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METODOLOGÍA PARA ESTIMAR PRODUCCIÓN DE AGUA EN CUENCAS

HIDROGRÁFICAS SUPERFICIALES, CON ESCASEZ DE REGISTROS

HIDROMÉTRICOS. CASO DE ESTUDIO: CUENCA QUE DRENA AL EMBALSE “EL

ISIRO”

Jesús Alberto Castro Ysea

1, Miguel Ángel Perozo Ynestroza

2

1 Universidad Nacional Experimental “Francisco de Miranda”. Centro de Investigación de Recursos Hídricos.

Complejo Académico “Los Perozo”, Coro, Estado Falcón, República Bolivariana de Venezuela. 1e-mail: castrojesus84@gmail.com

, 2 Universidad Nacional Experimental “Francisco de Miranda”. Centro de Investigación de Recursos Hídricos.

Complejo Académico “Los Perozo”, Coro, Estado Falcón, República Bolivariana de Venezuela. 2e-mail: maperozo40@gmail.com.

RESUMEN

A nivel mundial es muy común la escasez de registros históricos meteorológicos e hidrométricos en cuencas

hidrográficas que permitan validar la aplicabilidad de modelos hidrológicos a través del respectivo proceso de

calibración. En base a esta situación, si la cuenca posee por lo menos un embalse el cual dispone de datos de

precipitación, evaporación, infiltración, exfiltración y las respectivas extracciones al mismo, haciendo un

balance de masas se puede hacer una estimación de los volúmenes de agua que ingresan a dicho embalse. De

esta forma se estarían generando datos de escorrentía de la cuenca tributante tal y como la registraría una

estación hidrométrica cualquiera, y con ello poder efectuar la calibración de los modelos en cuestión. En este

trabajo se presenta una metodología que permite abordar las situaciones de escasez de registros hidrométricos

en cuencas hidrográficas incluyendo la posibilidad de utilizar un embalse como una especie de estación

hidrométrica. El caso de estudio que permitió validar dicha metodología fue la cuenca que drena al embalse “El

Isiro” ubicado al sur de la Ciudad de Santa Ana de Coro, capital del estado Falcón de la República Bolivariana

de Venezuela, que abastece a dicha ciudad y a parte de la Península de Paraguaná al norte del estado.

PALABRAS CLAVES: Proceso de calibración, estación hidrométrica, cuenca hidrográfica, modelos

hidrológicos.

METHODOLOGY FOR ESTIMATING PRODUCTION SURFACE WATER

WATERSHED SHORTAGE OF RECORDS HYDROMETRIC. CASE STUDY:

DRAINS THE RESERVOIR BASIN "EL ISIRO"

ABSTRACT

A very common worldwide shortage of meteorological and hydrometric watershed historical records to

validate the applicability of hydrological models through the respective calibration process. Based on this

situation, if the basin has at least one reservoir which provides data of precipitation , evaporation , infiltration,

exfiltration and respective extractions to it, making a mass balance can make an estimate of the volumes of

water entering said reservoir . In this way they would be generating data tributante basin runoff as the record a

hydrometric station either , and thus to calibrate the models in question. This paper presents a methodology to

address the shortages hydrometric records in watersheds including the possibility of using a reservoir as a kind

of hydrometric station is presented . The case study allowed to validate this methodology was the watershed

that drains into the reservoir " The Isiro " located south of the City of Santa Ana de Coro, Falcón state capital

of the Bolivarian Republic of Venezuela , which caters to that city as part Paraguaná Peninsula upstate .

KEY WORDS: Calibration process, gaging station, watershed, hydrologic models.

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1. INTRODUCCIÓN

La disponibilidad del recurso agua es indispensable para la existencia y desarrollo de las actividades humanas

en una región cualquiera. Este recurso tan preciado, se distribuye en momentos, lugares, cantidad y calidad

variables. Precisamente, la ingeniería de los recursos hidráulicos se basa en cuantificar la disponibilidad de

agua y la confrontación entre ofertas y demandas de una región determinada, de tal modo, que a través de una

gestión eficiente de las obras hidráulicas necesarias, se garantice satisfacer la demanda de los usuarios del

recurso agua en términos de calidad y cantidad y en forma oportuna. [1].

