msimula.pdf

Convenio Fundacin Polar Fundacite Aragua UCLA / dic

PRESENTACIN

El proyecto de Gestin Ambiental Integral de la Cuenca del Ro Gurico es un proyecto que auspician Fundacin Polar, FUNDACITE Aragua e HIDROCAPITAL. Es una actividad interinstitucional y multidisciplinaria cuyo objetivo principal es el desarrollo y aplicacin de metodologas para la gestin ambiental integral de cuencas. Una componente del proyecto es el desarrollo de sistemas informticos como herramientas bsicas para la gestin. En este aspecto, se trata de integrar los manejadores de bases de datos, los sistemas de informacin geogrfica y los modelos de simulacin, todo ello para facilitar la tarea de evaluacin de los escenarios alternativos de gestin de los sistemas fsicos. El Decanato de Ingeniera Civil de la Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado participa en dos de los estudios del proyecto, uno de los cules esta referido al desarrollo e instrumentalizacin de modelos de simulacin hidrolgica paramtrica. El presente documento constituye el manual tcnico del sistema SIMULACIN, en su primera fase, desarrollado en el contexto del proyecto descrito. Barquisimeto, septiembre 2000.


2.0 LA INFORMTICA Y LA GESTIN INTEGRAL DEL RECURSO

AGUA EN LAS CUENCAS. BASES CONCEPTUALES. Desde el punto de vista informtico, una cuenca puede ser conceptualizada

como un sistema fsico que interrelacionado con una serie de factores, denominados entradas, lo cual genera una determinada funcin de respuesta, o salida. Dicha funcin de respuesta define un estado particular del sistema. En la figura 1 se muestra un esquema que ilustra este concepto. Como puede apreciarse, las variables de entrada corresponden a los mbitos socio - econmicos, fsicos, ambientales y polticos; la proporcin en que cada uno de ellos contribuye a la funcin de respuesta del sistema no es constante para una cuenca dada ni de un sistema a otro. Tampoco los elementos de entrada son independientes entre s; por el contrario, ellos se relacionan estrechamente y de manera dinmica. Esta forma de formalizar el problema es muy importante durante el proceso de planificacin ya que asegura una visin interdisciplinaria e integral del mismo. Para una determinada estructura de las entradas, y un estado del sistema, se genera una respuesta especfica, la cual tambin se denomina usualmente como escenario. Si dicho escenario se establece para un perodo de datos medidos, el mismo corresponder al escenario histrico. En este contexto, la fase de diagnstico del sistema es de suma importancia y su objetivo bsico debe ser establecer claramente las interrelaciones entre los factores presentados en la figura 1. De ser posible, y si la informacin bsica lo permite, dichas interrelaciones deben ser expresadas en trminos cualitativos y cuantitativos; de lo contrario debe establecerse cul es la informacin adicional que debe generarse para lograr un adecuado diagnstico. Planteado en estos trminos, y empleando una analoga geomtrica, el anlisis conceptual es bidimensional y no incluye la variable tiempo; por tanto, es vlido para un instante dado. El tiempo constituye el tercer eje referencial y su inclusin debe hacerse para una longitud dada, la cul corresponder al horizonte de planificacin seleccionado. La inclusin de la variable tiempo en el proceso introduce un nuevo elemento que ampla los requerimientos del anlisis. En efecto, ahora tambin debern establecerse las relaciones temporales de las variables de entrada: as mismo, los estados iniciales del sistema en cada intervalo de estudio quedarn definidos por los estados finales del sistema para el intervalo anterior. El proceso resulta relativamente sencillo cuando se aplica a un perodo histrico en el cul las estructuras correlativas ente las variables de entrada y el sistema pueden ser verificadas o ajustadas.


Sociales

Econmicos

Fsicos

Ambientales

Polticos

Cuenca ( Sistema )

Estado del Sistema

Entradas Salidas

Figura 1. LA CUENCA COMO SISTEMA


Sin embargo, el mayor inters del proceso de planificacin est en la estimacin de los escenarios alternativos futuros. En estos trminos, una prediccin futura no es posible; el proceso slo puede incluir estimaciones de escenarios alternativos futuros y una apreciacin del nivel de confiabilidad que tienen dichas estimaciones. Ello introduce ahora los conceptos de confiabilidad y riesgo como elementos bsicos a incorporar en el proceso.

En este punto, los procedimientos de simulacin de los sistemas fsicos constituyen una poderosa herramienta de evaluacin de escenarios alternativos futuros y permiten resolver interrogantes relacionadas a la estructura espacial y temporal de las variables, a los estados del sistema y a los niveles de incertidumbre y riesgo que puedan evidenciar.

En algunos procesos, tales como en la polucin y contaminacin, la simulacin de los sistemas es un paso ineludible si se desea prevenir efectos que luego pudieran ser irreversibles o de muy lenta recuperacin. En la figura 2 se ilustran estos conceptos. En dicha figura el primer nivel, resaltado en negrita, corresponde al perodo para el cul es posible determinar las correlaciones entre las variables y las caractersticas fsicas o estados del sistema; ello es posible debido a la existencia de los registros histricos. En el proceso de modelacin esta fase se denomina de calibracin y tiene como finalidad determinar los parmetros del sistema. Realizado el proceso de calibracin se formulan las diversas estructuras de asociacin, o hiptesis, para las variables de entrada as como para los diferentes estados del sistema. Dichas hiptesis, tambin denominadas trazas, constituyen alternativas de accin que el planificador desea evaluar a fin de establecer su viabilidad. Cada una de las trazas es introducida al sistema obtenindose las respuestas del mismo o los escenarios alternativos factibles. El problema ser ahora determinar cual es el escenario, o combinacin de los mismos, que optimiza el logro de los objetivos fijados para el proyecto. Cuando los sistemas son complejos, y / o las alternativas numerosas, la tarea no es sencilla y debe recurrirse a los modelos de optimizacin de decisiones. El esquema que se muestra en la figura 3 permite explicar, de manera simplificada, en qu consiste el proceso de optimizacin. Para ello se debe partir de establecer los objetivos que se aspiran lograr para el proyecto. Usualmente, dichos objetivos estn expresados en trminos financieros: maximizacin de la relacin beneficio / costo, maximizacin de la relacin beneficio - costo o minimizacin de costos. Tambin pueden establecerse objetivos de ndole social, como la generacin del mximo nmero de empleos, de carcter ambiental e inclusive poltico.


Figura 2 EL ANLISIS DE ESCENARIOS ALTERNATIVOS.

Registro Histrico

Traza 1

Traza 2

Traza 3

Traza 4

SISTEMA( Cuenca )

Escenario Actual

Escenario Alternativo1



Escenario alternativo4

SISTEMA( Cuenca )


Desde el punto de vista operacional, la condicin bsica es que todos estos

objetivos puedan expresarse en trminos cuantitativos a travs de una expresin matemtica que se denomina la funcin objetivo. Si, a manera de ilustracin, se asume un proyecto de carcter agrcola de dos insumos bsicos x e y, tierra y agua por ejemplo, sin restricciones de disponibilidad para cada uno de ellos, se tendra una regin de soluciones factibles infinita y definida en el cuadrante positivo del eje de coordenadas cartesianas, ya que los valores de ambos insumos son siempre iguales o mayores que cero. Sin embargo, esta regin factible tericamente infinita se reduce cuando se introducen las diferentes restricciones que rigen para el sistema; stas tambin deben expresarse como funciones matemticas y se muestran en el grfico como las rectas Rn. Las diferentes restricciones van acotando una nueva regin de soluciones factibles, la cual aparece en la figura como un polgono.

Del infinito nmero de soluciones fsicamente factibles slo una de ellas

optimizar el objetivo establecido; su ubicacin en el grfico depender de la naturaleza de dicho objetivo, situndose normalmente en uno de los vrtices del polgono, tal como se ilustra en la figura. La estructuracin de un modelo de optimizacin de decisiones no es una tarea sencilla, pudiendo usualmente conducir a sistemas de ecuaciones difcilmente solubles de forma manual. A manera de ejemplo puede citarse el modelo de optimizacin elaborado para el proyecto Yacamb Qubor, en el Estado Lara, Venezuela, el cul consta de 500 ecuaciones con 450 incgnitas que deben resolverse aproximadamente unas 1500 veces.

Una vez desarrollados, los modelos de optimizacin constituyen una poderosa herramienta de la planificacin hidrulica ya que permite rpidamente establecer la secuencia ptima de obras, o de cursos de accin, para los objetivos establecidos. As mismo, posibilitan definir cual es la prioridad que tienen las acciones a realizar en el horizonte de planificacin establecido en funcin de sus aportes en el logro de los objetivos fijados. Las variaciones en los costos, la evaluacin de nuevas alternativas que se propongan, e inclusive cambios en los objetivos, tambin puede ser rpidamente estudiados con el modelo de optimizacin. Obviamente, esto requiere una permanente actualizacin de la informacin bsica del modelo.


y

x

Regin de Factibilidad

R1

R2

R3 R3

Figura 3. MODELO DE OPTIMIZACIN

Posible punto ptimo.

A manera de resumen, en la figura 4 se presenta un esquema simplificado de la forma en que se interrelacionan las diferentes herramientas informticas en el proceso de planificacin ambiental e hidrulica. Como puede observarse, el objetivo final del proceso es la formulacin y evaluacin de polticas alternativas de gestin; dichas polticas incluyen aspectos estructurales y no estructurales, as como aspectos operacionales y de manejo del sistema. Con esta finalidad, deben cumplirse dos fases previas, la primera de las cules est referida a la caracterizacin del sistema y a la identificacin y evaluacin de las alternativas viables de gestin que hagan posible la consecucin de los objetivos establecido. Para ello se cuenta con tres tipos de herramientas informticas: las bases de datos, los modelos de simulacin y los sistemas de informacin geogrfica, SIG. Estos tres niveles estn estrechamente interrelacionados entre s.


