ESTUDIO DE TRÁNSITO DE CRECIENTES CON DESARROLLO DE UNA
APLICACIÓN INFORMÁTICA, EN EL RÍO FONCE AFLUENTE DEL RÍO SUÁREZ
EN EL DEPARTAMENTO DE SANTANDER.
DAVID OTERO ESPINEL
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
INGENIERÍA CIVIL
BOGOTÁ D.C.
2016
ESTUDIO DE TRÁNSITO DE CRECIENTES CON DESARROLLO DE UNA
APLICACIÓN INFORMÁTICA, EN EL RÍO FONCE AFLUENTE DEL RÍO SUÁREZ
EN EL DEPARTAMENTO DE SANTANDER.
DAVID OTERO ESPINEL
Monografía para optar por el título de Ingeniero Civil
INGENIERO FERNANDO GONZÁLEZ CASAS
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
INGENIERÍA CIVIL
BOGOTÁ D.C.
2016
Nota de aceptación:
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Firma del presidente del jurado
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Firma del jurado
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Firma del jurado
Bogotá D.C. 2016
DEDICATORIA
De manera muy especial ofrezco este trabajo a mi familia, mis papas y hermanos,
quienes durante la formación académica supieron estar en todo mi proceso y
aportaron lo necesario para que personalmente recibiera esta profesión. También
dedico este logro a mis abuelos, en especial a mi abuelo (Q.E.P.D.), quien con su
profesión y forma de vida me inculco la pasión por los caminos y las obras civiles.
AGRADECIMIENTOS
Agradezco a Dios por la vida y por las personas e instituciones que de algún modo
hicieron parte de mi formación académica. A la Universidad Distrital Francisco José
de Caldas que me dio el acceso a la educación superior, a todos los docentes que
transmitieron sus experiencias y conocimientos, en especial al ingeniero Fernando
González Casas, quien dirigió de manera atenta y eficientemente el desarrollo de
este trabajo de grado. También se hace un especial agradecimiento al Instituto de
Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia (IDEAM), por la
información y el asesoramiento suministrado, ya que constituye la base de este
proyecto.
CONTENIDO
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................... 1
1. MARCO DE REFERENCIA ........................................................................................ 5
1.1. ÁREA DE ESTUDIO ............................................................................................ 5
1.2. ESCORRENTÍA SUPERFICIAL ......................................................................... 15
1.2.1. MEDIDA DE CAUDAL ................................................................................ 15
1.2.1.1. ESTACIONES LIMNIGRÁFICAS ............................................................ 15
1.2.1.2. CURVA DE CALIBRACIÓN .................................................................... 22
1.2.2. HIDROGRAMA ........................................................................................... 24
1.2.3. ANÁLISIS HIDROGRAMA DE CRECIENTE ............................................... 26
1.3. TRÁNSITO DE CRECIENTES ........................................................................... 30
1.3.1. TRÁNSITO AGREGADO DE CRECIENTES .............................................. 31
1.3.1.1. MÉTODO HIDROLÓGICO (MUSKINGUM) ............................................. 31
1.3.2. TRÁNSITO DISTRIBUIDO DE CRECIENTES ............................................ 34
1.3.2.1. MÉTODO ONDA CINEMÁTICA .............................................................. 37
1.3.2.2. MÉTODO ONDA DINÁMICA (CUASI-PERMANENTE) ........................... 39
1.3.2.3. MÉTODO ONDA DIFUSIVA .................................................................... 40
1.4. FUNDAMENTOS VISUAL BASIC FOR APPLICATIONS (VBA) ........................ 41
2. METODOLOGÍA ....................................................................................................... 44
3. DESARROLLO DE LA PROPUESTA ....................................................................... 44
4. DISEÑO, PROGRAMACIÓN Y EJECUCIÓN DE LA APLICACIÓN INFORMÁTICA . 76
5. ANÁLISIS DE RESULTADOS................................................................................... 86
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................ 87
BIBLIOGRAFÍA E INFOGRAFÍA ...................................................................................... 88
ANEXOS.......................................................................................................................... 89
LISTA DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1: Áreas Cuenca Hidrográficas CAS ....................................................... 6
Ilustración 2: Subzonas Hidrográficas CAS ............................................................. 7
Ilustración 3: Sistema Codificación de Unidades Hidrográficas ............................... 9
Ilustración 4: Codificación Estación San Gil ........................................................... 10
Ilustración 5: Estación San Gil (Aforo Caudal) ....................................................... 10
Ilustración 6: Codificación Estación Merida............................................................ 11
Ilustración 7: Estación Merida (Aforo Caudal) ........................................................ 11
Ilustración 8: Zonificación Hidrográfica de Colombia ............................................. 12
Ilustración 9: Zonificación hidrográfica nacional ..................................................... 13
Ilustración 10: Zonificación Hidrográfica de Colombia. Área Magdalena-Cauca.... 14
Ilustración 11: Tipos de Mira Hidrométrica ............................................................. 16
Ilustración 12: Tipos de Maxímetros ...................................................................... 17
Ilustración 13: Limnígrafo ....................................................................................... 17
Ilustración 14: Puntos de Referencia ..................................................................... 18
Ilustración 15: Estación Hidrométrica Tipo (1) ....................................................... 18
Ilustración 16: Estación Hidrométrica Tipo (2) ....................................................... 19
Ilustración 17: Estación Hidrométrica Tipo (3) ....................................................... 19
Ilustración 18: Molinete Tipo Universal .................................................................. 20
Ilustración 19: Determinación Altura aforo caudal .................................................. 20
Ilustración 20: Puentes y Teleféricos Hidrométricos .............................................. 21
Ilustración 21: Ejemplo Curva de Calibración ........................................................ 23
Ilustración 22: Ejemplo Hidrograma (1) .................................................................. 24
Ilustración 23: Ejemplo Hidrograma (2) .................................................................. 25
Ilustración 24: Ejemplo Hidrograma (3) .................................................................. 25
Ilustración 25: Hidrograma Anual ........................................................................... 26
Ilustración 26: Hietograma de precipitación neta o de exceso ............................... 27
Ilustración 27: Análisis Hidrograma de Creciente .................................................. 28
Ilustración 28: Almacenamiento por prisma y por cuña en un tramo de un canal .. 32
Ilustración 29: Tramo elemental de un canal para la deducción de las ecuaciones
de Saint-Venant ..................................................................................................... 35
Ilustración 30: Resumen Ecuaciones Saint-Venant ............................................... 36
Ilustración 31: Movimiento de una onda de creciente ............................................ 39
Ilustración 32: Solicitud Información (1) ................................................................. 45
Ilustración 33: Solicitud Información (2) ................................................................. 46
Ilustración 34: Solicitud Información (3) ................................................................. 46
Ilustración 35: Solicitud Información (4) ................................................................. 47
Ilustración 36: Solicitud Información (5) ................................................................. 47
Ilustración 37: Solicitud Información (6) ................................................................. 48
Ilustración 38: Solicitud Información (7) ................................................................. 48
Ilustración 39: Solicitud Información (8) ................................................................. 49
Ilustración 40: Datos Horarios de Niveles (1) ......................................................... 50
Ilustración 41: Datos Horarios de Niveles (2) ......................................................... 51
Ilustración 42: Paso 1 (Excel) ................................................................................ 56
Ilustración 43: Paso 2 (Excel) ................................................................................ 56
Ilustración 44: Paso 3 (Excel) ................................................................................ 57
Ilustración 45: Vista Final (Excel) ........................................................................... 57
Ilustración 46: Formula Cálculo Caudal Entrada – Interpolación (Excel) ............... 59
Ilustración 47: Hidrograma Entrada (I) y de Salida (O) .......................................... 61
Ilustración 48: Caudales Horarios según Estación (Merida) .................................. 62
Ilustración 49: Caudales Horarios según Estación (San Gil).................................. 63
Ilustración 50: Diagrama de Flujo Aplicación Informatica....................................... 76
Ilustración 51: Plataforma VBA .............................................................................. 77
Ilustración 52: Declaraciones y Controles Aplicación Informática .......................... 78
Ilustración 53: Modulo 1 Aplicación Informática ..................................................... 79
Ilustración 54: Modulo 2 Aplicación Informática ..................................................... 80
Ilustración 55: Modulo 3 Aplicación Informática ..................................................... 81
Ilustración 56: Modulo 4 Aplicación Informática ..................................................... 82
Ilustración 57: Interfaz Aplicación Informática ........................................................ 83
LISTA DE ECUACIONES
Ecuación 1: Ecuación de Continuidad ................................................................... 31
Ecuación 2: Función de almacenamiento (Muskingum) ......................................... 33
Ecuación 3: Ecuación de Tránsito Agregado (Muskingum).................................... 33
Ecuación 4: Cálculo para C1.................................................................................. 33
Ecuación 5: Cálculo para C2.................................................................................. 33
Ecuación 6: Cálculo para C3.................................................................................. 33
Ecuación 7: Ecuación de Continuidad Integral....................................................... 34
Ecuación 8: Ecuación de Continuidad Método Onda Cinemática .......................... 37
Ecuación 9: Ecuación de Momentum Método Onda Cinemática ........................... 37
Ecuación 10: Ecuación Celeridad de onda cinemática .......................................... 38
Ecuación 11: Ecuación Celeridad de onda dinámica ............................................. 39
Ecuación 12: Ecuación Transito Muskingum-Cunge .............................................. 40
Ecuación 13: Cálculo de K Método Muskingum-Cunge ......................................... 40
Ecuación 14: Cálculo de X Método Muskingum-Cunge ......................................... 41
Ecuación 15: Cálculo Caudal Entrada - Interpolación (Excel) ................................ 58
Ecuación 16: Volumen Almacenado (Muskingum) ................................................. 61
LISTA DE TABLAS
Tabla 1: Tablas de Calibración San Gil .................................................................. 53
Tabla 2: Tablas de Calibración Merida .................................................................. 54
Tabla 3: Tabla de Calibración Merida .................................................................... 57
Tabla 4: Cálculo de Vt vs. (XI + (1-X) O) .............................................................. 64
Tabla 5: Cálculo Coeficientes ................................................................................ 70
Tabla 6: Cálculo del Caudal de Salida (San Gil) .................................................... 71
LISTA DE GRÁFICAS
Gráfica 1: Para X = 0.05 & K = 4.31 horas ............................................................. 65
Gráfica 2: Para X = 0.1 & K = 4.38 horas ............................................................... 65
Gráfica 3: Para X = 0.15 & K = 4.45 horas ............................................................. 66
Gráfica 4: Para X = 0.2 & K = 4.52 horas ............................................................... 66
Gráfica 5: Para X = 0.25 & K = 4.59 horas ............................................................. 67
Gráfica 6: Para X = 0.3 & K = 4.66 horas .............................................................. 67
Gráfica 7: Para X = 0.35 & K = 4.73 horas)............................................................ 68
Gráfica 8: Para X = 0.4 & K = 4.80 horas ............................................................... 68
Gráfica 9: Para X = 0.45 & K = 4.87 horas ............................................................. 69
Gráfica 10: Para X = 0.5 & K = 4.95 horas ............................................................. 69
Gráfica 11: Hidrograma Anual Estación San Gil (Excel) ........................................ 73
Gráfica 12: Hidrograma Enero Estación San Gil (Excel) ........................................ 74
Gráfica 13: Hidrograma Creciente Hora 114 – 146, Estación San Gil (Excel) ....... 75
Gráfica 14: Hidrograma Anual Estación San Gil (VBA) .......................................... 84
Gráfica 15: Hidrograma Creciente Hora 114 – 146, Estación San Gil (VBA) ......... 85
1
INTRODUCCIÓN
En cualquier parte del mundo la humanidad y todo ser viviente, está supeditado y
condicionado a convivir con el agua. Esto quiere decir que no se puede ser
indiferente a diversos fenómenos que el ciclo hidrológico presenta, tales como las
inundaciones, precipitaciones, almacenamiento, regulación y corrientes de agua,
entre otras. Uno de los fenómenos dentro de este ciclo que más influye en el
progreso y desarrollo humano, son las crecientes y las inundaciones que los ríos
y/o canales de almacenamiento generan durante su estado. Lo anterior conlleva a
plantear diferentes retos dentro de la ingeniería civil para el control y
aprovechamiento de dicho fenómeno. Es decir que se requiere un conocimiento del
ciclo de crecientes hidrológicas del rio Fonce de forma oportuna con el fin de mitigar
o evitar los efectos desfavorables causados por estas crecientes hacia la población
civil, los bienes y las actividades económicas.
La hidrología tiene dentro de sus planteamientos el estudio de la circulación y la
distribución del agua en la superficie terrestre. Debido a que en el país dicha
circulación y distribución es de una dimensión amplia y bastante compleja, se
pretende analizar una zona de manera específica con el fin de aportar un resultado
científico investigativo.
