Guía de los modelos hidrológicos

Ahora que José y Ana han emitido los boletines de crecida repentina, dirigen su atención a la salida de los modelos de escorrentía y tránsito de avenidas. Para la cuenca Alta, utilizan un modelo distribuido avanzado, mientras para la cuenca del río Principal ejecutan un modelo semidistribuido que incluye los aportes agrupados de dos afluentes, el río Central y el río Occidental.

Usted comenta que nunca ha trabajado con un modelo distribuido y desconoce sus relativas ventajas y desventajas. Mientras José estudia los hidrogramas previstos, Ana explica brevemente los aspectos más importantes: «Los modelos agrupados son relativamente simples, ya que la cuenca se trata como una entidad global y los datos hidrológicos y meteorológicos de entrada que se utilizan son promedios para la cuenca entera. La salida de un modelo agrupado suele ser un hidrograma para el lugar de salida de la cuenca. En comparación con otros métodos más modernos, estos modelos requieren menos datos de entrada y menos potencia de cómputo. Los modelos distribuidos representan los detalles de las características hidrológicas y meteorológicas trazando los parámetros de cada cuenca sobre un conjunto de puntos de malla.» A continuación, Ana anota algunos de los principales aspectos clave que hay que recordar sobre los modelos distribuidos:

Ventajas

  • Representan mucho mejor la variabilidad de la respuesta hidrológica en la cuenca.
  • Generan resultados más realistas para los eventos de crecida repentina.

Desventajas

  • Requieren mayores capacidades de cómputo que los modelos agrupados.
  • Dependen en mayor medida de la exactitud y la alta resolución de los datos de entrada.

«Con este tipo de enfoque —continúa— cada celda de la malla cuenta con sus propios parámetros para derivar el caudal, de modo que se puede estimar matemáticamente en cualquier punto de malla. Una desventaja en comparación con los modelos distribuidos es la mayor cantidad de datos de entrada que requiere cada celda. Si estos datos no están disponibles, es preciso recurrir a algún método de estimación y asignar un factor de incertidumbre para compensar. Por eso sólo utilizamos un modelo de distribuido en cuenca Alta, donde contamos con muchos datos de observación.»

José los llama para hablar del hidrograma previsto. «Comencemos en las cuencas Central y Occidental, que son las que recibirán las primeras precipitaciones.»

Cuenca Central

Hidrograma previsto para la estación de aforo de la cuenca del río Central. El modelo agrupado pronostica un aumento rápido del caudal en poco más de 6 horas y un pico ligeramente por debajo del nivel de inundación después de unas 12 horas. A partir de allí, el caudal disminuye rápidamente hasta la hora 20, cuando vuelve a aumentar con bastante rápidez. A continuación, el caudal alcanza un nivel máximo muy por encima del nivel de inundación en aproximadamente 36 horas, antes de disminuir continuamente hasta el final del período de pronóstico.

Cuenca Occidental

Hidrograma previsto para la estación de aforo de la cuenca Occidental. El modelo agrupado pronostica un aumento rápido del caudal en poco más de 6 horas y un pico ligeramente por debajo del nivel de inundación después de unas 14 horas. A partir de allí, el caudal disminuye rápidamente hasta la hora 20, cuando vuelve a aumentar con bastante rapidez. A continuación, el caudal alcanza un nivel máximo muy cerca del nivel de inundación en aproximadamente 38 horas, antes de disminuir continuamente hasta el final del período de pronóstico.

Mapa de referencia

Contornos de las cuencas Principal, Central, Alta y Occidental, con sus ríos y afluentes. Las cuencas Alta, Central y Occidental están al norte y oeste de la cuenca Principal, que es la más grande. Ciudad Alta se halla en la cuenca Alta central, sobre el río Alta, pero aguas arriba de un afluente importante al sur. Pueblo Central está en el centro de la cuenca Central, junto al río Central. La cuenca Occidental contiene una zona de tala rasa en la región montañosa del oeste. Ciudad Capital está en el sur de la cuenca Principal central, poco después de la confluencia de los ríos Central y Occidental y el río Principal.

