Análisis comparativo de modelos hidrológicos para la estimación de caudales mensuales en la cuenca vinchos, Ayacucho

Abstract

En esta investigación se comparó el rendimiento de los modelos hidrológicos SWAT, Lutz Scholtz y WEAP para la estimación de caudales mensuales en la cuenca Vinchos-Ayacucho, Perú. Se determinaron las características geomorfológicas de la cuenca y se recopilaron datos meteorológicos e hidrométricos para alimentar los modelos. Se realizaron procesos de calibración y validación de los modelos utilizando datos históricos de precipitación y caudal para el periodo 1991-2020. Los resultados indicaron que el modelo Lutz Scholtz presentó la mayor precisión en la simulación de caudales mensuales con un coeficiente de Nash de 0.763 siendo un rendimiento muy bueno, seguido por el modelo SWAT con un coeficiente de Nash de 0.520 siendo un rendimiento bueno y finalmente el modelo WEAP con un coeficiente de Nash de 0.497 siendo un rendimiento igualmente bueno. El análisis comparativo de los modelos reveló que Lutz Scholtz obtuvo mejores resultados en términos de eficiencia y precisión, con un menor error en la predicción de caudales por lo cual demostró ser una herramienta útil en cuencas sin estaciones de aforo, sin embargo, la simplicidad de Lutz Scholtz puede ser un factor limitante en escenarios que requieren una mayor precisión en la simulación de la dinámica hidrológica. El modelo SWAT destacó por su capacidad de simular procesos hidrológicos complejos de manera rápida y práctica, la deficiencia que se tuvo para no poder llegar a valores más eficientes se debió a la escasez de información meteorológica que se tiene en el área de estudio, mientras que en el modelo WEAP se llegó a tener índices estadísticos menos eficientes teniendo todos los parámetros necesarios para la obtención de caudales medios mensuales. Las conclusiones del estudio resaltan la importancia de elegir el modelo hidrológico más apropiado para cada cuenca, considerando los datos y características específicas de la misma.

This study compared the performance of the hydrological models SWAT, Lutz Scholtz, and WEAP for the estimation of monthly flows in the Vinchos-Ayacucho basin, Peru. The geomorphological parameters of the basin were determined, and meteorological and hydrometric information was collected to feed the models. Calibration and validation processes of the models were carried out using historical precipitation and flow data for the period 1991-2020. The results showed that the Lutz Scholtz model had the highest accuracy in simulating monthly flows with a Nash coefficient of 0.763, indicating a very good performance, followed by the SWAT model with a Nash coefficient of 0.520, indicating a good performance, and finally the WEAP model with a Nash coefficient of 0.497, also indicating a good performance. The comparative analysis of the models revealed that Lutz Scholtz achieved better results in terms of efficiency and accuracy, with a lower error in flow prediction, proving to be a useful tool in basins without gauging stations. However, the simplicity of Lutz Scholtz can be a limiting factor in scenarios that require higher precision in simulating hydrological dynamics. The SWAT model stood out for its ability to quickly and practically simulate complex hydrological processes. The deficiency in achieving more efficient values was due to the scarcity of meteorological information available in the study area, while the WEAP model achieved less efficient values despite having all the necessary parameters for obtaining average monthly flows. The conclusions of the study highlight the importance of selecting the most suitable hydrological model for each basin, considering its specific data and characteristics.