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ANÁLISIS DE LA PRECIPITACIÓN AÉREA DE LAS CUENCAS CLAVE DE COCHABAMBA BASADO EN TECNOLOGÍA SATELITAL
(Inv. y Des., 2016) Vallejos, Andrés G.; Ancalle, Samuel A.; Escalera, Ana C.; Saavedra, Oliver C.
La medición de la precipitación espacialmente, en alta resolución, es una variable crucial en regiones semiáridas como la ciudad de Cochabamba. Sin embargo, las limitaciones en cuanto al número, la calidad y la distribución espacial de pluviómetros operando dentro del área de la cuenca, nos llevan a examinar los datos y combinarlos con las intensidades de precipitaciones estimadas desde satélites. La precisión de estos productos está aumentando, pero su evaluación necesita ser validada mediante la combinación de datos antes de su empleo en balances hídricos. En este artículo analizamos las cinco cuencas clave que pueden proporcionar agua para fines agrícolas y agua potable en el área metropolitana de la ciudad de Cochabamba. Se efectuó una comparación a tres niveles, valores puntuales en cada estación, promedios en áreas de influencia de las estaciones y dentro de áreas de las sub-cuencas, basada en intensidades de precipitaciones horarias y diarias. Se encontró que los valores mensuales acumulados entre GSMaP y SENAMHI se correlacionan mejor que una comparación de precipitaciones diarias. Los resultados muestran que existe variabilidad espacial y temporal de la precipitación entre GSMaP y las estaciones meteorológicas. Es importante señalar que en la mayoría de los casos, las intensidades estimadas por los productos de GSMaP han subestimado los valores medidos en tierra. Por lo tanto, se propone aquí un método simple para la combinación de los datos de precipitación estimados por satélite y medidos por pluviómetros. Se alcanzó una mejora del 19% en la correlación de datos entre SENAMHI y GSMaP evaluando los errores relativos de la temporada de lluvias 2014/2015 y aplicando factores de corrección para la siguiente época lluviosa 2015/2016. Posteriormente tenemos la intención de aplicar estos productos como datos de entrada a los modelos hidrológicos para obtener la descarga de los ríos y determinar si la demanda de agua en Cbba se puede satisfacer. Para estudios futuros tenemos la intención de incluir los escenarios de posibles cambios climáticos y considerar la variabilidad de la precipitación por la elevación que en la zona está en el rango 2500-3500 m.s.n.m. Los resultados esperados deberían proporcionar una mayor resolución de precipitación, producir un balance hídrico más preciso y contribuir a la toma de decisiones en la gestión de los recursos hídricos en regiones semiáridas.
ESTIMACIÓN DE SEDIMENTOS EN LA CUENCA PILCOMAYO USANDO UN PRODUCTO DE PRECIPITACIÓN COMBINADO CON SENSORES ABORDO DE SATÉLITES
(Inv. y Des., 2020) Ureña, Jhonatan E.; Saavedra, Oliver C.; Perales, Moisés
El objetivo de este estudio es la obtención de un producto de precipitación combinando sensores remotos con mediciones en tierra y explorar sus posibles aplicaciones para estimar caudal líquido y sólido. El presente estudio se concentra en la porción de la cuenca Pilcomayo en territorio boliviano. Se emplearon dos productos de precipitación con base satelital: GSMaP y CHIRPS. Empleando un ajuste iterativo de estos productos con pluviómetros se han obtenido dos productos denominados GS y CH respectivamente. Para realizar la validación de los productos generados se comparó con la grilla GMET de 5km de resolución del Balance Hídrico Superficial de Bolivia (BHSB). Como se ha encontrado que el producto GS muestra un performance un poco mayor al de CH, usando la precipitación combinada GS se ha procedido a estimar el caudal por subcuencas. Para este último proceso se ha utilizado los coeficientes de escorrentía reportado en el BHSB. Se ha logrado estimar el caudal líquido empleando el producto de precipitación combinado GS y coeficientes de escorrentía reportados en el BHSB. Primeramente, se ha estimado los caudales específicos por subcuenca para el periodo 2001-2015. Se ha evidenciado que las magnitudes de caudal líquido son mayores en la zona de los llanos y congruente con los valores de precipitación. Posteriormente se ha estimado el caudal líquido en las áreas de aporte de nueve estaciones hidrométricas para comparar con los caudales reportados en los 70s, 80s y 90s. Si bien son periodos diferentes de análisis, se ha notado consistencia de los caudales simulados con los reportados en la mitad de las estaciones. En la estación hidrométrica de Villamontes, que cubre 91 % de la zona de estudio, se ha estimado 6310 millones de m³ de agua en promedio interanual para el periodo 2001-2015. Posteriormente se ha estimado el caudal sólido en las mismas estaciones. En Villamontes se ha estimado 159 millones de Toneladas al año de producción de sedimento. De esta manera en el presente estudio se ha aprovechado del producto de precipitación combinado por subcuenca para estimar la variación espacial del caudal líquido y sólido en la zona de estudio. Se ha notado la importancia de la estimación de la precipitación como variable clave de los procesos hidrológicos, que bien puede ser aún mejor aprovechado utilizando modelos hidrológicos distribuidos para convertir la precipitación en caudal y a su vez en estimar la producción de sedimentos en una cuenca.
