Target parameters of G-computation formula: Marginal structural model for intervention rules.

Los modelos hidrológicos numéricos constituyen una representación matemática de los procesos hidrológicos presentes en un sistema real. La importancia de la creación de los modelos matemáticos es que permiten realizar simulaciones, es decir, conociendo las ecuaciones que relacionan los diferentes componentes del sistema hidrológico se puede simular su funcionamiento, analizar los resultados y así entender su comportamiento. Además, permiten evaluar hipótesis de nuevos escenarios climáticos para el manejo del medio.

Aunque el concepto de balance hídrico es simple, elaborar modelos matemáticos que lo reflejen no resulta fácil, en especial para simular sistemas de gran escala como es el caso del sistema Bañados del Río Dulce – Laguna Mar Chiquita, debido a que existen numerosas variables que definen su comportamiento hidrológico, algunas de estas difíciles de cuantificar.

Estos modelos necesitan ser nutridos con series de datos hidrometeorológicos que necesariamente deben ser medidos in-situ y a su vez es necesario poder contrastar los resultados obtenidos del modelo con datos reales.

A partir del año 1990 comienza el desarrollo de los modelos hidrológicos aplicados al sistema Mar Chiquita, el primer algoritmo fue llamado LAMBDA 0 (Laguna y sus Asociaciones: Modelo de Balance Dulce - Ansenuza). Este modelo consistió básicamente en un balance de “caja” entre el agua que entra y el agua que sale del sistema por unidad de tiempo, desarrollado a partir de datos climáticos e hidrológicos disponibles para el período estudiado entre los años 1967–1987 e intervalo anual.

Las distintas versiones del mismo resultaron siempre mejoradoras de la versión anterior, ampliando el período, reduciendo los intervalos y aumentando el número de variables y la precisión de los resultados.

El modelo LAMBDA 0 fue escrito originalmente en el lenguaje de alto nivel FORTRAN 77, luego recompilado a FORTRAN 95 y en sus últimas versiones fue adaptado al lenguaje dirigido a eventos MS Visual Basic para funcionar en las Macros de Microsoft Excel, dejando de ser un programa independiente para ser macroinstrucciones de ejecución secuencial y parte de un mismo archivo que contiene la Base de Datos hidrometeorológica para correr el modelo. Es por esta razón (donde el código es visible y no se encuentra compilado) junto a que se originó en el ámbito científico-académico de la Universidad Nacional de Córdoba que se trata de un código fuente abierto de licencia libre.

A continuación se hace un recorrido por las principales características y simplificaciones utilizadas en las diversas versiones del modelo LAMBDA. Al finalizar las mismas en la Tabla 3.1 se expone sintéticamente algunas características principales de cada uno y las variaciones producidas.

Chiquita. Este modelo consideraba los aporte de los ríos tributarios principales a la Laguna (ríos Dulce, Suquía y Xanaes), obtenidos a partir de niveles observados en secciones de control próximas a la desembocadura de cada tributario. Los caudales del río Dulce en Paso de la Cina (QPC), se calcularon por regresión múltiple con los caudales erogados en Los Quiroga, con un retardo de 30 y 60 días, ajustados con datos de aforos y niveles en Paso de la Cina.

La Precipitación pluvial sobre la Laguna fue calculada como la media a partir de tres polígonos de Thiessen ponderada para un nivel fijo de Laguna (adoptando el nivel medio del periodo simulado). Las series utilizadas correspondieron a las estaciones de Morteros, Marull, Miramar, Balnearia, La Rinconada y El Mistolar.

La Evaporación en la Laguna fue calculada a partir de correlaciones entre mediciones existentes en Miramar y datos de temperaturas medias mensuales.

El Volumen de agua en la Laguna Mar Chiquita se calculo considerando variaciones de niveles en Miramar y batimetría realizada por el CIHRSA entre cotas 66 y 71 msnm. En este modelo se consideró la ecuación de balance de masa sólo para la Laguna, siguiendo la forma:

𝛥𝑉 = (𝑄𝑖 + 𝑄𝑒). 𝛥𝑡 (Ec. 3.1)

Donde: Qi es el Caudal que ingresa al sistema, Qe el Caudal que egresa del sistema, ΔV la Variación de volúmenes y Δt la Variación de tiempo.

El modelo LAMBDA 1 (UNC, 1998) planteó, también, un balance hídrico sólo en la Laguna Mar Chiquita pero teniendo en cuenta los Bañados en forma simplificada constante. Este modelo consideraba aportes de los ríos tributarios principales a la Laguna (ríos Dulce, Suquía y Xanaes). Los caudales en los ríos Suquía y Xanaes, se calcularon por regresión múltiple entre los caudales resultantes de series de niveles diarios observados en las estaciones de Río Suquía (Suquía) y Campo Plujunta (Xanaes), caudales observados aguas arriba y precipitaciones en la cuenca media y baja. En el río Dulce, se completaron los datos de descargas en Río Hondo en la serie disponible y se incorporaron datos diarios y mensuales en Los Quiroga.

La precipitación fue ponderada sobre la Laguna en función del nivel y considerando seis sectores cardinales (N-E-SE-S-SW-W), a partir de 20 estaciones de medición.

