Page 14 - RELEVAMIENTO TOPOGRÁFICO VOLUMEN I

2 - MODHLO MATHMATICO

2.1 - Empleo de Modelos Matematicos de Termoclina

El aprovechamiento de los recursos hidricos realizado por el hombre, modifica de alguna
forma, las condiciones naturales de las cuencas hidrograficas y el desarrollo de los ecosistemas. En
este sentido, la construcci6n de embalses y sus estructuras asociadas, provocan alteraciones en la
dinalnica natural del medio, y en consecuencia en las comunidades que lo habitan. En efecto, la
transformaci6n de un tramo de rio en un lago artificial origina un importante proceso de cambio
anbiental. En el antiguo habitat 16tico, ahora lchtico, se comienzan a desarrollar especies aninales y
vegetales tipicanente lacustres en convivencia temporaria con especies caracteristicas de rios. Este
cambio de condiciones es responsable de una situaci6n de inestabilidad ambiental, 1ograr una nueva
situaci6n de equilibrio puede demandar varios afros. Un aspecto importante de ese proceso de
cambio de condiciones, lo establece el fen6meno de estratificaci6n t6rmica de las aguas del
embalse. Este se repite sestn ciclos anuales con distinta intensidad, de acuerdo a la variaci6n
temporal y espacial de las variables hidrodininicas y meteorol6gicas intervinientes.

La estratificaci6n t6rmica ocurre en lagos y embalses cuando la turbulencia es insuficiente
para realizar una mezcla completa en la vertical. La consecuencia mas notable de este fen6meno de
estratificaci6n, respecto a la calidad del agua, es la reducci6n en el transporte de masa en la
direcci6n vertical, con lo cual se generan asi situaciones diferenciadas en el hipolimnio y el
epilimnio. Por lo tanto, la problematica de la calidad de agua en lagos y embalses tiene una
dependencia directa, con el proceso ciclico de formaci6n y destrucci6n de su estratificaci6n t6rmica,
lo cual toma muy importante su calculo.

El creciente desarrollo tecnol6gico de la informatica en las dltimas dos d6cadas y el enorme
aumento en la capacidad de obtenci6n y procesamiento de informaci6n, ha posibilitado el empleo
de modelos matematicos de simulaci6n num6rica de procesos fisicos, como por ejemplo los de
estratificaci6n t6rmica en embalses. Estos modelos matematicos permiten calcular la profundidad
de la termoclina, a partir de la informaci6n existente de las distintas variables intervirientes.

La naturaleza de los problemas de calidad de agua en lagos y embalses, es sustancialmente
diferente a la de rios. En lagos los fen6menos en la direcci6n longitudinal y transversal son
generalmente poco importantes, frente a los que ocurren en la direcci6n vertical, lo cual justifica
que el analisis de los fen6menos flsicos, quimicos y biol6gicos, generalmente, se haga s6lo en la
direcci6n vertical. En efecto, los modelos uridimensionales en la vertical son predominantes en la
literatura cientifica (Henderson-Sellers, 1984), aunque tambi6n se desarrollan modelos mas
complejos. Sin embargo estos modelos, 2D o 3D, requieren gran cantidad de informaci6n tanto
hidrodininica como de las variables meteorol6gicas y una adecuada calibraci6n en base a perfiles
de temperatura longitudinales y verticales. Por estos motivos se usan generalmente modelos
matematicos unidimensionales en la vertical para estimaciones ingehieriles y manejo de embalse
quenderson-Sellers, 1984).

Hasta el presente se han desarrollado fundamentalmente dos clases de modelos matematicos
unidimensionales para el calculo de la estratificaci6n t6rmica. Ellos son: 1) Modelos de balance de
energia, y 2) Modelos de difusi6n turbulenta en la vertical. Los modelos de la primera clase
determinan la profundidad de la termoclina y en consecuencia del epilimnio de un lago
estratificado, en base al equilibrio entre el efecto desestabilizante de la energia cin6tica de la
turbulencia (generada por la energia del viento) y el efecto estabilizante de la energia potencial
(t6rmica) de estratificaci6n. Los modelos de la otra clase, los de difusi6n turbulenta, resuelven la