El modelo de desarrollo impuesto a escala planetaria está ejerciendo una presión sin precedentes sobre los

recursos hídricos. Sin duda que dicho modelo ha provocado un cambio climático (calentamiento global)

acompañado de un aumento acelerado de la población, lo cual en su conjunto generan una creciente demanda

de agua y deterioro de los sistemas naturales donde se produce el vital líquido. Estos sistemas naturales

llamados “cuencas hidrográficas” deben ser objeto de análisis permanente ya que de su seno emergerá

información indispensable para los gestores de los recursos hídricos.

La estimación de los volúmenes de agua producidos en cuencas hidrográficas representa en la actualidad una

de las actividades más importante en el manejo integral de cuencas y lamentablemente en la mayoría de los

países del mundo no se lleva a cabo con rigurosidad estas mediciones. Para resolver la problemática

anteriormente expuesta se debe implementar modelos matemáticos para efectuar la modelación del proceso

lluvia escorrentía, para esto debe efectuar la recopilación de la información, de manera que pueda analizarse y

validarse posteriormente, la cantidad y calidad de las series hidrológicas disponibles así como de la

homogeneidad de dichos registros, lo que incide directamente en los resultados de la simulación hidrológica.

Toda la información disponible ayuda a realizar extrapolaciones estadísticas y a calibrar y verificar modelos

matemáticos.

Cuando se dispone de estaciones registradoras de caudales a la salida de las cuencas, o en su defecto, en

cualquier punto dentro de ella, se puede recoger en la información hidrométrica reportada por dichas

estaciones, el resultado real de la respuesta hidrológica de la cuenca. Además, con esta información y

sustentado en un análisis estadístico de los registros observados, se pueden hacer estimaciones de estos

rendimientos. Sin embargo, en muchas ocasiones la realidad no es esta, sino que en la mayoría de las cuencas

en el mundo y más aún, en los países en vías de desarrollo, no existen registros de caudales y en el mejor de los

casos, se dispone de algunos datos con una longitud histórica pequeña. Es por ello la necesidad de recurrir a

métodos analíticos para cuantificar la respuesta hidrológica de las cuencas. Esta situación ha obligado a los

expertos relacionados con el área de estudio a formular un conjunto de modelos matemáticos que tratan de

simular el proceso lluvia-escorrentía a nivel de cuencas con escasez de registros. [1].

Los criterios típicos, muchos de estos “de expertos”, conducen a simplificaciones, omisiones y/o asunciones

que derivan en la elaboración del modelo hidrológico conceptual que sirve de insumo básico en el desarrollo e

implementación del modelo de simulación respectivo. Muchas veces el resultado de la implementación de

dichos criterios, que además involucran la manipulación de variables y parámetros hidrológicos, deriva en

provocar incertidumbres que pueden generar resultados alejados de la realidad. Por ello, es fundamental

calibrar, verificar y validar dichos modelos. Teóricamente, la efectividad de los procesos de calibración,

verificación y validación de los modelos de simulación hidrológica es directamente proporcional a la cantidad

y calidad de los datos meteorológicos, hidrométricos y fisiográficos disponibles de las cuencas en estudio. Los

modelos permiten simular el comportamiento de un sistema real (prototipo) y obtener mediante la operación

del mismo, las respuestas o salidas a un determinado impulso o entradas al sistema. En la modelación

hidrológica la información hidrológica de carácter histórico juega un papel fundamental porque refleja el

comportamiento local y regional de los procesos hidrometeorológicos. Toda la información disponible ayuda a

realizar extrapolaciones estadísticas y a calibrar y verificar modelos matemáticos y su importancia no se puede

dejar de considerar en todo estudio serio de análisis y diseño hidrológico.

