1. Introducción

Las metodologías que se aplican para ejecutar estudios hidrológicos han venido cambiando rápidamente en la medida en que la investigación en las Universidades y el uso cotidiano de los computadores han permitido el desarrollo de programas que realizan cálculos muy rápidos, reemplazando los procedimientos tediosos del pasado. Por esta razón existen actualmente Modelos Hidrológicos (software) que resuelven cualquier problema Hidrológico con gran celeridad.

Sin embargo, es un hecho cierto que los Modelos Hidrológicos deben alimentarse con información de buena calidad para que los resultados que se obtengan con su aplicación sean plenamente confiables. Si la calidad de la información que alimenta un modelo es mala los resultados que se logran al aplicar el modelo son necesariamente malos.

2. Recolección de información

La búsqueda de la información básica que se requiere para iniciar el estudio hidrológico comprende una investigación exhaustiva en las entidades oficiales y particulares que tienen relación con la región particular donde está localizada el área del proyecto. Mediante esta investigación se hace un inventario que incluye los siguientes aspectos:

Cartografia y Aerofotogrametría, Hidrometeorología: Clima, lluvias, caudales líquidos y sólidos Uso de la tierra. Monografías y estudios regionales.

2.1. Cartografía

El procedimiento ideal consiste en utilizar mapas con curvas de nivel, a escalas que estén preferiblemente entre 1:10.000 y 1: 25.000. Sin embargo, en regiones apartadas de los centros urbanos, en áreas montañosas y en zonas selváticas el cubrimiento cartográfico a escalas mayores de 1:25.000 es muy parcial. En Colombia, por ejemplo, la cartografía de la cuenca Magdalena-Cauca no está completa a escala 1:25.000, y la cuenca amazónica tiene un cubrimiento parcial a escalas 1:25.000, 1:50.000 y 1:100.000.

2.2. Aerofotografías

Son útiles las fotografías aéreas convencionales, tomadas en vuelos de diferentes épocas. Cuando no existen las fotografías queda el recurso de programar vuelos con cargo al proyecto, lo cual no siempre es posible porque se encarecen los estudios y se amplían los tiempos de ejecución.

Mediante el adecuado procesamiento de la información aerofotogramétrica, complementada con controles de campo, es posible obtener restituciones en sitios específicos del área del proyecto.

Un recurso adicional al uso de las fotografías aéreas es la interpretación de imágenes de satélite. Las más comunes son LANDSAT tomadas por la NASA de los Estados Unidos y SPOT de Francia. El uso de estas imágenes está dirigido principalmente a la elaboración de mapas temáticos en áreas extensas y no ofrecen buena precisión para los estudios hidrológicos.

2.3. Hidrometeorología

Comprende información climatológica e hidrométrica. La información climatológica incluye registros de precipitación, temperatura, humedad atmosférica, evaporación y vientos en la cuenca objeto del estudio y en cuencas vecinas de la misma región. La información básica que se debe tomar de los registros es la siguiente:

Lluvias totales mensuales. Lluvias máximas diarias.

3. Análisis de la información

La información recolectada se analiza con procedimientos que dependen de la calidad de los datos obtenidos. Con base en el análisis se programan las labores de campo que sirven para complementar la información inicial.

A la vez que se desarrollan las labores de campo se recomienda continuar con la toma sistemática de datos en las estaciones existentes en la cuenca del proyecto y en las cuencas vecinas. Si es necesario, se instalarán estaciones adicionales, provisionales o permanentes, según los requerimientos del estudio.

Los métodos de análisis que se aplican en cada caso particular dependen de la calidad de la información disponible. Esta calidad se clasifica de la siguiente

Información buena

Hay buena información cuando la cartografía es adecuada y existen registros suficientemente confiables en las áreas climatológica, pluviométrica e hidrométrica, con los cuales es posible conformar series históricas que cumplen con todos los requisitos que exigen el análisis estadístico de frecuencias y la aplicación de la teoría de las probabilidades . En este caso, los estadísticos obtenidos representan una buena base para la aplicación de modelos matemáticos simples o complejos.

Información regular

Se presenta cuando la cartografía es adecuada pero los registros históricos tienen deficiencias, ya sea porque son cortos, o porque hay fallas en la toma de datos, o por falta de consistencia. En este caso, hay necesidad de reconstruir las series deficientes, utilizando información de estaciones vecinas o relaciones entre variables, aplicando ecuaciones de regresión.

