Aplicación del modelo CE QUAL-W2 : una aproximación a la estructura térmica en el embalse Miguel Martínez Isaza, Concordia, Antioquia, Colombia

Abstract

La modelación de la temperatura contribuye a la gestión de embalses, ya que es posible crear escenarios con diferentes condiciones para predecir su respuesta ante los cambios climáticos y los procesos de mezcla. Con este trabajo se busca aportar elementos de análisis del funcionamiento e identificación de los forzantes que dominan la dinámica térmica de un embalse tropical de montaña. Se registró la temperatura y el nivel de agua en tres sitios del embalse durante tres muestreos. Además, se midieron los caudales de entrada y salida al embalse y se analizaron los registros climáticos históricos. Con esta información se construyeron los archivos de entrada del modelo bidimensional CE QUAL-W2, para simular cuatro escenarios climáticos (seco, lluvia, transición y el fenómeno El Niño). De las afluencias se evidenció que la quebrada Santa Mónica en términos hidrodinámicos ejerce su efecto hasta el sitio de captación; de otro lado, la quebrada la Nitrera presenta recirculaciones verticales que aumentan el tiempo de residencia lo que tiene consecuencias en la calidad del agua para este sector del embalse. Los resultados de este ejercicio preliminar de modelación indican que el comportamiento térmico del embalse responde de manera diferenciada según el escenario climático y la magnitud de las extracciones. Durante el fenómeno El Niño y ante un incremento del agua captada, el embalse disminuye el nivel de agua en cerca de un metro y aumenta su temperatura alrededor de 3°C en la zona central del embalse. Ante la tendencia de crecimiento del municipio, se espera mayores demandas de agua que deberán ser suplidas por el embalse, por lo que toman importancia las herramientas de modelación que apoyen la gestión ambiental y reduzcan el riesgo al desabastecimiento ante la vulnerabilidad al cambio de climático.

Water Quality Analysis of a Tropical Reservoir Based on Temperature and Dissolved Oxygen Modeling by CE-QUAL-W2

“…Once delimited, it was necessary to divide the body of water into grids of vertical and longitudinal dimensions, allowing complete coverage of the mass of water in the direction of the flow since both the hydrodynamic and water quality analyses of the model CE-QUAL-W2 work based on the finite difference method [50]. Each segment had several vertical layers with the same heights; the tool used to develop the length and direction of each segment was ArcGIS COGO, recorded in other studies [40]. Following that, a total of 100 segments originated (Figure 3a), 74 were real, and 26 functioned as border conditions, indicating where each branch begins and ends; a total of 13 branches were classified (Figure 3b), and the confluence zone between the Verde River and the Sinú River was established as the entrance of the reservoir.…”

“…CE-QUAL-W2 model has been extensively used worldwide [38]. It has been applied at least 32 times in Colombia, with regulations recommending the use of this tool for environmental studies in reservoirs [40]. However, most studies in the research area are limited due to outdated information for the scientific community.…”