CAMBIOS HIDROLÓGICOS EN LA CUENCA DEL RÍO MENDOZA SIMULADOS CON EL MODELO SIMGRO. J. Morábito, D. Tozzi y E. Querner

Primer Seminario Taller

GESTION INTEGRAL DE CUENCAS HIDROGRAFICAS Y MANEJO RACIONAL DE HUMEDALES

CAMBIOS HIDROLÓGICOS EN LA CUENCA DEL RÍO MENDOZA SIMULADOS CON EL MODELO SIMGRO

J. Morábito, D. Tozzi y E. Querner

San Juan, 1 y 2 de noviembre de 2007

FACULTAD DE INGENIERÍA DPTO INGENIERÍA CIVIL MINISTERIO DE CULTURA

Y EDUCACION Universidad Nacional de San

Juan

Suelos salinos

Ciudad de Mendoza

CUENCA DEL RIO MENDOZA (22.800 km ² )

Embalse Potrerillos Andes

c Embalse El Carrizal Río Mendoza

Río Tunuyán

Sistema de riego

del río Tunuyán Inferior Sistema de riego

Del río Mendoza

OBJETIVOS

Calibrar el modelo SIMGRO en el área regadía del río Mendoza

Analizar el funcionamiento de la cuenca con el nuevo escenario (embalse Potrerillos)

- Hidrología (superficial y subterránea ) - Balance salino (agua y suelo)

Analizar indicadores para cuantificar y calificar el

desempeño del riego y drenaje

Sistema integrado del modelo SIMGRO

Riego Riego con agua

subterránea

Zona radical

Ascenso capilar o percolación

1er acuífero

2do acuífero

Acuitardo (semi impermeable)

Punto nodal de la grilla de elementos finitos

Base hidrológica

Flujo o nivel prescripto Sistema de

Drenaje

Drenaje

subsuperficial Drenaje

Superficial Usos del Suelo

Sistema de Riego

Borde de Subregión

Borde de Subregión

Acuitardo (semi impermeable)

Cálculo de la concentración de sales por medio de SIMGRO: transporte advectivo de componentes solubles no reactivos

C = α * CE

α = f (CE) αααα función lineal de CE C = (633,3 + 6,66*CE) CE (Richards, 1954)

C = concentración de sal (mg/l) y CE = conductividad eléctrica (dS.m ^-1 )

EFECTO DE LA SALINIDAD DEL SUELO

• Afecta la estructura del suelo

• Efecto osmótico (reducción de la disponibilidad de agua para el cultivo)

• Efecto iónico (ausencia o acumulación, ion cloruro)

Medición de la salinidad

• General: conductividad eléctrica (1000 µ S.cm ^-1 = 1 dS.m ^-1 )

• Sodicidad: relación adsorción sodio

(RAS) No considerado por SIMGRO

SIMGRO SIMGRO.HDS

Cotas de agua iniciales (en los puntos nodales y por capa)

SIMGRO.DAT

Parámetros de control y opción Zona no saturada

Uso del suelo Agua superficial

Concentración de sales iniciales Datos dependientes del tiempo Condiciones borde: flujo y

concentración de sales de agua subterránea/niveles freáticos, flujo y concentración de sales de agua superficial

SIMGRO.EVP Precipitación

Evapotranspiración cultivo de referencia (datos por día)

SIMGRO.IRP

Láminas de riego con agua Superficial y subterránea por subregión y por mes SIMGRO.FAC

Factores de cultivo (K

_C

) por día y

cultivo

SIMGRO.NDE

Datos geo-hidrológicos:

- Profundidad de las capas - Permeabilidad horizontal - Resistencia vertical

- Porosidad

Coordenadas de puntos nodales

Cota de terreno por punto nodal

OUTPUT, RESULTADOS (por día o intervalo a elegir) Niveles de agua en los puntos nodales y por capa Flujos verticales entre acuíferos

Láminas de riego aplicadas y Evapotranspiración por subregión y cultivo

Almacenamiento de humedad por subregión y cultivo Concentración de sales en los puntos nodales,

la zona no saturada (por subregión y cultivo) y el agua

superficial

INDICADORES DE DESEMPEÑO

Para evaluar cambios y posibles medidas de mitigación, es necesario contar con indicadores a nivel de cuenca que tengan en cuenta el agua superficial y subterránea.

Durante los últimos 10 años, se han desarrollado indicadores para cuantificar y calificar el desempeño del riego y drenaje.

Los indicadores de desempeño analizan:

. la distribución y el uso eficiente del agua, . el mantenimiento de la red,

. los aspectos ambientales, socio-económicos y de manejo (M.

Bos, 1997).

Para comparar el desempeño de unos sistemas con otros, es

recomendable seleccionar los indicadores más significativos .