En el caso de que la información hidrométrica no exista, una alternativa es verificar si existen estructuras u

obras de almacenamiento tales como embalses, del cual se disponga por lo menos de los registros para un

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mismo intervalo de tiempo de: variación de niveles de profundidad de agua, precipitación y evaporación en el

espejo de agua, infiltración y exfiltración en el lecho (vaso de almacenamiento) y extracción de los volúmenes

de agua. Si se cumplen con estos requisitos mínimos se podría proceder a realizar balances de masas en los

embalses y así obtener los volúmenes de agua que ingresan a éste que a su vez son los mismos que producen

las cuencas y/o subcuencas que los tributan. En pocas palabras, esto no es más que utilizar el embalse como

una estación hidrométrica.

Según información suministrada por la Dirección Regional de Hidrología y Meteorología del Ministerio del

Poder Popular para el Ambiente, para el año 1983 el estado Falcón contaba con una red de más de 100

estaciones climatológicas, las cuales progresivamente fueron desactivadas, quedando actualmente activas un

total de 52 estaciones y operadas en su mayor parte por dicha dirección. [2]

El caso de estudio que se plantea en este trabajo tiene que ver directamente con parte del sistema de

abastecimiento de agua potable llamado “El Falconiano”, el cual surte del vital líquido al 70% de la población

del estado Falcón de la República Bolivariana de Venezuela (incluye a los dos (2) centros poblados de mayor

importancia (Coro y Punto Fijo)), y se encuentra ubicado en la región centro-norte del estado en cuestión. Este

sistema suple principalmente demandas domésticas, institucionales, industriales, comerciales y turísticas, las

cuales han tenido un crecimiento marcado en los últimos años; además que la proyección en el mediano plazo

de las actividades industriales referidas a complejos petroquímicos, exploración y explotación de gas en la

región, son bastante ambiciosas. Las fuentes de abastecimiento de este sistema son tres (3) embalses: “El

Isiro”, “Barrancas” y “Hueque”; en el primero, desde hace 40 años no se tiene registros de los volúmenes de

agua que ingresan a este a través de sus cuencas aportantes; mientras que en los dos últimos nunca se ha

medido lo que ingresa a dichos embalses; por lo tanto, la gestión del sistema es bastante incierta ya que no se

conoce la oferta hídrica de las cuencas tributarias.

Concretamente, este estudio se concentra en el embalse “El Isiro”, el cual a pesar de no contar con los registros

ya descritos, sí posee datos de variación de los niveles de profundidad de agua, de precipitación y evaporación

en las proximidades de su espejo de agua y las extracciones de volúmenes que van hacia la planta de

potabilización; por lo tanto, el principal factor que condiciona la oferta hídrica en el sistema, lo representa el

volumen de agua almacenado en el embalse, y como consecuencia es el principal aspecto a considerar en el

establecimiento de las reglas de operación de dicho embalse. Es por esta razón que surge la siguiente

interrogante: ¿Cómo estimar los volúmenes de agua aportados por la cuenca que drena al embalse “El Isiro”, si

la misma carece de registros hidrométricos?

2. MATERIALES Y MÉTODOS

Para efectuar la modelación del proceso lluvia escorrentía en una cuenca hidrográfica, se debe efectuar la

recopilación de la información climática y fisiográfica de la misma, de manera que pueda analizarse y

validarse. Particularmente, la cantidad y calidad de las series hidrológicas disponibles, así como la

homogeneidad de dichos registros, condicionan la modelación e incide directamente en la veracidad de los

resultados de la simulación hidrológica. Además, las características de estos registros determinan la escala de

tiempo a utilizar en la simulación.

En muchos casos no se cuenta con registros hidrométricos o en su defecto se cuenta con series de cortos

periodos, por lo que es necesario recurrir a métodos analíticos instrumentalizados en modelos de simulación,

que permitan estimar los volúmenes escurridos en la cuenca hidrográfica, y es donde cobra relevancia poder

efectuar la calibración, verificación y validación de dichos modelos, para garantizar un buen grado de

veracidad de los resultados. También es común, que en la mayoría de los casos los registros de precipitación se

encuentran incompletos, pero normalmente en mucha menor cuantía que los registros hidrométricos, de tal

forma que pueden ser aplicados métodos para estimar estos datos faltantes a partir de relaciones espaciales

entre estaciones pluviométricas y/o correlaciones de naturaleza estadística.