Las entidades ambientales del país generan datos hidrológicos por medio de
estaciones Hidrometeorológicas e hidrológicas, suministrando información
suficiente para la toma de decisiones en problemas presentados. Por tal motivo y
para resolver el problema planteado es importante realizar un análisis oportuno de
la información o de los datos hidrológicos generados y que además, de manera
rápida, se pueda actualizar a medida que la información se vaya obteniendo. Para
conseguir este resultado se utiliza la hidrología aplicada que sirve de fundamento
teórico para el estudio del tránsito de crecientes, el cual utilizando diversos métodos
2
se genera un Hidrograma. A partir de lo anterior es importante realizar o desarrollar
un programa computacional o aplicativo informático que permita desde de los datos
hidrológicos obtener un Hidrograma donde se reflejen los momentos de las
crecientes, constituye una herramienta en la creación de modelos de alertas
tempranas.
Esta investigación no solo busca el análisis cuantitativo de los datos hidrológicos
para generar como resultado el estudio de las crecientes, sino también dar
alternativas y soluciones sencillas para ampliar el conocimiento de los datos e
información que instituciones públicas como el IDEAM (Instituto de Hidrología,
Meteorología y Estudios Ambientales) generan. Puesto que esta información es
fundamental para el desarrollo del proyecto, se agradece a dicha institución por la
colaboración y la información suministrada.
Este trabajo para optar al título de Ingeniero civil pretende generar herramientas que
contribuyan a la toma rápida de decisiones en situaciones en que las crecientes o
inundaciones afecten la población civil, las actividades económicas y/o influyan en
deterioro del medio ambiente. Es por esto que se plantea si el Estudio de Tránsito
de Crecientes con el desarrollo de una Aplicación Informática es una herramienta
rápida para la toma de decisiones en la solución de problemas ocasionados por las
crecientes del Rio Fonce.
El estudio de Tránsito de Crecientes es un tema que a nivel investigativo se
desarrolla con frecuencia debido a la necesidad de determinar modelos hidrológicos
e hidráulicos en distintas zonas del país. Los antecedentes encontrados sobre estos
estudios muestran trabajos y proyectos elaborados en zonas particulares, por
ejemplo: el “Análisis del Tránsito de Crecientes mediante el Método de Muskingum
3
en el Río Negro que pasa por el departamento de Cundinamarca”1; este trabajo
evaluó el tránsito de creciente con un modelo hidrológico para un fecha específica,
en la zona anteriormente mencionada, para una posterior comparación con un
modelo hidráulico (Muskingum-Cunge).
Por otro lado existen investigaciones que involucran tránsito de crecientes pero los
modelamientos ya son asistidos por programas computacionales. Un trabajo
publicado de esta índole es la “Modelación del Tránsito de Crecientes con el HEC-
HMS Y HEC-RAS en un Tramo del Río Medellín”2
Uno de los inconvenientes que más se presentan en esta clase de investigaciones
es el procesamiento de la información y el cálculo del método de manera simple y
eficiente. Con el fin de aprovechar los recursos y la amplia información que puede
suministrar el IDEAM, a nivel nacional, el presente proyecto de grado estando
inscrito en el semillero de investigación UDENS, pretende realizar un trabajo
investigativo que busque optimizar procesos; es este caso perfeccionar la práctica
del método de tránsito agregado de crecientes por medio de una aplicación
informática.
Por tanto el objetivo general de este trabajo de grado es realizar un Estudio de
Tránsito de Crecientes por el método de Muskingum, con el desarrollo de una
Aplicación Informática por medio de Visual Basic, en el rio Fonce afluente del rio
Suarez, en el departamento de Santander.
Este objetivo se desarrollara de manera específica analizando los datos hidrológicos
necesarios para el estudio de Tránsito de Crecientes, de acuerdo a la información
suministrada por el IDEAM. Aplicando el método de Muskingum para cálculo de
Tránsito de Crecientes en cauces, se estima el Hidrograma de flujo del Tránsito de
1 RODRÍGUEZ, Angie y CUBILLOS Mayerly. Análisis del tránsito de crecientes mediante el método de Muskingum en el río
negro que pasa por el departamento de Cundinamarca. Trabajo de Grado Ingeniería Civil. Bogotá D.C.: Universidad Distrital F.J.C. Facultad Tecnológica, 2015 2 MARÍN Muñoz, Andrés Felipe. Modelación del tránsito de crecientes con el HEC-HMS Y HEC-RAS en un tramo del río
Medellín. Trabajo de Grado Ingeniería Civil. Envigado.: Escuela de Ingeniería de Antioquia. 2013
4
Creciente a través de un tramo del rio Fonce. Desarrollando un programa en Visual
Basic que genere un modelo hidrológico para el Estudio de Transito de Crecientes,
por el método de Muskingum.
El desarrollo de la investigación tiene en primera instancia un marco referencial que
consta de cuatro partes: La primera parte denominada Área de Estudio, muestra
todo el ámbito de aplicación; la ubicación del sitio de estudio, sus condiciones
físicas, la georreferenciación del rio Fonce, la zonificación y codificación de las
estaciones hidrométricas. La segunda parte nos presenta de manera conceptual lo
relacionado con la Escorrentía Superficial; que corresponde a lo concerniente a la
medición de caudales, es decir las estaciones limnigráficas y la curva de calibración,
también los componentes y análisis de un hidrograma. La tercera parte tiene todo
el fundamento teórico del Tránsito de Crecientes, el cual se subdivide en los
métodos hidrológicos (tránsito agregados) y los métodos hidráulicos (transito
distribuidos). Por último se encuentra las nociones básicas para programar en Visual
Basic.
En segunda y tercera instancia la investigación continúa con la metodología y el
desarrollo enfático de la propuesta, presentando los siguientes puntos: Solicitud y
adquisición de datos hidrológicos de las estaciones seleccionadas. Lectura objetiva,
análisis y aprobación de los datos adquiridos. Determinación temporal del historial
de los datos para su posterior uso. Tabulación de los datos en hojas de cálculo en
Excel. Cálculo del Caudal de Entrada. Aplicación del Método de Muskingum.
Generación de Hidrograma.
Este desarrollo de la propuesta esquematiza y da unos lineamientos para la cuarta
fase del trabajo: el diseño, programación y ejecución de la aplicación informática.
Finalmente se analizan los resultados obtenidos, se generan conclusiones y se
determinan algunas recomendaciones.
5
1. MARCO DE REFERENCIA
1.1. ÁREA DE ESTUDIO
La Cuenca del Rio Fonce hace parte de la red hidrográfica del departamento de
Santander, según el Plan de Gestión Ambiental Regional que elabora la
Corporación Autónoma Regional de Santander, con siglas CAS, esta red
Se extiende en general de oriente a occidente sobre el flanco occidental de la
cordillera Oriental. Las partes alta y media de las diferentes cuencas hidrográficas
presentan cursos de agua con regímenes torrenciales, los cuales tienen acción
hidráulica fuerte y ocasionan arranque y transporte de sedimentos. El río Magdalena
ocupa un lugar importante en la red hidrográfica del departamento, recibe casi la
totalidad de los drenajes de las cuencas y subcuencas del departamento. Entre sus
afluentes, en orden de importancia se encuentran los ríos: Sogamoso, Lebrija,
Carare y Opón. Dentro de los principales cursos de agua que surcan el área se
encuentran las siguientes CUENCAS: Río Chicamocha (18 Municipios): Recibe las
subcuencas de los ríos Onzaga, Nevado, Servitá, Guaca y Umpalá, además de otras
corrientes menores. Con una extensión de 1.033.200 Has, de las cuales solamente
401.278 Has, son del departamento de Santander equivalentes al 38.84% del área
total de la Cuenca. Río Fonce (10 Municipios) Desemboca en el río Suárez en
inmediaciones del municipio de El Palmar. Baña importantes municipios del
departamento como son: Socorro, Pinchote, San Gil, Valle de San José, Ocamonte,
Charalá, Curití, Mogotes, entre otros.3
También esta institución, por medio de varios mapas, ha definido las áreas de las
subzonas hidrográficas de la cual tiene jurisdicción. Es así como la cuenca del rio
Fonce tiene un área de 236241 Ha.
3 CAS - Unisangil. «Plan De Gestión Ambiental Regional (PGAR) 2012-2021.» 2010. Corporación Autonoma Regional de Santander Web site. 5 de Enero de 2016. <http://www.cas.gov.co/images/pgar/PGAR_2012-2021.pdf>. pag. 81
6
Ilustración 1: Áreas Cuenca Hidrográficas CAS4
4 Ibíd., p. 80
7
Ilustración 2: Subzonas Hidrográficas CAS5
5 http://cas.gov.co/images/MAPAS-SIG/Subzonas_Hidrograficas_CAS.pdf. s.f. 5 de Enero de 2016.
8
Por otro lado “El IDEAM de acuerdo con su misión cuenta con una red básica
nacional que monitorea las principales cuencas del país, compuesta por 784
estaciones hidrológicas, cuyo fin esencial es permitir cuantificar el recurso hídrico a
una escala nacional.” (IDEAM).
Gracias a varias visitas a dicha institución y teniendo varios diálogos con
funcionarios de la misma, se logró determinar que estaciones hidrológicas serían
más convenientes para el estudio que se debía hacer. Partiendo de dos condiciones
esenciales: la primera era obtener series o datos horarios, y la segunda se refería a
que las estaciones escogidas estuviesen en estado activo. A parte de lo
anteriormente establecido, el IDEAM recomendó escoger una zona donde se están
haciendo estudios para modelos hidrológicos en diferentes cuencas, con el fin de
obtener datos que brinden mayor seguridad y garantía en el estudio a realizar.
Después de analizar varias estaciones en diferentes áreas geográficas se
determinó, con los parámetros anteriormente dichos, que la subzona hidrográfica
del rio Fonce tenía varias estaciones que cumplían los condicionamientos dados,
escogiendo de las 784 estaciones hidrológicas las siguientes:
9
Con estas dos estaciones determinamos el tramo de cauce necesario para el
estudio y análisis correspondiente.
Por otro lado, como se evidencia, dichas fichas muestran las características que se
han determinado para la identificación y descripción de cada estación, más sin
embargo tiene una interpretación; sobre todo el Código de la estación.
Para esto el IDEAM realizo un documento determinando la zonificación y
codificación de unidades hidrográficas e hidrogeológicas de Colombia, publicada en
el año 2013. La cual fue consultada en su totalidad, y como resultado final se tiene
la siguiente síntesis:
Partiendo del sistema de codificación de unidades hidrográficas se logra interpretar
el código de la estación con el siguiente esquema:
Ilustración 3: Sistema Codificación de Unidades Hidrográficas6
6 IDEAM, zonificación y codificación de unidades hidrográficas e hidrogeológicas de Colombia, Bogotá, D. C., Colombia. Publicación aprobada por el Comité de Comunicaciones y Publicaciones del IDEAM, noviembre de 2013, Bogotá, D. C., Colombia. p. 16
10
Para San Gil:
Ilustración 4: Codificación Estación San Gil
Ilustración 5: Estación San Gil (Aforo Caudal)7
7 Fuente: Investigador (Diciembre 2015)
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Para Merida:
Ilustración 6: Codificación Estación Merida
Ilustración 7: Estación Merida (Aforo Caudal8)
8 Fuente: Investigador (Diciembre 2015)
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12
Además de este sistema, la publicación del IDEAM, generó una serie de mapas y
tablas que ayudan a ubicar de manera general y particular las estaciones. Teniendo
una amplia información de las afluencia o tributaciones que se dan en cada unidad
hidrográfica. A continuación se mostrara los mapas que interesan para las
estaciones escogidas:
Ilustración 8: Zonificación Hidrográfica de Colombia9
9 Ibíd., p. 23
13
Ilustración 9: Zonificación hidrográfica nacional10
10 Ibíd., p. 24
14
Ilustración 10: Zonificación Hidrográfica de Colombia. Área Magdalena-Cauca11
11 Ibíd., p. 43
15
1.2. ESCORRENTÍA SUPERFICIAL
1.2.1. Medida de Caudal
1.2.1.1. Estaciones Limnigráficas
Dentro de los estudios hidrológicos las variaciones de los parámetros que allí se
establecen son grandes, por lo cual surge la necesidad de efectuar mediciones con
una gran frecuencia y en diversas estaciones. Es así que la “mayor parte de la
información hidrológica directa se obtiene en puntos fijos de observación y medición,
ubicados en ríos u otros cuerpos de agua, denominados estaciones hidrométricas.
El conjunto de estos puntos de investigación en una cuenca o región, constituye la
red de estaciones hidrométricas.”12
Cada una de estas estaciones tiene una instalación en particular pero a manera
general el Manual de Hidrología para Hidromensores, realizado por el Servicio
Colombiano de Meteorología e Hidrología, informo en su momento ciertos
parámetros generales que debía tener una instalación hidrométrica, explicada a
continuación:
La ejecución de un programa de observaciones y mediciones en una estación
hidrométrica generalmente no se puede realizar sin que se disponga de
instalaciones adecuadas; la construcción de estas instalaciones, además de
responder a las características de cada parámetro hidrológico, debe tener en cuenta
sus gamas de variación y, naturalmente, ser adecuadas desde el punto de vista de
resistencia y funcionalidad.