Las bases de datos tienen como finalidad almacenar y procesar la cuantiosa informacin bsica existente, o generada en el campo, debiendo ser sistemas de fcil acceso y amigables para el usuario. En este sentido dos de las herramientas ms difundidas son el FoxPro y el Acces. De manera general, los modelos de simulacin estn referidas a la cantidad y calidad del agua; a su vez, los de cantidad de agua pueden estar referidos a disponibilidades superficiales o subterrneas. A su vez, los diferentes algoritmos pueden diferenciarse por los intervalos de tiempo empleados en los clculos. En trminos generales y a nivel de cuenca, los modelos de calidad se originan en modelos hidrolgicos de cantidad a los cuales se les agregan subrutinas que describen los diferentes procesos fsicos, qumicos y biolgicos que se derivan del proceso polutivo. Los SIG son software asociados a las bases de datos que permiten desplegar espacialmente la informacin derivada de la informacin bsica o de procesos de simulacin.

Debe sealarse que actualmente ya existen algunos sistemas que integran los tres aspectos en un slo sistema como el MMS, desarrollado para el Banco Interamericano de Desarrollo, BID. Los resultados de la primera fase, de identificacin y evaluacin de la factibilidad de las alternativas, se introducen en el modelo de optimizacin de decisiones, el cul permitir establecer las secuencias ptimas de obra o de gestin.

Tambin, la figura 4 permite visualizar un elemento bsico en la fase de conceptualizacin del desarrollo de aplicaciones de los SIG: los mismos se inscriben en un contexto general de herramientas informticas de apoyo a la planificacin y la gestin ambiental de las cuencas.

En otras palabras, la instrumentalizacin de los SIG no constituye

un fin por si mismo y su desarrollo no puede darse de manera aislada del contexto de planificacin.


B a s e s d e d a t o s .

M o d e lo s d e S im u la c i n .

S is te m a s d e In f o r m a c i n

G e o g r f i c a , S I G .

M o d e lo d e O p tim iz a c i n .

F o r m u la c i n y E v a lu a c i n d e P o l t ica s

A lte r n a t i v a s d e G e s ti n .

F ig u r a 4 . H E R R A M IE N T A S IN F O R M T IC A S E N L A P L A N IF IC A C I N H ID R U L IC A .


3.0 MODELOS MENSUALES DE SIMULACIN LLUVIA

ESCORRENTA

3.1 Antecedentes En Venezuela, uno de lo antecedentes principales en el uso de modelos de simulacin paramtrica se remonta a la dcada de los setenta, con el empleo del STANFORD IV, del profesor Ray K. Linsley. Sin embargo, los requerimientos de informacin tan detallados limitaban grandemente en la prctica la aplicacin extensiva de este modelo. Posteriormente, en 1976, se elabora el modelo SIMULACI, a escala mensual, el cul constituye una referencia metodolgica importante en el rea del desarrollo de la simulacin hidrolgica en el pas. Sin embargo, corresponde al Ministerio del Ambiente y de los Recursos Naturales Renovables, dar el mayor impulso a travs de su extensa aplicacin en diversos proyectos a nivel nacional, destacando el de evaluacin del potencial energtico hidrulico nacional. Ello se hace a travs de una versin modificada del SIMULACI, denominada SIHIDME. Desde entonces, y a la par del creciente desarrollo de la informtica, se han desarrollado e instrumentalizado una serie de algoritmos de simulacin que cubren todas las reas del desarrollo de los recursos hdricos. Sin embargo, en muchos casos, la documentacin tcnica de dichos algoritmos, as como de las experiencias obtenidas en el pas en su utilizacin, no ha sido suficientemente documentada y difundida, lo cul restringe su conocimiento y aplicacin, an cuando algunas universidades ya han incorporado este tpico en sus programas regulares de enseanza de la hidrologa bsica. Un esfuerzo resaltante en este aspecto, lo constituye el realizado por el hoy Centro Interamericano de Desarrollo e Investigacin Ambiental y Territorial, CIDIAT que a lo largo de estos aos, y a nivel de postgrado, ha realizado una intensa labor en este sentido. 3.2 El modelo SIMULACI 3.2.1 Formulacin matemtica Conceptualmente, el modelo SIMULACI es una representacin de la ocurrencia del ciclo hidrolgico en la cuenca, a escala de tiempo mensual. Cada uno de los procesos fsicos que componen dicho ciclo hidrolgico es representado a travs de un conjunto de ecuaciones y relaciones matemticas, todas de carcter lineal.


Los resultados del proceso de simulacin se expresan en trminos de los volmenes de agua mensuales de agua generados en la cuenca, expresados en millones de metros cbicos por mes. A continuacin se describen brevemente los procesos considerados en el modelo. 3.2.1.1 Precipitacin. La informacin de precipitacin mensual para cada una de las estaciones existentes en la cuenca, y para el perodo de trabajo seleccionado, constituye una informacin bsica de entrada para el modelo. A partir de la misma, y teniendo en cuenta la distribucin espacial de la lluvia, el programa calcula una precipitacin media mensual para cada una de las subcuencas en las que se divide la cuenca. Ello se hace empleando la expresin:

PREM I L PRE I IE PORCP IE Li

i NEPRE

( , ) ( , ) * ( , )==

=

1

( 3.1 )

en la cul:

PREM (I,L): precipitacin promedio del mes I en la subcuenca L

PRE (I,IE): precipitacin del mes I en la estacin IE

PORCE (IE, L): fraccin del rea de la subcuenca L influida por la estacin IE

NEPRE: nmero de estaciones de precipitacin

Como se ha mencionado anteriormente, la aplicacin de la ecuacin (3.1) supone un previo proceso de segmentacin de acuerdo a criterios de homogeneidad espacial de topografa, suelos, vegetacin y otros. Luego, se requiere tambin la elaboracin de un mapa representativo de la distribucin espacial de la precipitacin empleando, por ejemplo, el mtodo de los polgonos de Thiessen. La superposicin de ambos mapas genera la matriz PORCP (IE, L), que es la que expresa cul es el porcentaje de influencia que tiene cada estacin de precipitacin en cada una de las subcuencas. Con esta informacin, y la correspondiente a los registros de precipitacin en cada estacin, el modelo calcula la precipitacin media mensual para cada una de las subcuencas.


3.2.1.2 Evapotranspiracin. Para el clculo de la evapotranspiracin mensual en cada una de las subcuencas, el algoritmo parte de la determinacin de la evaporacin media mensual, para lo cual emplea una relacin similar a la (3.1):

EVMC I L EVAP I IE PORCE IE Li

i NEVAP

( , ) ( , )* ( , )==

=

1

(3.2 )

en la cul: EVMC (I, L): evaporacin media durante el mes I en la subcuenca L

EVAP (I, L): evaporacin media de tina en la estacin IE durante el mes I

PORCE ( IE, L): fraccin del rea de la subcuenca L influida por la estacin IE

NEVAP: nmero de estaciones de evaporacin

La tasa de evapotranspiracin real en cada subcuenca es considerada como una funcin lineal del contenido de humedad en el suelo, definindose un rango de humedad comprendido entre la capacidad de campo y un valor inferior a l denominado HES, para el cul la evapotranspiracin real es igual a la potencial. Por debajo de dicho contenido lmite, la evapotranspiracin real disminuye; estas relaciones se expresan en las ecuaciones alternativas siguientes:

E V E V M C I L C KHS IH E S= ( , ) * *3

(3.3)

E V E V M C I L C K= ( , ) * 3 (3.4)

donde:

EV: evapotranspiracin real en la subcuenca L, mes I

HSI: humedad inicial del suelo para la subcuenca L

HES: contenido lmite de humedad del suelo

CK3: factor para convertir la evaporacin de tina a evapotranspiracin potencial


La ecuacin (3.3) se aplica si el contenido de humedad en el suelo, HSI, para un mes cualquiera, es menor que el contenido lmite de humedad; en caso contrario, la evapotranspiracin real se calcula por la relacin ( 3.4 ). 3. 2.1.3 Infiltracin Fsicamente, la infiltracin est dada por la fraccin de agua de lluvia que ingresa al suelo; obviamente, dicha fraccin es funcin de sus caractersticas de infiltracin; en el modelo, esta propiedad se denomina como su capacidad de infiltracin. Las ecuaciones establecidas son:

AINFRE PREM I L= ( , ) (3.5)

AINFRE CINF= (3.6)

en las cules:

AINFRE: infiltracin ocurrida durante el mes I

PREM (I, L): precipitacin media sobre la subcuenca L, mes I

CINF: capacidad de infiltracin de la subcuenca

La ecuacin (3.5) se aplica cuando el valor de la precipitacin media mensual en la subcuenca es menor que la capacidad de infiltracin; en caso contrario, la ecuacin (3.6) es la vigente. 3.2.1.4 Percolacin y Humedad del Suelo El almacenamiento de humedad en el suelo puede considerarse a dos niveles. El primero es el denominado almacenamiento superior de humedad y est dado por el contenido de humedad hasta la zona de profundidad radicular, pudiendo estar este nivel a saturacin o por debajo de l. El almacenamiento inferior de humedad est constituido por la zona de flujo subsuperficial y de recarga hacia los acuferos. La retencin de humedad en el almacenamiento superior tiene como lmite la capacidad de campo, la cul se define como el contenido de humedad en el suelo despus de que ha sido sometido a una succin de 1/3 de atmsfera.


El agua retenida entre 0 y 1/3 de atmsfera est contenida en los macroporos del suelo. Este contenido de humedad es eliminado debido a que su peso es mayor que la fuerza de retencin y es lo que se denomina agua de percolacin; las ecuaciones de este proceso son:

GR HS CC= - (3.7)

GR = 0 (3.8) donde:

GR: percolacin de la subcuenca considerada, durante el mes.

CC: capacidad de campo.