Seguidamente se presenta una propuesta metodológica para determinar la producción de agua en cuencas

superficiales con escasez de registros hidrométricos, pero que cuentan con la existencia de embalses. A

continuación se describe el procedimiento:

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1. Obtención del modelo de elevación digital (MED) de la cuenca y sus adyacencias, el cual se descarga

de la base de datos de la NASA, apoyado en el software Global Mapper.

2. Delimitación automática de los límites de la cuenca apoyados en el sistema de información geográfica

Arc View v.3.3.

3. Obtención del modelo conceptual de la cuenca apoyados en el sistema de información geográfica Arc

View v.3.3.

4. Ubicar geográficamente las estaciones hidrométricas en la cuenca y las estaciones meteorológicas

dentro y en las adyacencias de la cuenca.

5. Identificar las estaciones meteorológicas que influyen en la cuenca.

6. Recopilar la información de las estaciones meteorológicas e hidrométricas.

7. Identificar el período común de los registros meteorológicos y los registros hidrométricos.

8. Analizar la cantidad y calidad de la información de las estaciones meteorológicas, si existe presencia

de datos faltantes y acumulados se debe reconstruir las series.

9. Recopilar y analizar la información correspondiente a cada variable del embalse, que forma parte de la

ecuación de continuidad para realizar el balance hídrico en el embalse.

10. Verificar si los registros de las variables del embalse presentan un período común con los registros

meteorológicos.

11. Aplicar el balance hídrico en el embalse para generar información hidrométrica.

12. Seleccionar el modelo de simulación lluvia-escorrentía de acuerdo con la disponibilidad de

información.

13. Identificar los parámetros hidrológicos del modelo seleccionado.

14. Determinar los valores iniciales de los parámetros para realizar la calibración del modelo

seleccionado.

15. Realizar el análisis de sensibilidad de los parámetros.

16. Realizar la calibración manual y/o automática para lo cual se debe establecer la función objetivo y las

respectivas variables de restricción, para posteriormente obtener una primera estimación de los

parámetros.

17. Verificar y validar el modelo para obtener los valores definitivos de los parámetros para la simulación.

18. Realizar la simulación hidrológica con el modelo calibrado.

19. Estimar la producción de agua de la cuenca.

En la figura 1 se presenta un esquema que resume la metodología propuesta en este estudio.

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Figura 1: Propuesta metodológica para la simulación hidrológica en cuencas con escasez de registros

hidrométricos.

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Obtención del modelo conceptual de la cuenca

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La simulación del proceso lluvia escorrentía requiere primeramente ubicar espacialmente la red de cauces que

drena la cuenca en estudio, y analizar sus características topográficas; a partir de ello, se realiza la delimitación

de la cuenca y su subdivisión en subcuencas. La esquematización espacial de la red de drenaje, cuenca y sus

subcuencas es lo que se denomina “modelo conceptual de la cuenca”. [3]

Inicialmente se obtuvo el modelo de elevación digital (MED) apoyado en el programa Global Mapper,

mediante la base de datos de la NASA para una resolución espacial de treinta (30) metros. El MED se presenta

en la figura 2. Posteriormente se obtuvo mediante la implementación del SIG Arc View v.3.3 el modelo

conceptual de la cuenca que permitió obtener once (11) subcuencas y un área total de 227.30 km2. El modelo

conceptual de la cuenca se muestra en la figura 3.

Figura 2: Modelo Elevación Digital MED de la zona de estudio, obtenido a través del SIG ArcView GIS v.3.3

Figura 3: Modelo conceptual de la cuenca que drena al embalse “El Isiro”, obtenido a través del SIG ArcView

GIS v.3.3

Procesamiento y análisis de los registros de precipitación disponibles en la cuenca que drena al embalse

“El Isiro”

Se realizó la ubicación de cada una de las estaciones de precipitación dentro y en las adyacencias de la cuenca;

posteriormente se seleccionaron las estaciones que influyen en la cuenca en estudio mediante el método de los

polígonos de Thiessen. Este método se aplicó porque los modelos de simulación implementados requieren

como información de entrada el porcentaje de influencia de cada estación en la cuenca, además el SIG

ArcView permite aplicar de manera automática el método de los polígonos de Thiessen, lo que facilita la

obtención de las áreas de influencia de cada estación en la cuenca. En la figura 4 se muestra la influencia de las

estaciones en la cuenca.