De una manera general, los distintos tipos de instalaciones que pueden presentarse
son los siguientes:
- Instalaciones de miras o limnímetros (medida de nivel de agua);
- Instalaciones de maxímetros;
- Instalación de limnígrafo;
- Puntos fijos de referencia;
- Secciones y tramos artificiales de control;
12 Sánchez Ordóñez, Julio. Manual de Hidrología para Hidromensores. Bogotá: HIMAT, 1975. p. 5
16
- Instalaciones para aforos volumétricos;
- Puentes Hidrométricos;
- Cables y Canastillas;
- Cables y barcas o sistemas flotadores;
- Instalaciones para aforos desde la orilla;
- Instalaciones para aforos químicos (por dilución);
- Jalones y puntos de referencia;
- Trampas fijas de sedimentos;
- Instalaciones para registradores de características físicas y químicas;
- Estaciones automáticas.
Además de estas instalaciones, en determinadas circunstancias se deben realizar
labores de adecuación del cauce o de las orillas para mejorar las características del
flujo o proteger las instalaciones hidrométricas, facilitar el acceso, etc.13
A continuación se ilustrara de manera gráfica algunos tipos de instalaciones:
Ilustración 11: Tipos de Mira Hidrométrica14
13 Ibíd., p. 23 14 Ibíd., p. 7
17
Ilustración 12: Tipos de Maxímetros15
Ilustración 13: Limnígrafo16
15 Ibíd., p. 7 16 Ibíd., p. 9
18
Ilustración 14: Puntos de Referencia17
Ilustración 15: Estación Hidrométrica Tipo (1)18
17 Ibíd., p. 28 18 Ibíd., p. 28
19
Ilustración 16: Estación Hidrométrica Tipo (2)19
Ilustración 17: Estación Hidrométrica Tipo (3)20
19 Ibíd., p. 29 20 Ibíd., p. 29
20
Ilustración 18: Molinete Tipo Universal21
Ilustración 19: Determinación Altura aforo caudal22
21 Ibíd., p. 16 22 Ibíd., p. 32
21
Ilustración 20: Puentes y Teleféricos Hidrométricos23
23 Ibíd., p. 31
22
1.2.1.2. Curva de Calibración
Establecida una estación con el respectivo procedimiento de medición de elementos
hidrológicos se hace un posterior procesamiento de datos hidrométricos, este
consta de verificar los niveles, calcular los caudales y generar la curva de descargas
o de gastos (Curva de Calibración).
Para el primer parámetro, la verificación de los niveles consta de comprobar la
continuidad de fases hidrológicas, la marcación de datos dudosos y la corrección de
gráficas de Limnígrafo. “La continuidad de las fases hidrológicas se determina
analizando cómo varían los valores al pasar de un mes a otro y si hay continuidad
normal durante los ascensos y descensos de niveles. (…) Para entregar las
estadísticas de niveles, los valores medios diarios se determinan como promedio
aritmético de las dos lecturas diarias de mira o de los 24 valores horarios extraídos
del limnigrama.”24
Para calcular los caudales el procedimiento obedece a la forma o método en que se
obtuvo el aforo, y el cálculo depende de las variables de velocidad y de las áreas de
las secciones parciales de la corriente aforada.
Teniendo estos dos parámetros se prosigue a determinar la curva de calibración,
según Sánchez la definición de esta es: “La curva de descargas o de gastos de una
estación hidrométrica es la expresión de la relación existente entre los niveles del
agua y los caudales de la corriente; esa expresión puede darse en forma de gráfica,
en una tabla o por intermedio de una ecuación. Esta relación permite transformar
los niveles medidos diariamente en los caudales correspondientes.”25
24 Ibíd., p. 59-60 25 Ibíd., p. 65
23
Es así que al tener la concatenación de toda la información anteriormente dicha se
podrá llegar a la siguiente gráfica:
Ilustración 21: Ejemplo Curva de Calibración26
26 Ibíd., p. 66
24
1.2.2. Hidrograma
Un Hidrograma en términos generales es la representación gráfica de la variación
del caudal en función del tiempo. Según el profesor Ven Te Chow el Hidrograma es
“una expresión integral de las características fisiográficas y climáticas que rigen las
relaciones entre la lluvia y escorrentía de una cuenca de drenaje particular”27
Un Hidrograma común es el que presenta la gráfica de caudal vs. tiempo en un año,
ya que muestra el balance a largo plazo de la precipitación, la evaporación y el
caudal en una cuenca, a continuación se presentaran tres ejemplos de tipos de
hidrogramas anuales, que hace referencia el libro Hidrología Aplicada del autor
anteriormente mencionado:
Ilustración 22: Ejemplo Hidrograma (1)28
27 Chow, Ven Te, David R Maindment y Larry W Mays. Hidrología Aplicada. Trad. Juan G Saldarriaga. Bogotá: McGraw-Hill, 1994. p. 135 28 Ibíd., p. 135-136
25
Ilustración 23: Ejemplo Hidrograma (2)29
Ilustración 24: Ejemplo Hidrograma (3)30
29 Ibíd., p. 135-136 30 Ibíd., p. 135-136
26
1.2.3. Análisis Hidrograma de Creciente
En síntesis un Hidrograma anual o general presenta el siguiente esquema:
Ilustración 25: Hidrograma Anual31
Al analizar uno de estos picos presentados por encima de la curva de Gasto base,
se determina un Hidrograma aislado o denominado por algunos autores como
Hidrograma de Creciente: “Aislando picos (…) se puede analizar algunos
fenómenos de interés en hidrología. Para esto es necesario conocer tanto el
hietograma de lluvia productora en la hoya como el Hidrograma de caudal en la
sección del curso de agua correspondiente a esta hoya.”32
El hietograma de lluvia lo compone la precipitación neta o de exceso que está
definida como la diferencia entre la precipitación total y la infiltración, en un intervalo
de tiempo; y se puede representar con el siguiente esquema:
31 Aparicio Mijares, Francisco Javier. Fundamentos de Hidrología de Superficie. México: Limusa, 2004. p. 28 32 Monsalve Sáenz, German. Hidrología en la Ingeniería. Bogotá: Escuela Colombiana de Ingeniería, 1995. p. 181
27
Ilustración 26: Hietograma de precipitación neta o de exceso33
Al tener el hietograma se conoce la influencia de la lluvia sobre la sección de una
corriente determinada, y producto de esto se obtiene el Hidrograma de Creciente,
es decir que la contribución total de caudal en la sección de la corriente de agua en
consideración se debe a:
- Precipitación directa.
- Escorrentía superficial directa y subsuperficial.
- Escorrentía o caudal base.
Estas contribuciones se evidencian en el Hidrograma y presentan ciertos
componentes dentro de un proceso generado, para explicar este proceso se
describirá de manera minuciosa el siguiente esquema (expuesto en el libro
Hidrología en la Ingeniera):
33 Ibíd., p. 182
28
Ilustración 27: Análisis Hidrograma de Creciente34
a. Punto A, donde comienza a aumentar el caudal
Una vez iniciada la precipitación, parte de ésta es interceptada por la vegetación y
obstáculos, y retenida en las depresiones el hasta llenar las completamente. Otra
parte se infiltran el terreno, supliendo su deficiencia de humedad. Esta parte
corresponde al intervalo de tiempo t0 a ta en el Hidrograma. Una vez excedida la
capacidad de infiltración se iniciará la escorrentía superficial directa, la cual
corresponde punto A en el Hidrograma.
b. Punto A – punto B (curva de concentración)
El punto B marca el punto de inflexión; se determina gráficamente y se señala el
comienzo de la cresta del Hidrograma.
34 Ibíd., p. 183
29
c. Punto B – punto D (cresta del Hidrograma)
El caudal continúa aumentando hasta alcanzar un máximo en el punto C, cuando
toda la hoya está contribuyendo. La duración de la lluvia neta o exceso es menor o
igual al intervalo de tiempo t0 a tc. Se considera que desde el punto B hasta el punto
D, además de los tres componentes del Hidrograma que estaban contribuyendo
antes del punto B, está contribuyendo el flujo subsuperficial. La componente que
menos contribuye en este intervalo es la precipitación directa sobre la corriente, la
cual cesa antes del punto D.
d. Punto D – punto E (curva de descenso)
El punto D es un punto de inflexión que marca el comienzo de la curva de descenso
del Hidrograma. Este punto se localiza gráficamente y señala el momento en que
cesa la escorrentía superficial directa. Desde el punto D hasta el punto E el caudal
está compuesto exclusivamente por flujo subsuperficial y agua subterránea.
e. Punto E (curva de agotamiento)
Punto que indica la terminación de toda escorrentía superficial. A partir de éste punto
comienza la denominada curva de agotamiento, durante la cual los aportes al caudal
de la corriente provienen únicamente de las reservas de agua subterránea.35
35 Ibíd., p. 183-184
30
1.3. TRÁNSITO DE CRECIENTES
La hidrología aplicada o la ingeniera hidrológica, busca el diseño y la operación de
proyectos de ingeniería para el control y aprovechamiento del agua. Estos diseños
requieren de un análisis hidrológico cuantitativo que ayudan a utilizar la información
suministrada para la selección de un evento hidrológico, en este caso las crecientes.
En términos generales una creciente “es un fenómeno de ocurrencia de caudales
relativamente grandes”36, básicamente existen dos causas principales para la
ocurrencia de una creciente, por un lado el exceso de lluvia y por otro el
desbordamiento de un volumen de agua que este acumulado aguas arriba. Es
oportuno decir que una creciente solo causa inundación si el volumen de agua que
ésta ocasiona se rebosa fuera del canal al que está destinado.
Por lo anterior se vuelve necesario realizar un acompañamiento de la “onda de
creciente y calcular los caudales y alturas de agua en función del tiempo, ya sea
sobre el canal de una corriente o sobre el conjunto embalse-estructura de control
de un proyecto hídrico determinado.”37
En otras palabras, el análisis de este evento hidrológico se conoce como cálculo de
una creciente, el cual “significa dar un caudal máximo de proyecto y, si es posible y
necesario, su Hidrograma de creciente (distribución de caudales en el tiempo desde
el inicio del aumento de la escorrentía superficial hasta el final de esta)”38.
Este método es también conocido por otros autores como Transito de Crecientes,
el cual se considera “como un análisis para seguir el caudal a través de un sistema
hidrológico, dada una entrada”39. O también es analizado como Tránsito de
36 Ibíd., p. 225 37 Ibíd., p. 243 38 Ibíd., p. 225 39 Chow. Op. Cit., p. 249
31
Avenidas en Cauces, ya que permite “conocer la variación de un Hidrograma al
recorrer un tramo de cauce”40.
Existen dos métodos para el cálculo de Transito de Crecientes en cauces, ríos o
canales, bien sea los métodos hidráulicos (“se basan en la solución de las
ecuaciones de conservación de masa y cantidad de movimiento para escurrimiento
no permanente”41), o los métodos hidrológicos; uno de ellos es el método de
Muskingum, “es un método de transito hidrológico que se usa comúnmente para
manejar relaciones caudal-almacenamiento variables. Este método modela el
almacenamiento volumétrico de creciente en un canal de un rio mediante la
combinación del almacenamiento de cuña y prisma.”42
1.3.1. Tránsito Agregado de Crecientes
1.3.1.1. Método Hidrológico (Muskingum)
Se le denomino método de Muskingum porque fue desarrollado y presentado en el
año 1938, por Mc Carthy en unión con estudio de propagación de crecientes
existentes en el rio Muskingum ubicado en el estado de Ohio en el país de Estados
Unidos. En este método el flujo o la corriente está en función del tiempo, como ya
se ha mencionado anteriormente, descartando la variable espacio que se halle el
canal o rio a tratar.
Para el desarrollo de este método se establece que partiendo de la Ecuación de
Continuidad:
𝑑𝑆
𝑑𝑡= 𝐼(𝑡) − 𝑄(𝑡)
Ecuación 1: Ecuación de Continuidad
40 Aparicio. Op. Cit., p. 102 41 Ibíd., p. 102 42 Chow. Op. Cit., p. 264
32
La cual tiene como fundamento la conservación de masa, se pretende calcular el
Hidrograma de Salida (Q) en función del tiempo a partir de dos parámetros; el
primero está en relación con el Hidrograma de Entrada (I), y el segundo es el
almacenamiento (S) en función del tiempo. Para el cálculo del almacenamiento, en
el caso de Transito de Crecientes en ríos o canales, existe una relación lineal o
algebraica entre el almacenamiento y los Hidrogramas de Entrada y de Salida, dicha
relación está determinada por la combinación del almacenamiento por Cuña y
Prisma.
Ilustración 28: Almacenamiento por prisma y por cuña en un tramo de un canal43
Sintetizando se tiene que: “Suponiendo que el área de la sección transversal del
flujo de creciente es directamente proporcional al caudal en la sección, el volumen
de almacenamiento por prisma es igual a KQ donde K es un coeficiente de
proporcionalidad, y el volumen de almacenamiento por cuña es igual a KX (I-Q),
donde X es un factor de ponderación dentro del rango 0 ≤ X ≤ 0.5.”44
43 Ibíd., p. 264 44 Ibíd., p. 265
33
De lo anterior se obtiene un Almacenamiento Total, que es el resultado de la
sumatoria del almacenamiento de Cuña y del almacenamiento de la sección
Prismática. Esta función representa un modelo lineal para el tránsito de caudales, y
es la función de almacenamiento de Muskingum.