EVALUACIÓN DE LA PRECIPITACIÓN DISTRIBUIDA EN LA CUENCA KATARI BASADO EN TECNOLOGÍA SATELITAL Y PRODUCTOS DERIVADOS
(Inv. y Des., 2018) Ureña, Jhonatan E.; Vallejos, Andrés G.; Saavedra, Oliver C.; Escalera, Ana C.
La medición de la precipitación espacial, en alta resolución, es una variable crucial en la modelación hidrológica de cuencas, pero debido a las limitantes con respecto a la cantidad y distribución de pluviómetros, se hace necesario la generación de datos utilizando productos satelitales de precipitación. Para este estudio se usaron los productos: GSMaP, CHIRPS y GMET, cada uno con una resolución espacial y temporal diferente. El área de estudio es la cuenca Katari, al noreste de la ciudad del Alto y presenta alturas entre los 3 800 a 5 200 m.s.n.m. El periodo temporal seleccionado fue 2000 - 2016 y pare ello se realizó un análisis comparativo divido en subcuencas, donde se emplearon dos niveles comparativos: una comparación entre productos de precipitación base (GSMaP, CHIRPS y SENAMHI) y una comparación entre "GS-Katari", un producto combinado por el método de ajuste iterativo entre GSMaP y SENAMHI, y "GMET", un producto combinado a través de métodos estocásticos entre SENAMHI y CHIRPS. Inicialmente se demostró que, tanto GSMaP como CHIRPS presentan una sobrestimación de sus intensidades de precipitación con respecto a los datos de tierra, sin embargo, aparentemente presentan una excepción al acercarse al Lago Titicaca. Posteriormente, se realizó 5 iteraciones de ajuste para obtener el producto combinado GS-Katari, este producto ajustado presenta intensidades de precipitación que tienden a la subestimación con rangos menores al 10% del valor medido en tierra. Posterior a la generación del producto, se analizó los datos de precipitación entre GMET y el producto combinado y se comprobó que GMET presenta una sobrestimación con respecto a SENAMHI, pero en el área cercana al Lago Titicaca, se observa que GMET presenta una subestimación similar a CHIRPS y GSMaP con respecto a las intensidades de SENAMHI. Los resultados del presente artículo buscan proporcionar datos con una mayor resolución espacial e intensidades de precipitación más procesadas con el fin de generar modelos hidrológicos con menos incertidumbres, con el fin de gestionar de mejor manera los recursos hídricos para la zona.
MODELACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS DEL VALLE DE COCHABAMBA UTILIZANDO MODFLOW
(Inv. y Des., 2020) Saavedra, Jenny T.; Rosales, Laura A.; Saavedra, Oliver C.
En la zona metropolitana de Cochabamba, el 65% de agua para el consumo humano proviene de las aguas subterráneas extraídas principalmente del lado oeste del Valle Central. Se ha notado una explotación intensa en la zona con un crecimiento del número de pozos en operación. Por ello el objeto de este estudio es aumentar el monitoreo de pozos y mejorar el conocimiento sobre el flujo subterráneo por medio de la configuración de un modelo hidrogeológico. El área de estudio es una zona atractiva para la explotación de aguas subterráneas por la presencia de un abanico aluvial al norte que favorece la recarga del acuífero. Se ha empleado el paquete computacional MODFLOW para la modelación utilizando datos de hidrogeología, precipitación, temperatura, evapotranspiración, perfiles estratigráficos y niveles piezométricos. Para este último se realizaron campañas de mediciones en los pozos identificados en la zona de estudio. En la calibración de parámetros, los niveles de agua simulados comparados con los observados en campo dieron un coeficiente de correlación de 0.76 y una raíz media cuadrática (RMS) de 6.2 m. El modelo fue usado en estado estacionario mostrando en equilibrio sin evidencias de sobreexplotación, con un aporte positivo de 77 m³ al sistema. La dirección principal de flujo se confirmó que es de norte a sur con cambios evidentes en la dirección por la presencia de los ríos y operación de pozos. El nivel promedio de la capa freática es de 4.9 m debajo de la superficie en la zona sur y de 130 m debajo de la superficie en la zona norte. El balance hídrico generado por el modelo presenta un aporte al sistema por la infiltración de los ríos y recarga. La salida del sistema es realizada principalmente por la evapotranspiración.