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Figura 4: Trazado de los polígonos de Thiessen en la cuenca que drena al embalse “El Isiro”, implementando el

programa ArcView GIS v.3.3.

Luego se recopiló toda la información referente a los registros de precipitación de las estaciones influyentes y

con ello se determinó la longitud de los registros de cada estación a escala diaria y mensual, obteniéndose el

período común de registros disponibles de las estaciones comprendido entre 1969 y 2001. En la frigura 5 se

muestran las estaciones influyentes y el periodo común de disponibilidad de registros.

Figura 5: Longitud de las series de registros de precipitación de las estaciones influyentes en la cuenca que

drena al embalse “El Isiro”.

Procesamiento y análisis de los registros de evaporación disponibles en la cuenca que drena al embalse

“El Isiro”

En este caso solo una estación de las cinco (5) influyentes presenta registros para el periodo común

seleccionado para realizar la calibración y simulación; esta es la estación la Negrita –Isiro II, la cual se

encuentra ubicada en las cercanías del embalse “El Isiro”, y cuenta con un período de registros desde año 1962

hasta el año 2002; por lo tanto, se utilizó esta estación asumiendo que tiene una influencia del 100% en la

cuenca, por lo que se modificaron los coeficientes o parámetros que transforman la evaporación de tina

registrada en la estación en evapotranspiración potencial, para considerar las variaciones de la evaporación en

cada subcuenca de acuerdo con las características que presentaban. Esta estación presenta datos a nivel

mensual y ambos modelos de simulación utilizados (diario y mensual), requieren como datos de entrada la

evaporación a escala temporal mensual.

Procesamiento y análisis de la información hidrométrica disponible en la cuenca que drena al embalse

“El Isiro”

Se ubicaron las estaciones hidrométricas disponibles, encontrándose tres (3) estaciones dentro de los linderos

de la cuenca, de las cuales dos (2) se encuentran en los tributarios principales Meachiche y San Antonio y la

otra en el río Coro en el cierre de la cuenca que drena al embalse El Isiro. Se recopiló la información disponible

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correspondiente a los registros de estas estaciones hidrométricas. Posteriormente se verificó la cantidad y

calidad de las series de registros de hidrométricos, obteniéndose el siguiente resultado del análisis:

Los principales tributarios al embalse El Isiro son los ríos: San Antonio y Meachiche, de los cuales se dispone

de información hidrométrica para los periodos 1949-1974 y 1959-1974 respectivamente.

Uno de los principales problemas en el uso de toda esta información hidrométrica es que aguas arriba de todos

los sitios de medición se produjeron extracciones de forma permanente realizadas por las empresas petroleras,

el Instituto Nacional de Obras Sanitarias (INOS) y/o particulares, las cuales coinciden con los periodos de

registros de las estaciones hidrométricas. Estas extracciones son imposibles de cuantificar y por tal motivo, en

los registros existentes no se refleja el verdadero rendimiento de los ríos. [4].

Considerando lo anteriormente expuesto, el autor considera no emplear los registros hidrométricos

pertenecientes a estas estaciones, lo que trae como consecuencia un aumento en la escasez de registros

hidrométricos necesarios para la calibración de los modelos hidrológicos, es por ello que se empleó el método

de balance de masas para obtener registros hidrométricos que permitan realizar la calibración del modelo, ya

que se cuenta con la información registrada de las variables de entrada, salida y variación de niveles de agua

del embalse.

Obtención de información hidrométrica en la cuenca a partir de método del balance hídrico en el

embalse “El Isiro”

Se utilizó el embalse “El Isiro” como estación hidrométrica para determinar los rendimientos producidos por la

cuenca aportante a dicho embalse, mediante un balance de masas. Para ello se recopiló y analizó la siguiente

información:

Características físicas del embalse.

Datos batimétricos del embalse “El Isiro”.

Datos de niveles del embalse.

