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MODELACIN DE BALANCES HDRICOS DE CINAGAS FLUVIALES Y COSTERASCOLOMBIANAS

Mario Daz-Granados O.Profesor Asociado

Luis Alejandro CamachoProfesor AsistenteAlexander Maestre

Profesor de Ctedra

Departamento de Ingeniera Civil y Ambiental, Universidad de los Andes

RESUMENSe presentan varias aproximaciones de modelacin del balance hdrico de sistemas cenagosos fluvialesy costeros compuestos por uno o ms cuerpos de agua interconectados entre s, e interactuando conros y/o el mar. La modelacin est basada en la ecuacin de continuidad y en el comportamientohidrulico de las conexiones. Se muestran las aproximaciones utilizadas para la cinaga Grande deSanta Marta y el complejo lagunar de Pajaral, las cinagas de Zapatosa y La Rinconada Tesca, y laregin de La Mojana. Se ilustran los diferentes tipos de resultados que estos modelos puedensuministrar, importantes para el conocimiento de estos ecosistemas frgiles por naturaleza, para surecuperacin, preservacin, uso y manejo adecuado.

ABSTRACT

This paper describes some approaches for the water balance modeling of fluvial and coastal wetlandsystems, where one or more water bodies are interconnected, interacting with a river and/or the sea.The modeling methodology is based on the continuity equation and the hydraulic behavior of theconnection channels. In this paper, the models for four wetland systems located in the LowerMagdalena River floodplain are presented. Typical results are included to illustrate the type of

information these models can give to contribute to the knowledge of the dynamics of these fragileecosystems, their recuperation, preservation, exploitation and sustainable management.

Actualmente estudiante doctoral, Universidad de Birmingham, Alabama

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INTRODUCCIN

En Noviembre de 2000, la UNESCO declar a la Cinaga Grande de Santa Marta una reserva mundialde la Biosfera, como reconocimiento a un ecosistema nico y representativo de la regin, con paisajeshermosos y considerable riqueza de especies de fauna (El Tiempo). De igual manera, este ecosistemajunto con la laguna de La Cocha, ha sido declarado como un humedal de importancia internacional porla Convencin Ramsar. Colombia es un pas que se caracteriza por su riqueza hdrica, en particularpor la gran cantidad de humedales como cinagas fluviales y costeras, pantanos y lagunas, quedesafortunadamente en un porcentaje importante han sufrido deterioro ambiental por accin antrpica.Es conocida ampliamente la destruccin de mangle de la cinaga Grande, la contaminacin de lascinagas del Bajo Cauca, la contaminacin y sedimentacin de la laguna de Fquene, entre muchasotras. Tpicamente, experimentan diferentes tipos de acciones sobre su estado natural, consistentesprincipalmente en el cierre y taponamiento de caos de conexin, construccin de diques yterraplenes, incremento en los aportes de sedimentos de sus cuencas tributarias debido a cambios en eluso de la tierra, deforestacin y deterioro en la calidad de sus aguas. Paralelamente al intersinternacional, el pas ha tomado conciencia de la importancia socioeconmica y ecolgica de estossistemas hdricos que deben recuperarse o preservarse, y manejarse sustentablemente. Para manejar un

humedal, es necesario conocer como se comporta antes de acometer actividades de intervencin. Eneste trabajo se pretende mostrar la importancia de la cuantificacin del comportamiento hdrico deestos sistemas como un insumo primario para la definicin de planes de manejo que propendan por unuso adecuado. Para esto, se presenta la modelacin del balance hdrico del complejo lagunar de SantaMarta, de algunas cinagas del Bajo Magdalena y de la regin de La Mojana en la depresinmomposina.

DESCRIPCIN DE LOS SISTEMAS CENAGOSOS Y SUS CUENCAS TRIBUTARIAS

Cinaga Grande de Santa Marta

La cinaga Grande de Santa Marta (CGSM) es la laguna costera ms grande de Colombia, con unaextensin aproximada de 430 km2 y una profundidad entre 1 y 2 m. A pesar de sus condicionesbiolgico ambientales, constituye un ecosistema natural de mucha riqueza e importancia econmica,social y paisajstica que es necesario rescatar y preservar. La cinaga est conectada con el mar atravs de la boca de Puente La Barra y al complejo lagunar de Pajaral mediante caos, existiendopermanente intercambios de agua entre estos cuerpos como consecuencia de la oscilacin peridicadel nivel del mar, causada por las mareas y por los excesos o dficits de agua en las cinagas delcomplejo. Por otra parte, recibe aportes netos de agua provenientes de los ros de la vertienteoccidental de la Sierra Nevada de Santa Marta, de la precipitacin directa sobre la cinaga yespordicamente del ro Magdalena a travs del cao Clarn, su nica comunicacin directa (en laactualidad este cao has sido rehabilitado y mediante estructuras controladas se deriva un caudalmedio de alrededor de 15 m3/s que refresca el sistema cenagoso). Adicionalmente, la