La ecuacin ( 2.7 ) se aplica cuando la humedad resultante en el suelo es mayor que la capacidad de campo; en caso contrario, no existe percolacin. Para el mes inicial, la humedad del suelo, HS, es dato de entrada; para los meses siguientes se calcula a travs de la relacin:

HS AINFRE HSI EV= + -( ) (3.9)

3.2.1.5 Almacenamiento Base El almacenamiento base, o agua del almacenamiento inferior del suelo, est dada por la relacin:

VOI VOII VGR FSU FSUBE QB= + + - - (3.10)

con: VOI: volumen de agua almacenada durante el mes

VOII: volumen de agua almacenada al inicio de mes

VGR: volumen de agua percolada durante el mes

FSU: flujo subterrneo afluente

FSUBE: flujo base en la cuenca durante el mes.

QB: flujo que sale de la cuenca en forma subterrnea.


A su vez, los trminos FSUBE y QB se calculan por:

FSUBE C VOII C VGR C FSU= + +3 4 5* * * (3.11)

QB C6* VOII C7* VGR C8* FSU= + + (3.12)

Expresiones en las cules C3, C4 y C5 representan las fracciones de VOII, VGR y FSU de la cuenca como flujo subsuperficial y llegan al cauce principal; C5, C7 y C8 tambin son fracciones de los mismo trminos pero salen de la cuenca en forma de flujo subterrneo, sin llegar al cauce principal. 3.2.1.6 Escorrenta Superficial Hasta este punto las ecuaciones han representado los procesos de trnsito de la fraccin de agua de lluvia que llega al suelo y circula a travs de l, calculando inclusive el aporte por flujo subsuperficial. El otro componente mayor est dado por la escorrenta superficial directa que se define por: SRO SROI FSA PREM I L AINFRE1= + + -( , ) (3.13)

donde:

SRO1: agua disponible para escurrir, en forma superficial, durante el mes

SROI: agua disponible para escurrir superficialmente en la subcuenca al

Inicio del mes

FSA: flujo superficial afluente a la subcuenca durante el mes

El trmino SROI es dato para el primer mes de la simulacin, calculndose luego para los meses sucesivos de acuerdo a la relacin:

SROI = C10 * SRO1 (3.14)

expresin en la cul C10 representa la fraccin de agua disponible para escurrir que queda retenida para el siguiente mes; fsicamente es un concepto similar al de flujo de recesin.


3.2.1.7 Escorrenta Total.

La escorrenta total a la salida de la cuenca est dada por: ESC I L FSUBE SRO( , ) = + 2 (3.15) expresin en la cul SRO2 es igual a SRO1*C9, siendo la fraccin de agua disponible para escurrir superficialmente y que efectivamente sale de la cuenca durante el mismo mes. Obviamente, C9 y C10 son complementarios y su adicin es igual a la unidad. En la figura 5 se presenta un esquema conceptual general del modelo, habindose mantenido en l mismo la misma denominacin que tienen las diferentes variables en la formulacin matemtica.

3.2.2 Creacin de archivos de datos en el modelo SIMULACI

Iniciado el programa, y luego de hacer click en continuar de la pantalla de presentacin, se mostrar el men principal del programa:

En este men se pulsa ahora el primer botn de la derecha (Mensuales) y el programa presentar el men correspondiente a los modelos mensuales, el cul debe lucir de la forma siguiente:


VGR

ESC

FSUBE

QB

EV

SRO2

PREM

FSU

HES CC

Cauce Natural ALMACENAMIENTO BASE

AINFRE

Fig. 5.- CONCEPTUALIZACIN DEL MODELO SIMULACI


En este men aparecen 5 opciones. La primera, Archivos es la que permite crear y editar los archivos de datos para la ejecucin de los modelos mensuales. Los dos modelos mensuales, SIMULACI y SIHIDME, utilizan el mismo archivo de datos. En lo que sigue, se asume que se va a crear un archivo de datos, ejecutarlo y luego editarlo para realizar cambios para una nueva corrida. Si se pulsa la opcin archivos aparecer el siguiente men:

Ahora, para crear un archivo de datos debe hacerse clic en la imagen de Crear Archivo y se visualizar lo siguiente:

Como puede observarse, el programa solicita el nombre del archivo de datos a crear el cul debe colocarse sin extensin alguna; de manera automtica, el algoritmo agregar la extensin .dat, tal como se apreciar en la fase de edicin de dichos archivos.


Proporcionado el nombre el nombre del archivo de datos a crear y pulsando Aceptar o la tecla Enter, aparecer la pantalla relativa a la informacin bsica requerida para la creacin del archivo de datos, que se muestra a continuacin. La informacin solicitada es bastante explcita, indicndose en cada caso el rango de valores aceptado por esta versin del programa. Tambin, se han incluido instrucciones de validacin de los datos de forma tal que si el usuario no se circunscribe a los rangos establecidos, el programa emitir un mensaje de error y no permite continuar con el siguiente dato a introducir hasta que el valor sea correctamente ingresado.

En este formulario, el ltimo dato que debe introducirse es el de nmero de estaciones de evaporacin, del cul el usuario debe salir con la tecla Tab. Cuando ello suceda, aparecer el comando continuar que permite proseguir con la introduccin de datos. Hecho ello, el programa crear un archivo de acceso secuencial con el nombre asignado y con la extensin .dat y conducir al usuario nuevamente a la pantalla Modelos Mensuales en la que podr observarse que la opcin Editar Archivo ha sido activada nuevamente. Si se pulsa en esta ltima opcin, aparecern las opciones que permiten seleccionar el archivo de datos en los cules se introducir la informacin.


Esta es la que se muestra en la figura adjunta y en la que se puede observar que, a excepcin de la opcin Seleccionar archivo, las dems no estn disponibles. Las mismas se activarn cuando se pulse con el ratn el archivo de datos seleccionado.

Cada una de las opciones de introduccin de datos conducir a diferentes formularios; en cada uno de ellos existen comandos de actualizacin que deben ser pulsados para guardar la informacin. La primera vez que se muestra un formulario de datos las celdas aparecern vacas. Si por alguna razn la introduccin de datos no se concluye en una sola sesin, la siguiente vez el formulario mostrar valores cero que debern ser reemplazados por el dato que se desea introducir. Cada uno de los formularios es bastante explcito de manera que no se estima necesario un mayor detalle con relacin a su empleo. El apartado siguiente se refiere a los criterios bsicos para la elaboracin de los datos de entrada al modelo.


3.2.3 Criterios bsicos para la preparacin de los datos de entrada al modelo SIMULACI

De acuerdo a su autor, los datos de entrada al modelo pueden clasificarse en cinco grupos, (Garca, 1976 ):

Datos hidrometereolgicos. Constantes fsicas de la cuenca. Parmetros de los procesos hidrolgicos. Valores iniciales de las variables. Datos de entrada generales.

La preparacin de los datos de entrada se inicia con la delimitacin de la cuenca en las hojas cartogrficas respectivas, estimndose conveniente elaborar un mapa base general, en la cul debe sealarse la red hidrogrfica, la vialidad y los principales centros urbanos. El siguientes paso es la divisin de la cuenca en subcuencas, si ello se estima conveniente debido al tamao y a las condiciones de heterogeneidad espacial que puedan evidenciar sus caractersticas fsicas. Los factores de topografa, hidrografa, suelos y vegetacin, son los principales elementos a considerar en esta divisin de subcuencas. Sin embargo, existe otro elemento bsico para la segmentacin y es el referido a los puntos especficos del rea para los cuales se desea obtener una estimacin de las escorrentas mensuales. La evaluacin de los posibles sitios de aprovechamiento superficial constituye un ejemplo tpico de ello; en estos casos, dichos sitios constituirn puntos terminales de algunas de las subcuencas consideradas en la divisin. La divisin en subcuencas debe ser expresada en un mapa, a la misma escala que el mapa base, y en la cul puede procederse al clculo del rea de cada una de dichas subcuencas. Luego, debe definirse el perodo de trabajo para el modelo. En la fase de calibracin, dicho perodo corresponder al lapso comn para el cul existen datos de precipitacin, evaporacin y escorrenta en todas las estaciones consideradas. Usualmente, es el perodo del registro de escorrenta el que determina el perodo de trabajo. En fase de calibracin, no se requieren datos de escorrenta por lo que el perodo de trabajo a seleccionar depender de la longitud de los registros de las estaciones de precipitacin y evaporacin.


3.2.3.1 Datos hidrometereolgicos La informacin hidrometereolgica requerida por el modelo est constituida por los datos mensuales de precipitacin y evaporacin, expresados en milmetros, y de volmenes escurridos mensuales, en millones de metros cbicos, si se utiliza el programa en fase de calibracin. A fin de disponer de la mayor longitud de registros de precipitacin y evaporacin es usual estimar los datos faltantes que pudieran existir en los registros histricos. Para ello, es recomendable utilizar procedimientos de correlacin estadstica, preferiblemente del tipo lineal mltiple, entre las estaciones existentes en la cuenca. La utilizacin de hojas de clculo, o de algunos de los programas estadsticos disponibles en el mercado, resulta de gran utilidad en esta fase. La utilizacin del mtodo de la razn normal sin estaciones adyacentes slo se recomienda como ltimo recurso; ello debido a que en dicho mtodo no hay forma de estimar el nivel de confiabilidad del clculo. 3.2.3.2 Constantes fsicas de la cuenca Estos datos de entrada definen las caractersticas generales de la cuenca y estn dados por:

