Ing. Carlos Ivan Escalier Romero - R.N.I. 39937

Es Ingeniero Civil de la Universidad Católica Bolivia “San Pablo”, MBA master en desarrollo y gestión de proyectos – Business School CumLaude – Universidad de Nebrija

RESUMEN

Con el concepto de realizar un enfoque de manejo integrado de cuencas hidrográficas, preservar la productividad, integrar una gestión adaptativa y desarrollar el modelo del balance hídrico. El proyecto de investigación buscara esclarecer, mediante comparaciones de cuatro modelos hidrológicos (SWAT, WEAP, TEMEZ y BALANCE HIDRICO), el que más se ajuste a la realidad; analizando la influencia de los datos de entrada sumado a la operatividad del modelo hidrológico así conociendo las ventajas y desventajas de cada uno de ellos seleccionar uno que permita entender el comportamiento hidrológico de las micro-cuencas en estudio utilizando modelos hidrológicos semi-distribuido en cuencas de alta montaña (Cuenca Kaluyo)

Palabras Clave: Ciclo hidrológico, Cuenca Fluvial, Escorrentía, Evapotranspiración 

INTRODUCCION

Un adecuado manejo de los recursos hídricos comprende un proceso de desarrollo coordinado que involucra el manejo de recursos del agua y de la tierra. Su propósito es de organizar y guiar el uso del agua utilizados en una cuenca hidrográfica para proporcionar los bienes y servicios apropiados mientras se mitiga el impacto sobre el suelo y los recursos de la cuenca hidrográfica

La modelación hidrológica es una herramienta de ayuda que permite entender y evaluar estos procesos para así identificar las ventajas y desventajas de las acciones antrópicas sobre ecosistemas de montaña y su afección los recursos hídricos. Los modelos hidrológicos tratan de reproducir el fenómeno lluvia-escurrimiento en una cuenca, por ello es muy importante la implementación de estos modelos para la toma de decisiones en la aplicación de modelos hidrológicos en micro cuencas de montaña.

Existen un gran número de modelos hidrológicos en nuestro medio, algunos más complejos que otros en cuanto a la recolección de datos iniciales, otros con menos requerimientos de inputs y menos iteraciones. Pero a pesar del avance exponencial que se dio en la tecnología y detalladamente en el ámbito de la hidrología, no se dio con un modelo hidrológico el cual pueda determinar con exactitud el comportamiento hidrológico; esto se debe a la incertidumbre que se origina por la suma de varios componentes (Datos, Cobertura, Suelo, Medio)

DESARROLLO

El proceso de un modelo hidrológico se realiza usualmente a través de modelos matemáticos, los cuáles pueden ser determinísticos o probabilísticos, agregados o distribuidos, de base física o empíricos, continuos o de eventos. La decisión acerca de qué tipo de modelo adoptar debe basarse tanto en las características de la cuenca que se pretende modelar, el tipo de producto de salida requerido, como de la disponibilidad de datos en relación a las demandas del modelo. (Chow, 1994)

Además, (Estrela, 1993) sostiene que los modelos matemáticos pueden dividirse en dos grandes grupos, los determinísticos y los estocásticos:

• Determinísticos. - Las variables vienen determinadas por las leyes físicas consideradas como exactas y que explican toda su variabilidad 
• Estocásticos. - Las variables son regidas en todo o en parte por las leyes del azar, y por tanto caracterizadas en términos de probabilidad

Donde se puede desglosar los modelos determinísticos en los siguientes ramales:

Modelo empírico. – Mayormente denominados como de “caja negra” o “misteriosos”, donde se obtiene una respuesta sin el conocimiento del funcionamiento interno

Modelo agregado. - Aquellos que consideran la cuenca en forma global (a nivel macro), y como un solo objeto de utilización.

Modelo distribuido. – A diferencia de su antecesor en este caso se toma a la cuenca en unidades hidrológicas (a nivel micro), discretizados por los parámetros de suelos, coberturas, topografía, etc. 

Modelo semi-distribuido. - Modelos intermedios a los dos interiores, que en esencia resultan de combinar un modelo agregado muchas veces, tantas como en subcuencas se divida la zona de estudio

La Fig. 1. muestra un esquema de la representación espacial de la cuenca con los tres tipos de modelos de interés

Figura. 1: Clasificación de modelos hidrológicos de acuerdo a su representación espacial.

• Modelo agregado. b) Modelo Semi-distribuido. c) Modelo Distribuido
  Fuente: Elaboración Propia.

