Hidrología e hidroquímica de la cuenca del arroyo El Divisorio, provincia de Buenos Aires

Abstract

La investigación se realizó en la cuenca del arroyo El Divisorio, el que desemboca en el embalse Paso de las Piedras, aportando el 20 % del agua y el 50 % de los contaminantes de origen natural que condicionan la calidad del recurso hídrico, cuando sus concentraciones superan los valores límites establecidos para el consumo humano. Este almacenamiento es utilizado para abastecer de agua potable a las ciudades de Bahía Blanca, Punta Alta e industrias allí radicadas, con una población de aproximadamente 400.000 habitantes. Un período de sequía regional, originó que el embalse se encuentre en la actualidad en situación de emergencia hídrica y además agravado por la proliferación de algas. Las principales actividades económicas realizadas en esta zona son las explotaciones ganaderas y agrícolas, que determinan una importante presencia de población rural residente y estable en el lugar, que hace uso del recurso. Utilizando las cartas del IGM e imágenes satelitales, se definieron los límites de la cuenca para el estudio geomorfológico, clasificación hidrológica de suelo y ubicación de los sitios de muestreos. La hidroquímica se detalló mediante mapas que indican la distribución espacial de las concentraciones de los elementos tóxicos encontrados para las distintas fechas de muestreos, confeccionados con el programa Software Surfer V.8, luego de los correspondientes análisis estadísticos (InfoStat). En el estudio hidrológico se analizaron estadísticamente los registros históricos de las precipitaciones, se construyeron las curvas IDF, hp-A-d e hietogramas de diseño y reales. Con el modelo HEC-HMS 3.3 se analizaron las relaciones precipitación-escurrimiento y por último se realizó el Balance hídrico de la cuenca. La hidrodinámica responde a los aportes de las precipitaciones en la cuenca superior y en el sector medio-inferior se concentran los escurrimientos superficiales, provocando rápidas ondas de crecidas hacia la desembocadura. La recarga hídrica se produce principalmente por los aportes de las precipitaciones en primavera-verano y las ocurrencias de eventos de 100 mm en periodos cortos, producirían notables aumentos en los escurrimientos superficiales que alterarían el ecosistema local. El incremento de dichos caudales depende principalmente de las condiciones de humedad del suelo y sobre todo de la duración del evento. Las precipitaciones durante el estudio tuvieron registros inferiores al promedio, con consecuencias en la hidrodinámica de la cuenca y una notable reducción del volumen de agua embalsada. Las aguas provenientes del escurrimiento superficial se cargan de elementos tóxicos de origen natural (As, F, V, B, Cd, Na PO4, HCO3 y N-NO3) a medida que la corriente va lavando el material rocoso en la cabecera y sedimentario en el resto de la cuenca, siguiendo la dirección del flujo. A diferencia, en las aguas subterráneas las mayores concentraciones de dichos elementos están distribuidas espacialmente en zonaciones heterogéneas, condicionadas por las variables geoquímicas locales. Las concentraciones de estos oligoelementos superan en muchos casos a los valores de referencia y su utilización prolongada en el tiempo compromete la salud de la comunidad rural, incluidas escuelas, cooperativas y otras instituciones radicadas en el ámbito de la cuenca. Por otra parte, debe considerarse los aportes tanto de flujo superficial como del subterráneo que la cuenca realiza al embalse Paso de las Piedras.

The research was carried out in the basin of El Divisorio stream, which flows into Paso de las Piedras reservoir, providing 20 % of water and 50 % of the natural contaminants that determine the quality of the water resource, a harmful situation when concentrations exceed established guideline values for human consumption. This storage is used to provide drinking water to the cities of Bahía Blanca and Punta Alta and their industries, with a population of approximately 400,000 inhabitants. A period of regional drought resulted in the current water emergency situation of the reservoir, compounded by algal blooms. The main economic activities in this area are agriculture and farming, which determine a strong presence of a residing and stable rural population, which uses this water resource. The boundaries of the basin for the geomorphological study, the soil hydrological classification and the location of sampling sites were defined using maps of the Instituto Geográfico Militar (Military Geographical Institute) and satellite images. Hydrochemical characteristics were described with maps that show the spatial distribution of concentrations of toxic elements found for the different sampling dates, using Surfer 8 software, after the corresponding statistical analysis (InfoStat). In the hydrological study, historical rainfall records were statistically analyzed; IDF (intensity-duration-frequency) curves and DAD (depth-area-duration) curves as well as design and real hyetographs were constructed. Relationships between rainfall and run-off were analysed with HEC-HMS 3.3 models and, finally, water balance for the basin was calculated. Hydrodynamics are affected by rainfall contributions in the upper basin; surface run-off is concentrated in the middle-lower sector, causing rapid flood waves towards the mouth. Water recharge occurs mainly as a result of spring-summer rainfall contributions; 100 mm-events in short periods might cause significant increases in surface run-offs altering the local ecosystem. The increase in volume of flow depends mainly on soil moisture conditions and, above all, on event duration. Rainfall recorded during the study was less than average, thus affecting the hydrodynamics of the basin and significantly reducing the water volume collected in the reservoir. Natural contaminants (As, F, V, B, Cd, Na PO4, HCO3 and N-NO3) are added to surface run-off water as the current erodes the rock material at the headwaters and the sedimentary material in the rest of the basin, following the direction of the flow. Conversely, the highest concentrations of the said elements in groundwater show a heterogeneous spatial distribution, determined by local geochemical variables. Concentrations of these trace elements in many cases exceed reference guideline values and long-term exposure to them threatens the health of the rural population, including schools, cooperatives and other institutions located in the area of the basin. On the other hand, contributions from both surface and groundwater flow in the basin to Paso de las Piedras reservoir should be considered.