evapotranspiracin desde la superficie de agua constituye la prdida de agua ms importante. Lacuenca tributaria a la CGSM tiene un rea aproximada de 7,730 km2. Por el oriente, est constituidapor la vertiente occidental de la Sierra Nevada de Santa Marta, cuyos ros aportan agua a la cinagaluego de atravesar la Zona Bananera donde es notorio el uso consumptivo de agua por las actividadesagrcolas. Por el norte, el lmite de la cuenca es la Troncal del Caribe que separa al parque deSalamanca de la CGSM. El lmite sur est definido por la divisoria natural de aguas entre lasvertientes de la cinaga de Sapayn y el complejo lagunar de la cinaga Grande. El ro Magdalena esel lmite occidental de la cuenca. Entre el ro y la CGSM se encuentra el complejo de cinagas de

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Pajaral, integrado por numerosos cuerpos de agua entre los cuales se pueden mencionar las cinagasde La Piedra, Alfandoque, Pajaral, Auyama y Conchal, conectadas mediante sendos caos. Entre esteconjunto de cinagas y el ro Magdalena se encuentra una planicie de inundacin, construida por elmismo ro al desplazarse de oriente a occidente. En esta zona se ubican varias poblaciones y en losltimos aos ha experimentado un rpido proceso de incorporacin a la produccin agropecuaria,mediante la construccin de diques de proteccin contra inundaciones. Estos diques actualmenterepresentan una barrera casi continua de ms de 50 km que impide los desbordamientos naturales delro Magdalena, dejando slo pasar volmenes reducidos a travs de algunas bocas controladas concompuertas. En la Figura 1 se muestra la esquematizacin de este sistema hidrolgico. Losdesbordamientos naturales aportaban grandes volmenes de agua fresca al complejo de Pajaral queregulaban el balance salino del sistema lagunar. La distribucin espacial de la precipitacin anualmuestra que alrededor de la Isla de Salamanca se localiza la menor precipitacin con 400 mm/ao.sta se incrementa radialmente sobre la CGSM y parte de la zona norte de la Zona Bananera. En laparte central y sur de la Zona, la precipitacin vara entre 1,000 y 1,200 mm/ao. En la reginoccidental caen entre 500 y 1,000 mm/ao, mientras que en las estribaciones de la Sierra se presentanlos mayores valores (2,700 mm/ao). La evaporacin potencial oscila entre 1,500 y 2,200 mm/ao.

Cinaga de Zapatosa

El conjunto cenagoso de Zapatosa es el de mayor extensin en el Plano Inundable del BajoMagdalena y contiene el cuerpo de agua dulce ms grande del pas. Tiene un rea superficial delorden de 300 km2y constituye un elemento de paso y amortiguacin del ro Cesar, al igual que deamortiguacin del ro Magdalena en ciertas pocas del ao, siendo un punto de convergencia de dosvertientes con caractersticas diferentes en trminos de regmenes hidrolgico, sedimentolgico y decalidad fsico - qumica del agua. Actualmente su nica comunicacin con el ro Magdalena es atravs del ro Cesar, aunque anteriormente existieron dos interconexiones importantes adicionales porlos caos Patn y Tamalacu, las cuales estn interrumpidas por varios diques y terraplenes. Lacuenca tributaria del ro Cesar es de aproximadamente 21,750 km2, la cual ha sufrido procesosprogresivos de deforestacin y cambios en el uso de la tierra.

