Modelización hidrológica con un enfoque semidistribuido en la cuenca del río Chillón, Perú

Abstract

El presente artículo está orientado al análisis comparativo de diferentes modelos hidrológicos en la cuenca del río Chillón. Esta cuenca, ubicada aproximadamente a 130 kilómetros al sur de la ciudad de Lima, fue seleccionada para evaluar la capacidad de simulación de los modelos Génie Rural à 4 paramètres Journalier (GR4J), Soil Contribution (SOCONT), Hydrologiska Byrans Vattenbalansavdelning (HBV) y Sacramento Soil Moisture Accounting (SAC); considerando un enfoque de modelización conceptual semidistribuida. Se utilizó para ello el programa de modelización hidrológica e hidráulica RS MINERVE. Para los análisis comparativos de los modelos (GR4J, SOCONT, HBV y SAC) se delimitó un área de aproximadamente 1253 km2 de la cuenca del rio Chillón, denominado Cuenca Magdalena. Esta área se dividió en 25 subcuencas y 122 unidades hidrológicas aportantes llamadas “bandas altitudinales“, con una superficie media de 10 km2 . Para la modelización hidrológica se consideró información hidrometeorológica a paso de tiempo diario desde septiembre del 2004 hasta febrero del 2014. Además, las series simuladas han sido evaluadas respecto a los caudales diarios observados mediante 4 criterios de eficiencia: Nash, Nash-ln, Coeficiente de Pearson (r) y Error relativo de la raíz cuadrática media (RRMSE). Las series simuladas por los modelos HBV y SAC, con un mayor número de parámetros, presentan mejores resultados tanto en épocas de avenidas (Nash entre 0.91 a 0.80) como en estiaje (Nash-ln entre 0.92 a 0.78). Sin embargo, las variaciones en los indicadores estadísticos de bondad de los modelos GR4J y SOCONT no muestran una gran variación estadística respecto a los anteriores (Nash entre 0.88 a 0.73 y Nash-ln entre 0.87 a 0.62). Por otro lado, los modelos GR4J y SOCONT con menores parámetros tienden a representar con mayor detalle sus periodos de avenida respecto a los meses de estiaje.

This paper focuses on the comparative analysis of different hydrological models in the Chillon River basin. This basin, located approximately 130 kilometers south of Lima, was selected to evaluate the ability of simulation of the Genie Rural à 4 Paramètres Journalier (GR4J), the Soil Contribution (SOCONT) hydrologiska Byrans Vattenbalansavdelning (HBV) and the Sacramento Soil Moisture Accounting (SAC) models, considering a semi-distributed conceptual modeling approach. To this end, the program of hydrological and hydraulic modeling MINERVE RS was used. For the comparative analysis of the models (GR4J, SOCONT, HBV and SAC) an area of approximately 1253 km2 of Chillon river basin, called Magdalena Basin was delimited. This area was divided into 25 sub-basins and 122 hydrological contributing units called “altitudinal bands“, with a mean area of 10 km2. For the hydrological modeling at daily time-step it was considered information from September 2004 until February 2014. In addition, simulated series have been evaluated in relation to the observed daily discharge, considering four e ciency criteria: Nash, Nash-ln, Coe cient Pearson (r) and relative root mean squared error (RRMSE). The simulated series using the HBV and SAC models, with a greater number of parameters, have shown better results both in times of floods (Nash between 0.91 to 0.80) and low water level (Nash-ln between 0.92 to 0.78). However, variations in the statistical skills indicators of the GR4J and SOCONT models do not show a great statistical variation from the previous ones (between 0.88 to 0.73 Nash and Nash-ln between 0.87 to .62). On the other hand, GR4J and SOCONT models, with less parameters, tend to represent in detail their oods periods in relation to the low water level months.