Determinación del balance hídrico superficial en el suelo, cuenca río Atulapa, modelo de Thorntwaite desarrollado en Python, Esquipulas, Chiquimula, Guatemala / Determination of surface water balance in the soil, Atulapa river basin, Thorntwaite model developed in Python, Esquipulas, Chiquimula, Guatemala

En la región centroamericana, Guatemala comparte junto a Costa Rica, el tercer lugar en lo concerniente a la disponibilidad o volumen de agua. La cuenca del río Atulapa de 42.72 km2 de longitud, localizado en la parte alta del río Lempa, constituye un recurso hídrico de interés trinacional para las repúblicas de El Salvador, Honduras y Guatemala. La cuenca forma parte de la reserva Biosfera Transfronteriza Trifinio Fraternidad; declarada como reserva de biosfera en junio del 2011, por la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura. Debido a los efectos del cambio climático y utilización de la tierra en la cuenca, ha disminuido la capacidad de retención de agua del suelo, por lo que en el presente estudio se evaluó el balance hídrico del suelo con el modelo de Thornthwaite y Mather. Los métodos y técnicas aplicados permitieron generar y evaluar registros hidrometeorológicos con estaciones digitales instaladas; así como también, la utilización de estaciones locales. Posteriormente, se utilizó un Sistema de Información Geográfica para programar el modelo de balance hídrico en el suelo con Python, simulando la distribución espacial de la precipitación, evapotranspiración potencial y real, contenido de humedad en el suelo, almacenamiento y escorrentía superficial. La textura del suelo y su cobertura permitió determinar la capacidad de retención de humedad. El 85% del territorio de la cuenca posee texturas franco arcillo-arenosas de origen volcánico y cultivo de café. El caudal medio anual en el río Atulapa es 0.59 m3/seg, la precipitación potencial media es 1,916 mm/año, la evapotranspiración real media es 873.08 mm/año, el déficit de disponibilidad de agua del suelo es de 465 mm/año. La variabilidad biofísica de la cuenca del río Atulapa, determinó la dinámica del balance hídrico del suelo.

In the Central American region, Guatemala shares the third place with Costa Rica in water availability or volume. The Atulapa River basin of 42.72 km2 is located in the upper part of the Lempa River, of Trinational interest for Guatemala, El Salvador and Honduras, within "La Fraternidad" Biosphere Reserve, of the Trifinio Plan declared by Unesco in June 2011. The effects of climate change and land use in the basin diminish the water retention capacity in the soil, the study evaluated the soil wáter balance with the Thornthwaite and Mather model. The methods and techniques included generating hydro meteorological records with installed digital stations, as well as the use of local stations. Later, a Geographic Information System was used to program the Python water balance model simulating the spatial distribution of precipitation, potential and actual evapotranspiration, soil moisture content, storage and surface runoff. The texture of the soil and its coverage allowed determining the capacity of moisture retention, 85% of the territory has clay-sandy franco textures of volcanic origin with coffee plantations. The mean annual rainfall in the Atulapa River is 0.59 m3/sec, the mean potential rainfall is 1.916 mm/year, the average real evapotranspiration is 873.08 mm/year, and the water availability deficit in the soil is 465 mm/year. The biophysical variability of the Atulapa river basin determined the dynamics of the soil water balance.

Caracterización y modelado hidrometeorológico en la cuenca del río Atulapa, Guatemala / Characterization and hydrometeorological modeling in the Atulapa River basin, Guatemala

Los modelos hidrometeorológicos, facilitan el control, monitoreo y planificación del recurso agua en cuencas hidrográficas, representando variables meteorológicas de forma distribuida. El objetivo del estudio, es proponer modelos hidrometeorológicos bidimensionales para cuantificar de forma precisa, las variables básicas que determinan la dinámica del recurso hídrico en la cuenca del río Atulapa, Esquipulas, departamento de Chiquimula, Guatemala. Se generaron y recopilaron datos hidrometeorológicos, con estaciones digitales instaladas y estaciones locales. Para el desarrollo de los modelos se elaboró una correlación entre altitud de las estaciones meteorológicas, como variable explicativa y registros climáticos como variable de respuesta. El modelo de escorrentía es una correlación entre alturas limnimétricas en la estación hidrométrica, como variable explicativa y el caudal óptimo de los aforos como variable de respuesta. La precipitación media de la cuenca obtenida con los modelos generados, es de 1,884 mm/año y la temperatura media de 18.92°C. El cambio de temperatura entre la parte baja y alta disminuye a razón de 1°C por cada 175 m.snm. El caudal medio anual es a razón de 0.5 m3 /seg en la estación hidrométrica del Puente. Los modelos hidrometeorológico generados en la cuenca del río Atulapa representaron la variabilidad climática en forma bidimensional, permitiendo un control y monitoreo del recurso hídrico en la cuenca, para la planificación del uso sostenible. La orografía en la cuenca, definió la estrecha relación con las variables meteorológicas precipitación y temperatura obteniendo modelos de regresión lineal precisos.

The hydrometeorological models facilitate the control and monitoring of the water resource in watersheds, representing meteorological variables in a distributed way, for the planning of the water resource. The objective of the study is to propose two-dimensional hydrometeorological models to accurately quantify the basic variables that determine the dynamics of water resources in the Atulapa River basin, Esquipulas, department of Chiquimula, Guatemala. Hydrometeorological data were generated and collected, with installed digital stations and local stations. For the development of the models, a correlation was made between the altitude of the meteorological stations, as an explanatory variable and climatic records as a response variable. The runoff model is a correlation between limnimetric heights in the hydrometric station, as an explanatory variable and the optimum flow of the gauging as a response variable. The average precipitation of the basin obtained with the generated models is 1,884 mm/ year and the average temperature is 18.92°C. The temperature change between the low and high part decreases at a rate of 1°C for every 175 masl. The average annual flow is at a rate of 0.5 m3 /sec at the Puente hydrometric station. The hydrometeorological models generated in the Atulapa River basin represented the climatic variability in two-dimensional form, allowing a control and monitoring of the water resource in the basin, for the planning of the sustainable use. The orography in the basin, defined the close relationship with meteorological variables precipitation and temperature obtaining accurate linear regression models.