Análisis comparativo de tormentas utilizando modelos agregados y distribuidos

Abstract

El estudio de tormentas en cuencas hidrográficas es un problema fundamental en el estudio de la hidrología superficial. La falta o insuficiencia de registros de lluvia y escorrentía impide evaluar los eventos de tormenta, caracterizados por su gran intensidad y corta duración, y que ocasionan la ocurrencia de caudales extremos y las consecuentes inundaciones. Para suplir esta deficiencia, se utilizan modelos hidrológicos de transformación lluvia-escorrentía para predecir la respuesta de una cuenca ante un determinado evento de tormenta. Por otro lado, es necesaria la disponibilidad de registros de alta resolución para determinar de manera adecuada los caudales máximos instantáneos. El propósito de la presente tesis es realizar un análisis comparativo de tormentas, utilizando modelos hidrológicos de diversas naturalezas y de usos convencionales ampliamente aceptados y estudiados: el modelo agregado del Hidrograma Unitario SCS y el modelo distribuido de Tanques de Almacenamiento TETIS; a estos dos se ha agregado un modelo de discretización hidrológica desacoplada IBER2D, que considera las ecuaciones hidráulicas del movimiento del flujo para simular la escorrentía en las laderas, la formación de arroyos en la cuenca y determinar el hidrograma simulado. Este análisis ha sido desarrollado en la Subcuenca Barrios, ubicada en la parte alta de la cuenca del río Piura. Los parámetros ingresados a los modelos hidrológicos han sido determinados a partir de la información bibliográfica existente y de los estudios desarrollados previamente en el área de estudio. Los resultados indican que el modelo IBER2D presenta el mejor ajuste en todos los eventos simulados, y los resultados tienen menor variación en caudal pico y volumen de escorrentía respecto a los modelos hidrológicos de uso convencional HMS y TETIS.

The study of storms in hydrographic basins is a fundamental problem in the study of surface hydrology. The lack or insufficiency of high-resolution records makes it difficult to evaluate storm events, characterized by their great intensity and short duration, and which cause the occurrence of extreme flows and the consequent floods. To make up for this deficiency, hydrological models of rain-runoff transformation are used to predict the response of a basin to a specific storm event. The purpose of this thesis is to carry out a comparative analysis of storms, using hydrological models of various natures and widely accepted and studied conventional uses: the SCS Unit Hydrogram aggregate model and the TETIS Storage Tank distributed model; To these two, a decoupled hydrological discretization model IBER2D has been added, which considers the hydraulic equations of flow movement to simulate runoff on the slopes and the formation of streams in the basin and determine the simulated hydrograph. This analysis has been developed in the Barrios Sub-basin, located in the upper part of the Piura river basin. The parameters entered into the hydrological models have been determined from the existing bibliographic information and from the studies previously developed in the study area. The results show that the IBER2D model presents the best fit in all simulated events, and the results have less variation in peak flow and runoff volume respect to the hydrological models conventionally used HMS and TETIS.