Cinagas de Rinconada y Tesca

La cinaga de La Rinconada se encuentra comunicada con el brazo de Momps del ro Magdalena atravs del cao Menchiquejo, el cual tiene una longitud aproximada de 15 km y muestra flujobidireccional segn la poca del ao. En su trayectoria atraviesa las pequeas cinagas de Sabato,Gaita y Mangle para terminar en la cinaga de La Rinconada. Anteriormente existi otro caodenominado Lobato, que comunicaba el ro Magdalena con la cinaga de La Rinconada a travs de lacinaga Mangle. Este cao se encuentra actualmente completamente obstruido. La cinaga de Tescaest comunicada con la cinaga de La Rinconada mediante dos caos denominados Arenal y Tesca,cuyo flujo bidireccional de interconexin actualmente est limitado por la presencia de taruya(buchn de agua) en la totalidad de sus trayectorias. Las cuencas tributarias a estas cinagas

corresponden a las de caos como Surrab y Npoles y el arroyo Dividinal. El rea tributaria a lacinaga de La Rinconada es de 163.6 km2y el de la cinaga de Tesca es de 27.4 km2. Actualmente lascinagas de este conjunto se encuentran con reas sedimentadas, aparentemente como consecuenciade la obstruccin del cao Lobato. En la Figura 2 se muestra una esquematizacin similar a la de estesistema cenagoso.

Regin de La Mojana

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La regin de La Mojana es un rea que fisiogrficamente pertenece a la denominada depresinMomposina, y abarca una extensin de aproximadamente 4,760 km2. La regin limita por el orientecon el ro Cauca que drena las cordilleras occidental y central, por el occidente con el ro San Jorgeque nace en la serrana de Ayapel, por el norte con el brazo de Loba del ro Magdalena, y por el surcon las tierras altas de Caucasia y Ayapel. El rea de La Mojana es una zona plana baja, donde seubica el cono deltico del ro Cauca, cuyas caractersticas geomorfolgicas han generado grancantidad de cinagas y pantanos sujetos continuamente a inundaciones generadas por los altos nivelesdel ro Cauca durante los perodos invernales. Estas zonas de inundacin son elementos deamortiguacin temporal de las crecientes de los ros Cauca, San Jorge y brazo de Loba, y deacumulacin y depositacin de sedimentos transportados por stos. La regin de La Mojana constituyeun importante sistema regulador de las corrientes fluviales aguas abajo de la depresin Momposina, ala vez que un sistema fuertemente deteriorado por la intensa acumulacin de sedimentos ycontaminantes provenientes de sus cuencas tributarias. Las actividades antrpicas en la regin influyenen, y a la vez son influidas por la dinmica del sistema de La Mojana. Las influencias negativas hanimplicado el deterioro progresivo del sistema. Estudios existentes demuestran que la regin de LaMojana ha tenido cambios morfolgicos importantes, debidos en parte por accin antrpica.

ESQUEMATIZACIN DE BALANCES HDRICOS DE CINAGAS

Los balances hdricos de las cinagas permiten identificar las direcciones principales de comunicacinentre los distintos cuerpos de agua y la magnitud de los volmenes de intercambio resultantes.

Cada cinaga o conjunto de cinagas interconectadas se considera compuesta por un conjunto deelementos que interactan entre s: la subcuenca de drenaje directo a travs de ros y caos que llegana la cinaga; el conjunto de cuerpos lagunares interconectados; los canales de conexin entre stos, ylos canales de interconexin con el ro. En el caso de una cinaga costera, un elemento adicional estconstituido por el mar. Esto puede ser esquematizado como se muestra en las Figuras 1, 2 y 3, cuyasrepresentaciones son la base para la modelacin de los sistemas considerados en este trabajo. Los

elementos identificados son:

a. Cuencas tributarias: Corresponden a las reas que aportan escorrenta directa a la cinaga. Estaspueden representarse mediante dos subelementos: uno que representa la escorrenta medida en unaestacin hidromtrica y otro que representa la escorrenta producida en el rea tributaria entre laestacin hidromtrica y la cinaga.

b. Cinagas: Cada cuerpo de agua representa un elemento de almacenamiento que interacta a travsde canales con otras cinagas y eventualmente con el ro, recibe aportes netos de otros elementos yest sujeto a evaporacin y transpiracin desde su superficie de agua. Adems, recibe precipitacinsobre el espejo de agua.

c. Conexiones: Las cinagas se comunican por medio de canales que normalmente transportan aguaen los dos sentidos, dependiendo de los niveles relativos de la superficie de agua en los doscuerpos. Los volmenes de agua de intercambio son funcin de las diferencias de nivel entre loscuerpos de agua y su variacin, adems de las caractersticas hidrulicas de los canales.

d. Subcuencas de caos: Los caos pueden recibir escorrenta directa de reas que tributandirectamente a ellos. En estas reas se presentan los procesos de precipitacin, evapotranspiraciny transporte de agua hacia las cinagas.

