Modelado hidrológico de la precipitación-escorrentía en una microcuenca agrícola del partido de Azul, Buenos Aires

Abstract

Se analizaron los procesos de precipitación-escurrimiento en una microcuenca bajo uso agrícola (566 ha) ubicada en el área serrana/periserrana del Partido de Azul, Buenos Aires, Argentina. Se utilizó el modelo hidrológico HEC-HMS 3.2 en combinación con el software QGIS, dividiendo la cuenca en varias sub-cuencas interconectadas por un cauce interno. Para el modelo de lluvia-escorrentía se consideró el método del número de curva (CN). Se calcularon los valores de CN para el año 2012 mediante dos procedimientos: a) el método SCS-CN original y b) el método de Hawkins. Al no lograrse un ajuste adecuado entre los datos observados y los valores estimados, se utilizó finalmente un CN según calibración del modelo utilizando registros históricos propios. Los coeficientes de correlación y de eficiencia de Nash Sutcliffe fueron superiores a 0,7 para todas las crecidas. La raíz cuadrada media del error arrojó valores bajos indicando un ajuste aceptable del modelo. Luego, se realizó un análisis de sensibilidad evento a evento. A tal fin, dos de los parámetros incluidos en el modelo (número de curva y tiempo de retardo) fueron sometidos al análisis de sensibilidad. A su vez, los valores de CN estimados para el ajuste fueron analizados versus los datos de precipitación (mm), considerando todas las crecidas e incluyendo como tercer variable: a) la lluvia antecesora y b) la duración de la precipitación. El modelo predijo aceptablemente la descarga máxima, el volumen de escurrimiento y el tiempo al pico en función de los datos históricos de crecidas disponibles para el año 2012. Estos resultados ponen de relieve la importancia de contar con valores de CN calibrados in situ, e indican que bajo esas condiciones el HEC-HMS sería adecuado para modelar la respuesta hidrológica de la cuenca estudiada pudiéndose utilizar para el análisis de los datos hidro-meteorológicos disponibles y predecir futuras crecidas, lo cual resulta de importancia para el manejo y la conservación de las tierras de dicha región.

The precipitation-runoff processes were analyzed in a micro-basin under agricultural use (566 ha) located in the Hilly/Perirange area of Azul District, Buenos Aires, Argentina. The hydrological model 3.2 HEC-HMS was used in combination with the QGIS software, dividing the basin into several sub-basins interconnected by an internal channel. For the rainfall-runoff model, the NRCS curve number method was considered. CN values were calculated for 2012 using two procedures: a) the original SCS-CN method and b) the Hawkins method. When an adequate adjustment between the observed data and the estimated values was not achieved, a CN was finally used according to the calibration of the model using its own historical records. The correlation coefficient and the Nash Sutcliffe efficiency coefficient were greater than 0.7 for all floods. The mean root square of the error yielded low values indicating an acceptable model fit. Then, an event-to-event sensitivity analysis was performed. To this end, two of the parameters included in the model (curve number and lag time) were subjected to the sensitivity analysis. In turn, the CN values estimated for the adjustment were analyzed versus precipitation data (mm), considering all the floods and including as third variable: a) preceding rainfall and b) precipitation duration. Based on historical flood data available for 2012, the model predicted acceptably maximum discharge, runoff volume and peak time. These results highlight the need to obtain CN values calibrated in situ. Under this condition, HECHMS can be adequate to model the hydrological response of the studied basin for the analysis of available hydro-meteorological data and to predict future floods, which is relevant for land management and conservation of the region.