Rutas hidrológicas : recordando a un colega por los senderos de la hidrología

R UTAS H IDROLÓGICAS 19 E XPLORANDO LA RELACIÓN ENTRE SIMILITUD HIDROLÓGICA , CLIMÁTICA Y FISIOGRÁFICA MEDIANTE CLASIFICACIÓN DE CUENCAS Nicolás Vásquez 1 , Pablo A. Mendoza 1,2 , y Ximena Vargas 1 (1) Departamento de Ingeniería Civil, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Chile, Chile (2) Advanced Mining Technology Center (AMTC), Universidad de Chile, Chile Contacto autor principal : nicolas.vasquez.pl@uchile.cl R ESUMEN . Uno de los problemas recurrentes en la Hidrología es la estimación de caudales en cuencas no controladas, lo que normalmente se aborda mediante la transferencia de información desde cuencas similares con registros fluviométricos. En este trabajo de aplica un enfoque bayesiano para encontrar grupos de cuencas de un mismo régimen hidrológico a partir de atributos climáticos, hidrológicos y fisiográficos como una alternativa para definir la similitud entre cuencas. A partir de la base de datos CAMELS-CL se definen 130 cuencas con baja intervención antrópica distribuidas a lo largo del país. La evaluación de la dispersión de los grupos definidos según el enfoque bayesiano considera la curva de variación estacional adimensional, que permite comparar directamente valores entre cuencas y analizar el régimen hidrológico de cada cuenca. Mediante la cuantificación de la dispersión de cada grupo y cada clasificación, se obtiene que una clasificación de cuencas mediante atributos estrictamente climáticos arroja índices de dispersión similares respecto a una clasificación mediante atributos climáticos, hidrológicos y fisiográficos. Al mismo tiempo, se obtiene una clara separación entre los atributos que explican el régimen hidrológico de las distintas cuencas. I NTRODUCCIÓN Dentro de los desafíos actuales de la Hidrología, se encuentra la estimación de variables hidrometeorológicas en zonas y/o cuencas con escasos o nulos registros de caudal o variables meteorológica, como la precipitación o la temperatura. Una manera de abordar esta problemática es el traspaso de conocimiento desde cuencas con registros, hacia aquellas zonas que datos insuficientes (Blöschl & Sivapalan, 1995). A nivel internacional, se han generado varios esfuerzos para homologar criterios y compartir resultados acerca de cómo abordar este complejo problema. Sivapalan (2003) menciona la necesidad de que la Hidrología aborde este tema dentro del marco de la iniciativa “PUB” (predicción en cuencas no controladas, por sus siglas en inglés), liderado por la International Association of Hydrological Sciences (IAHS), un esfuerzo “decadal” que culminó con el libro Runoff Prediction in Ungauged Basins (Blöschl et al., 2013), el cual aborda distintas técnicas de traspaso de información hacia cuencas sin información fluviométrica. Entre la información hidrológica (específicamente, derivada a partir de caudal) transferida entre cuencas se encuentran (i) atributos hidrológicos, tales como la curva de duración, la curva de variación estacional o la escorrentía media anual (de Lavanne et al., (2015), (ii) parámetros de modelos hidrológicos ó (iii) una mezcla de ambas opciones. En todos los casos, existen dificultades que la comunidad hidrológica aún intenta resolver, tales como la equifinalidad en la calibración de parámetros, o la inclusión de la incertidumbre en las estimaciones (Arsenault & Brisette, 2014; Li et al., 2010; Razavi & Coulibaly, 2013; Wood et al., 1990; Yadav et al., 2007). Independiente de la metodología propuesta, existe un dilema esencial en todo proceso de regionalización: la elección de la fuente de traspaso de información, es decir, cual es la mejor cuenca para traspasar datos y/o atributos. Este aspecto, que es relativamente reciente en la comunidad hidrológica, lo formalizó Wagener et al. (2007), donde planteó la necesidad de incorporar la clasificación de unidades hidrológicas como una fuente para caracterizar y mejorar la comprensión del funcionamiento de las cuencas y, así, encontrar aquellas con comportamientos hidrológicos similares. En el ámbito nacional, el primer gran esfuerzo por estimar variables de interés hidrológico se efectuó con la publicación del Balance Hídrico Nacional (DGA, 1987), donde se usaron criterios orográficos para estimar precipitación, temperatura y evapotranspiración en zonas sin información fluviométrica ni registros meteorológicos. Posteriormente, la Dirección General de Aguas (DGA) publica el Manual de Crecidas y caudales mínimos en cuencas sin información (DGA, 1995), el cual incorpora explícitamente el concepto de “similitud” hidrológica mediante la regionalización de parámetros de ecuaciones empíricas. Este documento, aún vigente, considera como criterio de similitud la región político- administrativa, es decir, todas las cuencas de una misma región presentan comportamientos similares. Esfuerzos más actuales corresponden a Rubio-Álvarez & McPhee (2010), quienes intentaron identificar patrones de comportamiento hidrológico similares en la zona sur de Chile, los cursos del profesor Miguel Lagos, quien imparte un curso breve en la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile para abordar la problemática PUB, Vásquez et al. (2017), quienes incorporan criterios de similitud hidrológica para la estimación de caudales de dilución usando metodología PUB, seguidos por memoristas de la profesora Ximena Vargas, que aplican y extienden este concepto a otras zonas del país (Novoa, 2017).