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e. Ro: Condicin de frontera que se caracteriza por medio del nivel en la boca del cao de conexin

con la cinaga.

f. Mar: Condicin de frontera que define las fluctuaciones peridicas del nivel del mar debido a lasmareas, cuyo efecto en la cinaga se transmite a travs de la correspondiente boca de conexin.

BALANCE HDRICO DE SISTEMAS DE CINAGAS

Con base en lo anterior, se puede aplicar la ecuacin de balance hdrico:

dS / dt = I O (1)

a la cinaga, donde S es el almacenamiento en el cuerpo de agua (volumen de control), dS es elcambio de almacenamiento durante un tiempo dt, I representa las entradas al volumen de controldurante dty Olas salidas de ste. Esta ecuacin se puede aproximar para intervalos de tiempo finitos

tcomo

S/

t=I Ola cual, aplicada a una de las cinagas, resulta en:

S2= S1+K1EsAt+K2Qtt+ 0.5K3(Ac2+Ac1)(PcEvc) 0.5K2(Qcc2+Qcc1)t 0.5K2(Qrc2+ Qrc1)t (2)

donde S1es el almacenamiento en la cinaga al comienzo del perodo, S2es el almacenamiento alfinal,Eses la escorrenta directa a la cinaga (subelemento 2 del elemento 1) en mm/perodo, Ates elrea tributaria del subelemento 2, Qtes el caudal medio durante tde escorrenta directa aportada porel subelemento 1 del elemento 1,Ac1yAc2son el rea superficial de la cinaga al comienzo y al finaldel perodo t,Pes la precipitacin directa sobre el espejo de agua durante ten mm/perodo,Evcesla evapotranspiracin desde el espejo de agua durante ten mm/perodo, Qcc1y Qcc2son el caudal deinterconexin entre esta cinaga y las otras conectadas a sta, al comienzo y al final del intervalo t,Qrc1y Qrc2son el caudal de interconexin entre la cinaga y el ro, mar u otra cinaga, al comienzo yal final del intervalo t, yK1,K2yK3son constantes para expresar el balance en metros cbicos (m

3).Un algoritmo de solucin del balance hdrico (Daz-Granados, 1997) para un par de cinagasinterconectadas entre s (como el la Figura 2), y conectadas a un ro se muestra a continuacin, dondese observa el proceso iterativo de convergencia requerido:

1. Suponer un nivel en la cinaga 1 al final de t2. DeterminarAc2para la cinaga 1 con el nivel supuesto en (1)3. Suponer un nivel en la cinaga 2 al final de t4. DeterminarAc2para la cinaga 2 con el nivel supuesto en (3)5. Con los niveles de las cinagas 1 y 2 de (1) y (3) establecer el caudal de interconexin

por los caos entre las cinagas 1 y 2 al final del perodo

t, Qcc26. Calcular S2para la cinaga 2 con la ecuacin de balance entre las cinagas 1 y 27.

Comprobar convergencia entre S2calculado en (6) y el S2supuesto en (3)8. Si no hay convergencia, modificar el nivel supuesto en (3) y repetir el proceso. Si hay

convergencia ir a (9)9. Con el nivel del ro al final de ty el nivel supuesto en (1), establecer Qrc210. Calcular S2para la cinaga 1 con la ecuacin de balance entre la cinaga 1 y el ro11. Comprobar convergencia entre S2calculado en (10) y el S2supuesto en (1)

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12. Si no hay convergencia, modificar el nivel supuesto en (1) y repetir el proceso. Si hayconvergencia ir a (13)

13. Avanzar ten el tiempo y volver a (1)

Cuando algoritmos como el anterior se aplican a casos como el de la CGSM (Figura 1) o la regin deLa Mojana (Figura 3), resulta un procesamiento iterativo que crece notoriamente con el nmero decinagas interconectadas (Estudios y Asesoras, 1989). Debido a esto, un algoritmo alternativoresuelve el balance simultneamente para todas las cinagas, utilizando una representacinsimplificada de la hidrulica de los caos de conexin y de las curvas cota-rea-volumen de lascinagas (Uniandes, 1978). Para esto, se parte de la Ecuacin 1 para cada cinaga, y de la siguienteecuacin de energa para la velocidad de flujo en cada interconexin:

v = K(H)0.5 (3)

donde ves la velocidad del agua en el canal de conexin y Hes la diferencia de nivel de agua entrelas dos cinagas. Suponiendo que el rea superficial de cada cinaga (Ac) permanece constante conuna variacin de la profundidad, dS/dtpuede expresarse comoAc dh/dt. En consecuencia, la ecuacin

de continuidad para la cinaga ipuede escribirse como (Uniandes, 1991; Daz-Granados et al., 1992):