Nmero de subcuencas. rea de cada una de las subcuencas, en km2. Nmero de estaciones de precipitacin. Nmero de estaciones de evaporacin. Porcentaje de rea de influencia de cada estacin de precipitacin sobre

cada subcuenca. Porcentaje de rea de influencia de cada estacin de evaporacin sobre

cada subcuenca. Para la determinacin del rea de influencia de cada estacin de precipitacin sobre cada subcuenca se requiere elaborar un mapa de distribucin espacial de la precipitacin en la cuenca, empleando para ello el mtodo de los polgonos de Thiessen. Dicho mapa deber estar a la misma escala que el mapa base. Luego, se superponen el mapa de divisin en subcuencas y el de polgonos de Thiessen, pudiendo calcularse las reas de influencia que tiene cada estacin sobre cada una de las subcuenca. Dichas reas se expresan en fraccin de unidad y constituyen los valores de la matriz de reas de influencia de las estaciones de


precipitacin sobre cada subcuenca. En el programa, dicha matriz se denomina PORCP. En algunos casos, y sobre todo cuando existen dudas con relacin a la aplicabilidad del mtodo de los polgonos a la cuenca, suele calcularse un factor de correccin para los datos de precipitacin el cual estar dado por el cociente entre la precipitacin media de la cuenca calculada por polgonos de Thiessen y el valor similar calculado por Isoyetas. Tambin debe definirse una matriz de reas de influencia de las estaciones de evaporacin sobre cada una de las subcuencas, denominada PORCE en el programa, la cual se calcula de manera anloga a la descrita para la precipitacin. 3.2.3.3 Parmetros de los procesos hidrolgicos Estos parmetros proporcionan informacin sobre el orden de magnitud de los procesos hidrolgicos o de los coeficientes que los afectan. Un primer grupo de ellos est referido a las caractersticas hidrodinmicas del suelo; as, uno de los principales parmetros del modelo lo constituye la capacidad de infiltracin de la cuenca, CINF, el cul determina qu fraccin del agua precipitada ingresa al suelo y qu parte queda en la superficie del terreno como escorrenta superficial. Fsicamente, el parmetro CINF constituira una aproximacin conceptual a la infiltracin acumulada durante el mes, por lo cul no debe confundirse con la velocidad de infiltracin. De acuerdo a lo presentado por Garca (1976), el valor de este parmetro puede estimarse a partir de las caractersticas de textura del suelo, tal como se aprecia en el cuadro 3.1. La capacidad de campo, CC, puede definirse como el contenido de humedad en el suelo a 15 atmsferas de tensin; su valor inicial tambin puede estimarse a partir de la textura del suelo, tal como se aprecia en el cuadro 3.1. El modelo considera que el proceso evapotranspirativo puede efectuarse sin restricciones en el rango de humedad entre capacidad de campo y un contenido definido como el contenido lmite de humedad del suelo, HES. En dicho rango, la evapotranspiracin real es igual a la potencial; por debajo de l, la evapotranspiracin real se reduce linealmente. Igualmente, los valores iniciales del HES pueden estimarse a partir de la textura del suelo y la tabla 3.1. Otro parmetro de proceso es el coeficiente de tina, CK3, el cul representa la relacin entre la evaporacin de tina y la evapotranspiracin potencial. Un valor inicial para este parmetro puede tomarse en 0,8. Dos grupos de parmetros de procesos estn asociados a las entradas y salidas de agua hacia y desde el almacenamiento inferior de humedad del suelo.


Como ha sido expuesto en la formulacin matemtica, las entradas de agua

hacia dicho almacenamiento tienen tres componentes: el flujo subsuperficial proveniente de las subcuencas ubicadas aguas arriba, la percolacin proveniente del almacenamiento superior de humedad del suelo y el volumen inicial de agua contenida en el propio almacenamiento. Desde este almacenamiento inferior del suelo existen dos salidas de agua: una que se dirige hacia los cauces, FSUBE, y otra que pasa hacia la subcuenca contigua aguas abajo, QB. En ambos casos se asume que la salida total est compuesta por fracciones de cada una de las entradas de agua. As, los parmetros C3, C4 y C5 estn asociados al almacenamiento inicial de humedad, la percolacin proveniente del almacenamiento superior y al flujo lateral que llega de la subcuenca aguas arriba, respectivamente. La sumatoria de todas las fracciones constituye FSUBE. De manera anloga, los parmetros C6, C7 y C8 estn asociados a las mismas entradas anteriormente referidas y su sumatoria constituye la salida QB.

Cuadro 3.1 Valores de algunos parmetros de los procesos.

Textura CC mm/50 cm

PMP mm/50 cm

CINF mm/50 cm

HES mm/50 cm

Arenosa 78 ( 47 - 108 )

33 ( 11 - 54 )

78 ( 47 - 108 )

62 ( 38 - 86 )

Franco

Arenoso 107

( 70 - 144 ) 46

( 28 - 64 ) 107

( 70 - 144 ) 86

( 56 115 )

Franco 159 ( 122 - 195 )

62 ( 54 - 70 )

159 ( 122 195 )

92 ( 98 86 )

Franco

Arcilloso 184

( 150 - 217 ) 89

( 72 - 105 ) 184

( 150 217 ) 147

( 120 174 )

Arcillo Arenoso

203 ( 169 - 236 )

98 ( 81 - 115 )

203 ( 169 236 )

162 ( 135 189 )

Arcilloso

220

( 186 - 254 ) 101

( 90 - 111 ) 220

( 186 254 ) 176

( 149 203 )

Fuente: Garca, 1976.


Los pares de parmetros que afectan los mismo procesos de entrada son complementarios y deben cumplir con la condicin de que su sumatoria sea inferior, o en caso extremo igual, a la unidad. No existe un criterio terico que permita definir un valor inicial de estos parmetros, siendo una prctica comn iniciarlos con valores entre 0,20 y 0,3 para C3, C4 y C5, y entre 0,02 y 0,05 para C6, C7 y C8. 3.2.3.4 Valores iniciales de las variables Para los almacenamientos considerados en la formulacin del modelo debe proveerse el valor de su condicin inicial para el primer intervalo de simulacin; para los siguientes, el programa calcular dicho valor. Estos almacenamientos estn referidos al agua disponible para escurrir superficialmente, PSROI, el contenido de humedad en el suelo, PHSI, y el agua inicial contenida en el almacenamiento inferior de humedad en el suelo, PVOII. En este caso, y por las propias caractersticas fsicas de los procesos, no existen relaciones que permitan su determinacin a escala de tiempo mensual. Por ello, es recomendable fijar su valor inicial en funcin del perodo con el cual se inicia la calibracin. As, si el mes inicial corresponde a un perodo de comienzo de estiaje puede asumirse que los almacenamientos deben tener una significativa cantidad de agua debido al reciente perodo hmedo. Lo contrario suceder si la calibracin se inicia en un mes hmedo.

Una forma de verificar la validez de los valores adoptados para los almacenamientos iniciales es comparar los volmenes observados y simulados para el primer mes de clculo, en el cul el efecto de estos valores iniciales es determinante. 3.2.3.5 Datos de entrada generales Este conjunto de datos proporciona informacin general de la cuenca para la corrida. Est referida al nombre la cuenca, ao inicial de la corrida, nmero de aos. Adicionalmente a las variables descritas, existen dos matrices de datos que revisten particular importancia para el modelo: LTRIB y IALIM. Las mismas proporcionan informacin sobre los sentidos de flujo entre las subcuencas. A manera de ejemplo, en la figura adjunta se muestran dos configuraciones de direcciones de flujo a fin de facilitar su explicacin. En el caso (a) se presenta un modelo sencillo en el cual se han establecido tres subcuencas secuenciales y en las cuales los vectores son indicativos de las direcciones de flujo definidas. La matriz LTRIB es unidimensional y tiene NC elementos; su objetivo es informar si la subcuenca tiene o no tributarios y cuntos.


As, la configuracin 0 1 1 que aparece en el grfico indica que la subcuenca 1 no tiene tributarios, la segunda tiene un tributario y la tercera tambin uno. La matriz IALIM es de dimensiones NC x NC y tiene como finalidad establecer cules son las subcuencas tributarias, en concordancia con los valores definidos por LTRIB. La primera lnea de LTRIB corresponder a la primera subcuenca y sus valores sern 0 0 0 debido a que dicha subcuenca no tiene tributarios; en la segunda subcuenca aparece un tributario el cul es identificado en la lnea correspondiente a esta subcuenca con la configuracin 1 0 0.

Finalmente, para la tercera subcuenca, y en la tercera lnea, se identifica a la subcuenca aportante a ella al establecerse la configuracin 2 0 0. Un razonamiento similar permite interpretar la configuracin de direcciones de flujo que se presenta en el caso ( b ) de la figura. An cuando las direcciones de flujo son definidas por el usuario, es claro que la hidrografa y la divisin en subcuencas sern los criterios bsicos a considerar al definir los valores de LTRIB y IALIM.


El modelo puede trabajar en dos modalidades. La primera de ellas es la denominada fase de calibracin en la cual los valores de la escorrenta total calculada por el modelo a la salida de la cuenca son comparados con los valores de escorrenta observada en dicho punto. Si las diferencias resultan significativas en relacin a los criterios de aceptacin del ajuste, los cuales se discutirn ms adelantes, se modifican los parmetros de procesos y se realiza una nueva corrida. El proceso es iterativo, hasta lograr el mejor ajuste posible; cuando ello sucede puede considerarse que la cuenca est calibrada y que los valores asignados a los diferentes procesos y subcuencas son representativos de la ocurrencia del ciclo hidrolgico a escala mensual.

La segunda modalidad es la denominada fase de simulacin en la cul los parmetros fsicos de ajuste logrados en la calibracin se mantienen, cambindose ahora los registros de precipitacin y evaporacin mensual que ingresan al modelo como datos de entrada. Los nuevos registros de las variables hidroclimticas a emplear en la fase de simulacin pueden corresponder a otros perodos de registro de dichas variables o a trazas generadas por mtodos estocsticos.

3.2.4 Ejemplo de corrida

Si en el men principal de la pantalla Modelos Mensuales, ya presentado anteriormente, se pulsa la opcin Simulaci aparecer el men siguiente:

El paso inicial es seleccionar el archivo con el cul se realizar la corrida del programa, ello se hace pulsando la opcin Archivo que es la primera de la izquierda. Aparecer un men de seleccin de archivo similar al mostrado para la edicin del archivo de datos; para el ejemplo se emplear el archivo Yacamb.dat que se incluye con los archivos de distribucin del programa. Luego, debe hacerse clic en la opcin Ejecutar y aparecer el cuadro que solicita el nombre del archivo de salida, el mismo que deber escribirse con el formato *.sal, pulsando luego Aceptar. Hecho esto, el programa iniciar automticamente su ejecucin.


