Estudio comparativo de metodologías para estimación de caudales extremos en cuencas no instrumentadas

Abstract

La mayoría de obras civiles en cercanías a un cauce natural deben evaluar el riesgo ante la acción del agua en eventos de crecientes, en problemas tales como inundaciones, flujos torrenciales o socavación.

La ingeniería de recursos hídricos debe cuantificar la magnitud de caudales asociados con altos períodos de retorno (i.e. Q100), dando lugar a dos situaciones: 1) Cuando se tiene un adecuado registro histórico de caudales y es posible ajustar modelos probabilísticos y 2) cuando se está en una condición de información meteorológica disponible pero sin medición de caudales (Cuencas No-Instrumentadas) donde se debe recurrir a modelos hidrológicos de regionalización de caudales o modelos Lluvia-Escorrentía

Dado que la mayoría de cuencas en el mundo son cuencas No-instrumentadas, surge la pregunta sobre el grado de incertidumbre de los resultados de modelación, al utilizar lineamientos generales o formulaciones empíricas en la determinación de los parámetros del modelo, máxime cuando los lineamientos y/o formulaciones fueron estudiadas en una región fisiográfica diferente a donde se desean simular caudales extremos.

No es esta pregunta solo de países en vía de desarrollo, de hecho desde el punto de vista de la hidrología como ciencia, a nivel mundial, en el año 2003 la Asociación Internacional de Ciencias Hidrológicas (IAHS) lanzó la iniciativa de una década de Predicción en Cuencas No-instrumentadas o PUB (por sus siglas en inglés: Predictions in Ungauged Basins) apuntando a la formulación e implementación de programas científicos apropiados para convocar a la comunidad científica a lograr mayores avances en la capacidad de hacer predicciones en cuencas no-instrumentadas (Sivapalan, et al., 2013). Diferentes autores (Hrachowitz et al., 2013) coinciden en que uno de los factores que más contribuyen a la incertidumbre de las predicciones en cuencas no-instrumentadas son las inadecuadas técnicas de regionalización para transferir el entendimiento de los patrones de la respuesta hidrológica de cuencas instrumentadas a cuencas no-instrumentadas, debido a la falta de estudios comparativos a través de diversas cuencas (i.e. Carrillo et al., 2011), y la falta de entendimiento de los principios físicos que gobiernan una regionalización robusta.

En esta investigación se realizará estudio comparativo de metodologías para estimación de caudales extremos en cuencas no instrumentadas, en el Departamento Norte de Santander (COL), seleccionando los modelos más frecuentemente utilizados en la práctica regional, cuantificando la capacidad predictiva, de los modelos, para caudales extremos. Adicionalmente, se realizará un proceso de calibración de las metodologías consideradas con miras a una posible regionalización de parámetros. La calibración se logra al seleccionar cuencas que dispongan de registro de caudales y tomando como “cierto” la magnitud de caudales obtenida por ajuste a funciones probabilísticas (Metodología de Factores de Frecuencia).

Se espera que los resultados mejoren el entendimiento de la aplicación de metodologías de simulación de caudales por parte de la comunidad de consultores de hidrología en la región, y desde el punto de vista científico se avance en el entendimiento de las limitaciones de diferentes concepciones de modelación hidrológica subyacentes en una metodología dada, al aplicarlas a una región específica. Esta última idea esperamos se considere, no como una invitación a desechar los ejercicios de modelación, sino muy por el contrario motive la investigación científica local y regional en esta dirección, para lograr un aporte a la hidrología mundial desde la realidad de las cuencas colombianas