Modelación de máximas avenidas a paso diario (1964-2014), con enfoque semidistribuido usando GR4J, en la cuenca del río Camaná, Arequipa-Perú

Abstract

Busca implementar un modelo de precipitación-escorrentía (GR4J) a paso diario en la cuenca del río Camaná, desde la perspectiva semidistribuida (plataforma RS-MINERVE) representando adecuadamente los caudales promedio diarios en períodos de avenida o crecidas y estiaje. De esta manera se establece una alternativa para el pronóstico de caudales de máximas avenidas que permitirá la emisión de alertas tempranas ante la ocurrencia probables eventos extremos tomándose en cuenta los umbrales o niveles de alerta que actualmente se utiliza en la cuenca del río Camaná. La implementación de la Simulación con el Modelo GR4J, en una primera etapa permitió conocer la configuración morfológica de la cuenca del Camaná mediante Sistema de Información Geográfica, recopilación de datos de entrada precipitación, temperatura y datos de salida caudales realizándose análisis exploratorio de datos, se usó técnica del Vector Regional para agrupar las estaciones y posteriormente completar datos faltantes. Se hizo uso de la plataforma RS-MINERVE, en el que está incluido el Modelo GR4J, para su implantación fue necesario realizar un esquema de Modelo Hidrológicos usando objetos hidrológicos, ríos, infraestructuras, estaciones virtuales, condiciones iniciales de los parámetros. Se usó algoritmos de optimización tales como Shuffled Complex Evolution – University of Arizona - SCE-UA y Uniform Adaptive Monte Carlo – UAMC. Se planteo la función objetivos y se inició la calibración de la cuenca en serie, ya que se tenían datos de aforos de varias estaciones se hizo uso de indicadores de eficiencia tales como NASH, Nash-ln, Pearson y RMSE, la corrida del modelo GR4J tardo varios días en los cuales se variaron los valores de los parámetros hasta que converjan. El Modelo implementado para la cuenca del río Camaná uso datos comprendidos entre 1964 y 2014. El proceso se desarrolló en dos etapas, una Etapa de Calibración (1964-1983) y una etapa de Validación (2008-2014) para las Estaciones Hidrométricas de Pte. Colgante Sibayo, Pallca Huaruro y Huatiapa. La comparación de los Caudales Observados comparado con los Caudales Simulados mostro un valor de la medida estadística R2 igual a 0.8672. El uso operativo de la modelación mediante el Modelo GR4j en la cuenca del rio Camaná a paso diario, permitiría realizar los pronósticos de caudales, en la Estación Hidrométrica Huatiapa, información fundamental para el pronóstico hidrológico aguas abajo y alertar oportunamente a las poblaciones ribereñas e inclusive la Ciudad de Camaná. Es decir, podrá servir al Sistema de Alerta Temprana – SAT del Centro de Operaciones de Emergencia Nacional – COEN a nivel Distrital, Provincial y Regional, que monitorean los umbrales de los caudales y tomar las medidas de mitigación ante precipitaciones inusuales en la parte alta de la cuenca.