A diferencia de versiones anteriores, los resultados no se muestran por

pantalla durante la ejecucin del mismo. En este caso, al iniciarse la corrida se activa una barra de progreso que indica al usuario el porcentaje de avance en los clculos. Paralelamente, los resultados obtenidos se van escribiendo en el archivo de salida.

Realizada la ejecucin del programa puede pulsarse ahora la opcin Resultados y aparecer el siguiente men de opciones que permiten visualizar los resultados. Los botones de comando estn claramente identificados y cada uno de ellos conduce a un formulario especfico que presentar un tipo de salida.

Por ejemplo, si se hace clic en la opcin Resumen aparecer el formulario que muestra el resumen de la corrida realizada y que es el que se muestra a continuacin. En l mismo puede apreciarse, en el cuadro pequeo ubicado en la parte superior y a la derecha, los valores de volmenes totales observados y escurridos para todo el perodo de calibracin. Los mismos valores tambin se presentan en trminos de caudal continuo observado y simulado. El grfico central corresponde a los valores promedios de escorrenta mensual observada y simulada.


El detalle numrico de los mismos se presenta en el cuadro inferior del

formulario. El valor del coeficiente de correlacin entre valores observados y simulados tambin se incluye en el resumen de la corrida. Sin embargo, ste ltimo valor debe tomarse como referencial, sobre todo si la calibracin se est realizando en una zona de alta variabilidad estacional de las escorrentas.

La opcin Grfico conduce a la pantalla de graficacin de resultados, la cual se presenta en la figura adjunta. Como puede observarse, el formulario presenta un grfico principal de volmenes observados y simulados, hacia la derecha, y una tabla detallada con los valores mensuales, hacia la izquierda. Por defecto, los valores que se presentan corresponden a todo el perodo de calibracin; sin embargo, el usuario puede solicitar la graficacin y presentacin de resultados para cualquier otro lapso dentro del perodo de calibracin. Las dos lneas discontinuas que aparecen en el grfico corresponden a los valores promedio de las series observadas y simuladas. Obviamente, en el proceso de calibracin estas dos lneas debern acercarse lo ms posible.


Sin embargo, debe recordarse que debido a la escala de tiempo del modelo y a su carcter enteramente lineal, no ser posible obtener una calibracin exacta para el perodo hmedo y de estiaje. Lo usual es que el modelo ajuste bien o en los picos o en los meses de sequa. Depender del objetivo que el usuario persigue con la aplicacin del modelo si se decide ajustar con mayor nivel de precisin en uno u otro sector estacional.

3.3 El modelo SIHIDME Este algoritmo parte de la concepcin del SIMULACI, al cual se le introduce una serie de modificaciones, tales como la reduccin del intervalo de trabajo a quince das y el tratamiento de los procesos de humedad en el suelo. El sisteme hidrolgico se describe en trminos de almacenamientos y procesos de transferencia, los cuales se describen brevemente a continuacin y se representan en la figura 6.


3.3.1 Almacenamientos considerados en el modelo Almacenamiento Superficial Est formado por el almacenamiento de detencin y el de retencin superficial; es un almacenamiento de carcter temporal y se produce cuando la tasa de precipitacin excede a las de infiltracin y de evaporacin. De l se origina el escurrimiento superficial. Almacenamiento Superior del Suelo El almacenamiento superior del suelo puede asociarse con la radicular del suelo o de flujo subsuperficial, y en ella la humedad puede encontrarse a tensin o como agua gravitacional.

Debido a ello, este almacenamiento se ha divido en dos compartimentos: el primero se refiere al agua en tensin y est definido por el contenido de humedad del suelo a capacidad de campo (CC), y el segundo corresponde al almacenamiento de agua libre o gravitacional y est definido por el contenido de humedad existente entre la capacidad mxima de almacenamiento del suelo (CINF) y la capacidad de campo.

En el almacenamiento a tensin la remocin del agua es a travs del proceso evapotranspirativo, mientras que el agua libre es removida por procesos de flujo subsuperficial y percolacin. Almacenamiento Subterrneo El almacenamiento subterrneo se ubica por debajo de la zona radicular y es eminentemente gravitacional; el modelo slo considera la fraccin que es aportada a los cauces. De este almacenamiento se originan los procesos hidrolgicos de flujo base, flujo subterrneo afluente y percolacin profunda. El mismo es alimentado por la percolacin profunda desde el almacenamiento libre y por el flujo subterrneo afluente proveniente de los segmentos superiores de la cuenca. Almacenamientos en los Cauces De este almacenamiento se genera la escorrenta a partir de la suma de todos los tipos de flujo que llegan a l: escurrimiento superficial, flujo base, interflujo y la escorrenta afluente de los segmentos ubicados aguas arriba.


3.3.2 Procesos hidrolgicos de transferencia

El modelo considera los siguientes procesos hidrolgicos de transferencia: Precipitacin. Flujo base Infiltracin. Recarga del acufero Evapotranspiracin. Flujo por el cauce Percolacin. Interflujo. Escurrimiento superficial. El interflujo y la percolacin tienen su origen en el agua gravitacional y se

producen simultneamente; el flujo base es definido como el aporte desde el almacenamiento subterrneo hacia los cauces. En el modelo, el acufero se define como aquella parte del almacenamiento subterrneo que no aporta el cauce; su recarga se expresa como una fraccin del almacenamiento subterrneo superior.

3.3.3 Formulacin matemtica

La formulacin matemtica del modelo SIHIDME es muy similar al del

modelo anterior, estando su mayor diferencia en el tratamiento de la humedad en el suelo 3.3.3.1 Precipitacin Se representa a travs de la siguiente ecuacin:

PREM I L PRE I IE PORCP IE Li

i NEPRE

( , ) ( , ) * ( , )==

=

1

( 3.16 )

en la cul: PREM (I,L): precipitacin promedio del mes I en la subcuenca L. PRE (I, IE): precipitacin del mes I en la estacin IE. PORCE (IE, L): fraccin del rea de la subcuenca L influida por la estacin IE. NEPRE: nmero de estaciones de precipitacin. La sumatoria de la ecuacin (3.16) se extiende desde 1 hasta NEPRE, siendo ste ltimo trmino el nmero de estaciones de precipitacin consideradas. PORCP (IE,L) tiene la misma conceptualizacin que en el modelo SIMULACI.


ESCORRENTA DESDE OTRAS CUENCAS FSA2

PRECIPITACIN

ALMACENAMIENTO SUPERFICIAL RO2

ALMACENAMIENTO EN CAUCES I-C3

INFILTRACIN- AINFRE CINF

ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL RO2-E1

ALMACENAMIENTO LIBRE SUP.CINF-CC

ALMACENAMIENTO TENSIN SUP.CC

PERCOLACIN PERC2

ALMACENAMIENTO SUBT. VOI

FLUJO SUBT. AFLUENTE FSU2

PERCOLACIN PROF. PERC2 C7

FLUJO SUBT. EFLUENTE QB2 C6

TOTAL SRO2 C8

EVAPOTRANSPIRACIN EVR2

INTERFLUJO INTF2 C4

Fig. 6 CONCEPTUALIZACIN DEL MODELO SIHIDME


3.3.3.2 Evapotranspiracin Potencial Para la determinacin de la evaporacin potencial se emplea la siguiente ecuacin:

EVMC I L EVAP I IE PORCE IE Li

i NEVAP

( , ) ( , )* ( , )==

=

1

*CK3 (3.17)

donde: EVMC (I, L): evaporacin media durante el mes I en la subcuenca L EVAP (I, L): evaporacin media de tina en la estacin IE durante el mes I PORCE( IE, L): fraccin del rea de la subcuenca L influida por la estacin IE

NEVAP: nmero de estaciones de evaporacin. CK3: coeficiente de tina. 3.3.3.3 Evapotranspiracin Real La tasa de evapotranspiracin real est constituida por la sumatoria de la evaporacin superficial (E1) y la evapotranspiracin desde el almacenamiento superior del suelo (E2), las cuales se calculan de acuerdo a las siguientes expresiones.

9*),(

221*),(*

21

1 CLIPREM

ROLIEVMCE

-= (3.18)

dnde: E1: evaporacin superficial VEMC (I,L): evaporacin potencial del mes I en el segmento L RO2: excedente de la lluvia por encima de la infiltracin PREM (I,L): precipitacin del mes I en el segmento L C9: coeficiente de evaporacin superficial

HESHST

REDE *2 = (3.19)

donde: E2: evapotranspiracin desde el almacenamiento de agua a tensin

RED: remanente de evapotranspiracin potencial una vez restado E1. HST: estado de humedad del almacenamiento de agua en tensin. HES: contenido lmite de humedad del suelo.