𝑆 = 𝐾[𝑋𝐼 + (1 − 𝑋)𝑄]
Ecuación 2: Función de almacenamiento (Muskingum)
Aplicando un intervalo de tiempo (Δt) a la función anterior y realizando ciertas
operaciones y simplificaciones se obtiene la Ecuación de Muskingum. La cual nos
brindara el Hidrograma de Salida para un intervalo de tiempo determinado (Q j+1).
𝑄𝑗+1 = 𝐶1𝐼𝑗+1 + 𝐶2𝐼𝑗 + 𝐶3𝑄𝑗
Ecuación 3: Ecuación de Tránsito Agregado (Muskingum)
Donde C1, C2, y C3 son tres coeficientes; los cuales están en función del intervalo
de tiempo (Δt), del coeficiente de proporcionalidad (K) y del factor de ponderación
(X), y se calculan con las siguientes formulas:
𝐶1 =∆𝑡 − 2𝐾𝑋
2𝐾(1 − 𝑋) + ∆𝑡
Ecuación 4: Cálculo para C1
𝐶2 =∆𝑡 + 2𝐾𝑋
2𝐾(1 − 𝑋) + ∆𝑡
Ecuación 5: Cálculo para C2
𝐶3 =2𝐾(1 − 𝑋) − ∆𝑡
2𝐾(1 − 𝑋) + ∆𝑡
Ecuación 6: Cálculo para C3
34
1.3.2. Tránsito Distribuido de Crecientes
A diferencia del modelo de transito agregado de crecientes, este sistema permite el
cálculo de caudal de salida y del nivel de agua como funciones del espacio y del
tiempo, esto debido a que “El flujo de agua a través del suelo y de los canales en
una cuenca es un proceso distribuido porque el caudal, la velocidad y la profundidad
varían en el espacio a través de la cuenca. Estimaciones de los caudales o niveles
de agua en puntos importantes de sistemas de canales pueden obtenerse utilizando
un modelo de transito distribuido de crecientes. Este tipo de modelos está basado
en ecuaciones diferenciales parciales (las ecuaciones de Saint-Venant para flujo
unidimensional)”45
Dichas ecuaciones parten y tienen su desarrollo en la ecuación de continuidad para
un flujo no permanente de densidad variable y a través de un volumen de control.
Ecuación 7: Ecuación de Continuidad Integral
Este volumen de control se define para ejercer, en un tramo elemental de un canal,
la deducción de las efusiones de Saint-Venant. Dicho tramo se representa en el
siguiente esquema:
45 Ibíd., p. 281
35
Ilustración 29: Tramo elemental de un canal para la deducción de las ecuaciones de Saint-Venant46
46 Ibíd., p. 283
36
En síntesis la ecuaciones de Saint-Venant tienen varias formas simplificadas, cada
una de las cuales define un modelo de transito distribuido unidimensional. Es así
como se presenta el siguiente resumen:
Ilustración 30: Resumen Ecuaciones Saint-Venant47
A partir de este resumen,
Se producen modelos de transito distribuido alternativos al utilizar la ecuación
de continuidad completa y al eliminar algunos términos de la ecuación de
momentum. El modelo distribuido más simple es el modelo de onda
cinemática, el cual no tiene en cuenta los términos de aceleración local,
aceleración convectiva, y presión en la ecuación de momentum; es decir,
47 Ibíd., p. 290
37
supone que S0 = Sf y que las fuerzas de fricción y las fuerzas gravitacionales
se balancea unas con otras. El modelo de onda de difusión desprecia los
términos de aceleración local y aceleración convectiva, el pero incorpora el
término de presión. El modelo de onda dinámica considera todos los términos
de aceleración y de presión en la ecuación de momentum.48
1.3.2.1. Método Onda Cinemática
Este modelo parte del concepto de la celeridad de onda, la cual es la velocidad con
la que la variación en un flujo (onda) se mueve a lo largo del canal. “La celeridad
depende del tipo de onda que se considere y puede ser diferente a la velocidad del
agua. Para una onda cinemática, los términos de aceleración y de presión en la
ecuación de momentum son despreciables, el luego el movimiento de la onda se
describe principalmente por la ecuación de continuidad. El nombre cinemática es
entonces aplicable, ya que cinemática se refiere al movimiento sin tener en cuenta
la influencia de la masa y la fuerza.”49
Por tanto este modelo se define por medio de las siguientes ecuaciones:
Ecuación 8: Ecuación de Continuidad Método Onda Cinemática
O
Ecuación 9: Ecuación de Momentum Método Onda Cinemática
48 Ibíd., p. 291 49 Ibíd., p. 292
38
Diferenciando la anterior ecuación y reordenando se obtiene la siguiente formula:
Comparándola con esta ecuación:
Se evidencia que:
Ecuación 10: Ecuación Celeridad de onda cinemática
Donde Ck es la celeridad de onda cinemática.
39
1.3.2.2. Método Onda Dinámica (Cuasi-Permanente)
Este modelo se representa con el siguiente esquema que muestra el movimiento de
una onda de creciente:
Ilustración 31: Movimiento de una onda de creciente50
La celeridad de la onda dinámica puede encontrarse obteniendo las ecuaciones
características de Saint-Venant. Empezando con la forma no conservativa de las
ecuaciones de Saint-Venant, puede demostrarse que las ecuaciones características
correspondientes son:
O
En la cual Cd es la celeridad de la onda dinámica. Si se toma para un canal
rectangular la ecuación se simplifica a la siguiente forma:
Ecuación 11: Ecuación Celeridad de onda dinámica
50 Ibíd., p. 295
40
1.3.2.3. Método Onda Difusiva
Al método de onda cinemática se le han presentado diversas variaciones, una de
ellas ha sido el propuesto por Cunge, en el año 1969. Basado en el método de
Muskingum, se quiso referenciar a los condicionamientos de tiempo y espacio la
ecuación de transito de Muskingum; determinando para un caudal con:
Se obtiene la siguiente ecuación:
Ecuación 12: Ecuación Transito Muskingum-Cunge
Donde 𝐶1, 𝐶2 y 𝐶3 se encuentran definidas en las ecuaciones 4, 5 y 6. En ellas, “K
es una constante de almacenamiento que tiene dimensiones de tiempo y X es un
factor que expresa la influencia relativa del caudal de entrada en los niveles de
almacenamiento. Cunge demostró que cuando K y Δt se toman como constantes,
la ecuación 12 es una solución aproximada de las ecuaciones de onda cinemática.
Adicionalmente demostró que la ecuación 12 puede considerarse una solución
aproximada de una ecuación de difusión modificada si:”51
Ecuación 13: Cálculo de K Método Muskingum-Cunge
51 Ibíd., p. 314
41
Ecuación 14: Cálculo de X Método Muskingum-Cunge
La ecuación 13 y 14 muestran que
“Ck es la celeridad correspondiente a Q y B, y B es el ancho de la superficie
de agua. La parte derecha de la ecuación 13 representa el tiempo de
propagación de un caudal dado a lo largo de un tramo de longitud Δ𝑿. Cunge
en 1969 demostró que para que exista estabilidad numérica se requiere que
0≤𝑋≤1/2.
El tránsito de Muskingum-Cunge se lleva a cabo resolviendo la ecuación
algebraica 12. Los coeficientes de esta ecuación se calculan utilizando las
ecuaciones 13 y 14 en conjunto con las ecuaciones 4,5 y 6; para cada punto
del espacio y del tiempo del cálculo, debido a que tanto K como X varían con
respecto al tiempo y al espacio.”52
1.4. FUNDAMENTOS VISUAL BASIC FOR APPLICATIONS (VBA)
Por otro lado para plasmar y evidenciar el método anteriormente descrito (Método
de Muskingum) se ayuda de hojas de cálculo, en programas como Excel, que
facilitan usar la información de manera apropiada y desarrollar análisis numéricos y
gráficos. Más sin embargo resulta, sobre todo en estos procesos de análisis
hidrológicos, complejo manejar la información y mostrar los resultados obtenidos de
una mera visualmente clara. De aquí radica la necesidad de crear y desarrollar una
aplicación informática que ayude a comprender el método, facilite sus cálculos y
posteriores resultados.
52 Ibíd., p. 314
42
Para esto, hoy en día existen diversos lenguajes de programación, que han sido
creados conforme a las necesidades surgidas en el ambiente informático. Una
herramienta que ha evolucionado y se ha desarrollado de manera exitosa es
Microsoft Visual Basic for Applications (VBA), la cual genera una plataforma para
desarrollar aplicaciones informáticas, que para programadores no expertos es de
fácil acceso y manipulación. Esta herramienta de Microsoft se puede definir desde
sus dos palabras que la componen, en el libro de los autores Joyanes & Muñoz lo
precisan de la siguiente forma:
“(…) La palabra « Visual » hace referencia al método que se utiliza para crear la
Interfaz Gráfica de Usuario, IGU (Graphical User Interface, GUI), de la aplicación.
En lugar de crear aplicaciones mediante laboriosas y numerosas líneas de código
para dar la apariencia y la ubicación de los elementos de la interfaz se recurre a la
técnica de agregación / eliminación de objetos « prefabricados » (incorporados)
dentro de la pantalla.
La palabra Basic procede de BASIC (acrónimo de Beginners All-Purpose Symbolic
Instruction Code), el mitico lenguaje creado en el Darmouth College de Estados
Unidos y que han utilizado un mayor número de programadores que ningún otro en
la historia de la informática. (…) El lenguaje de programación de Visual Basic se
utiliza también junto con otras aplicaciones de Microsoft tales como Excel, Access,
VMScript, etc.”53
Es así que la programación con Visual Basic, que va orientada a objetos (como
aquellos que tienen unas características determinadas llamadas propiedades, y
unas formas de operación denominadas métodos), “se conduce por sucesos, en
función del control que escoja el usuario; el programa responderá a este suceso de
una manera u otra, dependiendo de cómo hayamos programado dicho control.”54.
En referencia al estudio del trabajo de grado, dichos sucesos son los que se
determinaran por medio de hojas Excel, que a su vez estas tendrán dos funciones
53 Joyanes Aguilar, Luis y Antonio Muños Clemente. Microsoft Visual Basic 6.0. Madrid: McGRAW-HILL, 1999., p. XVII 54 Pratdepadua Bufill, Joan Josep. Visual Basic para Excel y Word 2000. México: Alfaomega, 2000., p. 3
43
principales: “organizar los datos en una hoja para crear informes y representarlos
gráficamente”.55
Una de las grandes ventajas de programar con Visual Basic:
“es la manipulación de otras aplicaciones como si fueran parte del mismo programa
Visual Basic. Esto es posible gracias al método conocido como Automatización de
OLE (vinculación e incrustación automática). Un objeto vinculado es aquel que se
crea en otra aplicación y se vincula a una aplicación de Visual Basic. Cuando se
vincula un objeto, se inserta un marcador de posición en la aplicación. A diferencia
de un objeto incrustado, los datos de un objeto vinculado se almacenan realmente
en la aplicación que lo creo y están administrados por dicha aplicación.”56
Entendiendo que es Visual Basic y su interrelación con otras aplicaciones, en
especial con Excel, se escoge esta plataforma por su eficiencia y cómodo acceso a
ella. Como toda aplicación de Microsoft, esta ha tenido su origen y su lógica
evolución. Para el tiempo estimado que se va a desarrollar el Trabajo de Grado se
tomara la versión de Microsoft Visual Basic 6.0, por ser la versión más estable y con
una presencia sólida en su soporte. “Visual Basic 6.0 forma parte del entorno de
desarrollo Visual Studio de Microsoft, (…) Visual Basic proporciona un completo
juego de herramientas que facilitan el desarrollo rápido de aplicaciones RAD (Rapid
Applications Development).”57
55 Ibíd., p. 89 56 Ibíd., p. 17 57 Joyanes. Op. Cit., p. XVII
44
2. METODOLOGÍA
El procedimiento metodológico se basa en el método científico y consiste en una
secuencia de actividades lógicas que van desde la adquisición de los datos, su
evaluación y organización en hojas de cálculo hasta la programación de una
aplicación informática en lenguaje Basic. Que permite automatizar los cálculos hasta
generar Hidrograma de fácil lectura e interpretación.
3. DESARROLLO DE LA PROPUESTA
Solicitud y adquisición de Datos Hidrológicos de las Estaciones
seleccionadas.
Procedimiento dictado por el IDEAM:
“Ingrese a la nueva página www.ideam.gov.co – a).en la parte final derecha
de la pantalla en OTROS Y SERVIVIOS, haga click en solicitud de
información. b). Haga click en Click aquí para iniciar el Trámite de Solicitud
de Información, c) regístrese y a vuelta de correo recibirá el nombre y
contraseña. d). escriba su nombre y contraseña, dele enviar e). Haga click en
la pestaña (de color rojo) Nueva Solicitud. El sistema le mostrará tres
numerales: 1. Tipo de estación, 2. Por parámetros y 3. Por ubicación
geográfica (preferiblemente solicítelo por este numeral) escoja el
departamento (deje cargar el sistema), escoja el municipio (deje cargar el
sistema) y escoja la estación que desee (deje cargar el sistema), f). Haga
click sobre detalles. g). haga click sobre seleccionar. h). Escoja
simultáneamente los parámetros que desee y que “solo puede” tener la
estación y seleccione periodicidad (los parámetros de precipitación en
número de días, precipitación máxima en 24 horas, nubosidad, tensión de
vapor, caudales y niveles máximos y mínimos, sólo se solicitan mensual.
