Validación de una red de monitoreo hidrológica basada en sensores de nivel de agua para el monitoreo de eventos extremos

Abstract

La producción de información hidrométrica es fundamental para la gestión eficiente de los recursos hídricos. En cuencas andinas, los sensores de nivel de agua representan una alternativa para ampliar la cobertura del monitoreo; sin embargo, la información que generan requiere ser validada para garantizar su confiabilidad y representatividad del régimen hidrológico. Este estudio se desarrolló en tres cuencas de cabecera de la región andina del Perú, dos en Cusco y una en Junín, instrumentadas con sensores de nivel de agua. La validación se realizó mediante la comparación entre caudales simulados con un modelo hidrológico calibrado utilizando niveles de agua y aquellos obtenidos mediante una calibración tradicional basada en caudales observados. Para ello, se empleó los modelos GR2M y GR4J, evaluando el comportamiento hidrológico a escalas temporales desde la mensual hasta la diaria. Los resultados muestran que, pese a la incertidumbre asociada a la limitada disponibilidad de aforos, los sensores de nivel proporcionan información hidrológicamente consistente y útil para la simulación de caudales. Asimismo, el análisis de las series de nivel permitió identificar características relevantes del comportamiento hidrológico de las cuencas, como efectos de regulación natural asociados a ecosistemas hídricos, entre ellos bofedales y lagunas. Finalmente, a partir de la experiencia adquirida, se propone un mecanismo de validación basado en la coherencia entre simulaciones hidrológicas, el análisis de la relación nivel–caudal y la evaluación de la calidad de los registros.

Hydrometric information is essential for effective water resources management. In Andean catchments, water level sensors provide an alternative for expanding monitoring coverage; however, the data they generate must be validated to ensure their reliability and representativeness of the hydrological regime. This study was conducted in three headwater catchments in the Peruvian Andes, two located in Cusco and one in Jun´ın, all instrumented with water level sensors. The validation was performed by comparing streamflow simulations obtained from a hydrological model calibrated using water level observations with those obtained through a conventional calibration based on observed streamflow. The GR4J hydrological model was employed to evaluate catchment behavior across temporal scales ranging from monthly to daily. The results show that, despite the uncertainty associated with the limited availability of streamflow measurements, water level sensors provide hydrologically consistent and useful information for streamflow simulation. Furthermore, the analysis of the water level records made it possible to identify relevant hydrological characteristics of the catchments, including natural flow regulation associated with aquatic ecosystems such as wetlands and lakes. Finally, based on the experience gained, a validation framework is proposed that combines the consistency of hydrological simulations, the analysis of the stage–discharge relationship, and the assessment of data quality.