Evaluación de metodologías indirectas para la estimación de caudales medios mensuales en la zona del Piedemonte del Departamento del Casanare

Abstract

Se evalúan seis metodologías para la estimación indirecta de caudales mensuales y anuales para 15 cuencas ubicadas en la zona de Piedemonte del Casanare (IDEAM, 2015). Las metodologías son seleccionadas con base en la frecuencia o de uso en los Estudios de Impacto Ambiental (EIA) presentados por el sector petrolero en el Casanare (ACP, 2014a; ANLA, 2016; IDEAM, MADS, and ANLA, 2016), entre las que se hallan: transposición de área caudal sin ajustes (Cotler, Garrido, Bunge, and Cuevas, 2010), la misma transposición de área caudal pero con un factor adicional que relaciona las precipitaciones, la tercera adiciona un tercer factor que relaciona los números de curva estimados de las cuencas, el método de Johnson and Cross (C and C and MCS, 2011), la ecuación de balance hídrico considerando solamente la precipitación y la evapotranspiración potencial (Chow, Maidment, and Mays, 1994; MAVDT, 2004; Xu and Singh, 1998), que a su vez es estimada por los métodos de Turc (Turc, 1961), García and López (García, J., and López, 1970) y Thornthwaite and Wilm (Thornthwaite, C., Wilm, H., 1944), y finalmente la metodología del número de curva modificada a escala mensual (Soil Conservation Service, 1972). Para los métodos de transposición, se realizan las combinaciones de las 15 cuencas entre sí; para los balances hídricos y el número de curva modificado, se estiman las variables necesarias extrapolando la información disponible con polígonos de Thiessen. Las estimaciones se realizan para las series continuas por 30 años, promedios mensuales y promedios anuales. El desempeño de las estimaciones se evalúa con los criterios de Nash, Balance de masa y el RMSE (Cabrera and Eng, n.d.; Chai and Draxler, 2014; McCuen, Knight, and Cutter, 2006). Se encuentran grandes deficiencias en la aplicación de metodologías indirectas, siendo la transposición de caudales sin ajustes y Johnson and Cross las de mejores desempeños para periodos mensuales promedio, los cuales no estaban necesariamente ligados a similitudes morfométricas entre las cuencas.

Abstract. Six indirect estimation methodologies of monthly and annual flows in 15 basins located at the Piedmont area in Casanare County were evaluated (IDEAM, 2015), namely Transposition of area-flow without adjustments (Cotler et al., 2010), the same one with an additional factor relating the rainfall, adding a third factor including the basin curve numbers, the Johnson and Cross equation (C and C and MCS, 2011), the water balance considering only precipitation and potential evapotranspiration, the latter is estimated by using Turc (Turc, 1961), Garcia and Lopez (García, J., and López, 1970) and Thornthwaite and Wilm (Thornthwaite, C., Wilm, H., 1944) , methods and the methodology of the modified curve number method on monthly basis (Soil Conservation Service, 1972). The methodologies were selected based upon the frequency of being used in Environmental Impact Studies submitted by the oil sector in Casanare (ACP, 2014a; ANLA, 2016; IDEAM et al., 2016). To carry out the study there were used all the 15 models amongst them. The water balance and the modified curve number were performed by using the representative areas obtained by Thiessen polygons. The estimation was developed for a continuous series of 30 years. The monthly average and the annual average were obtained. The performance obtained by the comparison was estimated using objetive Nash, Mass balance and RMSE criteria (Cabrera and Eng, n.d.; Chai and Draxler, 2014; McCuen et al., 2006). It was found the lesser performance once it is applied the indirect methods transposition flows without adjustments and the method Johnson and Cross obtained the best performance for average monthly periods, which were not necessarily linked to morphometric similarities between the basins.