Curvas IDF, rosas de vientos, perfiles, granulometrías, tablas NQ, otros, son
información especial), seleccione las fechas “desde cuando hasta cuándo”.
45
i). Click en Adicionar Item. Si desea otra estación, de nuevamente Adicionar
Item y hace nuevamente el proceso anterior. Si no, llene los espacios con
asterisco (*) y por último haga Click en Solicitar. A vuelta de correo recibirá
una notificación de estado, su solicitud demora de 7 a 10 días hábiles (de
acuerdo al volumen solicitado -).”58
A continuación se indican algunos pasos del anterior procedimiento constatando la
respectiva solicitud:
Ilustración 32: Solicitud Información (1)
58 IDEAM. s.f. 21 de 10 de 2015. <http://institucional.ideam.gov.co/jsp/info/institucional/solicitud/solicitud.pdf>.
46
Ilustración 33: Solicitud Información (2)
Ilustración 34: Solicitud Información (3)
47
Ilustración 35: Solicitud Información (4)
Ilustración 36: Solicitud Información (5)
48
Ilustración 37: Solicitud Información (6)
Ilustración 38: Solicitud Información (7)
49
Ilustración 39: Solicitud Información (8)
50
Lectura objetiva, análisis y aprobación de los datos adquiridos.
DATOS HORARIOS DE NIVELES
ESTACION 24027010 SAN GIL
REGIONAL 08
FECHA : 2015/10/23 A#O 2007 PAGINA 5
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
MES DIA INS 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
24 1 151 150 150 148 147 146 144 143 142 143 143 142 144 149 148 146 144 143 142 141 140 139 138 145
25 1 147 146 153 174 176 158 163 160 155 151 147 144 142 141 139 138 137 136 143 150 154 153 148 150
26 1 151 150 148 147 144 139 137 135 134 133 133 132 131 131 130 130 129 129 128 128 128 127 129 155
27 1 155 180 211 244 224 209 196 185 176 170 165 160 157 154 151 149 147 145 143 142 147 146 143 141
28 1 142 143 142 141 140 140 141 146 152 155 154 153 152 150 148 147 145 144 143 142 141 140 139 139
29 1 142 145 145 144 142 140 139 138 137 136 135 134 134 133 132 132 131 132 133 136 139 143 157 159
30 1 159 153 149 145 142 140 138 136 135 134 133 132 131 131 130 129 129 129 128 128 127 127 127 127
31 1 127 127 127 128 128 134 139 141 139 137 135 134 133 132 131 130 129 129 131 132 134 141 160 161
08 01 1 163 162 157 153 149 146 143 141 139 137 136 134 133 132 131 131 130 129 129 130 137 135 132 131
02 1 130 130 130 129 128 128 127 126 126 126 125 125 125 124 124 124 123 123 123 122 122 123 124 125
03 1 124 135 144 146 144 140 138 135 134 132 131 130 129 128 128 127 127 126 126 125 125 125 124 124
04 1 123 123 122 122 122 122 121 121 121 121 121 121 121 120 120 120 120 120 119 120 120 119 119 121
05 1 122 126 128 128 128 130 131 129 127 126 124 123 123 122 122 121 121 121 120 120 121 122 123 122
06 1 126 130 133 139 139 137 134 133 131 130 129 128 127 126 125 124 123 123 123 122 122 124 124 125
07 1 131 130 129 130 129 127 125 124 124 124 123 123 122 122 121 121 121 120 120 119 119 119 120 119
08 1 119 120 122 123 122 122 127 143 139 135 131 129 127 125 125 124 123 165 167 167 179 162 154 146
09 1 141 137 135 133 132 130 129 128 127 126 125 124 124 123 123 123 123 123 125 126 131 148 142 138
10 1 141 140 138 136 134 133 131 130 129 128 127 127 126 125 125 124 124 123 123 122 122 122 121 121
11 1 121 121 121 121 121 121 122 123 125 125 124 124 123 122 122 121 121 121 121 121 121 121 122 122
12 1 122 122 124 124 124 123 122 122 122 121 121 121 120 150 120 119 119 119 120 126 157 142 136 135
13 1 133 130 129 131 131 130 129 128 127 126 125 124 123 123 122 122 121 121 139 161 154 147 145 167
14 1 156 166 156 150 145 141 138 135 133 132 130 129 128 128 127 126 125 125 124 124 129 137 142 148
15 1 158 163 160 158 156 152 150 147 144 142 140 138 137 136 135 136 141 140 143 148 144 140 137 135
16 1 134 134 134 134 133 132 131 131 130 129 129 128 128 127 127 126 127 129 137 138 134 140 134 130
17 1 129 128 128 128 128 127 126 126 126 126 125 125 125 124 124 123 123 123 123 123 123 124 126 128
18 1 135 144 146 147 151 185 216 193 179 167 159 152 148 144 141 139 137 135 134 133 132 132 132 131
19 1 131 143 147 147 150 153 174 182 178 177 176 172 169 164 160 155 152 148 145 143 141 140 183 217
20 1 194 202 212 201 196 186 179 178 175 171 167 164 161 159 156 155 152 151 149 148 147 146 145 144
21 1 143 142 141 141 141 141 140 140 139 138 138 137 136 136 135 136 151 197 194 188 201 205 190 174
22 1 167 161 158 156 151 147 144 142 141 140 140 140 139 138 138 137 138 138 139 141 141 139 138 138
23 1 137 136 135 135 134 134 133 133 132 132 132 131 131 131 131 130 135 146 138 136 141 137 135 134
24 1 134 133 132 132 131 131 131 132 132 133 133 133 133 133 132 132 132 132 140 137 139 140 140 254
25 1 299 272 241 221 208 197 187 179 172 166 162 159 155 153 151 149 150 153 161 167 166 205 220 232
26 1 226 217 236 269 256 238 224 213 204 198 193 189 186 182 179 176 174 177 176 172 172 178 185 192
27 1 192 193 192 191 190 191 201 225 230 218 207 197 191 187 182 178 175 172 171 171 169 166 164 162
28 1 161 161 165 172 171 167 164 161 159 157 156 155 154 153 152 151 150 149 148 148 147 146 146 145
29 1 144 144 144 143 143 142 142 142 141 141 141 140 140 140 139 139 139 138 139 148 150 184 293 270
30 1 240 208 197 190 190 188 183 178 174 170 167 164 162 160 158 156 154 153 155 155 156 155 152 151
31 1 151 150 155 187 187 179 173 169 165 163 162 160 158 156 154 152 151 150 148 148 147 146 145 145
09 01 1 145 146 149 149 173 236 232 227 216 204 194 187 180 176 171 168 165 162 160 158 156 154 153 152
02 1 151 150 149 148 147 147 146 146 146 146 145 145 144 144 143 142 142 147 147 145 155 176 168 161
03 1 158 154 154 153 153 151 150 149 148 146 145 144 143 143 142 142 141 141 141 141 140 140 140 140
04 1 139 139 139 139 139 139 139 138 138 137 137 137 136 136 136 136 140 153 162 159 159 158 155 154
05 1 153 151 149 147 144 141 140 139 138 138 137 137 136 136 135 135 134 134 134 135 134 134 134 134
06 1 135 135 134 133 133 132 132 132 132 131 131 131 131 130 130 130 131 133 135 137 135 133 133
07 1 138 149 147 146 143 141 138 137 136 135 134 133 132 132 131 131 131 141 144 142 143 142 141 144
08 1 145 144 144 142 141 139 137 136 135 134 133 133 132 132 131 131 130 129 130 135 133 131 130 129
09 1 129 130 142 154 150 147 145 141 139 137 136 134 133 132 131 130 130 129 129 128 128 128 127 127
10 1 129 130 129 128 128 127 127 126 126 126 125 125 125 125 124 124 124 124 127 130 136 138 134 133
11 1 135 166 156 145 139 135 133 131 130 129 128 127 127 126 126 125 124 124 124 123 123 123 123 122
12 1 122 122 121 122 121 121 121 121 121 121 121 121 121 121 126 127 126 125 124 124 137
Información General y
Año toma de datos
Fecha solicitud datos Hora militar diaria
Niveles Horarios en centímetros (cm)
Ilustración 40: Datos Horarios de Niveles (1)
51
Ilustración 41: Datos Horarios de Niveles (2)
DATOS HORARIOS DE NIVELES
ESTACION 24027010 SAN GIL
REGIONAL 08
FECHA : 2015/10/23 A#O 2007 PAGINA 6
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
MES DIA INS 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
13 1 144 141 141 139 136 133 131 130 128 127 126 125 124 124 123 123 122 122 122 121 121 122 122 123
14 1 123 122 122 122 122 122 121 121 121 121 122 124 126 126 125 125 124 124 152 172 155 156 245 234
15 1 217 190 177 168 161 156 152 148 145 143 141 139 137 136 135 134 133 132 131 140 159 176 166 162
16 1 165 155 150 146 142 140 138 136 135 133 132 131 131 130 129 129 128 128 129 132 131 129 129 129
17 1 129 131 131 131 131 132 131 130 129 129 129 130 129 128 128 127 126 125 125 124 124 124 131 134
18 1 128 127 129 129 130 219 319 244 203 183 172 163 158 153 149 146 143 141 139 138 136 135 135 141
19 1 163 164 161 165 205 209 199 187 178 169 162 157 153 149 147 185 245 179 166 187 183 177 169 162
20 1 159 154 150 148 146 143 142 140 139 139 137 137 136 135 135 134 134 134 137 136 135 134 140 144
21 1 145 144 143 141 140 138 136 134 133 132 132 132 132 132 132 132 132 132 132 132 132 132 132 132
22 1 132 132 139 154 149 145 140 138 135 134 133 133 133 133
23 1 137 140 139 138 136 134 132 132 132 132 132 210 236 223
24 2 174 174
25 2 169 169
26 2 168 170
27 2 165 149
28 2 144 136
29 2 137 137
30 2 142 136
10 01 2 156 160
02 2 139 131
03 2 159 148
04 2 143 143
05 2 196 146
06 2 240 176
07 2 266 185
08 2 284 214
09 2 250 195
10 2 230 190
11 2 208 222
12 2 186 216
13 2 230 220
14 2 224 224
15 2 194 179
16 2 188 183
17 2 173 197
18 2 300 200
19 2 188 176
20 2 299 188
21 2 300 197
22 2 202 189
23 2 185 174
24 2 230 198
25 2 187 205
26 2 231 171
27 2 180 173
28 2 206 194
29 2 212 206
30 2 205 198
31 2 200 182
11 01 2 178 170
02 2 232 216
INS: Instrumento con el cual se realizó la medición de los niveles.
El número 1 corresponde a medición tipo RAN (Registro
Automático a Nivel), generando registros cada hora.
El número 2 corresponde a medición tipo LNM (Lectura Nivel
Medida), generando registro 2 veces al día; a las 06 horas y a las
18 horas.
52
Determinación Temporal del historial de los datos para su posterior uso.
Como existen series desde el año 1972 hasta el año 2012 para la estación San Gil.
Y desde el año 1979 hasta el año 2012 para la estación de Merida, se escoge un
año típico con el fin de realizar todos los cálculos a ese año. Después de ver todas
las series se determina que el año 2007 tiene la mayor cantidad de Datos Horarios
de Nivel tanto en Merida como en San gil. Y así se procede a solicitar la curva de
gastos o tabla de calibración para determinar los caudales de los niveles horarios
aportados en dicho año.
Para tal efecto el IDEAM ha suministrado las siguientes Tablas de Calibración: Para
la estación San Gil se utilizó la tabla número 07 de donde corresponde el año 2007.
Y para la estación de Merida se utilizó la tabla 09 de donde corresponde el año
2007. Los niveles aquí mostrados están en centímetros (cm) y los caudales
generados están en metro cubico por segundo (m3 / s), según los cálculos e
información del IDEAM.
