Análisis del cambio en la recarga de acuíferos de la cuenca alta del rio Ariporo mediante el modelo de dos tanques de WEAP

Abstract

La cuenca del río Ariporo se encuentra localizada al oriente colombiano, en el departamento de Casanare. Esta región en particular, ha tenido desastres ecológicos ocasionados por el clima, ejemplo de ello, uno sucedido en el año 2014 cuando ocurrió una fuerte sequía ampliamente divulgada por los medios de comunicación. Para poder plantear una solución a la problemática de la sequía, es necesario entender el funcionamiento del sistema hidrológico completo de la cuenca alta del rio Ariporo. Sin embargo, aunque es posible plantear un balance de entradas y salidas con los datos existentes de la base de datos del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia con sus siglas IDEAM, el modelo tendría una gran incertidumbre debido a que hay una ausencia de 13 años de datos de caudal, no se tiene información de evapotranspiración y los datos de estaciones de lluvia del IDEAM se encuentran ubicados por fuera de la cuenca. Esta ausencia de datos y la ubicación de las estaciones de lluvia fuera de los límites de la cuenca a estudiar, hace que sea necesario construir un modelo que permita utilizar datos de precipitación y evapotranspiración utilizando datos de reanálisis como los de ERA5, donde los parámetros de salida del modelo permitan analizar el comportamiento de la recarga de acuíferos relacionado a los datos históricos de flujo base. De acuerdo con lo anterior, se ha elaborado un diseño metodológico en tres fases relacionadas a continuación: • Obtener información hidrometeorológica de entrada para la herramienta WEAP y de sensores remotos para el análisis preliminar de la cuenca alta del rio Ariporo. • Construir un modelo hidrológico calibrado utilizando WEAP para la cuenca del rio Ariporo delimitada hasta el punto de medición de caudal del IDEAM. • Analizar el cambio en la recarga de acuíferos de la cuenca alta del rio Ariporo mediante el modelo de dos tanques de WEAP Al realizar un análisis de los resultados del modelo se pudo comprobar que las sequias extremas, como la registrada en el año 2014, fue ocasionada por una disminución en la lluvia. Según los datos arrojados por el modelo de dos tanques de WEAP, el tiempo del pico del hidrograma del flujo base se desplaza en tres meses con respecto al pico del hidrograma de lluvia. Este desplazamiento puede deberse al tiempo de recorrido o desplazamiento en el acuífero y en salir a la superficie. Se concluye, que después de un periodo de dos meses de ausencia de precipitación, se minimiza el aporte de flujo base al rio Ariporo. Al no existir aporte del flujo base ni lluvia para abastecer los sitios de abastecimiento de agua superficial, la sequía se vuelve extrema, situación que debe analizarse para planear estrategias de prevención de vulnerabilidad a la sequía. Si se logra planear usos del suelo en la cuenca, estableciendo proyectos productivos agropecuarios que maximicen la recarga de los acuíferos en la temporada de lluvia en sitios donde el tipo de suelo sea de granulometría media y gruesa para maximizar la infiltración según los mapas de suelos del Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC).

The Ariporo river basin is located in eastern Colombia, in the department of Casanare. This region in particular has had ecological disasters caused by the climate, an example of this, one that occurred in 2014 when a severe drought occurred, widely publicized by the media. In order to propose a solution to the drought problem, it is necessary to understand the operation of the complete hydrological system of the upper Ariporo river basin. However, although it is possible to propose a balance of inputs and outputs with the existing data from the database of the Institute of Hydrology, Meteorology and Environmental Studies of Colombia with its acronym IDEAM, the model would have great uncertainty due to the absence of 13 years of flow data, there is no information on evapotranspiration and the rain station data from IDEAM are located outside the basin. This lack of data and the location of the rainy stations outside the limits of the basin to be studied, makes it necessary to build a model that allows the use of precipitation and evapotranspiration data using reanalysis data such as those of ERA5, where the parameters of output of the model allow to analyze the behavior of aquifer recharge related to historical base flow data. In accordance with the above, a methodological design has been developed in three phases listed below: • Obtain input hydrometeorological information for the WEAP tool and remote sensors for the preliminary analysis of the upper basin of the Ariporo River. • Build a calibrated hydrological model using WEAP for the Ariporo river basin delimited up to the IDEAM flow measurement point. • Analyze the change in the recharge of aquifers in the upper basin of the Ariporo River through the WEAP two-tank model. When analyzing the results of the model, it was possible to verify that extreme droughts, such as the one recorded in 2014, were caused by a decrease in rainfall. Based on data from WEAP's two-tank model, the peak time of the baseflow hydrograph is offset by three months from the peak of the rainfall hydrograph. This displacement may be due to travel or displacement time in the aquifer and in coming to the surface. It is concluded that after a period of two months of absence of precipitation, the contribution of base flow to the Ariporo River is minimized. As there is no base flow contribution or rain to supply the surface water supply sites, the drought becomes extreme, a situation that must be analyzed to plan strategies to prevent vulnerability to drought. If it is possible to plan land uses in the basin, establishing productive agricultural projects that maximize the recharge of aquifers in the rainy season in places where the type of their