Áreas fuentes variables como proceso de generación de escorrentía dominante en zonas de llanura: identificación e incertidumbre en la modelación hidrológica

Abstract

El objetivo de esta tesis fue investigar los procesos de “Áreas Fuente Variables” (Variable Source Areas, VSA’s) y evaluar la aplicación del modelo de simulación hidrológica “SWAT” en un sistema de llanura. Estas áreas se generan por el ascenso del nivel freático hasta la superficie del terreno, en las zonas bajas próximas a la red de drenaje, originando la saturación de estos sectores. Las investigaciones de esta tesis se desarrollaron sobre la cuenca de llanura Arroyo las Prusianas (569 km2), ubicada en la Provincia de Santa Fe. Las VSA’s se delimitaron en la cuenca a partir de la información de sensores remotos (Landsat 8) para distintas fechas. La metodología de caracterización del gráfico 2D de la banda infrarrojo de onda corta (SWIR) versus el Índice de Humedad Diferencial Normalizado (NDWI) resultó adecuada para identificar áreas saturadas. Por otra parte, se realizó una simulación matemática a escala diaria para un lapso de 14 años (2005 –2018) con el modelo hidrológico semi–distribuido SWAT modificando el mapa de usos del suelo en base a la consideración de un periodo en condición de humedad: normal y húmedo. La aplicación del modelo arrojó resultados aceptables teniendo en cuenta el ajuste entre los caudales observados versus los simulados en el cierre de cuenca. Sin embargo, a pesar que el modelo no puede simular las VSA’s, se concluye que cambiando el mapa de usos del suelo se puede contemplar este fenómeno tan importante en una zona de llanura.

The objective of this thesis was to investigate the processes of "Variable Source Areas" (Variable Source Areas, VSA's) and to evaluate the application of the hydrological simulation model "SWAT" in a plain system. These areas are generated by the rise of the water table to the surface of the land, in the low areas near the drainage network, causing the saturation of these sectors. The investigations of this thesis were developed on the Arroyo las Prusianas plain basin (569 km2), located in the Province of Santa Fe. The VSA's were delimited in the basin from remote sensing information (Landsat 8) for different dates. The 2D graph characterization methodology of the short wave infrared band (SWIR) versus the Normalized Differential Humidity Index (NDWI) was adequate to identify saturated areas. On the other hand, a mathematical simulation was carried out on a daily scale for a period of 14 years (2005 –2018) with the semi-distributed hydrological model SWAT, modifying the land use map based on the consideration of a period in wet conditions: normal and humid. The application of the model yielded acceptable results taking into account the adjustment between the observed flows versus those simulated in the closure of the basin. However, despite the fact that the model cannot simulate the VSAs, it is concluded that by changing the land use map, this important phenomenon can be seen in a plain area.