Modelación de la relación precipitación-escorrentia en la cuenca del río Mala mediante el modelo Precaud v.1.0

Abstract

Los modelos para predecir los caudales están recibiendo una atención creciente en los proyectos de manejo del agua. En el presente trabajo de Tesis se describe la aplicación, calibración y validación del modelo hidrológico PRECAUD v.1.0, que permite simular numéricamente los caudales en una cuenca hidrográfica. El modelo fue desarrollado por el Doctor José Salas y el Ingeniero Eduardo Chavarri V. Es un modelo hidrológico conceptual a escala de tiempo mensual y tiene como finalidad simular la relación precipitación-escorrentía. El modelo es aplicado en la cuenca del río Mala, región Lima, Perú, el cual contaba con la ventaja de tener registros reales de caudales, medidos a través de su estación La Capilla. La cuenca se divide en cuatro áreas de contribución y el modelo simula el proceso del ciclo hidrológico de cada una de ellas y de la cuenca total siguiendo la topología definida por la red de drenaje. Los procesos hidrológicos considerados en el modelo incluyen la intercepción, infiltración, evapotranspiración, percolación al acuífero superficial, flujo base, flujo subterráneo, flujo superficial. También tiene en cuenta la contribución de manantiales a nivel agregado dentro de cada área de contribución (como salida directa del acuífero superficial). El análisis de sensibilidad muestra que el modelo es muy sensible en el valor de los parámetros de flujo base/subterráneo. Los resultados obtenidos en las etapas de calibración y validación del modelo son ampliamente satisfactorios. Para ello se utilizó el Coeficiente de Nash Sutcliffe (0.429), el Error Relativo en el Balance de· Masas (7.8%) y el Coeficiente de correlación lineal de Pearson (0.656), que compararon los resultados provenientes de mediciones hechas en campo con los obtenidos empleando el mencionado modelo hidrológico para un periodo de 72 años (1938-2009). Al mismo tiempo se comprobó que a través de dicho modelo se puede predecir el comportamiento hidrológico de la cuenca para el 2030, considerando las variaciones climáticas-ambientales que sufrirá la cuenca en dicho año, de acuerdo a los estudios realizados por el SENAMHI. En este estudio se demuestra que, para usar el modelo PRECAUD v.1.0, se requiere considerar en primer lugar la recolección de información necesaria para el procesamiento del modelo y así obtener estimadores confiables de la descarga del río.

The models to predict the flows are receiving increasing attention in water management projects. In this thesis work describes the application, calibration and validation of the hydrological model PRECAUD v. 1.0, to simulate numerically the flow in a watershed. The model was developed by Dr. José Salas and Eduardo Chavarri Engineer V. It is a conceptual hydrological model to monthly time scale and is finality to simulate the rainfall-runoff relationship. The model is applied in the Mala River watershed, region Lima, Peru, which had the advantage of having actual records of flow, measured by of station La Capilla. The basin is divided into four areas of contribution and the model simulates the hydrological cycle process each and the total basin according to the topology defined by the drainage network. Hydrological processes in the model include interception, infiltration, evapotranspiration, percolation to the shallow aquifer, baseflow, groundwater flow, surface flow. It also takes into account the contribution of spring at the aggregate level within each area of contribution (as a direct output from the shallow aquifer). The sensitivity analysis shows that the ~odel is very sensitive to the value of the flow parameters base 1 underground. The results obtained in the calibration and validation stages of the model are highly satisfactory. for this used the Nash Sutcliffe coefficient (0.429), the relative error in the mass balance (7.8%) and the linear correlation coefficient of Pearson (0.656) comparing the results from field measurements with those obtained by hydrological model for a period of 72 years (1938-2009). At the same time it was found that through this model can predict the hydrological behavior of the basin by 2030, considering the climatic and environmental changes that will suffer the basin in that year, according to research conducted by the SENAMHI. This study is shown that to use the model PRECAUD v.1.0, is required to first consider the collection of information necessary for processing the model and to obtain reliable estimates of river discharge.