Abstract
<jats:p>Las llanuras subhúmedas de la región pampeana conforman sistemas hidrológicos particularmente complejos. En estos ambientes, los escasos gradientes topográficos, la proximidad del nivel freático a la superficie y la intensa interacción entre agua, suelo, vegetación y atmósfera determinan patrones de circulación y almacenamiento del agua que difieren de aquellos propios de paisajes con pendientes más marcadas, donde la gravedad domina el movimiento del agua. En este contexto, comprender el funcionamiento hidrológico de las llanuras es esencial para evaluar su vulnerabilidad frente a la variabilidad climática, los cambios en el uso del suelo y la ocurrencia de eventos hidrológicos extremos. Esta tesis analiza el funcionamiento hidrológico de la cuenca del arroyo del Azul, ubicada en la llanura pampeana bonaerense, mediante la integración de herramientas hidrológicas, hidrogeológicas e isotópicas. El objetivo principal consiste en elaborar un modelo hidrológico conceptual que explique cómo el paisaje de llanura recibe, almacena, transporta, mezcla y descarga el agua a escala de cuenca, incorporando explícitamente la variabilidad espacial y estacional de los procesos hidrológicos. En primer lugar, se caracterizó la unidad funcional del sistema, la cuenca hidrológica, analizando sus componentes geológicos, geomorfológicos, edáficos, de vegetación y climáticos. Esta caracterización permitió distinguir dos unidades hidrológicas principales: la cuenca alta y la cuenca baja. Posteriormente, se analizó la variabilidad de la precipitación y su composición isotópica, identificando la influencia estacional de los sistemas atmosféricos que modulan la humedad en la región. El Sistema Monzónico Sudamericano domina la precipitación durante el verano, mientras que los sistemas frontales sostienen las precipitaciones durante el invierno. El análisis isotópico permitió identificar las firmas isotópicas que caracterizan la estacionalidad de la precipitación. El estudio del acuífero Pampeano somero incluyó la evaluación de la recarga y descarga mediante series temporales del nivel freático, aplicación del método de variabilidad del nivel freático e isótopos estables. Se determinó que la recarga neta ocurre principalmente durante el invierno, cuando las bajas temperaturas y la menor actividad de la vegetación favorecen la recarga. En verano, en cambio, la precipitación es mayormente consumida por evapotranspiración, y los flujos regionales sostienen el caudal base del arroyo. Finalmente, se estudió el comportamiento del arroyo del Azul mediante la separación de hidrogramas con filtros digitales y a través del análisis de mezclas isotópicas e hidroquímicas. Si bien ambas metodologías permiten aproximarse a la separación de las componentes del caudal, se concluyó que no son integrables entre sí debido al carácter conceptual y arbitrario de la estimación del caudal base mediante filtros digitales. El análisis de mezclas, en cambio, permitió identificar almacenamientos y trayectorias de flujo diferentes en función de la estacionalidad climática. Se distinguieron flujos locales someros que dominan durante períodos húmedos y flujos regionales que sustentan el caudal del arroyo en verano. Durante eventos de tormenta, el rápido ascenso del nivel freático y el desplazamiento lateral del agua en la zona no saturada generan contribuciones transitorias que enmascaran las descargas regionales. La integración de todos estos resultados permitió elaborar un modelo hidrológico conceptual que explica el funcionamiento de la cuenca del arroyo del Azul, y el mismo podría considerarse en otras cuencas de llanura. El modelo incorpora la variabilidad estacional de la precipitación, el rol central de la vegetación en la partición del agua, la importancia de la evapotranspiración como mecanismo dominante de descarga, la heterogeneidad del acuífero y la interacción dinámica entre aguas superficiales y subterráneas. Asimismo, destaca que la cuenca del arroyo del Azul funciona como un sistema hidrológico cuyo comportamiento está fuertemente controlado por la variabilidad climática: en invierno prevalecen los movimientos horizontales y los flujos locales, mientras que en verano dominan los movimientos verticales ascendentes y los flujos regionales. En conjunto, esta tesis ofrece un marco conceptual actualizado para comprender la hidrología de las llanuras subhúmedas, integrando perspectivas atmosféricas, superficiales y subterráneas con un enfoque ecohidrológico. Sus resultados contribuyen al entendimiento de los mecanismos que regulan la disponibilidad de agua en estos sistemas y constituyen una base para futuros estudios orientados a la gestión del recurso hídrico, la evaluación de la vulnerabilidad frente al cambio climático y el desarrollo de estrategias de manejo en ambientes de llanura. The large flatlands constitute particularly complex hydrological systems. In these environments, minimal topographic gradients, the shallow position of the water table, and strong interactions among water, soil, vegetation, and the atmosphere determine water circulation and storage patterns that differ from those in landscapes with more pronounced slopes, where gravity governs water movement. In this context, understanding the hydrological functioning of these flatlands is essential for assessing their vulnerability to climatic variability, land-use changes, and extreme hydrological events. This thesis examines the hydrological functioning of the Azul stream watershed in the Buenos Aires Pampean plain by integrating hydrological, hydrogeological, and isotopic tools. The main objective is to develop a conceptual hydrological model that explains how the plain landscape receives, stores, transports, mixes, and discharges water at the watershed scale, explicitly incorporating the spatial and seasonal variability of hydrological processes. First, the functional unit of the system, the hydrological watershed, was characterized by analyzing its geological, geomorphological, soil, vegetation, and climatic components. This characterization allowed the identification of two main hydrological units: the upper watershed and the lower watershed. Subsequently, the variability of precipitation and its isotopic composition were analyzed, identifying the seasonal influence of atmospheric systems that modulate regional humidity. The South American Monsoon System dominates summer precipitation, whereas frontal systems sustain winter rainfall. The isotopic analysis made it possible to identify the signatures that characterize the seasonal patterns of precipitation. The study of the shallow Pampean aquifer included the evaluation of recharge and discharge through time series of water-table levels, the application of the water-table fluctuation method, and stable isotopes. Net recharge was found to occur mainly in winter, when low temperatures and reduced vegetation activity favor infiltration. In contrast, during summer, precipitation is largely consumed by evapotranspiration, and regional groundwater flow sustains the baseflow. Finally, the behavior of the Azul stream was examined through hydrograph separation using digital filters and through the analysis of isotopic and hydrochemical mixing. Although both methodologies provide insight into flow-component separation, it was concluded that they cannot be integrated due to the conceptual and arbitrary nature of baseflow estimation using digital filters. Mixing analysis, instead, allowed the identification of different storage zones and flow pathways depending on climatic seasonality. Shallow local flows dominate during wet periods, whereas regional flows sustain baseflow in summer. During storm events, rapid water-table rises and lateral water movement within the unsaturated zone generate transient contributions that mask regional discharge. The integration of these results allowed the development of a conceptual hydrological model that explains the functioning of sub-humid plain watersheds. The model incorporates the seasonal variability of precipitation, the central role of vegetation in water partitioning, the importance of evapotranspiration as a dominant discharge mechanism, the heterogeneity of the aquifer, and the dynamic interaction between surface water and groundwater. It also highlights that the Azul stream watershed operates as a hydrological system strongly controlled by climatic variability: horizontal movements and local flows dominate in winter, while upward vertical movements and regional flows prevail in summer. Overall, this thesis provides an updated conceptual framework for understanding the hydrology of sub-humid plains, integrating atmospheric, surface, and groundwater perspectives with an ecohydrological approach. Its findings contribute to a better understanding of the mechanisms regulating water availability in these systems and serve as a basis for future studies aimed at water-resource management, climate-change vulnerability assessment, and the development of management strategies in plain environments.</jats:p>