Las series reconstruidas ya no son tan buenas como las series históricas registradas, y comienzan a presentarse dudas, tanto en los estadísticos de los análisis de frecuencias, como en la aplicación de modelos matemáticos complejos.

Información escasa

La información es escasa cuando la cartografía es inadecuada y el cubrimiento de las redes pluviométrica, climatológica e hidrométrica es deficiente, ya sea porque las series existentes solo

comprenden lluvias y algunos caudales, o únicamente lluvias, o cuando los registros son cortos e incompletos.

Información mala

Existen algunas zonas del mundo donde la información hidrometereológica es mínima, por ejemplo no hay registros climatológicos, ni de lluvias ni de caudales en la zona de estudio y se debe acudir a Atlas Regionales para tener un orden de magnitud de las variables Hidrológicas. Generalmente en estas zonas la información cartográfica se reduce a mapas a escala menor de 1:100.000. En estos casos se considera que la información es mala para la realización de estudios hidrológicos.

Luego de clasificar la información se procede a conformar las series históricas según las necesidades del estudio; estas series constituyen la base del pronóstico del comportamiento futuro de los regímenes pluviométrico, climatológico e hidrométrico de la cuenca y de su corriente de drenaje.

Los métodos de análisis de proyección al futuro se basan en la generación estocástica de series de lluvias o de caudales y en la aplicación de modelos de simulación. Estos métodos se recomiendan solamente cuando los análisis de frecuencias de las series históricas presentan un grado de confiabilidad aceptable, o sea, cuando la información existente está clasificada como buena.

Temperaturas medias mensuales. Humedad relativa. Medias mensuales. Evapotranspiración. Totales mensuales. Vientos: Medios y máximos.

La información hidrométrica comprende los registros de los caudales sólidos y líquidos en tramos seleccionados de las corrientes de drenaje. Estos caudales constituyen la información más valiosa con que se puede contar en los estudios hidrológicos; desafortunadamente, es la más escasa.

Cuando existen los registros, la información que se debe recolectar es la siguiente:

Caudales medios diarios. Caudales máximos instantáneos. Registros de aforos sólidos y líquidos.

2.4. Uso de la tierra.

Debe hacerse un análisis de uso actual y de las proyecciones de desarrollo futuro. Dentro de este aspecto se incluyen las características físicas de los suelos, los asentamientos humanos, los usos agropecuarios e industriales, los índices de infiltración y la determinación de áreas potencialmente erosionables.

Esta información se obtiene en inspecciones de campo, interpretación de fotografías aéreas y análisis de estudios Geológico y Geomorfológico, monografías, estudios regionales y estudios realizados en etapas anteriores del proyecto.

2.5. Estudios anteriores.

Se recomienda la recolección y análisis de monografías y publicaciones especializadas sobre la zona. Además, deben hacerse consultas en las Empresas Públicas Municipales, Corporaciones Regionales e Instituciones Nacionales de los sectores eléctrico, agropecuario y de salud pública sobre desarrollos de ingeniería en la región y sobre estudios realizados con anterioridad en las primeras etapas del proyecto.

Una vez que se tiene la información completa, histórica más complementaria, se selecciona la metodología más conveniente para desarrollar el estudio hidrológico teniendo en cuenta que, por tratarse de un estudio con información escasa la precisión de los resultados no es la mejor. En estas circunstancias los caudales para diseño de obras hidráulicas deberán afectarse de un factor de seguridad cuya magnitud depende de la calidad de la información utilizada. El uso del factor de seguridad implica un sobredimensionamiento y un costo adicional en la construcción de la obra.

Algunos de los métodos que se utilizan cuando la información hidrológica es escasa son los siguientes:

1. Regresión entre estaciones de lluvia2. Regresión entre lluvias y caudales anuales3. Balances Hidrológicos simplificados a nivel anual para determinar caudales medios.4. Estimativos de la distribución de los caudales medios mensuales a partir de los caudales medios anuales y de la distribución de las lluvias mensuales.5. Generación estocástica de caudales.6. Transposición de las curvas de duración de caudales desde cuencas que tengan características morfométricas, hidrometeoro lógicas, geológicas y de uso de los suelos similares.

DIGRAMA DE FLUJO