no siguen patrones de circulación constantes, por
lo contrario, es un sistema con una dinámica compleja, el cual requiere de más precisión
en estudios posteriores. Como se observó a lo largo de la aplicación del modelo
“ELCOM”, el viento es el principal agente forzador de los procesos hidrodinámicos que se
dan en el cuerpo de agua. Para una mejor representación es conveniente contar con
información precisa y detallada de esta variable climática.
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