3.3.3.4 Infiltracin La infiltracin durante el perodo viene dada por la capacidad de infiltracin del suelo y se evala de acuerdo a las siguientes ecuaciones:

AINFRE = PR2 si: PR2 < ACINF (3.20)

AINFRE = ACINF si: PR2 >= ACINF (3.21)

en las cules: AINFRE: infiltracin ocurrida durante la quincena PR2: precipitacin quincenal ACINF: capacidad de infiltracin de la subcuenca La capacidad infiltrada (ACINF), es distribuida entre los almacenamientos de agua libre y agua en tensin, como se aprecia en la figura 7. Para este ltimo se tienen las ecuaciones siguientes: HST = HSTI + HT (3.22)

HT = 0.15 * CC + 0.7 * AINFRE (3.23)

dnde: HST: humedad del almacenamiento a tensin HSTI: humedad inicial en el almacenamiento a tensin

HT: parte de la infiltracin que pasa al almacenamiento a tensin AINFRE: infiltracin durante la quincena CC: capacidad de campo Cuando HST > CC el exceso de agua del almacenamiento a tensin, por encima de la capacidad de campo, pasa al almacenamiento libre del suelo, en el cual se emplea la ecuacin:

HSL = HSLI + HL (3.24)

donde: HL: parte del agua infiltrada que pasa al almacenamiento libre HSLI: estado inicial del almacenamiento libre


HSTI + HSLI = 0

HSL = AGUA LIBRE

RO2 = AGUA SUP. ( PR2 AINFRE )

CAPACIDAD MX. DE ALMACENAMIENTO

CAPACIDAD DE CAMPO CC

CINF

CC/2

0.15 * CC + 0.7 * AINFRE

Fig. 7 DISTRIBUCIN DEL AGUA PRECIPITADA

HT = 0.15 * CC+ 0.7 * AINFRE Si HT > CC HT = CC HL = AINFRE HT HST = HSTI + HT HSL = HSLI + HL

CURVA MX. INFILTRACIN AINFRE

Humedad Total (mm)

HST = AGUA EN TENSIN

Precipitacin (mm)


3.3.3.5 Interflujo y percolacin

Ambos procesos se originan del almacenamiento libre del suelo; para el interflujo se tiene:

INFL2 = HSL * C4 (3.25)

en las cules: HSL: estado de almacenamiento libre despus de sumada parte de la infiltracin

C4: parmetro de interflujo y para la percolacin, PERC2, se tiene:

PERC2 = HSL INFL2 (3.26)

3.3.3.6 Escurrimiento Superficial El escurrimiento se produce slo cuando la precipitacin quincenal es mayor que la capacidad de infiltracin del suelo:

RO2 = PR2 AINFRE E1 (3.27)

donde: PR2: precipitacin quincenal. AINFRE: infiltracin quincenal. E1: evaporacin desde la superficie. 3.3.3.7 Almacenamiento Subterrneo El almacenamiento subterrneo, VOI, est dada por la siguiente ecuacin:

VOI = VOII + RES20 + 0.8 * ( FSU + PERC2 ) (3.28)

RES20 = 0.2 * ( PERC2 + FSU ) (3.29) para la cual: VOII: estado incial del almacenamiento subterrneo


RES20: fraccin de la percolacin y flujo subterrneo de segmentos superiores de la quincena anterior. FSU2: flujo subterrneo proveniente de segmentos superiores PERC2: percolacin durante la quincena 3.3.3.8 Flujo Base, Flujo Subterrneo y Recarga del Acufero Las ecuaciones de estos procesos son:

FSUBE2 = VOI * C5 (3.30)

QB2 = VOI * C6 (3.31)

RECAR2 = VOI * C7 (3.31) Expresiones para las cuales se tiene: VOI: estado de almacenamiento subterrneo despus de sumadas las fracciones de percolacin y de flujo subterrneo afluente. C5: parmetro de flujo base. C6: parmetro de flujo subterrneo. C7: parmetro de recarga. 3.3.3.9 Escorrenta Producida por el Segmento. Escorrenta Total Para cada segmento, o subcuenca, la escorrenta producida ser:

SRO2 = SROI + ( RO2 + INFL2 + FSUBE2 ) * C8 (3.32) donde: SROI: almacenamiento inicial en los cauces RO2: escurrimiento superficial INFL2: interflujo quincenal FSUBE2: flujo base quincenal C8: parmetro; fraccin porcentual del almacenamiento superficial que sale de la cuenca.


La escorrenta a la salida de la cuenca est constituida por la suma de la escorrenta producida por el segmento ms la escorrenta proveniente de los segmentos superiores, de forma que:

VESC = ESC ( I , L ) + FSA (3.33) para: VESC: volumen total de escorrenta mensual a la salida de la cuenca ESC (I,L): escorrenta producida por el segmento durante el mes FSA: escorrenta proveniente de los segmentos aguas arriba del segmento L 3.3.3.4 Ejemplo de corrida del modelo Como ya ha sido mencionado, los dos modelos mensuales se ejecutam con el mismo archivo de datos y su ejecucin y visualizacin de resultados es exactamente la misma descrita anteriormente. Si en el men de creacin o edicin de los datos mensuales se hace clic en la opcin Parmetros Sihidme aparecer el formulario que se muestra. En l deben escribirse los valores de los parmetros del modelo que, en su mayora, son similares a los del simulaci. Dichos parmetros pueden resumirse de la siguiente forma, (Gonzlez, s/f): PARMETRO DESCRIPCIN CINF Capacidad total de almacenamiento del suelo, (mm) Incluye los almacenamientos libre y a tensin HES Contenido lmite de humedad en el suelo, (mm) Debe cumplirse que CINF


CK3 Coeficiente de evapotranspiracin

C4 Fraccin porcentual del almacenamiento libre del suelo que sale como interflujo C5 Fraccin porcentual del almacenamiento subterrneo que sale como flujo base hacia los cauces C6 Fraccin porcentual del almacenamiento subterrneo que sale en forma subterrnea C7 Fraccin porcentual del almacenamiento que recarga el acufero y que no fluye hacia los cauces C8 Fraccin porcentual de los flujos generados en la subcuenca y que sale como escorrenta C9 Coeficiente de evaporacin superficial


En el grfico adjunto se presenta la salida resumen generada por el modelo SIHIDME para los datos del archivo Yacamb.dat.


4.0 CONCEPTOS BSICOS DE LOS MODELOS DIARIO Y DE EVENTOS

4.1 Tiempo de concentracin

El tiempo de concentracin, Tc, se define como el tiempo que demora el agua en su viaje desde el punto hidrulico ms distante de una cuenca hasta un punto cualquiera en consideracin, (Rojas, 1983).

Este parmetro depende de una serie de factores tales como pendiente, vegetacin, condiciones del cauce y otros. Para la estimacin del tiempo de concentracin existen varias frmulas, siendo una de las ms difundidas la de Kirpich:

Tc = 0.01195 * K 0.77 (4.1) era la cual:

con: Tc : tiempo de concentracin, en minutos L : mxima longitud del recorrido, en metros

R : diferencia en elevacin entre el punto ms remoto y la salida, en metros

Reemplazando las expresiones de (4.2) en (4.1) se obtiene:

Tc = 0.0195 * L1.155 * H - 0,385 (4.3) Otras expresiones para calcular este valor son:

Frmula del Guaire:

SL

K =LH

S =)2.4(

595.0)(*355.0SA

Tc=


Frmula del Bureau of Reclamation:

en las cuales: A : rea de la cuenca, en km2 L : longitud del cauce principal, en km

H : diferencia de cota entre los puntos extremos del cauce principal, en m S : pendiente, en m/km Tc : tiempo de concentracin, en hr

Todos estos procedimientos son relaciones empricas que producen resultados de diferentes entre s. Una evaluacin de mtodos, reportada por Rojas, seala al mtodo de Kirpich como el que present las mejores estimaciones aunque a veces produjo errores, de ms del 50%.

Un clculo ms correcto de Tc se puede obtener de medicines del nivel de

Tc se puede obtener del nivel de agua en el cauce, para el punto de inters.

4.2 Mtodo de la curva nmero, CN La relacin entre la escorrenta, y la lluvia que la genera, ha sido objeto de

mltiples anlisis e interpretaciones hidrolgicas. Si bien es cierto que existe una estrecha interrelacin entre ambos factores, sta no es una asociacin fija e invariable en el tiempo y en el espacio.

Bsicamente, la relacin lluvia-escorrenta est determinada por las

caractersticas especficas de la cuenca tales como la pendiente, la vegetacin, el tipo de suelos y otras. El conjunto de ellas determina la respuesta del sistema, o cuenca, ante la ocurrencia de la lluvia.

Los diversos mtodos desarrollados para el anlisis del proceso tratan de

cuantificar esta capacidad de respuesta de la cuenca. La forma ms simple est dada por la adopcin de un coeficiente global que expresa, en forma de porcentaje, la relacin entre lo precipitado y lo escurrido. Esto es lo que se denomina el coeficiente de escorrenta.

385.03

*886.0

=

HL

Tc


An cuando este mtodo ha sido bastante difundido, sus limitaciones son

obvias si se tiene en cuenta la excesiva simplificacin del ciclo hidrolgico que l hace.

El servicio de Conservacin de Suelos de los Estados Unidos, luego del

anlisis de gran nmero de datos de cuencas experimentales, ha desarrollado un mtodo de estimacin de la escorrenta. Dicho mtodo se basa en el anlisis del complejo suelo-cobertura y las condiciones de humedad del suelo antes de la ocurrencia de la precipitacin. La relacin bsica del procedimiento es:

S se adopta la designacin de variables siguientes: S : retencin potencial. Q : escorrenta real.

Ia : prdidas por intercepcin, almacenamiento en depresiones e infiltracin. P : precipitacin.

La relacin anterior puede ahora expresarse como:

efectuando operaciones, se tiene:

[ ( P - I a ) Q ] * ( P la ) = QS ( P la ) - ( P la ) * Q = QS ( P la )2 = QS + Q * ( P la ) ( P la )2 = Q * [ S + ( P la ) ]

(4.5)

potencial aEscorrentreal aEscorrent

potencial Retencin real Retencin

=

IaPQ

SQIaP

-=

-- )( )4.4(

)(()( 2

IaPSIaP

Q-+

-=


Trabajos realizados en diversas cuencas experimentales han permitido establecer que el valor de Ia es, aproximadamente el 20% del valor de S, es decir: la = 0.2 * S

Reemplazando en (4.5) se obtiene finalmente:

La retencin potencial del suelo se relaciona con una caracterstica de la cuenca denominada curva nmero, CN, a travs de la expresin:

para valores de S en centmetros. Para la determinacin del nmero de curva de la cuenca deben evaluarse 3 factores bsicos, siendo el primero de ellos el de humedad antecedente. ste se refiere a la cantidad de lluvia cada en los 5 das previos al evento analizado; de acuerdo a ello se establecen 3 condiciones:

Condicin de Humedad Antecedente

Lluvia total de los 5 das previa

(cm)

I 0 - 3.5

II 3.5 - 5.25

III Ms de 5.25

Otro factor a considerar es el grado de cobertura vegetal que presenta el rea en consideracin; l mismo se incluye en el trmino condicin hidrolgica y refleja el grado en que la cuenca est cubierta por vegetacin. Se han definido tres niveles de condicin hidrolgica, tal como se muestra en el cuadro adjunto.