Para materializar este procedimiento se debe contar con los valores de los elementos de la ecuación de balance

hídrico, la cual se puede expresar en términos volumétricos de la siguiente forma:

(1) S =Veflu - Vinf - Vevap - Vexf + Vesc + Vp

Volumen precipitado (Vp): Se obtiene de la precipitación en el espejo de agua del embalse. La estación

seleccionada para tomar los registros debe ser la más cercana al embalse. En este caso la estación seleccionada

es La Negrita-Isiro II, ya que se encuentra ubicada en las adyacencias de dicho embalse.

Volumen efluente (Veflu):

Está constituido por los valores de las extracciones realizadas al embalse para satisfacer las demandas de los

usuarios, la cual es cuantificada en la entrada de la planta de potabilización “El Isiro”, ubicada a unos

trescientos cincuenta metros del embalse “El Isiro”. Estos registros fueron aportados por la empresa

hidrológica de los médanos falconianos Hidrofalcón, C.A. En el periodo estudiado no se presentaron alivios

por lo que solo se tiene como volumen efluente el agua que suministra el embalse al acueducto para satisfacer

las demanda de los usuarios.

Volumen evaporado (Vevap): La estación seleccionada para tomar los registros debe ser la más cercana al

embalse, siendo esta la Negrita- Isiro II; en este caso se considera la evaporación generada en el cuerpo del

embalse.

Volumen de Infiltración (Vinf): En el embalse no se cuenta con los datos de la infiltración registrados, por

esta razón para estimar este elemento se realizó un análisis de las características geológicas del embalse,

disponibles en estudios de suelo realizados antes de la construcción del embalse y además, de las

características de las secciones de la presa y los tapones que constituyen el embalse. Conociéndose que en

general, el vaso del embalse está formado por capas de lutitas intercaladas con arcilla lo cual beneficia la

impermeabilidad del embalse y disminuye las pérdidas por infiltraciones. Y la presa, tapones y talud presentan

gran contenido de material fino lo que se traduce a una alta impermeabilidad en todo el cuerpo del embalse.

Por lo tanto el volumen de salida a través del proceso de infiltración es mínimo, lo que representa valores muy

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pequeños en comparación con las otras variables. Por lo que en el balance no se considera la infiltración debido

a las características geológicas del vaso, presa, tapones y talud del embalse, explicadas en el párrafo anterior,

en donde se evidencia que los valores de las pérdidas por infiltración son mínimos y que además se pueden

compensar con el aporte de la exfiltración para cada mes.

Volumen de Exfiltración (Vexf):En el embalse no se cuenta con los datos de este elemento por lo expuesto

en los párrafos anteriores; se considera que esta variable está incluida en el aporte subterráneo del volumen de

escurrimiento aportado por la cuenca (Vesc).

Cambio de almacenamiento (ΔS ): Depende de los niveles inicial y final del mes al momento de realizar el

balance y se obtiene mediante mediciones de niveles realizadas en el embalse. Estos datos fueron

suministrados por Hidrofalcón C.A.

Volumen de escurrimiento aportado por la cuenca (Vesc): Es la variable que se quiere obtener, y es

producto del aporte superficial y subterráneo generado por la cuenca estudiada.

En este estudio, en función de los datos disponibles, se hace necesario aplicar el método del balance hídrico en

el embalse con el fin de obtener valores de escurrimiento que permitan calibrar y verificar un modelo de

simulación hidrológica continuo con el fin de obtener los parámetros hidrológicos para simular. En la tabla 1 se

muestran los resultados de los volúmenes de escorrentía obtenidos mediante el balance de masas aplicado en

el embalse “El Isiro”.

Tabla 1: Volúmenes de escorrentía obtenidos mediante el balance de masa en el embalse “El Isiro”.

Meses

Años

2000 2001 2002

Volumen

(m.m.c.)

Caudal

(m3/s )

Caudal

(lps)

Volumen

(m.m.c.)

Caudal

(m3/s )

Caudal

(lps)

Volumen

(m.m.c.)