INDICADORES DE DESEMPEÑO USADOS

Evapotranspiración Relativa (R _ET ): razón entre la evapotranspiración real y la potencial.

Refleja qué valor alcanza la Evapotranspiración Real y cuánto afecta al rendimiento del cultivo.

Fracción de consumo (D _F ): relaciona -en el área de estudio- los parámetros de balance hídrico con los factores que hacen fluctuar el nivel freático. Considera tres (3) componentes del balance hídrico del área de riego: evapotranspiración real, sumada a la precipitación más el agua de riego superficial y subterránea (Molden, 97: Bastiaanssen et al, 01).

c actual

F P V

D ET

= +

ET _actual : evapotranspiración real de cultivos

P : precipitación V _c :volumen de riego sup. y subt.

•Más del 95% del área utiliza métodos de riego por superficie

•Salinidad del agua de riego superficial CE _w = 0.9 dS.m ^-1 (ingreso al sistema)

•Salinidad del agua de drenaje subsuperficial CE _W = 3 a 5.2 dS.m ^-1

•Salinidad de suelo (rizósfera cultivos regados) varía desde 1.8 dS.m ^-1 ( ±±±± 1) a 3.8 dS.m ^-1 ( ±±±± ^1.9)

•Láminas de riego superficial por subregión (1977 – 1997) de: 500 a 2100 mm año ^-1

•Extracción del agua subterránea de la 3ª y 5ª capa de acuerdo al balance de cuenca

ÁREA REGADÍA DEL RÍO MENDOZA

Parámetros de caracterización

Río Mendoza Río Tunuyán

Poligonos Subrregiones Modelo Simgro

Canales 1º Tunuyán Drenes Tunuyán

Riego y Drenaje N

1:750000

Subregiones Modelo Simgro

10 0 10 20 Kilometers

• Nodos: 3685

• Distancia: 1000 m * 1000 m

• Elementos: 6986

• Subregiones: 124

• Niveles: 5

3 acuíferos y 2 acuitardas

Usos de Suelo (1) vid y frutales (2) olivos

(3) hortalizas de verano (4) hortalizas de invierno (5) pasturas

(6) inculto

(7) área urbana

Subregiones del modelo SIMGRO

ÁREA REGADÍA DEL RÍO MENDOZA

Esquematización hidrogeológica del área modelada

- 240 – 7.500

Acuífero 5

100 – 6.000 -

Acuitardo 4

- 120 – 5.700

Acuífero 3

100 – 4.000 -

Acuitardo 2

- 7.000

Acuífero 1

Resistencia Vertical (día) Transmisividad (m ² . día ^–1 )

Capa

Nº

900

800 700

600 500 400 300

200

100 0 -100

-200 -300

-400

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 Km.

Mendoza Rio Mendoza Palmira San Martin Santa Rosa Las Catitas La Dormida La Paz

Semi Surgencia Surgencia

Acuíferos Semiconfinados - Confinados

Base Impermeable o Semipermeable

M.S.N.M.

PERFIL F-G-H-F

Acuífero Libre N.E.

F G H F

Perfil sección B (Ruta 7)

400 500 600 900

800

700 1100

1000

M.S.N.M.

E D

0 10 20 30 40 46 Km.

D

PERFIL D-E-D

Rio Mendoza Arroyo Carrizal Ruta Nacional 40 Dique Carrizal

N.E.

Acuífero

o Semipermeable Base Impermeable

Perfil sección C

(subcuenca El Carrizal)

PERFIL A-B-C-A

Acuíferos Base Impermeable

N.E.

-400 -300 -200

M.S.N.M.

300

-100 0 200

100 400 500 600 700

A B

0 10 20 30 40 50

Libre Acuífero

Semi Surgencia 800

900

Surgencia

Rio Mendoza

60 70 Km.

1000 1100 1200

?

Semiconfinados-Confinados o Semipermeable

C A

Destilería Lujan de Cuyo Luján Maipú Lavalle

Divisoria de aguas subterráneas

en Jorba de Funes

Perfil sección A (Cacheuta–Luján-Lavalle)

Cortes Cuenca Norte FGHF ABCA DED Río Tunuyán Río Mendoza

Localización de los perfiles

A

B C

A C

B

Curvas de Nivel Topográfico (1150 – 580 msnm)

Red de Riego

(Sistema de Canales y Drenes)

Referencias

N

Area del Proyecto Arroyos

Río Drenes

Red de Desagües Red de Riego

578 - 590 590 - 600 600 - 610 610 - 620 620 - 640 640 - 660 660 - 680 680 - 700 700 - 725 725 - 750 750 - 775 775 - 800 800 - 825 825 - 850 850 - 875 875 - 900 900 - 950 950 - 1000 1000 - 1050 1050 - 1100 1100 - 1150 1150 - 1200 1200 - 1220

Altitud Topográfica m.s.n.m.