53
Tabla 1: Tablas de Calibración San Gil
I D E A M - INSTITUTO DE HIDROLOGIA, METEOROLOGIA Y ESTUDIOS AMBIENTALES
SISTEMA DE INFORMACION
RELACION TABLAS DE CALIBRACION (TODAS) NACIONAL AMBIENTAL
CORRESPONDIENTES A LA ESTACION 2402701 PROCESO : 2015/10/23
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
TABLA PERIODO - VALIDEZ NIVEL CAUDAL NIVEL CAUDAL NIVEL CAUDAL NIVEL CAUDAL NIVEL CAUD
INICIAL -FINAL
04 1973/01/01 1976/12/31 045 24027010 SAN GIL
* 60 8.5 70 11.0 80 14.5 90 20 100 26
110 35 120 45 130 55 140 67 150 79
160 92 170 106 180 121 190 137 200 152
210 168 220 183 230 198 240 214 250 229
260 244 270 260 280 275 290 291 300 307
310 323 320 339 330 355 340 371 350 388
360 405 370 421 380 439 390 457.5 400 476
410 494 420 514 430 533 440 552 450 572
460 592 470 612 480 634 490 657 * 500 681.5
05 1977/01/01 1980/12/31 055 24027010 SAN GIL
* 50 .0 60 2.5 70 6.0 80 12.0 90 21.0
100 30.0 110 38.0 120 50.0 130 60.0 140 74.0
150 86.0 160 99.0 170 112.0 180 127.0 190 138.0
200 150.5 210 165.0 220 177.0 230 190.0 240 207.0
250 218.0 260 233.0 270 242.0 280 258.0 290 273.0
300 295.0 310 303.0 320 317.5 330 333.0 340 351.0
350 362.0 360 383.0 370 400.0 380 416.0 390 432.0
400 449.0 410 465.0 420 475.0 430 495.0 440 511.0
450 537.0 460 550.0 470 566.0 480 582.0 490 603.0
500 629.0 510 640.0 520 665.0 530 685.0 540 700.0
560 756.0 570 772.0 580 806.0 590 825.0 * 600 852.0
06 1981/01/01 1989/12/31 048 24027010 SAN GIL
* 80 16 90 23 100 33 110 46 120 58
130 70 140 82 150 95 160 107 170 121
180 134 190 148 200 162 210 176 220 190
230 204 240 217 250 231 260 245 270 259
280 273 290 287 300 301 310 315 320 329
330 343 340 357 350 371 360 386 370 400
380 416 390 432 400 449 410 465 420 475
430 495 440 511 450 537 460 550 470 566
480 582 490 603 500 629 510 640 520 665
530 685 * 540 700 550 725
07 1990/01/01 2010/05/23 019 24027010 SAN GIL
* 54 0.0 80 12.00 120 48.00 140 71.90 160 100.00
180 130.00 200 160.27 220 194.00 240 228.00 260 262.00
280 295.00 300 330.00 320 365.00 340 400.00 * 350 421.17
450 602.20 500 713.42 550 843.12 600 972.75
08 2010/05/24 015 24027010 SAN GIL
40 3.430 * 60 8.360 80 16.14 100 27.35 120 42.59
140 62.55 160 88.08 200 150.00 240 215.00 280 285.00
320 357.00 360 428.00 * 400 505.00 450 600.00 500 697.00
54
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RELACION TABLAS DE CALIBRACION (TODAS) NACIONAL AMBIENTAL
CORRESPONDIENTES A LA ESTACION 2402707 PROCESO : 2015/10/23
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
TABLA PERIODO - VALIDEZ NIVEL CAUDAL NIVEL CAUDAL NIVEL CAUDAL NIVEL CAUDAL NIVEL CAUD
INICIAL -FINAL
01 1979/11/29 1979/12/31 020 24027070 MERIDA
* 10 17.0 20 21.5 30 27.0 40 32.7 50 39.0
60 46.5 70 54.4 80 62.8 90 71.6 100 81.0
110 91.3 120 102.3 130 113.8 140 126.0 150 140.0
160 155.0 170 169.5 180 183.5 190 198.7 * 200 213.0
02 1980/01/01 1986/12/31 030 24027070 MERIDA
0 14.0 * 10 17.5 20 22.0 30 26.5 40 31.5
50 38.0 60 45.5 70 52.5 80 61.0 90 70.0
100 79.5 110 90.0 120 100.0 130 111.0 140 123.0
150 136.0 160 150.0 170 169.5 180 180.0 190 193.0
200 208.0 210 224.00 220 240.00 230 256.00 240 272.00
250 288.00 260 304.00 * 270 319.50 280 335.00 284 340.00
03 1987/01/01 1987/12/31 023 24027070 MERIDA
* 0 7.500 30 21.162 40 27.372 50 34.083 60 40.976
70 48.498 80 56.052 90 64.800 100 72.840 110 82.074
120 89.296 130 98.020 140 107.033 150 115.272 160 123.524
170 132.135 180 140.944 190 149.861 200 158.9 * 250 201.8
300 245.5 350 288.8 400 331.5
04 1988/01/01 1993/12/31 022 24027070 MERIDA
* 0 .0 20 11.00 40 22.00 60 38.00 80 53.00
100 70.33 120 91.00 140 110.00 160 134.00 180 159.00
200 189.91 220 218.00 240 250.00 260 286.00 280 320.00
300 356.18 320 393.00 340 433.00 360 472.00 380 511.00
400 553.73 * 450 664.14
05 1994/01/01 1995/12/31 026 24027070 MERIDA
0 5.80 * 20 15.34 40 28.14 60 43.45 80 61.50
100 82.00 120 104.65 140 129.20 160 156.36 180 185.10
200 215.20 220 246.45 240 279.93 260 314.25 280 344.98
* 300 377.20 320 409.33 340 440.93 360 473.4 380 508.10
400 541.70 420 576.80 430 594.90 440 608.50 450 623.30
500 710
06 1996/01/01 1997/12/31 018 24027070 MERIDA
0 5.0 * 20 13.00 40 21.00 60 34.00 80 50.0
100 68.00 120 89.00 140 110.00 160 135.00 * 180 161.00
200 189.47 220 216.37 240 241.31 260 267.34 280 293.86
300 320.674 325 356.73 350 391.24
07 1998/01/01 1999/12/31 017 24027070 MERIDA
0 6.972 * 20 14.484 40 24.987 60 38.502 80 54.010
100 71.973 120 91.994 140 114.010 * 160 135.041 180 155.976
200 176.956 250 232.772 300 291.619 350 354.021 400 413.831
430 450.042 470 500.00
08 2000/01/01 2003/12/31 010 24027070 MERIDA
10 .00 * 50 31.90 100 69.30 * 150 109.10 200 154.10
250 204.50 300 257.80 350 310.90 400 369.40 425 396.80
09 2004/01/01 2008/12/31 027 24027070 MERIDA
* 10 8.00 20 14.00 30 22.00 40 29.00 50 36.50
60 45.50 70 53.00 80 62.00 90 70.16 100 80.65
110 91.48 120 102.63 130 114.09 140 125.84 150 137.85
160 150.13 170 162.66 180 175.43 190 188.44 200 201.66
* 220 228.74 240 256.63 300 344.70 320 375.41 340 406.74
360 438.67 380 471.18
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RELACION TABLAS DE CALIBRACION (TODAS) NACIONAL AMBIENTAL
CORRESPONDIENTES A LA ESTACION 2402707 PROCESO : 2015/10/23
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
TABLA PERIODO - VALIDEZ NIVEL CAUDAL NIVEL CAUDAL NIVEL CAUDAL NIVEL CAUDAL NIVEL CAUD
INICIAL -FINAL
10 2009/01/01 2010/07/15 019 24027070 MERIDA
10 6.00 * 20 12.00 40 25.49 60 42.12 80 59.96
100 78.13 120 100.00 140 125.00 160 155.00 180 187.00
200 222.30 * 220 261.00 240 303.00 260 348.00 280 390.00
300 435.00 320 480.00 340 525.00 360 570.00
11 2010/07/16 021 24027070 MERIDA
10 8.800 * 20 13.300 40 23.500 60 36.200 80 51.200
100 68.71 120 87.58 140 109.35 160 134.22 180 162.46
200 194.26 * 220 229.90 240 269.47 260 313.50 280 362.27
300 416.06 320 470.00 340 525.00 360 585.00 380 650.00
400 713.00
Tabla 2: Tablas de Calibración Merida
55
Tabulación de los datos en Hojas de Cálculo en Excel.
Al tener de manera clara los datos que se necesitan es de vital importancia poder
organizarlos de tal forma que sean accesibles para realizar los cálculos y
lineamientos que las ecuaciones y elementos que una hoja de cálculo o un lenguaje
de programación puedan interpretar y solucionar. Se procede a introducir los datos
generados por el IDEAM (los cuales son difundidos en archivo .txt que tienen un
origen de MS-DOS) a EXCEL, éste tiene un Asistente para importar texto. Esta
importación define las celdas de manera adecuada en tres pasos; el primero
configura al ancho de las celdas dejando fijo este parámetro; el segundo crea los
saltos de columna que se deseen, este paso es el que define la correspondencia de
los niveles con las horas, por tal razón se realizó con la mayor cautela posible para
no tener errores. Por ultimo está el tercer paso que permite dar formato a los datos
de cada celda, se selecciona ‘General’ para que convierta los valores numéricos en
números, los valores de fechas en fechas y todos los demás valores en texto.
Terminado este asistente se genera la hoja de cálculo con los niveles de modo
correspondiente a los meses, días y horarios determinados dentro de las series
obtenidas de las estaciones solicitadas. (De igual forma se opera para los datos de
las tablas de calibración).
De manera esquemática se muestra el proceso anteriormente dicho:
56
Paso 1:
Ilustración 42: Paso 1 (Excel)
Paso 2:
Ilustración 43: Paso 2 (Excel)
57
Paso 3:
Ilustración 44: Paso 3 (Excel)
Vista Final:
Ilustración 45: Vista Final (Excel)
58
Cálculo Caudal de Entrada
Organizados los Niveles y las Tablas de Calibración en Hojas de Cálculo
separadas, se desarrolla el siguiente trabajo: para los Niveles se diseña una
fórmula que elimine los valores no numéricos que no interesan, es decir el rotulo
de las series. Y con las tablas de calibración se organizan los datos de forma
vertical; para realizar una mejor interpolación, generando una nueva tabla (véase
Ilustración 46).
Teniendo claro el paso anterior, y a partir de ensayo y error, se construye junto con
la fórmula anteriormente mencionada una expresión que emplea varias funciones
con el fin de calcular el caudal de entrada; obtenida de la interpolación en la Tabla
de Calibración correspondiente:
=SI(SI(ESNUMERO('Niveles San Gil 2007'!D67);SI(ESNUMERO('Niveles San Gil 2007'!$B67);'Niveles San Gil
2007'!D67;"");"")="";"";SI(ESERROR(COINCIDIR(SI(ESNUMERO('Niveles San Gil 2007'!D67);SI(ESNUMERO('Niveles San
Gil 2007'!$B67);'Niveles San Gil
2007'!D67;"");"");INDIRECTO("Tabla1[NIVEL]");0));(((INDIRECTO(DIRECCION(COINCIDIR(SI(ESNUMERO('Niveles San
Gil 2007'!D67);SI(ESNUMERO('Niveles San Gil 2007'!$B67);'Niveles San Gil
2007'!D67;"");"");INDIRECTO("Tabla1[NIVEL]");1)+7;2;1;1;"DATOS CALIBRACION");1)-
INDIRECTO(DIRECCION(COINCIDIR(SI(ESNUMERO('Niveles San Gil 2007'!D67);SI(ESNUMERO('Niveles San Gil
2007'!$B67);'Niveles San Gil 2007'!D67;"");"");INDIRECTO("Tabla1[NIVEL]");1)+6;2;1;1;"DATOS
CALIBRACION");1))/(INDIRECTO(DIRECCION(COINCIDIR(SI(ESNUMERO('Niveles San Gil
2007'!D67);SI(ESNUMERO('Niveles San Gil 2007'!$B67);'Niveles San Gil
2007'!D67;"");"");INDIRECTO("Tabla1[NIVEL]");1)+7;1;1;1;"DATOS CALIBRACION");1)-
INDIRECTO(DIRECCION(COINCIDIR(SI(ESNUMERO('Niveles San Gil 2007'!D67);SI(ESNUMERO('Niveles San Gil
2007'!$B67);'Niveles San Gil 2007'!D67;"");"");INDIRECTO("Tabla1[NIVEL]");1)+6;1;1;1;"DATOS
CALIBRACION");1)))*(SI(ESNUMERO('Niveles San Gil 2007'!D67);SI(ESNUMERO('Niveles San Gil 2007'!$B67);'Niveles
San Gil 2007'!D67;"");"")-INDIRECTO(DIRECCION(COINCIDIR(SI(ESNUMERO('Niveles San Gil
2007'!D67);SI(ESNUMERO('Niveles San Gil 2007'!$B67);'Niveles San Gil
2007'!D67;"");"");INDIRECTO("Tabla1[NIVEL]");1)+6;1;1;1;"DATOS
CALIBRACION");1)))+INDIRECTO(DIRECCION(COINCIDIR(SI(ESNUMERO('Niveles San Gil
2007'!D67);SI(ESNUMERO('Niveles San Gil 2007'!$B67);'Niveles San Gil
2007'!D67;"");"");INDIRECTO("Tabla1[NIVEL]");1)+6;2;1;1;"DATOS
CALIBRACION");1);(INDIRECTO(DIRECCION(COINCIDIR(SI(ESNUMERO('Niveles San Gil
2007'!D67);SI(ESNUMERO('Niveles San Gil 2007'!$B67);'Niveles San Gil
2007'!D67;"");"");INDIRECTO("Tabla1[NIVEL]");1)+6;2;1;1;"DATOS CALIBRACION");1))))
Ecuación 15: Cálculo Caudal Entrada - Interpolación (Excel)
59
Ilustración 46: Formula Cálculo Caudal Entrada – Interpolación (Excel)
60
Aplicación del Método de Muskingum para el Estudio de Transito de
Crecientes en Ríos.
