Estudio de la distribución espacio-temporal de la temperatura en un río. Monitoreo y modelación matemática

Abstract

Se desarrolla el modelo Jazz1D para el cálculo de la dinámica de la temperatura basado en el método de los volúmenes finitos. Se generaliza la estrategia ULTIMATE para la solución de la ecuación advección-difusión-reacción con parámetros variables, a fin de obtener resultados con difusión numérica despreciable. El modelo se verifica mediante el cálculo de problemas con solución analítica conocida, mostrando su aptitud para simular el transporte difusivo y advectivo de propiedades escalares en el agua. Se aplica para calcular la temperatura en un tramo de 32 km del río Itata bajo, ubicado en Chile Central, donde se midió la temperatura del río y las variables que controlan el régimen térmico en varios puntos. Se presentan resultados para cuatro periodos de doce días de duración, correspondientes a escenarios de invierno, primavera, verano y otoño. La temperatura media medida en los escenarios de invierno y verano es constante a lo largo del tramo e igual a 9.6 y 24.0°C. En los escenarios medidos de otoño y primavera se observa un leve aumento a lo largo del tramo igual a 0.45 y 0.74°C, respectivamente. La amplitud de la oscilación érmica diaria medida en el escenario de invierno es despreciable, igual a 0.7°C y muy significativa en el de verano, igual a 8.4°C. Se observa que sólo en el escenario medido de verano dicha amplitud aumenta a lo largo del tramo de estudio a razón de 0.175°C/km. El modelo desarrollado predice adecuadamente el complejo comportamiento que exhibe la temperatura medida durante los cuatro escenarios analizados, constituyendo una herramienta de simulación con capacidad predictiva.