La evaporación en la Laguna fue calculada a partir de predictores, calibrados con valores medidos en Miramar. Dicha serie definitiva se corrigió por salinidad mediante funciones empíricas de Salinidad - Volumen. La evapotranspiración en los Bañados se calculó mediante la fórmula de Blaney-Cridley.

Se determinó el volumen de agua en la Laguna Mar Chiquita con la ecuación de balance de masa para la Laguna considera la presencia de los Bañados en forma simplificada donde se incorpora una función empírica del área de Bañados obtenida por correlación múltiple entre los caudales desbordados del río Dulce, niveles de la Laguna y precipitación.

El área de la laguna se calculó a partir de niveles medidos en diversas fuentes, cubriendo el período 1967-1997 y funciones geométricas de la Laguna recalculadas a partir de las batimetrías del CIHRSA (1976) y 6 imágenes satelitales, extendiendo y mejorando su rango de precisión,

El modelo LAMBDA 2 (Hillman, 2003) planteó el sistema dividido en tres subsistemas (Laguna – Bañados – Río), esquemáticamente representado en la Figura 3.1.

Se presenta como eje central el balance hídrico del sector sur, en la Laguna Mar Chiquita. Este modelo consideró los aportes de los ríos tributarios principales (ríos Dulce, Suquía y Xanaes). Los caudales en el río Suquía y Xanaes, fueron los utilizados en Lambda 1.

Figura 3.1 Diagrama esquemático de los principales componentes del sistema modelado. QRD: aporte del río Dulce; QR: aporte del río Dulce en el ingreso a los Bañados; QB: aporte de los Bañados del río Dulce; QI+QII: aportes de los

ríos Primero y Segundo. (Rodríguez, y otros, 2006)

Con los caudales del río Dulce, se realizó un análisis de las series existentes de las secciones ubicadas aguas abajo de Río Hondo, incorporándose datos diarios que permitieron cuantificar en forma preliminar el amortiguamiento y el traslado que sufren los hidrogramas al transitar por el río y los Bañados hasta el ingreso a la Laguna Mar Chiquita.

La precipitación pluvial sobre la Laguna, los Bañados y la región media del río Dulce aguas abajo de Río Hondo fue ponderada por el método de Thiessenen cada sector analizado. La precipitación ponderada en el perímetro lagunar en función del nivel de la misma se consideró como promedio de 23estaciones agrupadas en ocho sectores cardinales (N-NE-E-SE-S-SW-WNW)

La evaporación y evapotranspiración en la Laguna y los Bañados respectivamente se calcularon con dos series de evaporación a partir de predictores calibrados con valores medidos en Miramar y La Rinconada, ubicadas en el subsistema Laguna. La serie definitiva se calculó a partir de una combinación de ambas series en función del área de la Laguna con coeficientes de ponderación variables y se corrigió por salinidad mediante funciones empíricas relacionadas con el volumen de la Laguna. En la zona de Bañados se calcularon series teóricas en los mismos sectores definidos para la precipitación.

El volumen de agua en la Laguna Mar Chiquita se refleja en un nivel (cota) del lago y el grado de salinidad de sus aguas asociado. La ecuación de balance de masa para la Laguna, considera la presencia de los bañados regulando los caudales que ingresan el subsistema sur.

Se utilizaron los niveles de la Laguna diarios del modelo Lambda 1, con los cuales se corrigieron y completaron los valores mensuales necesarios. Se realizó un análisis multitemporal a partir de la incorporación y el análisis de nuevas imágenes satelitales (LANDSAT 5 y 7), definiendo nuevas

planos batimétricos adicionales.

Tabla 3.1 Resumen de las versiones del modelo LAMBDA y sus principales modificaciones

Modelo Período y

Paso Sistemas Variables Balance

LAMBDA 0 (ELTECH, 1990) 1967-1987 Anual Laguna Q.Dulce, Q.Suquía, Q.Xanaes, P.Laguna, E.Laguna ΔV=(Qe + Qs).Δt LAMBDA 1 (UNC, 1998) 1967-1997 Semestral Laguna y Bañado (simplificado) Ídem λ0 + corrección por salinidad

ΔV=Qe.Δt+AL.(PL-EL).Δt+AB.(PB –ETB ).Δt-Qs.Δt

LAMBDA 2 (Hillman, 2003) 1967-1997 Sem/Trimestral Laguna, Bañados y Río Ídem λ1 + P.RíoHondo, P.Bañados, ET.Bañados ΔV=Qe.Δt+AL.(P-E).Δt-Qs.Δt LAMBDA3 (Plencovich, 2011) 1967-1997 Trimestral 2002-2005 Mensual Bañados y Laguna (Acoplados) Ídem λ1 + P.Bañados ET.Bañados

QsB=QLQ.cp+[VidB+(AfB+AiB)/2.(PB-EB)-VfdB]/Δt

AB=345,39.ln((QLQ−90).Δt) + +251.84 LAMBDA 3.1 1968-2000 Trimestral 2001-2011 Mensual

Ídem λ3 Ídem λ3 Ídem λ3

Donde: Q es Caudal, P es Precipitaciones, E es Evaporación, ET es Evapotranspiración, LQ es Los Quiroga, cp es Coeficiente de pérdidas, A es Área, V es Volumen, t es Tiempo; y los subíndices: