Análisis de los métodos de estimación de procesos en lagos en el balance hídrico de una cuenca lacustre: uso de la plataforma Raven para el Lago Villarrica

Abstract

Este trabajo aborda el problema de selección de estructuras de modelación para zonas con procesos hidrológicos particulares como un lago. Para ello, este documento se enfoca en la comparación de frentes óptimos para la selección de estructuras de modelación hidrológica de lagos en el contexto del balance hídrico de una cuenca con influencias lacustre. Para la modelación se implementó la plataforma de modelación hidrológica flexible Raven (Craig et al., 2020) y para las optimizaciones multiobjetivo de parámetros el algoritmo NSGA II (Deb, 2002).

Para desarrollar la metodología propuesta de selección de estructuras, el estudio se centró en la cuenca del Río Toltén en Villarrica, cuyo punto de salida es el punto de salida del lago del mismo nombre. La estructura de modelación implementada en Raven fue un modelo semidistribuido GR4J con módulo Cema Neige, para las forzantes se utilizaron los productos grillados CR2MET v2.5 (Boisier, 2023) de precipitación y temperaturas máximas y mínimas, para obtener series de entrada distribuidas espacialmente.

Los productos grillados del CR2MET v2.5 fueron corregidos a partir de modelos lineales para corregir el sesgo de magnitud de la variable respecto de la altitud. Se consideraron las estra- tegias de modelación de lagos naturales como (1) un embalse con curva de altitud - volumen simplificada a partir de una geometría idealizada del lago, con salida simulada a partir de una ecuación de vertedero y (2) como una cobertura de suelo de agua y la salida se simula con una relación lineal con respecto a un almacenamiento conceptual.

Los resultados muestran rendimientos aceptables en términos de KGE para los caudales me- dios diarios simulados. Se consideraron funciones objetivo para la métrica KGE a la entrada y salida del lago y se obtuvieron para la situación con calibración de (1) un KGE de 0.94 para el lago como embalse para los caudales simulados de entrada y salida y (2) un KGE de 0.94 y 0.86 para el modelo de lago como cobertura de agua para los caudales simulados de entrada y salida. Se observan rendimientos óptimos similares para la situación con corrección de forzantes y rendimientos sobre 0.5 para los modelos sin calibrar.

Finalmente, se concluye sobre la metodología multiobjetivo, que muestra mejores resultados para el modelo de lago como embalse y por lo tanto se visibiliza que esta estrategia es mejor en términos de rendimiento por sobre la otra estrategia, para esta zona de estudio. Sobre las correcciones de forzantes, se concluye sobre el buen rendimiento y la utilidad de obtener modelos calibrados con forzantes corregidas y sobre la falta de estaciones en altitud. Por último, a partir del análisis de sensibilidad, se concluye sobre la necesidad de reducir el espacio de parámetros del modelo.