Modelación hidrológica de la cuenca del río Mapocho en Los Almendros usando el modelo cold regions hydrological model

Abstract

En la zona central de Chile, una fracción importante de la precipitación cae en forma sólida en la parte alta de la Cordillera de los Andes. La cuenca en estudio, posee un régimen hidrológico nivo-pluvial, por lo que es importante modelar los procesos hidrológicos involucrados en la acumulación y derretimiento de nieve para estimar la disponibilidad de agua en épocas del año donde la precipitación es escasa. En este trabajo se utiliza un modelo numérico para realizar simulaciones del manto de nieve a escala de sitio y distribuidas para la cuenca del Río Mapocho en Los Almendros.

En escala de sitio, se realizaron simulaciones con datos medidos en la estación meteorológica y nivométrica Valle Nevado del Departamento de Ingeniería Civil. Se analiza la evolución del albedo y su variación estacional entre 2013-2015, obteniéndose una tasa de decaimiento diaria entre 0.01 y 0.035 para manto frío y entre 0.04 y 0.1 para manto derritiéndose. El modelo de balance de energía de nieve muestra que los flujos radiativos predominan en el área de estudio. Además, el equivalente en agua de la nieve (SWE en inglés) modelado y medido en terreno, tiene un error entre 5 y 27%, mientras que duración del manto coincide con la estimada a partir del fSCA de imágenes MODIS. Por otro lado, las simulaciones con cambios de precipitación y temperatura según proyecciones para la región, muestran que estas variaciones pueden influir significativamente en la magnitud del SWE y la duración de la cobertura nival. Esto afecta directamente los caudales que se generan a partir del derretimiento de nieve, y por ende la disponibilidad del recurso hídrico para la época de deshielo.

En el modelo semi-distribuido, la cuenca se subdivide en unidades de respuesta hidrológica (URH) que se conectan entre sí. Los resultados de cobertura nival del modelo se comparan con el fSCA obtenido de imágenes satelitales, obteniéndose un coeficiente de determinación R²>0.6 para 3 de 4 de las subcuencas analizadas, además la duración del manto modelada es similar a la observada. Luego se modelan los derretimientos semanales en la cuenca, analizando su distribución espacial y temporal. Para los caudales medios diarios modelados, se obtiene un índice de eficiencia Nash-Sutcliffe mayor a 0.74 para dos de las subcuencas en estudio. Sin embargo, se identificó un error en el módulo de infiltración de CRHM, que afecta la generación de escorrentía superficial. Finalmente, los tiempos de residencia del agua a nivel superficial, fueron calibrados y son menores a un día, según la rápida respuesta observada en los caudales de salida frente a los derretimientos. Trabajos futuros deberían enfocarse en una mejor comprensión de los flujos subsuperficiales en la cuenca, así como del rol de los glaciares en la hidrología de la misma, sobre todo respecto de la mantención de flujos base.