Ana explica que como no hay observaciones directas para la cuenca Central, el modelo hidrológico agrupado que se utiliza para el río Central se calibra a partir de las observaciones disponibles en las cuencas cercanas, una práctica común en los Servicios Hidrológicos Nacionales de esta región, y señala que en estos casos la verificación de los pronósticos del modelo no suele dar buenos resultados.

También menciona que la calibración del modelo para la cuenca Occidental se basa, parcialmente, en los datos de los dos pluviómetros del sur de la cuenca, de modo que la precipitación media para la cuenca puede incorporar un grado de error bastante grande y, al igual que la cuenca Central, es común que el pronóstico del modelo para el río Occidental presente errores relativamente grandes.

Pregunta 1

Ana pregunta: «A qué cree que se deba el doble techo en los hidrogramas? ¿Por qué el caudal no aumenta de manera uniforme hasta alcanzar un pico cuando termina de llover? Puede ser útil recordar la discusión en torno a los pronósticos del modelo atmosférico.»


El doble techo parece ser el resultado de los dos eventos de precipitación individuales que indicaba el pronóstico del modelo de mesoescala. La primera fase de precipitación prevista para las cuencas Central y Occidental —y quizás algunas partes de cuenca Alta— fue de corta duración y pasó suficiente tiempo entre el final de ese evento y el comienzo del siguiente para que parte de la escorrentía saliera de la cuenca antes de que comenzara el segundo episodio de lluvia.

Usted comenta que la situación parece particularmente grave para en el río Central, donde el caudal máximo va a superar ampliamente el nivel de inundación. José y Ana comparten esta opinión y parecen estar especialmente preocupados por lo que estos caudales auspician para el río Principal y la populosa Ciudad Capital más adelante en el período de pronóstico. A continuación dirigen su atención a los hidrogramas previstos de los ríos Alta y Principal.

Alta E.A. 1

Hidrograma previsto para la estación de aforo 1 de la cuenca del río Alta. El caudal varía durante las primeras 16 horas, antes de comenzar a aumentar paulatinamente. El caudal máximo ocurre cerca del nivel de inundación después de aproximadamente 36 horas.

Alta E.A. 2

Hidrograma previsto para la estación de aforo 2 de la cuenca del río Alta. El caudal varía durante las primeras 24 horas, antes de aumentar paulatinamente hasta alcanzar un máximo cerca del nivel de inundación en aproximadamente 40 horas.

Principal E.A. 1

Hidrograma previsto para la estación de aforo 1 de la cuenca del río Principal. El caudal varía durante las primeras 12 horas y después presenta un aumento constante y considerable hasta alcanzar un nivel máximo de unos 12 m, un poco más alto que el nivel de inundación, en aproximadamente 50 horas.

Todos se dan cuenta de que la predicción indica que los ríos Alta y Principal alcanzarán el nivel de inundación y es posible que lo superen.

Dada esta información, José y Ana deciden emitir boletines de inundación fluvial de nivel 1 para los ríos Central, Alta y Principal, todos los cuales podrían desbordar el cauce al final del segundo día del período de pronóstico.

Tabla de los boletines hidrológicos vigentes difundidos al público. Las cuencas Central y Occidental y las áreas al sur del afluente meridional de cuenca Alta están bajo un boletín de crecida repentina de nivel 1, que significa que existe el potencial de que la intensidad de la lluvia cause crecidas repentinas. Las ramas principales de los ríos Central, Alta y Principal están bajo un boletín de inundación fluvial de nivel 1, que significa que existe el potencial de que los arroyos y ríos principales desborden su cauce.

Usted pregunta si no se debería mencionar la posible altura de la inundación que ocurrirá, especialmente dado que el pronóstico indica que las aguas del río Central alcanzarán un nivel casi histórico.

José explica que históricamente el modelo hidrológico ha producido resultados pobres para esa cuenca, de modo que considera prudente esperar y no mencionar todavía la posibilidad de que las inundaciones alcancen niveles de récord. Se sabrá mucho más en pocas horas, cuando se pueda evaluar si el modelo de mesoescala acertó en su predicción de que esa zona verá un primer episodio de precipitación. Si se llegan a emitir boletines de nivel 2 —algo que le parece probable si los modelos meteorológicos son correctos—, se podrá mencionar entonces el nivel de inundación que se puede esperar.