Incorporación de lógica difusa en el pronóstico de caudales de deshielo para uso agrícola, minero o hidroeléctrico

Abstract

En Chile, para la gestión eficiente del recurso hídrico es fundamental conocer con antelación su disponibilidad y distribución, principalmente en la época de alta demanda según los diversos usos del recurso. En particular, las cuencas ubicadas en la zona norte - centro, poseen un régimen mixto o nival y, por ende, la principal fuente de abastecimiento proviene de la escorrentía de deshielo. Para los sectores minero, agrícola e hidroeléctrico, la temporada de principal demanda inicia con el deshielo, período donde se busca determinar la escorrentía media y su distribución mensual. Actualmente, la Dirección General de Aguas (DGA), empresas consultoras y juntas de vigilancias realizan este tipo de pronóstico para ser utilizados por diversos usuarios, como agricultores y empresas hidroeléctricas. El presente estudio tiene como objetivo mejorar el pronóstico de deshielo en cuencas nivales o de régimen mixto incorporando tanto los pronósticos meteorológicos como los estados del sistema en un modelo difuso aplicado a las cuencas de los ríos Choapa en Cuncumén, Maipo en el Manzano y Tinguiririca en Bajo los Briones. Para lo anterior, se establecen relaciones entre las entradas del sistema, como precipitación, cobertura nival y temperatura, y la variable de la salida de escorrentía de deshielo. Este enfoque utiliza funciones de membresía y reglas difusas, basándose en observaciones recopiladas durante quince años. Con los resultados de cada modelo, se evalúa el desempeño con las métricas comúnmente utilizadas, mediante análisis de sensibilidad y validación cruzada, para luego ser comparado con los modelos existentes y de este modo concluir sobre la efectividad de los modelos difusos en el pronóstico de caudales de deshielo. La simulación resultó con valores de KGE superiores a 0,5 en las primeras dos cuencas y cercanos a 0,4 en la tercera, lo que indica un ajuste aceptable del modelo en comparación con el pronóstico realizado por la DGA. Esto evidencia un rendimiento diferente en las tres cuencas según las condiciones y dependencia a las entradas del sistema. Del mismo modo, se observaron diferencias entre los predictores utilizados para cada cuenca, por tanto, es importante considerar las características específicas de cada una en la modelación. Si bien, se logra una calibración exitosa, se destaca la necesidad de aumentar el tamaño de las muestras en estudios posteriores y estudiar en detalle los Derechos de Aprovechamiento de Agua (DDAA) y la restitución del caudal, especialmente en las cuencas donde hay mayor intervención debido a embalses o intercambios por agua subterránea.