Finalmente, el mtodo tambin considera las caractersticas de infiltracin

que presentan los suelos del rea en estudio a travs del parmetro de infiltracin.

)8.00()2.0( 2

SPSP

Q-+

-=

)6.4(

4.252540

-=CN

S )7.4(


Se han establecido cuatro grupos de infiltracin los que pueden definirse a partir de las caractersticas texturales.

Condicin Hidrolgica Porcentaje de cobertura vegetal (%)

Buena Ms de 75

Regular 50 75

Mala Menos de 50

Grupo Infiltracin

A Alta

B Moderada

C Lenta

D Muy lenta

Con la informacin descrita puede determinarse el nmero de curva, CN, empleando cualesquiera de las numerosas tablas de curva numero existente en la bibliografa del tema.

4.3 Curvas adimensionales de distribucin de tormentas

La distribucin de una tormenta en el tiempo est dada por el hietograma

de lluvia; sin embargo, en la generalidad de los casos, esta informacin no se encuentra disponible.

Por otro lado, el clculo de la escorrenta directa por el mtodo de la curva

nmero no considera la variable tiempo, requirindose de algn procedimiento que permita distribuir la lluvia cada a lo largo del perodo de duracin de la misma.

Una forma de estimar esta distribucin de lluvia es a travs de las curvas de

distribucin adimensional de tormentas. Para construir estas curvas se expresa cada intervalo de tiempo, t, como una fraccin del tiempo total de duracin del evento, T. Igualmente, la precipitacin acumulada hasta cada intervalo, p, se expresa como una fraccin de la lmina total precipitada, P.


La curva adimensional tiene en el eje X a la relacin adimensional t/T y en

el eje Y a la tambin adimensional relacin p/P. De esta forma, ambos ejes empiezan en 0 y concluyen en 1.

4.4 Hidrograma adimensional de escorrenta El hidrograma dimensional de escorrenta se construye, con datos medidos,

de manera similar a la curva adimensional de lluvia. En este caso, en el eje X se colocan los valores de la relacin t/Tp, en la cual t es el tiempo acumulado hasta cualquier intervalo y Tp es el tiempo al pico del hidrograma.

En el eje Y se colocar la relacin q/qp, en la cual q es el caudal en el

instante t y qp es el caudal pico del hidrograma medido. Usualmente, los intervalos de tiempo en este hidrograma se expresan en unidades de 0.25 de Tp.

Tp = 0.7 * Tc (4.8) De igual forma, el tiempo de recesin del hidrograma se puede estimar de

la relacin: Tr = 1.67 * Tp (4.9)

donde: Tp : tiempo al pico Tr : tiempo de recesin

4.5 La ecuacin universal de prdida de suelo, USLE La USLE es una ecuacin emprica empleada para estimar la prdida de

suelo producida por erosin superficial. Su expresin general es:

A = R * K * LS * C * P (4.10) en la cual:

A : prdida de suelo R : erosividad del suelo K : erodabilidad del suelo LS : factor topogrfico C : factor de cultivo P : factor de prcticas


El resultado de la ecuac6n (4.10) es la prdida de suelo producida a lo

largo del relieve,l, por unidad de superficie, expresada en las unidades seleccionadas para K y en el perodo seleccionado para E. En el sistema mtrico A se expresa en ton/ha/ao.

El trmino R es el ndice de erosin, EI30, de Wischmeir. Se define como

la energa cintica de un aguacero por su mxima intensidad en 30 minutos, dividida por 100. Para el clculo de la energa cintica total, se divide la precipitacin en perodos de aproximadamente la misma intensidad. Para cada uno de ellos la energa cintica ser:

E = 210.2 + 89 * Log I (4.11)

En la cual E es la energa cintica, en Joules / m2 por cm de lluvia, e I es la intensidad de la lluvia en el perodo considerado, en cm / hr. Para obtener la energa cintica total de una tormenta se suman los productos de energa por lmina cada de cada perodo. Luego, para obtener el valor de R, se multiplica la energa cintica total por el doble de la mxima intensidad en 30 minutos, I30, y se divide entre 100.

El factor de erodabilidad del suelo, K, se define como la tasa de prdida de

suelo por unidad de rea y por unidad ndice de erosin, para un suelo determinando evaluado en parcelas standard. La parcela standard, o unitaria, es aquella que tiene 22.1 m de longitud, 9% de pendiente uniforme y es mantenida en barbecho, continuo y libre de cobertura vegetal. Las labores de labranza se realizan en el sentido de la pendiente.

Este factor se determina en funcin de los siguientes factores:

a. % limo + arena fina (0.002 mm 0.10 mm) b. % arena (0.10 mm - 2.0 mm) c. % materia orgnica d. estructura del suelo

e. permeabilidad

Para calcular el valor de K se emplea el nomograma clsico desarrollado por el SCS. La estructura del suelo se codifica de la manera siguiente:

a. grnulo muy fino y grumo muy fino ( < 1 mm) b. grnulo fino y grumo fino (1 - 2 mm) c. grnulo medio, grumo medio (2 - 5 mm) y grnulo grueso (5 -10 mm) d. grnulo liso, prismtico, columnar y muy grueso.


La unidad inglesa para K es ton / acre * EI. Multiplicando este valor por

0.1317 se obtiene la expresin de K en unidades mtricas: Kg * hora / Newtonm * m2. Para obtenerlo en Ton*hora / Newton * Ha el factor de conversin es de 1.317.

El factor de longitud de pendiente se define, en el sistema mtrico, por:

L = ( l / 22.1 )m (4.12)

en donde l es la longitud de la pendiente, en metros, y m es un exponente influenciado por la interaccin entre la longitud del declive y la pendiente. Vara entre 0.3, para longitudes de pendiente muy grandes y valores de pendiente menores del 0.5%, y 0.6 para pendientes mayores del 10%. El factor de pendiente, S, est definido por;

S = [ ( 0.43 + 0.30 * S + 0.043 * S2 ) / 6.613 ] (4.13)

donde S es el valor de la pendiente expresada en %. El efecto combinado de la longitud de la pendiente y de la inclinacin de la misma puede calcularse por:

LS = l1/2 * ( 0.0138 + 0.00965 * S + 0.00138 * S 2) (4.14 ) para el sistema mtrico y para pendientes hasta el 20% y valores de X de hasta 350m. El factor C indica el efecto de la vegetacin, suelo y cultivo en la prdida de suelos. El valor no es constante a lo largo del ao. El factor P es el que refleja las prcticas de conservacin empleadas. Es conveniente sealar las tres grandes limitaciones de la USLE: 1. No puede emplearse para estimar las perdidas de suelo por eventos

individuales o tormentas. 2. Es una ecuacin de erosin, por lo tanto no estima deposicin. 3. No calcula erosin en crcavas ni cauces.

4.6 La ecuacin modificada de prdida de suelo, MUSLE

En 1977, William y Bernat presentan la ecuacin modificada de prdida de

suelo que tiene la forma:

Y = 11.8 * ( Q * qp )0.56 * KCPLS (4.15) en donde:


Y : produccin de sedimentos para un evento individual, en ton Q : volumen de escorrenta del evento, m3

Qp : caudal pico en m3/seg. Los dems trminos tienen la misma definicin anteriormente expuesta.

Con esta frmula la produccin de sedimentos viene dada para el total del rea de la cuenca, debiendo estar el factor K expresado en ton*hora/Newton*ha.Como puede apreciarse, el factor R de la lluvia es cambiado en la ecuacin por el factor de volumen total y caudal pico del evento.

Al aplicar la MUSLE tambin existe una variacin en el clculo de los

factores L y S, as como en el factor resultante, LS. Como es evidente, estos valores correspondern ahora a toda la cuenca. Existen varios procedimientos para el clculo de dichos elementos, describindose aqu los presentados por Williams. Para la longitud meda de pendiente,l, se emple el mtodo de los puntos extremos de contorno en el cual se emplea la ecuacin bsica siguiente:

donde: LC : longitud del contorno o curva de nivel. LB : longitud de la lnea de contorno base.

EP : nmero de puntos extremos en el contorno. El punto extremo en el contorno se define como aquel en donde un canal

atraviesa al contorno. Para la determinacin de la pendiente media de la cuenca pueden emplearse solamente las curvas de nivel correspondientes al 25, 50 y 75% del desnivel total de la cuenca, obtenindose una buena aproximacin. En este caso la ecuacin bsica es:

en la cual: Z: desnivel total en la cuenca.

LC25, LC50, LC75 : longitudes de los contornos a 25%, 50% y 75% de Z respectivamente. DA: rea de la cuenca.

Los dems factores se calculan de manera similar, a la anteriormente

descrita, pudindose calcular valores ponderados por las reas respectivas.

)**2()*(

22 LBLCEPLBLC

-=l )16.4(

DALCLCLCZ

P)(**25.0 755025 ++= )17.4(


5.0 EL MODELO DE SIMULACIN LLUVIA ESCORRENTA DEL SOIL CONSERVATION SERVICE 5.1 Formulacin matemtica

Este modelo de simulacin es de escala diaria de tiempo y se basa en el

mtodo de la curva nmero para calcular la lmina de escorrenta producida por la precipitacin. En su versin original slo se considera la humedad del suelo antecedente al evento.

