aplicaciones de gis a estudios hidrologicos_cohemis2007
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Aplicaciones de SIG para Estudios Hidrolgicos
Roy Ruiz Vlez Auxiliar de Investigaciones PRWRERI-UPRM
Roy Ruiz Vlez - [email protected]
Introduccin Un estudio hidrolgico tiene el objetivo de conocer los caudales mximos alcanzados en un punto de un ro para uno o varios eventos de lluvia. Algunas variables hidrolgicas son: largo de la cuenca (I) rea de captacin pendiente promedio (Y) nmero de curva (CN) Potencial de retencin (S) Tiempo de retardo (Tlag) Tiempo de concentracin (Tc)
Hasta hace unos aos estas variables se estimaban manualmente utilizando los cuadrngulos topogrficos haciendo el proceso largo, tedioso y menos preciso.Roy Ruiz Vlez - [email protected]
Introduccin Los SIG ofrecen herramientas mucho mas precisas y rpidas con las cuales se estiman estas variables hidrolgicas de forma automtica. ArcHydro es una herramienta que analiza un modelo de elevacin digital y permite estimar todas estas variables aumentando la efectividad y la precisin del estudio. El Departamento de Recursos Naturales y Ambiental de Puerto Rico trabaja en la preparacin de una gua tcnica para la preparacin de estudios hidrolgicos en Puerto Rico en la cual incluye una seccin acerca de estas aplicaciones de SIG y ArcHydro. El Servicio de Conservacin de Recursos Naturales (NRCS por sus siglas en ingls, antes SCS) provee un mtodo para la estimacin de estos parmetros para cuencas pequeas y urbanizadas.Roy Ruiz Vlez - [email protected]
Introduccin Este mtodo esta contenido en el Tcnical Release 55 (TR-55). El TR-55 explica las ecuaciones y los datos necesarios para calcular todas estas variables hidrolgicas necesarias para montar un modelo hidrolgico y poder realizar el estudio.
El modelo mas utilizado por los profesionales de la hidrologa es el Hydrology Modeling System (HEC-HMS), desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros de los Estados Unidos.
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The ArcHydro Data Model ArcHydro es un modelo de datos geoespacial y temporal para las aplicaciones de recursos de agua que opera en ArcGIS. Prepara los datos para simulaciones hidrolgicas. Desarrollado por el Centro de Investigaciones en Recursos de Agua (CRWR) de la Universidad de Texas, Austin. Es distribuido gratuitamente. Corre sobre ArcGIS y utiliza componentes de la extensin Spatial Analyst de ArcGIS.
ArcHydro une el anlisis espacial con los recursos de agua para trabajar juntos en un modelo de data geoespacial.
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ArcHydro: Procesamiento del DEM para Delineacin de Cuencas
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Delineacin de Cuencas La delineacin automatizada de la cuenca se puede llevar a cabo usando un modelo digital de la superficie de la tierra (DEM). Modelo de elevacin digital (DEM): es una aproximacin de la superficie de la tierra. Es la primera herramienta de trabajo para ArcHydro.
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Cuenca Hidrogrfica
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Delineacin de Cuenca Hidrogrfica
Subwatershed in Boquern, CaboView 3D Rojo.Roy Ruiz Vlez - [email protected]
Direccin de Flujo
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Acumulacin de flujo
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Agrupa las reas de drenaje
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Lneas y polgonos de drenaje
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Delineacin de la cuenca
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Variables obtenidas Hasta este punto ya tenemos: forma, tamao y rea de la cuenca, descripcin de los canales de flujo, el canal principal, largo del canal principal y las subcuencas. Tambin puedes determinar el centroide de la cuenca y el largo al centroide (Lc) y el largo de la cuenca (I) o el longest flow path.
Utilizando Spatial Analyst: Calculamos la pendiente (%) Calculamos la pendiente promedio
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Variables obtenidasl0.8
Tlag TR-55:
S 1
0.7
1000 S 10 CN
1900 Y
0.5
Tc 0.6Tlag
I = largo de la cuenca Y = pendiente promedio CN = nmero de curva S = Potencial de retencin Tlag = Tiempo de retardo Tc = Tiempo de concentracinRoy Ruiz Vlez - [email protected]
Estimacin del CN CN = Nmero de Curva. Mtodo para calcular escorrenta del Servicio de Conservacin de Suelos (SCS). Es un ndice de escorrenta (toda el agua que no infiltra): va de 1 a 100. 1- permeable 100 impermeable Este mtodo relaciona el grupo hidrolgico de los suelos con el uso del terreno.
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Estimacin del CN: Grupo hidrolgico Los suelos son clasificados en 4 grupos hidrolgicos, de acuerdo a su razn de infiltracin (in/hr): A: 0.30 0.45 Buena infiltracin B: 0.15 0.30 - Regular C: 0.05 0.15 - Poca D: 0 0.05 Bien poca o casi ninguna
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Grupo Hidrolgico
LeyendaSuelosGRP_HidroA B C D
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N
Uso del Terreno: Lu/LC
LeyendaLU_YaguezGEN_ID1 5 6 7 12 14 22 24 32 41 211 212 242
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CN Runoff ToolsClip Intersect
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Escorrenta: Nmero de Curva
Se crea una nueva columna con el CN correspondiente.
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Variables obtenidasl0.8
Tlag TR-55:
S 1
0.7
1000 S 10 CN
1900 Y
0.5
Tc 0.6Tlag
I = largo de la cuenca Y = pendiente promedio CN = nmero de curva S = Potencial de retencin Tlag = Tiempo de retardo Tc = Tiempo de concentracinRoy Ruiz Vlez - [email protected]
Ejemplos
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Ejemplos
rea de estudio: Turpentine Run Watershed
Subcuencas
Proyecto de transporte de sedimentos en San Thomas, USVI.Roy Ruiz Vlez - [email protected]
Ejemplos
CN por cada uso de terreno
Longest Flow Path
Proyecto de transporte de sedimentos en San Thomas, USVI.Roy Ruiz Vlez - [email protected]
Ejemplos
CN ponderado por subcuencas
Pendiente promedio
Proyecto de transporte de sedimentos en San Thomas, USVI.Roy Ruiz Vlez - [email protected]
Resumen Los SIG proveen herramientas tilez, rpidas, automticas y precisas para el clculo de variables hidrolgicas. Se ahorra tiempo y se aumenta la precisin en los estudios.
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Preguntas?
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