Esta primera fase de la investigación tiene como objetivo mostrar todos los
procedimientos en forma general que se requieren para utilizar el método de
Muskingum para Tránsito de Crecientes. Más sin embargo es necesario realizar
ciertos cálculos que permitan calibrar y estimar con mayor precisión los hidrogramas
buscados. Esto con el fin de tener claridad al desarrollar la aplicación informática, la
cual pretende automatizar de manera más amplia, rápida y productiva el proceso
planteado.
Dicha calibración consiste en determinar los valores de K y X. El cálculo de estos
dos parámetros tiene como condición inicial que haya al menos una avenida medida
en ambos extremos del cauce. Para la investigación que se está haciendo se
cumple con esta condición, ya que existen series históricas de niveles horarios de
dos estaciones del rio Fonce; la Estación Merida proporciona el caudal de entrada
y la estación de San gil el Caudal de Salida. Este método es aproximado y se opta
por realizar; porque que no se tienen los datos suficientes, no se conoce la onda de
crecimiento entre estas dos estaciones, que permitiría un cálculo de K y X en
condiciones más favorables. De otra parte se justifica este método al existir una
distancia relativamente corta entre las dos estaciones, ya que no supera los 13 km.
Determinación de X y K (Calibración del Método)
Para la evaluación de estos parámetros se utiliza el siguiente razonamiento, con la
ecuación de almacenamiento para tránsito de cauces (Ecuación 2):
𝑆 = 𝑉 = 𝐾[𝑋𝐼 + (1 − 𝑋)𝑂]
61
Se dibuja una gráfica tomando 𝑉 como ordenada, y, [𝑋𝐼 + (1 − 𝑋)𝑂] como
abscisa, de esto se obtiene una línea recta con pendiente 𝐾 .
El volumen almacenado que se desea calcular se representa en la siguiente gráfica:
Ilustración 47: Hidrograma Entrada (I) y de Salida (O)59
“El volumen almacenado en el tramo hasta un tiempo t0 dado es el área acumulada
entre el Hidrograma de entrada y el de salida”60, es decir:
𝑉 = ∫ (𝐼 − 𝑂) 𝑑𝑡𝑡𝑜
𝑜
𝑉𝑡 = ∑ (𝐼 − 𝑂) ∆𝑡
𝑡
𝑡=0
Ecuación 16: Volumen Almacenado (Muskingum)
Con esta ecuación se obtiene la ordenada del gráfico.
Suponiendo distintos valores de X (0.05 ≤ X ≤ 0.5) se calcula [𝑋𝐼 + (1 − 𝑋)𝑂] y
“el resultado se grafica contra el volumen almacenado para tiempos 0 ≤ t ≤ t1, y la
gráfica tendrá que ser una línea recta de pendiente 𝐾.
59 Aparicio. Op. Cit., p. 106 60 Ibíd., p. 106
62
Desarrollo:
Ilustración 48: Caudales Horarios según Estación (Merida)
MES
DIA
INST
12
34
56
78
910
1112
1314
1516
1718
1920
2122
2324
41
120
0,33
817
6,73
116
3,93
715
1,38
314
1,53
413
3,04
612
5,84
118,
7911
2,94
410
9,50
610
4,92
210
1,51
598
,17
95,9
493
,71
90,3
9788
,231
86,0
6583
,899
81,7
3382
,816
99,2
8515
6,39
515
7,64
8
21
145,
218
128,
242
117,
615
109,
506
103,
776
98,1
793
,71
90,3
9787
,148
84,9
8282
,816
81,7
3378
,552
77,5
0376
,454
74,3
5673
,307
72,2
5875
,405
73,3
0782
,816
97,0
5592
,595
97,0
55
31
101,
515
117,
615
124,
665
117,
615
110,
652
103,
776
98,1
793
,71
90,3
9786
,065
83,8
9980
,65
79,6
0176
,454
75,4
0573
,307
72,2
5870
,16
69,3
4479
,601
107,
214
107,
214
106,
068
169,
045
41
188,
4420
7,07
621
7,90
820
7,07
619
3,72
817
9,33
316
3,93
715
0,13
141,
534
131,
845
124,
665
118,
7911
4,09
109,
506
104,
922
100,
498
,17
94,8
2593
,71
93,7
197
,055
101,
515
112,
944
111,
798
51
106,
068
103,
776
125,
8418
3,23
626
8,37
331
9,74
729
0,39
248,
263
219,
262
200,
338
187,
139
172,
876
160,
154
152,
636
143,
9913
5,44
812
9,44
312
8,24
213
0,64
414
0,30
615
7,64
815
5,14
214
3,99
134,
247
61
128,
242
125,
8412
2,31
512
4,66
514
8,90
220
7,07
623
2,92
423
0,13
522
0,61
620
7,07
619
3,72
817
9,33
316
9,04
515
7,64
815
0,13
141,
534
135,
448
135,
448
133,
046
176,
731
259,
566
252,
447
234,
318
208,
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Ilustración 49: Caudales Horarios según Estación (San Gil)
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,38
92,9
7591
,57
90,1
6590
,165
88,7
6
101
88,7
687
,355
87,3
5585
,95
85,9
585
,95
84,5
4584
,545
84,5
4584
,545
83,1
483
,14
81,7
3581
,735
80,3
380
,33
80,3
378
,925
77,5
277
,52
77,5
276
,115
76,1
1576
,115
111
76,1
1581
,735
84,5
4587
,355
87,3
5585
,95
84,5
4583
,14
81,7
3580
,33
80,3
378
,925
78,9
2578
,925
78,9
2578
,925
77,5
277
,52
76,1
1574
,71
73,3
0573
,305
71,9
70,7
05
121
70,7
0570
,705
69,5
169
,51
69,5
169
,51
70,7
0570
,705
70,7
0569
,51
69,5
168
,315
68,3
1568
,315
67,1
267
,12
65,9
2565
,925
65,9
2564
,73
64,7
363
,535
63,5
3564
,73
131
76,1
1578
,925
74,7
171
,969
,51
68,3
1567
,12
67,1
267
,12
65,9
2565
,925
65,9
2565
,925
64,7
364
,73
63,5
3563
,535
63,5
3562
,34
62,3
461
,145
61,1
4561
,145
61,1
45
141
61,1
4564
,73
67,1
267
,12
65,9
2565
,925
64,7
363
,535
63,5
3564
,73
64,7
363
,535
63,5
3563
,535
63,5
3562
,34
61,1
4561
,145
61,1
4559
,95
59,9
559
,95
59,9
562
,34
151
64,7
364
,73
65,9
2567
,12
68,3
1568
,315
68,3
1567
,12
65,9
2565
,925
64,7
363
,535
63,5
3562
,34
62,3
461
,145
61,1
4559
,95
59,9
558
,755
58,7
5558
,755
57,5
657
,56
161
65,9
2585
,95
81,7
3577
,52
73,3
0570
,705
68,3
1565
,925
64,7
363
,535
62,3
461
,145
59,9
558
,755
58,7
5558
,755
57,5
657
,56
57,5
656
,365
58,7
5559
,95
61,1
4513
3,02
7
171
157,
243
151,
189
133,
027
124
116,
511
0,5
103
97,1
991
,57
87,3
5584
,545
81,7
3578
,925
76,1
1574
,71
73,3
0570
,705
69,5
168
,315
67,1
265
,925
64,7
367
,12
85,9
5
181
84,5
4590
,165
98,5
9512
412
8,5
131,
514
338,
7548
4,53
141
0,58
529
1,7
221,
218
2,19
515
7,24
314
2,10
813
3,02
712
411
811
210
910
910
7,5
112
112
125,
5
191
142,
108
236,
536
1,5
295
229,
719
417
3,76
215
8,75
714
8,16
214
0,59
513
3,02
712
712
111
6,5
112
109
106
103
104,
513
014
5,13
514
6,64
914
5,13
514
8,16
2
201
149,
676
160,
2719
7,4
204,
219
417
8,82
216
3,64
315
1,18
914
2,10
813
4,54
112
8,5
122,
511
811
3,5
110,
510
7,5
104,
510
1,5
103
167,
016
365
391,
2528
5,1
229,
7
211
209,
318
0,50
816
7,01
615
5,73
148,
162
140,
595
136,
054
130
125,
512
111
811
511
210
910
7,5
104,
510
1,5
100
100
98,5
9597
,19
97,1
997
,19
100
221
106
109
109
107,
511
3,5
115
116,
512
713
6,05
413
6,05
413
4,54
112
8,5
122,
511
9,5
118
115
110,
510
7,5
106
106
106
109
110,
511
0,5
231
107,
510
4,5
104,
510
310
310
1,5
101,
510
310
310
010
097
,19
95,7
8594
,38
92,9
7591
,57
90,1
6592
,975
109
121
131,
514
133,
027
140,
595
149,
676
241
148,
162
165,
3317
3,76
216
0,27
148,
162
137,
568
128,
512
2,5
116,
511
6,5
115
112
107,
510
610
310
097
,19
95,7
8598
,595
116,
511
9,5
115
112
112
251
127
134,
541
128,
512
712
5,5
124
119,
511
6,5
113,
511
0,5
107,
510
4,5
101,
510
097
,19
97,1
995
,785
92,9
7591
,57
91,5
791
,57
90,1
6587
,355
85,9
5
261
85,9
585
,95
85,9
512
421
4,4
207,
619
417
8,82
216
1,95
714
9,67
614
0,59
513
4,54
112
8,5
124
121
116,
511
3,5
112
113,
511
511
6,5
115
110,
510
9
271
109
110,
511
214
5,13
529
533
1,75
298,
528
3,45
266,
9523
1,4
205,
918
3,88
116
5,33
154,
216
145,
135
139,
081
133,
027
128,
512
413
030
7,25
354,
527
1,9
214,
4
281
192,
314
165,
3315
1,18
914
3,62
213
7,56
813
1,51
412
712
412
111
811
511
3,5
112
109
107,
510
610
4,5
103
101,
510
914
0,59
517
7,13
517
7,13
515
1,18
9
291
136,
054
127
124
119,
511
511
3,5
112
109
107,
510
610
4,5
103
101,
510
098
,595
98,5
9597
,19
95,7
8594
,38
92,9
7592
,975
94,3
820
9,3
335,
25
301
314,
2527
1,9
243,
321
4,4
190,
627
173,
762
160,
2715
1,18
914
3,62
213
7,56
813
1,51
412
712
411
9,5
116,
511
3,5
110,
510
911
3,5
145,
135
212,
721
4,4
195,
717
5,44
9
SAN
GIL
- S
AL
IDA
( O
)
64
Tabla 4: Cálculo de Vt vs. (XI + (1-X) O)
t (H
oras
)I
OV
t0,
050,
10,
150,
20,
250,
30,
350,
40,
450,
5
112
9,44
315
7,24
3-2
7,8
156
154
153
152
150
149
148
146
145
143
211
0,65
215
1,18
9-6
8,33
714
914
714
514
314
113
913
713
513
313
1
310
1,51
513
3,02
7-9
9,84
913
113
012
812
712
512
412
212
011
911
7
495
,94
124
-127
,909
123
121
120
118
117
116
114
113
111
110
589
,314
116,
5-1
55,0
9511
511
411
211
111
010
810
710
610
410
3
683
,899
110,
5-1
81,6
9610
910
810
710
510
410
310
110
099
97
778
,552
103
-206
,144
102
101
9998
9796
9493
9291
874
,356
97,1
9-2
28,9
7896
9594
9391
9089
8887
86
972
,258
91,5
7-2
48,2
991
9089
8887
8685
8483
82
1068
,528
87,3
55-2
67,1
1786
8585
8483
8281
8079
78
1166
,896
84,5
45-2
84,7
6684
8382
8180
7978
7777
76
1265
,264
81,7
35-3
01,2
3781
8079
7878
7776
7574
73
1363
,632
78,9
25-3
16,5
378
7777
7675
7474
7372
71
1462
76,1
15-3
30,6
4575
7574
7373
7271
7070
69
1561
,174
,71
-344
,255
7473
7372
7171
7069
6968
1660
,273
,305
-357
,36
7372
7171
7069
6968
6767
1758
,470
,705
-369
,665
7069
6968
6867
6666
6565
1857
,569
,51
-381
,675
6968
6867
6766
6565
6464
1955
,768
,315
-394
,29
6867
6666
6565
6463
6362
2054
,867
,12
-406
,61
6766
6565
6463
6362
6261
2154
,865
,925
-417
,735
6565
6464
6363
6261
6160
2272
,258
64,7
3-4
10,2
0765
6566
6667
6767
6868
68
2372
,258
67,1
2-4
05,0
6967
6868
6868
6969
6969
70
2474
,356
85,9
5-4
16,6
6385
8584
8483
8282
8181
80
X
Val
uaci
ón d
e X
y K
(X I
+ (
1 -
X)
O)
(Par
a el
Día
17
del M
es 0
4 de
l Año
200
7)
65
Gráfica 1: Para X = 0.05 & K = 4.31 horas
Gráfica 2: Para X = 0.1 & K = 4.38 horas
66
Gráfica 3: Para X = 0.15 & K = 4.45 horas
Gráfica 4: Para X = 0.2 & K = 4.52 horas
67
Gráfica 5: Para X = 0.25 & K = 4.59 horas
Gráfica 6: Para X = 0.3 & K = 4.66 horas
68
Gráfica 7: Para X = 0.35 & K = 4.73 horas)
Gráfica 8: Para X = 0.4 & K = 4.80 horas
69
Gráfica 9: Para X = 0.45 & K = 4.87 horas
Gráfica 10: Para X = 0.5 & K = 4.95 horas