En realidad, la humedad del suelo varia continuamente durante el evento;

por lo que es introducido al modelo un ndice de humedad ( SM ) que se relaciona con el parmetro de retencin ( S ), a travs de la siguiente ecuacin:

SM = V S (4.18) dnde V es el mximo valor de almacenamiento de humedad en el suelo. La capacidad efectiva del almacenamiento de humedad en el perfil del suelo no ser estimada por muestreo de dicho perfil, sino por inferencia a partir de los registros de precipitacin y descarga. La humedad del suelo se agota continuamente entre tormentas, evapotranspiracin e infiltracin profunda. El agotamiento es considerablemente grande cuando la humedad del suelo y la evapotranspiracin son altas, y sumamente rpida inmediatamente despus de una tormenta (SM alto). Estas suposiciones se pueden expresar a travs de:

dnde Ea es la tasa de evapotranspiracin actual, la cual depende del valor de SM, de la evaporacin al sol y del tipo de suelo. Williams y La Seur (1976), sugieren la siguiente expresin para estimar Ea:

Ea = B * SM2 * EV (4.20)

por lo tanto:

EadtSMd

-=)(

)19.4(


donde: t: tiempo

B: coeficiente de agotamiento de la humedad en el suelo. EV: evaporacin. Segn Williams y La Seur, la evaporacin en tina es usada como un ndice climatolgico y produce la ms exacta prediccin de escurrimiento cuando es expresada en valores promedios mensuales. La temperatura mensual fue usada por ellos tambin como ndice climatolgico, pero la prediccin del escurrimiento no les di tan exacta como la obtenida con el promedio mensual de la evaporacin en tina solamente. Integrando la ecuacin (4.21) y resolviendo para SM, resulta:

donde:

SM: ndice de humedad del suelo al comienzo del primer evento. SMt: ndice de humedad del suelo al tiempo t.

Evt: promedios mensuales de la evaporacin para un tiempo t. T: nmero de das transcurridos entre comienzos de eventos. Considerando que para el clculo del escurrimiento dado en la ecuacin (4.22) se requiere de informacin diaria, ser necesario obtener un SMt a nivel diario y por lo tanto, el trmino S t=1 Evt ser sustituido por EV; donde EV es el promedio mensual de evaporacin entre el nmero de das correspondientes a cada mes. 5.2 Optimizacin del modelo

Por considerar el modelo continuo, la prediccin exacta de la escorrenta

puede ser mejorada considerablemente tomando en cuenta la percolacin que se produce en un perodo de larga duracin.

EVSMBdtSMd

**)( 2-= )21.4(

=

+= T

tt

t

EVSMB

SMSM

1

**1)22.4(


De esta forma la humedad del suelo ya no est sujeta solamente a la

evapotranspiracin e infiltracin, sino tambin a la percolacin ocurrida ( Pa ) que permite estimar el flujo base, el cual formar parte de la escorrenta total.

Incluyendo la percolacin, la variacin de la humedad del suelo mostrada

anteriormente en la ecuacin (4.19 ), resultar ser de la siguiente forma:

Segn Eagleson (1977), una ecuacin que permite estimar la tasa de percolacin es la siguiente:

donde: B2: coeficiente de permeabilidad.

C: ndice de conectividad del espacio poroso.

Eagleson considera que el valor de C vara entre 1 y 6 para la mayora de los suelos. Debido a que la ecuacin de la tasa de evapotranspiracin es una funcin cuadrtica, es conveniente tomar un valor C = 2 con la finalidad de facilitar los clculos de integracin.

integrando:

Incluyendo la estimacin del flujo base, la escorrenta total queda determinada segn la siguiente ecuacin:

PaEadtSMd

--=)( )23.4(

C

VSM

BPa )(*2=)24.4(

2222 ***

)(SM

VB

EVSMBdtSMd

--= )25.4(

SMVB

EVSMB

SMSMt

***122++

= )26.4(


Tomando en consideracin la cantidad total que infiltra, P Q, durante una

precipitacin, la humedad del suelo resulta ser:

SM + ( P Q ) Sustituyendo en la ecuacin (4.26), se obtiene:

donde: P: precipitacin diaria.

Q: escurrimiento superficial dado por la ecuacin (4.6 ) El proceso de calibracin de una cuenca mediante el modelo, se logra ajustando los parmetros B y B2. El promedio anual de escurrimiento observado, si la diferencia entre ambos es muy pequea, la calibracin se considera completa; de no ser as, los parmetros B y B2 son ajustados usando el mtodo clsico de Newton - Raphson para resolver ecuaciones no lineales, y el escurrimiento es predicho nuevamente.

Si es optimizado solamente un parmetro, el mtodo de Newton es aplicable en forma univariada, donde la derivada numrica de la funcin objeto puede ser estimada mediante el cambio en la funcin con respecto al parmetro entre iteraciones.

La ecuacin es:

donde: i: nmero de iteraciones.

2

2

2

*)*8.0()*2.0(

+

+-

=VSM

BSPSP

Qt)27.4(

[ ] [ ])(**)(*1)(

22 QPSM

VB

EVQPSMB

QPSMSMt

-++-++

-+= )28.4(

1

1

1 )(*)(

BfdB

BdfBB

i

iii

-

+

-= )29.4(


f(B)i = PQi MQ PQi: promedio simulado anual del escurrimiento MQ: promedio observado anual del escurrimiento

df(B)i = f(B)i - f(B)i-1 (4.30)

dBi = Bi Bi-1 (4.31) La funcin objeto fue seleccionada segn la diferencia entre el promedio anual de escurrimiento observado y simulado.

5.3 Ejemplo de corrida del modelo

Si en el men principal del programa se hace clic en la opcin Diario aparecer la barra de herramientas correspondiente al men principal del modelo diario del SCS:

Si se pulsa la opcin Archivo aparecer el men correspondiente a la gestin de archivos, el cul permite crearlos o editarlos:

Si se desea crear un archivo de datos debe hacerse clic en la opcin Crear archivo general para acceder al men que solicita la informacin necesaria para crear dicho archivo:


Una vez introducida toda esta informacin general debe pulsarse el icono inferior izquierdo del formulario lo que har que el programa elabore el archivo de datos correspondiente. Debe sealarse que los de precipitacin diaria no forman parte del archivo creado; aqu slo se consignan los nombre de las estaciones en el orden que el usuario designe. Ello se debe a que usualmente esta informacin es ya entregada en formato ASCII por el Ministerio del Ambiente y de los Recursos Naturales Renovables, MARNR. Se asume que el procesamiento y la evaluacin de dicha informacin ha sido efectuada por el usuario antes de incluirla en la corrida. Por ejemplo, el programa asume que todos los datos faltantes o englobados que puedan existir en los registros han sido calculados previamente. Creado el archivo, el programa presentar ahora el formulario para la introduccin de la informacin adicional, que es la que se presenta en el grfico adjunto:


Introducida la informacin slo se requerir pulsar el icono correspondiente y el archivo de datos de datos ser completado. Para editar un archivo debe hacerse click en la opcin Editar archivo y aparecer un visor de directorios para seleccionar el archivo de datos que se desea editar. El contenido del mismo aparecer en un formato similar al que se muestra en el grfico adjunto. El usuario puede efectuar los cambios que desee y luego pulsar el comando respectivo para que el programa guarde los cambios hechos. Hecho esto el programa volver al men principal del modelo diario en el cul se puede pulsar Ejecutar para iniciar la corrida del programa. Al iniciarse la corrida se solicitar el nombre del archivo de salida en el cul se desean grabar los resultados; este nombre debe incluir la extensin *.sal ya que el visor de archivos de salida usa esta extensin para identificar los archivos de salida en los diferentes directorios. Luego, aparecer una pantalla en la que una barra de progreso indica el porcentaje de ejecucin de la corrida para cada una de las iteraciones. Cundo stas hayan concluido, se mostrar tambin el nmero de ellas requerido para encontrar la solucin.


Adems del archivo de salida, el programa muestra unas salida resumen que es similar a la siguiente:


6.0 MODELO DE SIMULACIN DE EVENTOS

El modelo TRANSHOG genera el hidrograma de escorrenta directa correspondiente a una precipitacin dada; igualmente, si se proporcionan los valores correspondientes a los factores de la MUSLE, calcular el valor sedimento producido. Si se hace click en la opcin Diario del men principal del programa, aparecer el siguiente men de opciones:

Para crear el archivo de datos la opcin Crear archivo presenta la

siguiente pantalla:

El nombre del archivo a crear debe ser incluido con la extensin .sal ya

que el visor de archivos de datos slo presentar los correspondientes a dicha extensin. Luego de introducir el nombre del archivo se hace clic en la opcin Aceptar y aparecer la plantilla de ingreso de datos que se muestra a continuacin:


A excepcin del nombre de la cuenca, las otras cuatro opciones del cuadro Informacin general tienen propiedades de validacin para asegurarse que el usuario introduzca los datos en el rango establecido. Inicialmente, slo se visualizar este cuadro. Luego, conforme se vayan introduciendo los datos irn apareciendo los restantes cuadros de datos. Para cada subcuenca, hasta un mximo de 10, deber introducirse la informacin de rea y curva nmero correspondiente. Tambin, se requiere la informacin de la fraccin de influencia que tiene cada estacin de precipitacin en cada una de las subcuencas consideradas. Este es un concepto similar al de PORCP del modelo SIMULACI. Adicionalmente, deben incluirse lo valores de p/P para la curva adimensional de lluvia y q/Qp para el hidrograma adimensional de escorrentas. Si pulsa la opcin Clculo de la produccin de sedimentos, tambin deber incluirse la informacin relativa a los factores de la MUSLE. Concluida la introduccin de datos debe pulsarse la opcin de verificacin de los datos para que el programa escriba la informacin en el archivo. En este momento, se activar la opcin Salir que permite regresar al men principal del TRANSHOG.


La edicin de archivos de datos se realiza de manera similar a los programas anteriores, pulsando la opcin Editar archivos, seleccionando el archivo a editar, para luego de realizados los cambios, actualizar el archivo. Para ejecutar el programa debe pulsarse la opcin Ejecucin la cul conducir a la opcin de seleccin del archivo y luego mostrar el formulario de resultados. Un ejemplo del mismo se presenta para el archivo trans.dat que se incluye con los instaladores del programa. En este caso el programa no genera un archivo de salida.


7.0 PROGRAMA DE MOVIMIENTO DE EMBALSE 7.1 Consideraciones tericas Los anlisis de operacin de embalses se basan en la ecuacin fundamental de la hidrologa: P + Qa E Qe = DV (4.1) expresin en la cul: P: precipitacin sobre el espejo de agua del embalse Qa: caudal afluente al embalse E: evaporacin desde el espejo de agua Qe: caudal efluente a extraer desde el embalse DV: cambio de almacenamiento en el embalse

msimula.pdf

Documents