Caudal

(m3/s )

Caudal

(lps)

Enero 5.9 2.3 2277.1 4.0 1.6 1560.0 3.6 1.4 1379.1

Febrero 5.6 2.2 2157.6 4.6 1.8 1762.0 7.1 2.7 2731.0

Marzo 8.5 3.3 3260.8 4.9 1.9 1873.7 4.5 1.8 1750.1

Abril 6.2 2.4 2373.1 2.6 1.0 1021.0 4.5 1.7 1731.5

Mayo 3.5 1.4 1350.3 3.3 1.3 1287.7 3.2 1.2 1245.0

Junio 6.2 2.4 2376.5 2.3 0.9 885.4 2.8 1.1 1088.9

Julio 2.9 1.1 1129.0 2.0 0.8 763.7 3.6 1.4 1395.0

Agosto 10.4 4.0 4019.0 2.1 0.8 799.8 2.5 1.0 979.3

Septiembre 5.6 2.2 2173.0 6.5 2.5 2521.2 2.1 0.8 801.6

Octubre 3.0 1.2 1157.4 4.7 1.8 1811.5 0.9 0.3 349.3

Noviembre 1.8 0.7 694.4 3.0 1.2 1170.6 2.1 0.8 820.0

Diciembre 3.0 1.2 1157.4 3.5 1.4 1355.9 1.8 0.7 679.7

De los resultados obtenidos se puede observar que en los primeros meses los valores son mayores, lo que nos

puede permitir inferir que se comienza en un período húmedo, esto implica que se debe considerar una alta

humedad inicial en el suelo para la calibración de los parámetros, mientras que los meses finales son menores,

por lo tanto termina en un período menos húmedo o seco. Cabe destacar que estos resultados presentan

coherencia con las situaciones extremas meteorológicas que se presentaron en el país y especialmente en

Falcón; entre los años 1999 y 2000 hubo eventos extremos máximos que provocaron el trágico deslave en el

estado Vargas y el colapso de numerosas obras hidráulicas, incluyendo en el estado Falcón. Y desde mediados

del año 2002 y 2003 ocurrió un evento extremo mínimo (sequía en Falcón) donde estuvieron a punto de salir

de operación varios de sus principales embalses por el descenso de sus niveles.

Selección de los modelos de simulación a utilizar

A continuación se muestra la tabla 2, la cual describe las características principales de los modelos

hidrológicos seleccionados en este estudio.

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Tabla 2: Descripción básica de los modelos hidrológicos implementados.

MODELO SIHIDME SCS

Simulación Continua Continua

Escala Mensual Diaria

N° de parámetros 13 4

Calibración Manual Automática

Espacio Semidistribuido Agregado

Acceso Libre Libre

Ecuaciones Lineal No lineal

Resultados del proceso de calibración del modelo hidrológico SIHIDME

En las figura 6 se observan los resultados del proceso de calibración. Se obtuvo una diferencia entre los

volúmenes simulados y observados menor que el 1 % para el período estudiado, con un coeficiente de

correlación de 0.66; las mayores diferencias se presentaron en los meses de junio, julio, agosto y diciembre en

donde la diferencia es menor que el 30%, mientras que en los otros meses se presentaron diferencias menores

que el 10%, esto indica un resultado bastante aceptable para la calibración.

Figura 6: Resultado del proceso de calibración del modelo de simulación SIHIDME en la cuenca que drena al

embalse El Isiro.

Resultados del proceso de simulación del modelo hidrológico SIHIDME

Obtenidos los valores definitivos de los parámetros se realizó la simulación a escala mensual para el período

comprendido entre 1979-2002, obteniéndose los resultados mostrados a continuación en la figura 8. El caudal

medio obtenido con la simulación a nivel mensual es de 2.98 m³/s.

Figura 8: Resultado de la simulación a nivel mensual con el modelo SIHIDME de la cuenca que drena al “El

Isiro”.

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Con estos resultados se realizaron los análisis estadísticos correspondientes para determinar la curva de

rendimiento utilizando el método empírico y la distribución Pearson III, la cual fue la que presentó el mejor

ajuste. En la tabla 3 se pueden observar rendimientos mayores con la curva de rendimientos realizada con la

distribución Pearson III, donde se obtiene un rendimiento de 1.33 m³/s para una confiabilidad de 90%, mientras

que con la curva de rendimiento construida con la fórmula empírica se obtiene un rendimiento de 1.29 m³/s

para el 90% del tiempo.