70
Calibrado el método, se tiene con mayor precisión los valores de K y X, que a partir
del coeficiente de correlación, cuyo valor más exacto es R2 = 0.9273, corresponde
la gráfica con valor de X=0.05 y obteniendo una pendiente de la recta K=4.31. Con
esto y un t = 1 hora se calculan los coeficientes (Ecuaciones 4, 5 y 6):
Tabla 5: Cálculo Coeficientes
Aplicando la ecuación de Muskingum y generando la siguiente formula en Excel:
𝑄𝑗+1 = 𝐶1𝐼𝑗+1 + 𝐶2𝐼𝑗 + 𝐶3𝑄𝑗
=((Coeficientes!$B$6*Muskingum!E12)+(Coeficientes!$B$7*Muskingum!D12)+
(Coeficientes!$B$8*Muskingum!AC11))
Se obtiene el cálculo del Caudal de Salida:
𝐶1 =∆𝑡 − 2𝐾𝑋
2𝐾(1 − 𝑋) + ∆𝑡 𝐶2 =
∆𝑡 + 2𝐾𝑋
2𝐾(1 − 𝑋) + ∆𝑡
𝐶3 =2𝐾(1 − 𝑋) − ∆𝑡
2𝐾(1 − 𝑋) + ∆𝑡
71
Tabla 6: Cálculo del Caudal de Salida (San Gil)
MES
DIAINS
T1
23
45
67
89
1011
1213
1415
1617
1819
2021
2223
241
23
45
67
89
1011
1213
1415
1617
1819
2021
2223
24
50,39
11
150,
3950,
3950,
3950,
3950,
3950,
3950,
3950,
3950,
3950,
3950,
3950,
3950,
3950,
3949,
19549,
19549,
19549,
19549,
19549,
19548
4849,
19549,
19550,
3950,
3950,
3950,
3950,
3950,
3950,
3950,
3950,
3950,
3950,
3950,
3950,
3950,
3950,
3149,
8649,
5949,
4349,
3349,
2849,
1748,
6948,
4948,
77
21
49,195
49,195
49,195
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3030
3030
3030
3030
3030,
930,
5030,
3030,
1830,
1030,
0630,
0430,
0230,
0130,
0130,
0030,
0030,
0030,
0030,
0030,
0030,
0030,
0030,
0030,
0030,
0030,
0030,
0030,
0030,
06
151
31,8
32,7
32,7
31,8
30,9
30,9
30,9
30,9
30,9
30,9
30,9
30,9
32,7
34,5
34,5
34,5
33,6
33,6
33,6
32,7
32,7
32,7
31,8
31,8
30,46
31,06
31,73
32,07
31,90
31,49
31,25
31,11
31,02
30,97
30,94
30,93
31,03
31,82
32,91
33,56
33,89
33,77
33,70
33,60
33,24
33,02
32,83
32,41
161
31,8
31,8
31,8
31,8
30,9
30,9
30,9
30,9
30,9
30,9
30,9
34,5
37,2
37,2
37,2
36,3
36,3
35,4
34,5
34,5
33,6
33,6
32,7
32,7
32,16
32,01
31,93
31,88
31,79
31,43
31,21
31,08
31,01
30,96
30,94
31,15
32,69
34,52
35,61
36,20
36,24
36,21
35,82
35,28
34,91
34,38
34,00
33,47
171
32,7
32,7
32,7
32,7
32,7
32,7
32,7
33,6
33,6
33,6
33,6
33,6
34,5
34,5
34,5
34,5
34,5
34,5
35,4
35,4
35,4
35,4
36,3
36,3
33,16
32,97
32,86
32,80
32,76
32,73
32,72
32,77
33,11
33,31
33,43
33,50
33,60
33,96
34,18
34,31
34,39
34,43
34,52
34,88
35,09
35,22
35,35
35,74
181
37,2
37,2
37,2
37,2
36,3
36,3
35,4
35,4
34,5
34,5
33,6
33,6
33,6
32,7
32,7
32,7
31,8
31,8
31,8
30,9
30,9
30,9
30,9
30,9
36,02
36,50
36,79
36,95
37,00
36,71
36,49
36,05
35,73
35,23
34,87
34,35
34,05
33,81
33,36
33,09
32,87
32,44
32,18
31,97
31,53
31,27
31,12
31,03
191
3030
3030,
950,
3955,
1750,
3947,
146,
244,
443,
542,
641,
740,
839,
939
38,1
37,2
36,3
35,4
35,4
34,5
34,5
33,6
30,92
30,55
30,32
30,25
31,74
39,64
45,66
47,38
47,21
46,69
45,70
44,75
43,81
42,90
41,99
41,08
40,18
39,27
38,37
37,47
36,63
36,07
35,43
34,99
201
33,6
32,7
32,7
32,7
31,8
31,8
31,8
31,8
31,8
33,6
33,6
33,6
33,6
33,6
32,7
32,7
32,7
31,8
31,8
30,9
30,9
30,9
30,9
3034,
4334,
0333,
4933,
1732,
9232,
4632,
1932,
0331,
9432,
0032,
6533,
0433,
2733,
4033,
4333,
1332,
9532,
7932,
3932,
0931,
6131,
3231,
1530,
99
72
Como existen ciertos espacios vacíos dentro de las series de los Niveles Horarios
(Véase el espacio sombreado), se estima tomar valores iguales a los
correspondientes a los límites inferiores y superiores que contienen dichos espacios
vacíos, ya que estos no varían durante las series históricas.
Generación de Hidrograma.
Transitada la Creciente se generan los siguientes Hidrogramas de la estación de
San Gil para el año 2007, variando la escala del tiempo:
Nota: Según la Leyenda de los Hidrogramas: el CAUDAL 1 corresponde al
Caudal de Entrada y el CAUDAL 2 corresponde al Caudal de Salida,
calculado por el método de Muskingum.
73
Gráfica 11: Hidrograma Anual Estación San Gil (Excel)
74
Gráfica 12: Hidrograma Enero Estación San Gil (Excel)
75
Gráfica 13: Hidrograma Creciente Hora 114 – 146, Estación San Gil (Excel)
76
4. DISEÑO, PROGRAMACIÓN Y EJECUCIÓN DE LA APLICACIÓN
INFORMÁTICA
Diseñar y realizar Diagrama de Flujo para algoritmo utilizado en Visual
Basic.
Ilustración 50: Diagrama de Flujo Aplicación Informática
77
Programar con lenguaje Basic la aplicación informática en Microsoft
Visual Studio.
Plataforma:
Ilustración 51: Plataforma VBA
78
Hoja 1: Declaraciones, Controles
Ilustración 52: Declaraciones y Controles Aplicación Informática
79
Módulo 1: Traer Archivo
Ilustración 53: Modulo 1 Aplicación Informática
80
Módulo 2: Ubicación, Organizar Datos, Espacios en Blanco
Ilustración 54: Modulo 2 Aplicación Informática
81
Módulo 3: Selección Año, Graficar
Ilustración 55: Modulo 3 Aplicación Informática
82
Módulo 4: Organización Datos Tablas de Calibración
Ilustración 56: Modulo 4 Aplicación Informática
83
Resultados en Visual Basic for Aplications (VBA).
Ilustración 57: Interfaz Aplicación Informática
84
Gráfica 14: Hidrograma Anual Estación San Gil (VBA)
85
Gráfica 15: Hidrograma Creciente Hora 114 – 146, Estación San Gil (VBA)
86
5. ANÁLISIS DE RESULTADOS
Determinados los valores de K y X, establecidos con la calibración del método,
se eligen valores de K= 4.31 horas y X = 0.05. Según Aparicio “se puede decir
que x se aproxima a 0.0 en cauces muy caudalosos y de pendiente pequeña, y
a 0.5 en caso contrario”61. Al tener un valor de X=0.05, se entiende que es un
cauce muy caudaloso y de pendiente pequeña. El rio Fonce, en el tramo de
estudio, presenta este parámetro.
Para el año seleccionado el caudal con mayor creciente, según los hidrogramas
generados, en la estación de Merida, estuvo en día 8 de Noviembre, con un
caudal de entrada = 497.22 m3/s
Para la estación San Gil el Hidrograma anual solo se generó hasta la hora 6383
del día 23 de Septiembre del 2007, esto debido a la falta de datos horarios en
los niveles de los meses faltantes.
Los hidrogramas generados tanto en hojas de cálculo de Excel, como los
desarrollados en la aplicación informática por medio del VBA; son equiparables
en los datos obtenidos.
61 Ibíd., p. 106
87
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Se conoce de manera más específica todos los componentes de una estación
hidrométrica, que permite determinar parámetros hidrológicos con el fin de
obtener datos e información histórica suficiente para el cálculo de estudios y
modelaciones hidrológicas, y así suministrar análisis y resultados eficientes
para la toma de decisiones en problemas de ingeniera y todo lo relacionado con
el recurso hídrico.
Después de la correcta lectura e interpretación de los datos suministrados por
el IDEAM, se calculó de manera clara y organizada los caudales
correspondientes al año seleccionado, de los niveles horarios de cada estación.
Determinando el Hidrograma Anual, que permite realizar el posterior estudio de
tránsito de creciente para cada estación hidrométrica.
Se aplica de manera exitosa el método de tránsito agregado de crecientes, para
el año seleccionado, transitando de manera particular el caudal generado en un
tiempo determinado.
Se desarrolló con éxito una aplicación informática por medio del VBA que utiliza
los datos de niveles horarios anuales, calcula el caudal correspondiente a
dichos niveles y realiza en tránsito de crecientes por el método de Muskingum
para sistemas agregados.
Esta aplicación informática pretende dar un inicio a la programación de Tránsito
de Creciente, no solamente para tránsitos agregados, sino también tránsitos
distribuidos. Se recomienda realizar un trabajo multidisciplinar con el área de
Ingeniería de Sistemas que ayude a insertar modelos más complejos que
requieran programación más avanzada.
88
BIBLIOGRAFÍA E INFOGRAFÍA
APARICIO Mijares, Francisco Javier. Fundamentos de Hidrología de Superficie.
México: Limusa, 2004.
CAS - Unisangil. «Plan De Gestión Ambiental Regional (PGAR) 2012-2021.»
2010. Corporación Autonoma Regional de Santander Web site. 5 de Enero
de 2016. <http://www.cas.gov.co/images/pgar/PGAR_2012-2021.pdf>.
CHOW, Ven Te, David R Maindment y Larry W Mays. Hidrología Aplicada. Trad.
Juan G Saldarriaga. Bogotá: McGraw-Hill, 1994.
http://cas.gov.co/images/MAPAS-SIG/Subzonas_Hidrograficas_CAS.pdf. s.f. 5 de
Enero de 2016.
IDEAM. 10 de 10 de 2015. <http://www.ideam.gov.co/web/agua/aguas-
superficiales>.
IDEAM. s.f. 21 de 10 de 2015.
<http://institucional.ideam.gov.co/jsp/info/institucional/solicitud/solicitud.pdf>.
«IDEAM, zonificación y codificación de unidades hidrográficas e hidrogeológicas
de Colombia, Bogotá, D. C., Colombia. Publicación aprobada por el Comité
de Comunicaciones y Publicaciones del IDEAM, noviembre de 2013,
Bogotá, D. C., Colombia.» s.f.
JOYANES Aguilar, Luis y Antonio Muños Clemente. Microsoft Visual Basic 6.0.
Madrid: McGRAW-HILL, 1999.
MONSALVE Sáenz, German. Hidrología en la Ingeniería. Bogotá: Escuela
Colombiana de Ingeniería, 1995.
PRATDEPADUA Bufill, Joan Josep. Visual Basic para Excel y Word 2000. México:
Alfaomega, 2000.
SÁNCHEZ Ordóñez, Julio. Manual de Hidrología para Hidromensores. Bogotá:
HIMAT, 1975.
89
ANEXOS
Los siguientes anexos se encuentran en el CD entregable con la estructura de
contenido según lineamientos del RIUD (Repositorio Institucional Universidad
Distrital):
Aplicación Informática (.xlsm): OteroEspinelDavidAnexo-1
Niveles Horario Estación Merida (.txt): OteroEspinelDavidAnexo-2
Niveles Horario Estación San Gil (.txt): OteroEspinelDavidAnexo-3
Guía de Uso Aplicación Informática (.pdf): OteroEspinelDavidAnexo-4