=

+=

iNc

j

wijiji

oifiQvAAc

t

hh

1

(4)

dondeNcies el nmero de cinagas interconectadas con la cinaga i,Aijes el rea mojada del canal deconexin entre las cinagas i y j, vij es la velocidad del flujo en ste, hoi y hfi son los niveles alcomienzo y al final de t en la cinaga i, y Qw es el aporte neto de lluvia ms escorrenta menosevapotranspiracin de la cuenca tributaria a la cinaga i. Reemplazando la Ecuacin 3 en la 4, seobtiene:

=

+=

++

iNc

j i

woi

oifiojfj

ijfiAc

tQhhhhhzh1

5.0

22 (5)

dondezij= (AijKijt)/Aci. La Ecuacin 5 es no lineal, pero sta se puede linealizar as:

=

+=

+

+

iNc

j i

woiij

oifiojfj

ijfiAc

tQhw

hhhhzh

1

5.0

22 (6)

con

+

+=

22

oifioojfjo

ij

hhhhw

donde hfkoes un estimativo inicial del nivel final en la cinaga k.

Al plantear la Ecuacin 6 para todo el sistema de cinagas interconectadas se obtiene un sistema deecuaciones lineales simultneas, que escritas en forma matricial tiene la forma bAhf = , el cual puede

resolverse para el nivel final del intervalo simultneamente en todas las cinagas, calculando fh iterativamente, mediante el mtodo de Cholesky (Uribe, 1991).

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MODELACIN DE BALANCES HDRICOS

Cinaga Grande de Santa Marta y complejo de Pajaral

La modelacin y estimacin de los procesos hidrolgicos involucrados en los balances hdricos desistemas de cinagas debe ser consecuente con la informacin hidroclimatolgica disponible. En lacuenca tributaria de la CGSM y zonas aledaas existen 18 estaciones pluviomtricas y 12climatolgicas, adems de informacin hidromtrica en el ro Magdalena en la estacin Calamar y enlos ros de la Sierra en el piedemonte, a lo largo de la va Cinaga-Fundacin. Los balances hdricosse realizaron (Uniandes, 1991; Daz-Granados et al, 1992) para un nivel de agregacin temporaldecadal (10 das) a lo largo del perodo 1967 1984. La Figura 1 muestra la esquematizacinadoptada del sistema. Los aportes hdricos de la vertiente occidental de la Sierra Nevada de SantaMarta se estimaron como los excesos de los caudales de los ros ms la precipitacin sobre la ZonaBananera despus de descontar la evapotranspiracin potencial. Esta ltima se estim afectando laevaporacin potencial por coeficientes de cultivo (1.042) y de Doorembos y Pruitt (0.75 a 0.85); de

manera similar se estim la evapotranspiracin en cada una de las cinagas. Los aportes de lascuencas tributarias de los caos se calcularon de igual forma que los de la Sierra. Los caudalesderivados desde el ro Magdalena hacia los caos se modelaron a partir de los niveles en el ro y unarepresentacin de vertedero de cresta ancha en la derivacin. Las series de tiempo de marea en la bocade Puente La Barra se calcularon usando los registros mareogrficos de la estacin Coln (Panam)con correcciones por distancia y tiempo. Las caractersticas hidrulicas de los caos se determinaronde actividades de campo (aforos y batimetras). Los balances se calcularon con la Ecuacin 6,suponiendo reas superficiales constantes en todas las cinagas, y se realizaron adicionalmentebalances de salinidad. Los resultados indican que el ciclo de llenado y vaciado de la CGSM esprcticamente anual, con un pequeo remanente positivo al final del ao, presentando una descarganeta al mar (igual a la contribucin neta de los ros de la Sierra). Se modelaron tres escenariosrelacionados con los aportes de agua del ro Magdalena: condicin reciente (1984), condicin seca en

la que estos aportes se reducen notoriamente, y condicin hmeda en la cual se rehabilitan los caosque derivan agua hacia el complejo de Pajaral. Para esta ltima condicin, los volmenes netos desalida hacia el mar se incrementan de 3,550 a 5,990 Mm3, disminuyendo favorablemente la salinidaden la CGSM debido al efecto del mayor volumen de agua fresca recibido. Para la condicin seca seevidencia el deterioro de algunas cinagas, incluyendo la CGSM y la cinaga de Pajaral (incrementode 8.3 ppm de salinidad actual a 11.7). La cinaga de La Auyama es la que peores condiciones desalinidad presenta, estimndose hipersalinidad de 5 veces la salinidad marina para la condicin seca,cuyas causas estn asociadas con la desconexin de esta cinaga con el ro y con sus reducidosintercambios de agua con las cinagas Grande y Pajaral.

