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

R ECORDANDO A UN COLEGA POR LOS SENDEROS DE LA HIDROLOGÍA R UTAS H IDROLÓGICAS 20 El último gran esfuerzo a nivel nacional corresponde a la Actualización del Balance Hídrico Nacional, en sus etapas I, II, III y IV (DGA, 2017; 2018; 2019a; 2019b), donde se utiliza el modelo grillado VIC (Liang et al., 1994) para estimar el balance hídrico en Chile continental e Isla de Pascua, incorporando un criterio de similitud que involucra atributos climáticos y geomorfológicos para la transferencia de parámetros. Para analizar la estimación de propiedades hidrológicas en cuencas no controladas, este estudio se enfoca en la clasificación de cuencas a partir de atributos meteorológicos, hidrológicos y geomorfológicos, mediante los cuales se busca representar lo mejor posible la curva de variación estacional adimensional, esta es, la razón entre el caudal medio mensual y el caudal medio anual de cada cuenca. Así, se busca representar adecuadamente atributos hidrológicos usando solamente atributos climáticos y geomorfológicos. A NTECEDENTES Cuencas de estudio A partir de la publicación de Álvarez-Garretón et al. (2018), Chile Continental cuenta con una base de datos que incluye todas las cuencas definidas por una estación fluviométrica vigente DGA, las que se muestran en la Figura 1. Las cuencas abarcan prácticamente todo el territorio nacional, exceptuando la zona sur de la región de Antofagasta y la zona de la región de Atacama. No obstante, la cantidad y distribución de cuencas permite incorporar la gran variabilidad y diversidad natural del país. Para cada una de las cuencas, se definen atributos meteorológicos, geomorfológicos e intervención antrópica, entre otros. A pesar de la gran cantidad de información disponible, en este estudio se ocupan aquellas cuencas con bajo grado de intervención, sin embalses y que disponen de atributos hidrológicos: • Grado de Intervención : Este atributo, denominado interv_degree en CAMELS-CL, corresponde a la razón entre los derechos de agua consuntivos y permanentes y el caudal medio anual de la cuenca. • Large_Dam: Indicador para la presencia de embalses catalogados como “grandes” (0 si no hay, 1 si hay). • Atributos hidrológicos: Todas las cuencas con (i) información fluviométrica entre abril del año 1990 y marzo del año 2010, (ii) una cobertura de los registros mayor a 85% en dicho período y (iii) un grado de intervención menor a 0,1, tienen una estimación de atributos hidrológicos. 1 Disponible en l a página web de la NASA Para mayor detalle, se sugiere al lector revisar la publicación de Álvarez-Garretón et al. (2018), donde además se incluyen descripciones de atributos climáticos y geomorfológicos. M ETODOLOGÍA Clasificación de cuencas Desde que Wagener et al. (2007) introdujeron el concepto de clasificación, se abrió un área de investigación que busca encontrar cuencas con características similares mediante clasificación, dando pie al traspaso de información entre cuecas perteneciente a un mismo grupo o “tipo de cuenca”. Existen varios métodos para abordar la clasificación de cuencas, tales como K-means o Hierarchical Clustering , además de métodos bayesianos. Sawicz et al. (2011) consideró este último para agrupar cuencas del este de Estados Unidos, y que se encuentra implementado en el software Autoclass-C (Stutz & Cheeseman, 1998 1 ). Debido a la robustez de los métodos bayesianos, se recurre al mismo software para clasificar cuencas definidas en CAMELS- CL, el que ofrece las siguientes ventajas: (i) no existe un número de grupos final que el usuario pueda imponer, por lo que la estimación depende solamente de los atributos utilizados y (ii) cada cuenca tiene una probabilidad de pertenencia a un grupo, lo que permite incorporar incertidumbre en el análisis. Sin embargo, todo proceso de agrupación de cuencas requiere de atributos que, a priori , son elegidos subjetivamente por el usuario, lo que repercute en los resultados obtenidos. En otras palabras, diferentes atributos (arbitrarios) implicarían distintos grupos de cuencas y, en consecuencia, un aumento en la complejidad para estimar variables y/o atributos relacionados con la escorrentía. Adicionalmente, la implementación del software Autoclass-C permite el uso de atributos numéricos, así como atributos discretos, por lo que prácticamente todos los atributos de CAMELS-CL se pueden incorporar en el análisis. Para la implementación de la clasificación de cuencas, se recurre a atributos de la base de datos CAMELS-CL (Álvarez-Garretón et al., 2018). En primer lugar, se escogieron cuencas en régimen natural considerando dos criterios: