Modelación de la conectividad física del Lago Villarrica, Chile, y su calidad de aguas

Abstract

El lago Villarrica es un cuerpo de agua de origen glacial ubicado en la región de la Araucanía, Chile con coordenadas (39° 15 S, 72°05 O). Este contiene como principal afluente el río Pucón y único efluente el río Toltén. Se caracteriza por sus vientos de alta intensidad proveniente del Este en verano y de baja intensidad en el resto de temporadas. En la cuenca de drenaje de este cuerpo lacustre, se han desarrollado diversas actividades de origen antrópico, las cuales influyen en el deterioro de la calidad de agua del lago Villarrica. Estas descargas son caracterizadas como fuentes puntuales o difusas y aceleran el enriquecimiento del cuerpo de agua en nutrientes, que provocan un incremento del estado trófico. Actualmente la cuenca del lago Villarrica se encuentra como zona saturada por clorofila-A, transparencia y fósforo disuelto. En virtud de lo anterior, el objetivo general de este trabajo consiste en implementar un modelo hidrodinámico que permita reproducir los procesos de la termo-hidrodinámica, y de este modo implementar un modelo de calidad de aguas y la conectividad física para el lago Villarrica. A partir de los resultados derivados del modelo hidrodinámico, se puede afirmar que (1) el lago Villarrica presenta una estratificación térmica en verano con un estrato superior a 20 °C, uno inferior a 10°C y una termoclina a 20 m de profundidad, mientras que en invierno presenta mezcla completa; (2) a partir de la energía cinética turbulenta proporcionada por el viento, se observaron movimientos oscilatorios en la termoclina, los cuales ven aumentada su amplitud debido al efecto resonante entre el viento de periodicidad diaria y la onda Kelvin fundamental; (3) el campo de velocidades del lago Villarrica en verano posee una circulación en sentido horario por los bordes del lago en la zona de la termoclina, lo cual se atribuye a la presencia de la onda Kelvin fundamental. Sin embargo, a pesar de que la calibración en base a observaciones de perfiles de temperatura obtuvo un buen desempeño, se debe realizar una calibración en base a las velocidad del lago, para así obtener una mejor representación de la circulación en el lago Villarrica. Con respecto al modelo de partículas, el experimento de trazadores conservativos permite afirmar que ante la presencia de una estratificación, la interfaz de densidad no permite desplazamientos verticales entre ambas capas, ya que las partículas que fueron descargadas artificialmente en el epilimnion en periodo de estratificación, transitaron preferentemente por esta zona. Por otro lado, el experimento de trazadores lagrangianos, permitió trazar los caminos preferenciales que tienen las partículas descargadas en una zona de potencial descarga hacia una zona de interés. Finalmente, con el modelo de calidad de aguas se permitió observar el efecto de las reacciones que se producen en los nutrientes al interactuar con el cuerpo de agua y su variación estacional producto de la presencia de biomasa algal. Este modelo se logró validar, a partir de imágenes satelitales que permiten detectar la presencia de clorofila-A en la superficie del lago, a través de las cuales se pudo observar una similitud en cuanto a la distribución horizontal de clorofila-A.