Cinagas de Zapatosa y Rinconada-Tesca

Para realizar los balances hdricos de estas cinagas se utiliz la Ecuacin 2 y el algoritmo de solucincorrespondiente (Deeb Asociados, 1996; Daz-Granados y Maestre, 2000). Se adopt un perodo tdecadal (10 das) y perodos de simulacin de 1977 a 1994 para la cinaga de Zapatosa, y de 1986 a1994 para las cinagas de La Rinconada Tesca. A partir de la informacin hidrometeorolgicahistrica existente se generaron series de entradas y salidas de cada subsistema como precipitacin,evaporacin, evapotranspiracin y escorrenta, y se estimaron las cotas medias decadales en el roMagdalena en cada una de las bocas de los caos que conectan con las cinagas utilizando la

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informacin histrica de lecturas de mira de estaciones hidromtricas ubicadas aguas arriba y aguasdebajo de cada boca (Peoncito y El Banco para Zapatosa, y San Roque y Santa Ana para LaRinconada Tesca) y la historia del cero de mira correspondiente. Dentro de las actividades de campose realizaron batimetras de las cinagas y de los caos de conexin (cada 100 metros) amarradasaltimtricamente con poligonales a placas del IGAC, a partir de las cuales de elaboraron lasrespectivas curvas de cota-rea-volumen y se model el comportamiento hidrulico de los caos paraestablecer los caudales y volmenes de intercambio y simular diferentes escenarios de manejo yrehabilitacin de caos. Usando el programa HEC-2 intensivamente se generaron curvas de entregapara cada uno de los caos que establecen el caudal de flujo en stos para muchas combinacionesbidireccionales de cotas de agua en el ro y en la cinaga. Estas curvas son funcin del coeficiente derugosidad, y por lo tanto se tomaron valores adecuados de ste como resultado de las apreciacionesdel flujo en el terreno y de corridas de calibracin y de sensibilidad. Se usaron valores del coeficientede Manning de 0.025 para los canales con buenas condiciones de flujo y de 0.0375 y 0.05 pararepresentar la friccin en los caos Arenal y Tesca donde hay presencia masiva de taruya. El caoPatn en la cinaga de Zapatosa est actualmente obstruido por varios diques y terraplenes y nopresenta flujo de agua; sin embargo, para establecer su comportamiento natural anterior, sedesarrollaron curvas de entrega modificando las secciones transversales obstruidas.

Para la cinaga de Zapatosa se elaboraron balances que representan la situacin actual, en la cual elro Cesar constituye la nica interconexin con el ro Magdalena. A pesar de que el flujo por el roCesar es bidireccional, claramente prevalece el flujo en la direccin cinaga - ro, indicando que lamayor parte del tiempo se estn desalojando excesos de escorrenta de la cuenca del ro Cesar,regulados por la cinaga. El caudal neto medio anual de salida est entre 125 y 185 m3/s, convolmenes de salida medios anuales entre 4,600 y 6,520 Mm3y volmenes de entrada medios anualesentre 1,435 y 2,300. Los meses en los cuales se presenta normalmente flujo ro-cinaga son marzo amayo. El nivel medio anual de la cinaga es de 25.93 msnm, con variaciones decadales entre 23.5 y29.03 msnm. El nivel medio anual del ro en la boca es de 25.59 msnm, con variaciones decadalesentre 22.59 y 28.64 msnm. Adicionalmente, se elaboraron balances para el escenario con el caoPatn funcionando hidrulicamente antes de ser obstruido, los cuales indican que ste funcionaba

fundamentalmente como una interconexin ro-cinaga, y que no siempre exista flujo. Esto indicaque el cao Patn constitua un elemento importante para el amortiguamiento de crecientes en el roMagdalena (algo similar podra inferirse para el cao Tamalacu). Los meses durante los cuales eranormal la entrada de agua por el cao Patn son mayo, junio, julio, septiembre, octubre, noviembre ydiciembre. Los estimativos indican que el caudal medio anual neto de entrada por el cao Patn eradel orden de 15 m3/s, con volmenes de entrada de 450 Mm3. Debe aadirse que la capacidadhidrulica de conduccin de agua del cao no era muy grande (se estima entre 30 y 35 m 3/s) y por lotanto en perodos muy hmedos no era capaz de conducir la totalidad del caudal que le aportaba el roMagdalena (hasta del orden de 150 m3/s), lo cual implicaba necesariamente su desbordamiento porlos albardones hacia depresiones y pequeas cinagas laterales, tal como se aprecia en algunasfotografas areas anteriores al taponamiento del cao.