MODELACIÓN HIDROGEOLÓGICA EN UN ABANICO ALUVIAL DE COCHABAMBA-BOLIVIA
(Inv. y Des., 2020) Rosales, Laura; Saavedra, Oliver C.; Soruco, Waldir
Los indicios de sobreexplotación de acuíferos en la región del Valle Central de Cochabamba evidencian la necesidad de tener un mejor entendimiento realizando monitoreo de los niveles piezométricos y configurando un modelo hidrogeológico para evaluar el comportamiento de los acuíferos. Alrededor de un 65% de agua para consumo humano para la región metropolitana de Cochabamba proviene de aguas subterráneas. El área de estudio se ubica en la zona de El Paso al noroeste del Valle de Cochabamba, considerada como una de las zonas de mayor importancia para la explotación de agua subterránea. El área de estudio se ubica dentro un abanico aluvial conformado por cantos rodados, gravas y arenas. El objetivo de este estudio es actualizar y expandir el monitoreo de niveles de una red de pozos en El Paso, como también entender mejor el comportamiento del flujo subterráneo usando un modelo hidrogeológico. El modelo fue configurado con el paquete MODFLOW y se realizaron mediciones de niveles para calibración y validación de los parámetros. La simulación de los niveles calculados con los observados muestra una raíz media cuadrática (RMS) de 5.69 m. y un coeficiente de correlación de 0.75. La conductividad hidráulica fue identificada como la más sensible a los resultados. La modelación se realizó en estado estacionario presentando una diferencia positiva en el balance de masas que indica un aporte de entrada al sistema de 26 m³. La dirección de flujo es de norte a sur paralelo a la pendiente de la superficie donde la dirección cambia de golpe en algunos puntos debido a la explotación. Los resultados demuestran que existe un equilibro en el sistema con un pequeño aporte lo que es viable realizar estudios en estado transitorio para identificar los cambios en el balance hídrico. Se ha detectado que no existe sobreexplotación debido al equilibrio que presenta un estado estacionario.
MODELACIÓN HIDROLÓGICA DE LA CUENCA MAYLANCO UTILIZANDO HEC-HMS
(Inv. y Des., 2018) Angulo, Mario A.; Saavedra, Oliver C.
La modelación hidrológica de cuencas es una necesidad crucial en regiones con problemas de abastecimiento de agua y planificación de recursos hídricos como es el caso de la región metropolitana del departamento de Cochabamba. La cuenca Maylanco es una de las cuencas más importantes de la cuenca del río Rocha. En su territorio se encuentra el municipio de Sacaba, zona urbana de gran crecimiento. En este estudio se realizó la modelación de la cuenca Maylanco con el software HEC-HMS, el cual se utiliza para modelar tormentas de diseño, es decir, caudales máximos en un periodo específico de tiempo. Se realizó una recopilación de datos de la zona de estudio como la precipitaciones desde 1980 a 2016, mapas temáticos de la zona, ubicación de estaciones pluviométricas y modelos de elevación digital. Se analizaron y clasificaron estos datos para obtener información adicional necesaria para la modelación de la cuenca. Se establecieron periodos de retorno de 2, 25, 50, 75 y 100 años con los que se ejecutó el programa para obtener caudales máximos. Se realizaron campañas de medición de caudales en puntos específicos para comparar los caudales observados con los obtenidos mediante la modelación. Se tomaron estaciones con registros de precipitaciones recientes y se analizaron las precipitaciones del primer trimestre de 2018 para identificar eventos para calibrar el modelo. Se seleccionó como punto de calibración la estación hidrométrica "El Abra" que registra el nivel del agua en ese punto cada 15 minutos. Se comparó el volumen en metros cúbicos generado por la simulación del evento con el volumen estimado por los registros de nivel y medición de caudal obteniendo una diferencia del 9% respecto al caudal estimado, lo cual es aceptable. Actualmente el modelo calibrado puede simular los hidrogramas de las sub-cuencas para determinar la variabilidad de las respuestas hidrológicas en la cuenca Maylanco. Este modelo puede ser utilizado para realizar pronósticos de tormentas futuras y determinar franjas de seguridad para ser considerados con los planes de uso de suelo en la zona.