Caracterización de los Procesos Hidrológicos Relevantes en la Cuenca del Río Juncal Mediante un Modelo Hidrológico Distribuido

Abstract

El agua en la actualidad es un recurso calificable como escaso, lo que motiva el desarrollo de áreas de estudio destinadas a modelar el comportamiento de diferentes cuencas, con el fin de cuantificar la disponibilidad actual y futura de los recursos hídricos.

Siguiendo la línea anteriormente expuesta, este trabajo consistió en modelar a escala diaria la cuenca del río Juncal, el cual es uno de los principales afluentes al río Aconcagua. La motivación nace por la importancia que tiene el agua para todas las actividades productivas que se desarrollan en esta cuenca, y además por la naturaleza nival y de alta montaña que tiene la cuenca del río Juncal.

El modelo elegido para este trabajo es el modelo Topnet, de base física e hidrológicamente distribuido, el cual usa como elemento básico de modelación un conjunto de subcuencas generadas. La naturaleza distribuida de Topnet permite analizar con más detalle los procesos hidrológicos que se llevan a cabo en la cuenca, pero a su vez requiere gran cantidad de información y una distribución espacial de ésta, lo que no siempre está disponible y que se traduce en efectuar suposiciones para poder llevar adelante el trabajo.

La información de entrada necesaria para Topnet se divide en información topográfica, climatológica y forzantes meteorológicas. La recopilación de todos estos antecedentes lleva a la creación de archivos en formato NetCDF, que contienen toda la información de forzantes externas y guardan una red fluvial digital que resume la interacción entre las subcuencas del modelo. Se utilizaron archivos DEM de 30m x 30m de resolución como información topográfica, base de datos de CIREN y de CONAF para el tipo cobertura de suelos, y la información correspondiente a las estaciones meteorológicas más cercanas a la cuenca para las forzantes externas.

Con la red fluvial creada y el procesamiento de la información disponible, se procedió al proceso de calibración y validación del modelo. Topnet funciona a base de multiplicadores que afectan por igual a los parámetros establecidos en cada subcuenca, por lo que se mantiene la distribución espacial en caso de existir. La calibración es precedida por un análisis de sensibilidad de los parámetros que determina la influencia de cada uno. El proceso en sí es complementado con el uso de imágenes MODIS para ajustar de manera correcta el manto nival.

El proceso de calibración ocupó funciones objetivo estadísticas como el coeficiente de Nash-Suttcliffe (NS) y el error cuadrático medio (ECM) para ajustar la serie de caudales modelados a la salida de la cuenca. Paralelamente se analizó el comportamiento del manto nival y se estudió la evolución de la humedad del suelo. Luego de la calibración, se ejecuta la etapa de validación del modelo usando los ajustes paramétricos obtenidos en la etapa previa. Finalmente se analizan diversos escenarios que consideran el fenómeno del cambio climático con variaciones de precipitación y temperatura.

Los resultados de la calibración son satisfactorios, alcanzado valores de NS de 0.7 y ECM de 8.88 [m3/s]2, logrando finalmente conjugar valores aceptables de las funciones objetivo junto con un adecuado comportamiento del manto nival. No se logró lo mismo con la validación, donde diversos factores inciden en la obtención de estadísticos más pobres.

Las conclusiones finales apuntan a que Topnet es un modelo potencialmente capaz de simular adecuadamente los procesos de acumulación y derretimiento de nieve. Sin embargo hay aspectos que deben ser analizadas en orden para mejorar los resultados. Esto incluye una mejor estimación o toma de datos de forzantes meteorológicas, cuya leve variación incide de gran forma en los resultados, hasta la inclusión de nuevos módulos de cálculo que incluyan procesos que actualmente no están considerados, como por ejemplo la dinámica de los glaciares que se encuentran en la cuenca.