Para las cinagas de La Rinconada - Tesca se elaboraron balances hdricos para dos escenarios decapacidad de conduccin de agua en los caos por la presencia o ausencia de taruya: a) situacinactual en la que el cao Menchiquejo no tiene mucha taruya pero en los caos Arenal y Tesca supresencia es masiva; b) no hay presencia notoria de taruya en ninguno de los tres caos. Los anlisisestablecen que el cao Menchiquejo tiene flujo bidireccional permanente, con pocas de entrada ysalida de agua coincidentes con otras cinagas del sector, consecuentes con las variacioneshidrolgicas concurrentes de sus reas tributarias y del ro Magdalena. El flujo en los caos Arenal yTesca tambin es bidireccional y permanente, coincidiendo aproximadamente las pocas de entrada y

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salida de agua de la cinaga de Tesca con la de La Rinconada. El flujo por el cao Tesca es en generalde mayor magnitud que el del cao Arenal, destacndose que usualmente los volmenes netos por elcao Arenal son de la cinaga de La Rinconada hacia la cinaga de Tesca, mientras que losvolmenes netos por el cao Tesca son en sentido inverso. Por otro lado, el comportamiento delsistema indica que independiente si los caos Arenal y Tesca estn o no invadidos de taruya, el caudaly los volmenes netos de intercambio entre el ro y la cinaga de La Rinconada no varan, siempre ycuando el cao Menchiquejo permanezca sin presencia de taruya. La presencia masiva o no de taruyaen los caos Arenal y Tesca s influye notoriamente en los caudales medios anuales y en losvolmenes netos de intercambio entre las dos cinagas. Por una parte, el efecto de la taruya esdisminuir el caudal neto en los caos, inclusive con un cambio de direccin en el sentido del volumenneto de intercambio en el cao Arenal. Para la situacin actual, el caudal medio en el caoMenchiquejo es de 1.54 m3/s netos de salida de la cinaga de La Rinconada hacia el brazo Momps(100 Mm3anuales de salida y 52 de entrada), el caudal medio en el cao Arenal oscila entre 0.08 m3/snetos de Tesca a La Rinconada (6.67 Mm3anuales de Tesca a La Rinconada y 4.22 de La Rinconada aTesca) y 0.19 m3/s netos de La Rinconada a Tesca (3.33 Mm3anuales de Tesca a La Rinconada y 8.33de La Rinconada a Tesca), y el caudal medio en el cao Tesca est entre 0.15 y 0.39 m 3/s netos de lacinaga de Tesca hacia la cinaga de La Rinconada (26 Mm 3anuales de Tesca a La Rinconada y 17.5

de La Rinconada a Tesca).

Regin de La Mojana

La esquematizacin hidrolgica de la regin de La Mojana se realiz con base en la informacincartogrfica disponible (deficiente altimtricamente), informacin secundaria (Hidroestudios, 1995,Roveda et al., 1997, entre otros), anlisis geomorfolgicos (madurez del sistema y zonas derompimiento potencial de albardones), anlisis temporal de fotografas areas disponibles yconsideraciones hidrolgicas observadas en el terreno (Uniandes, 1998). Esta esquematizacin (verFigura 3) est compuesta por seis subsistemas: (1) Ro Cauca, (2) Brazo de Loba, (3) Ro San Jorge,(4) Caos San Matas, Rabn y Viloria, (5) Cao Mojana, y (6) Cao Panceguita. El modelo est

conformado por una red de 35 tramos y 30 nodos interconectados, con cuatro nodos de entrada(estaciones hidromtricas) y un nodo de salida (estacin hidromtrica de verificacin de la calibracinglobal del balance). Los balances hdricos decadales se realizaron con una actualizacin del programaMIHS, desarrollado por Uniandes (1992), cuyo algoritmo de solucin es similar al utilizado en lascinagas de Zapatosa y La Rinconada Tesca. Dada la incertidumbre en la altimetra asociada con lared de drenaje, fue necesario realizar alrededor de 20 versiones de la topografa de sta, buscandocorregir problemas de convergencia y continuidad hdrica. Esto demostr que el balance de la regines sensible de manera notoria a la altimetra de la red, debido a su condicin de ser una zona muyplana, por lo cual se le dio especial importancia a su definicin final dentro de las grandeslimitaciones de informacin. Para la convergencia numrica se adopt un error mximo de 10 m3/s enel caudal o un mximo de 1,000 iteraciones en cualquier nodo de la malla. El criterio de calibracindel modelo fue la comparacin de los caudales simulados con los histricos en las estaciones

