Regionalización hidrológica con métodos estadísticos multivariados

Abstract

[Resumen] El agua constituye un recurso escaso, sea por su calidad, por su cantidad o por su ocurrencia. Pero a la vez, las condiciones de exceso dan lugar a situaciones críticas de riesgo hídrico, sea por aumento de la amenaza hidrológica, de la vulnerabilidad social, o de ambas. Ello requiere que se establezcan estrategias de gestión adecuadas para garantizar su utilización eficiente y racional. Dado que la cuenca hidrográfica es usualmente considerada como unidad de gestión de los recursos hídricos comprometidos en la misma, la identificación de regiones hidrológicamente homogéneas es un aspecto que merece ser tenido en cuenta a la hora de realizar estimaciones de aquellas variables hidrológicas involucradas en el planteamiento de estrategias de gestión (como caudales de diseño, eventuales escenarios de regulación, proyecto de obras y capacidad de los cursos de agua, entre otros) y contemplar la heterogeneidad de ambientes presentes dentro de esta unidad de gestión. El término regionalización se utiliza en Hidrología para denominar la transferencia de información de un sitio a otro dentro de un área de comportamiento hidrológico semejante. Así, se emplea la regionalización para obtener información hidrológica en sitios sin datos o con poca información. El principio de la regionalización es la similitud espacial de algunas funciones, variables y parámetros que permiten esa transferencia. Un beneficio adicional del análisis regional de la información es su contribución al mejoramiento de una red de observaciones de datos hidroclimáticos, a medida que la metodología explora la información disponible e identifica vacíos. El objetivo de la investigación desarrollado en este trabajo de Tesis fue determinar qué variables resultan significativas para delimitar regiones hidrológicas homogéneas aplicando métodos estadísticos multivariados. Se han considerado para el análisis la información disponible en cuencas hidrográficas de Perú y se ha realizado un análisis comparativo con la cuenca del río Uruguay. Los resultados logrados señalan la conveniencia de utilizar conjuntamente varios métodos multivariados y el uso de las curvas de Andrews para la identificación e interpretación de las regiones definidas. El área de aporte, la precipitación, la longitud del cauce y el caudal resultaron ser las características físicas y variables hidrológicas de mayor significación en la diferenciación de las regiones hidrológicas homogéneas.[Resumo] A auga é un recurso escaso, xa sexa pola súa calidade, cantidade ou pola súa presencia. Por outra banda, as condicións de exceso poden provocar situacións críticas de risco hídrico, ben sexa polo aumento da ameaza hidrolóxica, da vulnerabilidade social, ou de ambas. Isto require establecer estratexias de xestión axeitadas para asegurar o seu uso eficiente e racional. Xa que a conca hidrográfica é xeralmente considerada como unha unidade de xestión dos recursos hídricos comprometidos na mesma, a identificación de zonas hidrolóxicamente homoxéneas é un aspecto que debe ser tido en conta ao estimar variables hidrolóxicas implicadas na planificación de estratexias de xestión (como caudais de deseño, eventuais escenarios de regulación, proxectos de obras e capacidade dos cursos de auga, entre outros) e contemplar a heteroxeneidade dos ambientes actuais dentro desa unidade de xestión. O termo rexionalización é utilizado en Hidroloxía para describir a transferencia de información dun lugar a outro dentro dunha área de comportamento hidrolóxico similar. Deste xeito, a rexionalización é utilizada para obter información hidrolóxica en sitios sen datos ou con pouca información. O principio de rexionalización é a similaridade espacial dalgunhas funcións, variables e parámetros que permiten tal transferencia. Un beneficio adicional da análise rexional da información é a súa contribución á mellora da rede de observacións de datos hidroclimáticos a medida que a metodoloxía explora a información dispoñible e identifica lagoas. O obxectivo da investigación desenvolvida nesta tese foi determinar as variables que son importantes para delimitar rexións hidrolóxicas homoxéneas, aplicando métodos estatísticos multivariados. Considerouse para a análise a información dispoñible en concas hidrográficas do Perú e realizouse unha análise comparativa coa conca do Río Uruguai. Os resultados obtidos indican a adecuación do uso conxunto de varios métodos multivariados e das curvas de Andrews para a identificación e interpretación das rexións definidas. A área de aporte, a precipitación, a lonxitude do cauce e o caudal resultaron ser as características físicas e variables hidrolóxicas máis significativas na diferenciación de rexións hidrolóxicas homoxéneas[Abstract] Water is a scarce resource, either because of its quality, quantity or its occurrence. But at the same time, the conditions of excess give rise to critical situations of water risk, either by increasing the hydrological threat, social vulnerability, or both. This requires that appropriate management strategies be put in place to ensure their efficient and rational use. The hydrographic basin is usually considered as a unit of water resources management. For that, the hydrological homogeneous zones identification should be taken into account in the estimation of those hydrological variables involved in the management strategies approach (design flows, scenarios, project works and water course capacity, among others) and to contemplate the heterogeneity of the environments within this management unit. The term regionalization is used in hydrology to refer to the transfer of information from one site to another within an area of similar hydrological behavior. Thus, regionalization is used to obtain hydrological information in sites with no data or little information. The principle of regionalization is the spatial similarity of some functions, variables and parameters that allow such transfer. An additional benefit of regional information analysis is its contribution to the improvement of a network of hydroclimatic data observations, as the methodology explores the available information and identifies gaps. The objective of this research was to determine which variables are significant for delimiting homogeneous hydrological regions by applying multivariate statistical methods. The information available in the watersheds of Peru has been considered for the analysis and a comparative analysis has been carried out with the Uruguay River basin. The results obtained indicate the convenience of using several multivariate methods together and the use of Andrews` curves for the identification and interpretation of the defined regions. The area, precipitation, channel length and flow were the most important physical and hydrological variables in the differentiation of homogeneous hydrological regions.