SERIES DE SUELOS I - Compuertas Maipú II - Ciudad - Agrelo - Rodeo III - Corralitos - Barcala IV - El Sauce - Jocolí V - Lavalle

VI - Tres Porteñas

Series de Suelo: Infiltración básica promedio 1.3 – 7.3 mm.h ^-1 Red de perforaciones del Área

(Niveles y Calidad de Agua Subterránea)

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Referencias

N

Área Proyecto r

# Red Monitora de Perforaciones

#

olí + Algarrobal + Arroyo Tulumaya + Desagüe Espejo

#

Auxiliar Tulumaya

#

Sin Derecho Superficial

#

San Pedro y San Pablo

#

Inculto

#

Natalio Estrella

#

Inculto

#

Gustavo André

#

Sin Derecho Superficial

#

Bajada de Araujo

#

California

#

Inculto

#

Acre Paramillos

#

Galigniana

#

Esteban

#

Sin Derecho Superficial

#

Refuerzo Verano Chachin

#

2ª Guiñazú + Matriz Gil Chacras + La Falda

#

#

Sin Derecho Superficial

#

Refuerzo Verano Mathus Hoyos

#

2ª Vistalba

#

Sobremonte

^#

Jarillal

#

Mathus Hoyos + Tobar + Tajamar

#

Sánchez + Refuerzo Naciente

#

Campo Espejo

#

Céspedes + Refuerzo Verano San

#

Ortega

#

Naciente + Chachingo

#

1ª Guiñazú + Morales + Solanilla + Calderó

#

Barrancas

#

Río

#

Flores + Corvalán + Santander

#

Compuertas + 1ª Vistalba

N

Áreas de dominio de los canales de riego, de agua subterránea e incultas

124 subregiones

Evapotranspiración actual de la vid para la subregión 403 CALIBRACIÓN DE SIMGRO

El modelo fue calibrado usando los niveles de agua subterráneas, evapotranspiración, salinidad de agua y suelo para la temporada 94/95

0 20 40 60 80 100 120 140

sep oct nov dic ene feb mar abr

E T ( m m .m e s -1 )

Vid medida Vid simulada subregión 403

Variación de la Profundidad del Agua freática en el nodo 2391

-2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0

Ene-94 Abr-94 Jul-94 Oct-94 Feb-95 May-95

Tim e (m onth)

G W d e p th ( m )

2391 measured 2391 simulated

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0

May/90 May/91 May/92 May/93 May/94 May/95

Time (month) E C e ( d S .m

-1

)

cultivated measured max cultivated measured min grape simulated

Conductividad eléctrica del suelo (salinidad) simulada y medida en

la zona de raíces, de viñedos en la subregion 408 (años 90-95)

Evapotranspiración Relativa (R _ET ) de Viñedos para la subregión 104

RESULTADOS DE LOS INDICADORES DE DESEMPEÑO

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

May-90 Nov-90 May-91 Nov-91 May-92 Nov-92 May-93 Nov-93 May-94 Nov-94 May-95

Relative ET

grape

y = -0.2371x + 0.1418

-0.20 -0.10 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1

Depleted fraction

C h a n g e o f g ro u n d w a te r t a b le ( m /m o n th )

Velocidad de cambio del nivel freático en función de la fracción de consumo para las subregiones 400

Fracción de consumo

Salinidad del suelo cultivado en la subregión 408

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0

May/90 May/91 May/92 May/93 May/94 May/95

E C e ( d S .m -1 )

measured max measured min S-1 S-0

ANÁLISIS DE ESCENARIOS S0: situación actual

S1: nuevo escenario (más infiltración en el lecho del río y en canales)

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

May-90 May-91 May-92 May-93 May-94 May-95

R e la ti v e E T

S-1 S-0

Evapotranspiración relativa (R _ET ) de tecnologías agrícolas en subregión 104 S0: situación actual - S1: nuevo escenario

ANALISIS DE ESCENARIOS

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

-SIMGRO puede ser usado en situaciones donde el cambio de las condiciones afecte al sistema hidrológico

-Puede simular distintas prácticas de riego en varios años con condiciones meteorológicas y láminas de riego diferentes

-El incremento de la infiltración del agua en el lecho del río y en la red de canales genera menor cantidad de agua disponible para riego superficial y elevación del nivel freático

-En las partes bajas de la cuenca, se observa un incremento

significativo de la salinidad en la rizósfera y del agua freática

-Resulta importante investigar en el futuro el efecto de una

mejor distribución del agua (superficial) y una adecuada

extracción de agua subterránea para evitar déficit hídrico

Muchas gracias