hidromtricas ubicadas sobre el ro Cauca y el brazo de Loba. La estacin de Magangu, nodo finaldel modelo, se tom como estacin de verificacin global, donde se resume el balance integral de lared de drenaje y donde existe informacin de niveles y caudales histricos confiables y completos.Con el modelo calibrado se realizaron una serie de anlisis para determinar el comportamiento hdricode los ros y caos principales que conforman la red de drenaje de la regin. Los ms representativoscorresponden a la variacin temporal de caudales y niveles decadales, e histogramas de frecuencia.Los resultados de simulaciones de 21 aos de informacin permiten describir la dinmica actual deltransporte y almacenamiento temporal de agua en cauces y cinagas, las reas de regulacin y los

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cauces de mayor capacidad de evacuacin de aguas dentro de la regin. La dinmica es compleja, conpresencia de flujos bidireccionales que constituyen conductos de regulacin dentro de la regin y concinagas que efectivamente realizan esta funcin. Se logr identificar el rgimen hidrolgico de loscomponentes de la red de drenaje, cuantificar los volmenes de intercambio entre los diferentescuerpos de agua, y determinar la variacin de niveles de las cinagas y su capacidad deamortiguacin. Esto es de particular importancia en los caos y cinagas dentro de la regin de LaMojana, donde prcticamente no existen registros hidromtricos histricos. A modo de ilustracin, elcao Mojana muestra en su primer tramo (desde su derivacin en el ro Cauca hasta la difluencia delcao Panceguita) un comportamiento similar al observado en el ro Cauca con un rgimen bimodal decaudales, descrito por perodo de aguas bajas en los meses de enero a marzo, un primer periodo deinvierno en los meses de mayo y junio, una leve recesin en los caudales y un segundo perodohmedo ligeramente mayor que el primero en los meses de octubre y noviembre. Los caudales mediosdecadales multianuales estimados varan entre 75 y 120 m3/s. El cao Panceguita tiene una dinmicatemporal similar a la observada en el cao Mojana, con una variacin en los caudales decadales entre30 y 90 m3/s. El primer tramo de este cao, que va hasta el sitio Orejero, lugar donde se comunica conla cinaga de Las Islas, muestra durante los primeros tres meses del ao un caudal muy constante,mientras que el segundo tramo que va hasta la cinaga Murcilagos presenta un descenso progresivo

de los caudales durante estos meses, notndose el efecto amortiguador de la cinaga de Las Islas.Cuando el cao Panceguita llega al brazo de Loba se observa un comportamiento de flujobidireccional que en promedio indica aportes netos del cao Panceguita al brazo de Loba (caudalesentre 100 y 200 m3/s), desalojando agua almacenada en la cinaga de Murcilagos. Durante los mesesde invierno, es decir mayo y octubre principalmente se presentan los aportes del Magdalena al cao(pueden entrar hasta 500 m3/s cuando el Magdalena crece). Los resultados obtenidos constituyen unaprimera aproximacin al comportamiento hdrico de la regin y representan una base preliminar parala definicin de medidas de manejo del recurso hdrico tanto desde el punto de vista de inundacionescomo de aprovechamiento sustentable de los recursos.

CONCLUSIONES

Los balances hdricos de sistemas lagunares complejos constituyen una herramienta de mucho valorpara soportar decisiones relacionadas con su manejo y su potencial socioeconmico y ecolgico.Igualmente son elementos de apoyo en el diseo de obras de infraestructura, pues permiten analizardiferentes escenarios de condiciones hidrulicas, hidrolgicas y ambientales, asociadas a diferentesalternativas de manejo tendientes a su conservacin, recuperacin y uso. La calidad de los resultadosde un modelo de balance hdrico depende fundamentalmente de la calidad y cantidad de informacindisponible, y de las hiptesis y suposiciones adoptadas. Adicionalmente, los resultados mismospueden indicar necesidades prioritarias de informacin, tanto en espacio y en tiempo, con el fin demejorar o validar el modelo existente. Los resultados presentados en este trabajo representan unaaproximacin cualitativamente vlida del comportamiento de los sistemas.

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