Topográficamente el valle de la cuenca del río La paz presenta una orientación Norte-Sur, separada por cordones montañosos, alcanzando en su parte más elevada los 5000 m.s.n.m., cerca al nevado de Chacaltaya, y en su parte más baja los 3900 m.s.n.m. El río principal de la misma es el Choqueyapu, que nace en las faldas del nevado Chacaltaya con el nombre de río Kaluyo; este río tiene una longitud aproximada de 25 Km (Molina, Ahenke, & Rejas, 1998). hasta el punto de control, dando lugar a la forma de la cuenca la cual será tomada para el proyecto

En medida de lo necesario para un balance hídrico es pertinente tomar como referencia el lapso de 20 años abarcables de la estación más conveniente (Estación “El Alto”)- (Senamhi, 2017), para conseguir un análisis optimo; en este caso se empleará la fase de estudio desde el año 1975 al 2015 tomando como una amplitud de 40 años para abarcar una solvencia de resultados

Figura. 2: Cuenca Kaluyo  

• Cuenca delimitada en Google Earth. b) Mapa Unidades Hidrológicas Clasificadas.
  Fuente: Elaboración Propia.en base mapas (GeoBolivia, 2017)

De esta manera se pudo llegar a clasificar la cuenca Kaluyo en 61 unidades hidrológicas, por lo tanto, se acoplará los modelos hidrológicos de forma semi-distribuida simulando de una manera mas acorde los efectos de la realidad en la cuenca.

RESULTADOS

Los caudales obtenidos se encuentran distribuidos de la siguiente manera: (medidos en m3/s)

Gráfico 1: Comparación medias anuales de los 4 modelos Balance Hídrico, Témez, SWAT y WEAP con la serie de medias anuales de los caudales observados (Achachicala).

                                                                      Fuente: Elaboración propia

Gráfico 2: Contraste de los promedios totales para cada modelo.

Fuente: Elaboración propia

El Grafico 1 es una comparación de las medias anuales. El Grafico 2 es la comparación de los promedios totales que muestran como valor próximo al observado el promedio total del modelo SWAT.

CONCLUSIÓN

Como se puede ver en el grafico 1 y 2 la disputa entre los cuatro modelos respecto a la comparación del caudal observado (caudal medido Achachicala), nos indica claramente dos modelos hidrológicos que presentan más concordancia si nos vamos a la media general (Grafico 2) el modelo SWAT es el que presenta mayor similitud con el real; seguido con el valor del modelo WEAP.

Ambos modelos, tanto WEAP como SWAT son los que reflejan un mayor sentido de representación “cuenca real – cuenca simulada”; esto se debe a una representación más acertada del aporte de aguas subterráneas (Recarga Acuífera). - A través de la percolación se infiltra y amacena agua subterránea. Este proceso hidrológico está estrechamente relacionado a la recarga de las aguas subterráneas en la cuenca, aspecto que el método del balance hídrico no considera, y el método de Temez lo adopta ligeramente

Se deduce que el modelo hidrológico SWAT recurre a una ponderación entre valores extremos generalizándolos y distribuyéndolos a lo largo del recorrido mensual, esa es la razón del porque en cuanto al promedio se acerca bastante al caudal medido.

El modelo SWAT a pesar de contar con un robusto sistema de procesamiento y un modelo firmemente estructurado presenta la desventaja de contar con una base de datos local de uso del suelo la cual para el operador norteamericano presenta una ventaja. Pero para el operador extranjero presenta la obligación de editar la base de datos, adaptándola al medio regional y haciendo caso omiso de algunos factores de ponderación propios del modelo. Aun así, para llegar al optimo procesamiento del modelo SWAT en nuestro medio nacional se requiere un análisis diferenciado y dedicado solo del modelo en estudio y una calibración que recoja información no solo de las variables sensibles, sino también del trasfondo de las ecuaciones que gobiernan al modelo.     

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Campos Aranda, D. (1992). Procesos del Ciclo Hidrológico . Ciudad de Mexico: Universidad Autónoma de San Luis Potosi.

Chow, V. (1994). Hidrologia Aplicada. Illinois: McGraw-Hill.

Estrela, T. (1993). Estimacion de parametros de recarga y descarga en un modelo de flujo subterráneo en un manantial cárstico. Madrid, España: Ministerio de Fomento.

GeoBolivia. (15 de Agosto de 2017). GeoBolivia. Obtenido de Infraestructura de Datos Espaciales: http://geo.gob.bo/portal/

Molina, J., Ahenke, J., & Rejas, S. (1998). Estudio Hidraulico del tramo Superior del Rio de La Paz. La Paz, Bolivia: Instituto de Hidráulica e Hidrologia (UMSA).

Senamhi. (15 de Agosto de 2017). Servicio Nacional de Metereologia e Hidrologia. Obtenido de Servicio Nacional de Metereologia e Hidrologia: http://www.senamhi.gob.bo/sismet/index.php

Thornthwaite, C. W., & Mather, J. R. (1955). The Water Balance. New Jersey: Centerton: Drexel Institute of Technology, Laboratory of Technology.