Tabla 3: Rendimientos para diferentes garantías de la cuenca que drena al embalse “El Isiro”, con los

resultados obtenidos de la simulación mensual.

Curva de Duraciones Empírica Curva de Duraciones Pearson III

Confiabilidad (%) 95 90 95 90

Caudal de abastecimiento (m³/s) 1.01 1.29 1.21 1.33

Resultados del proceso de calibración del modelo hidrológico diario del SCS

Los resultados obtenidos se muestran en la figura 9, estos presentan similitud entre el volumen total simulado

el cual es de 145 m.m.c. y el volumen total observado el cual es de 144.8 m.m.c. para el período de calibración,

con un coeficiente de 0.697, obteniéndose los valores definitivos de los parámetros para el proceso de

simulación

Figura 9: Resultados de la calibración del modelo diario SCS en la cuenca que drena al embalse “El Isiro”.

Resultados del proceso de simulación del modelo hidrológico diario del SCS

Obtenidos los valores definitivos de los parámetros se realizó la simulación a escala diaria para el período

comprendido entre 1979-2002, obteniéndose los resultados mostrados a continuación en la figura 10. El caudal

medio obtenido con la simulación a nivel diario es de 2.3 m³/s.

Figura 10: Resultado de la simulación del modelo diario SCS de la cuenca que drena al “El Isiro”.

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Con los resultados de este modelo diario se realizaron los análisis estadísticos correspondientes para

determinar la curva de rendimientos utilizando el método empírico y la distribución Pearson III. Estos

resultados se muestran en la tabla 4.

Tabla 4: Rendimientos para diferentes garantías de la cuenca que drena al embalse “El Isiro”, con los

resultados obtenidos de la simulación diario.

Curva de Duraciones empírica Curva de Duraciones Pearson III

Confiabilidad (%) 95 90 95 90

Caudal de abastecimiento (m³/s) 0.46 0.71 1.13 1.12

Para el modelo diario también se observaron rendimientos mayores con la curva de rendimientos realizada con

la distribución Pearson III, donde se obtiene un rendimiento de 1.12 m³/s para una confiabilidad de 90%,

mientras que con la curva de rendimiento construida con la formula empírica se obtiene un rendimiento de 0.71

m³/s para una confiabilidad de 90% del tiempo.

4. CONCLUSIONES

Se logra proponer una metodología para determinar los rendimientos hídricos producidos por una cuenca

hidrográfica superficial en un contexto de escasez de registros hidrométricos, la cual fue validada para el caso

de estudio de la cuenca que drena al embalse “El Isiro”, en el estado Falcón en Venezuela. La aplicación de

esta metodología para generar información hidrométrica depende de la calidad y cantidad de los datos

disponibles en el embalse para la aplicación de la ecuación de balance de masa.

REFERENCIAS

1. Perozo, M. y otros. “Evaluación de las metodologías que cuantifican la producción de agua en cuencas

hidrográficas con escasez de registros hidrométricos”. Universidad Nacional Experimental “Francisco de

Miranda”. Santa Ana de Coro, Falcón, República Bolivariana de Venezuela, 2003.

2. Ortega, A y Perozo, M: “Gestión de la información hidrometeorológica en Venezuela. Caso de estudio:

estado Falcón”. Ingeniería Hidráulica y Ambiental, VOL. XXXII, No. 3, Sep-Dic 2011, p. 47-55, 2011.

3. Perozo, M. “Sistema de medidas para reducir el riesgo de inundación en llanuras ribereñas. Caso de

estudio: Llanura del río Coro”. Tesis Doctoral Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría,

Cuba, 2012.

4. González, C. “Estimaciones de rendimientos medios en Remedios en los Calzones, Hueque en Paso de

Piedra, Macoruca en las Barrancas, Ricoa en Dos Bocas, Coro en El Isiro”. Caracas, MARNR, Dirección

de Planificación de los Recursos Hidráulicos. 1983.