Transcript SERVICIO NACIONAL DE METEOROLOGIA E HIDROLOGIA TALLER DE EXPERTOS SOBRE MÉTODOS DE EVALUACIÓN DE RECURSOS HÍDRICOS Y USOS DEL AGUA – LATINOAMÉRICA “MODELOS HIDROLÓGICOS COMO.

SERVICIO NACIONAL DE METEOROLOGIA E
HIDROLOGIA
TALLER DE EXPERTOS SOBRE MÉTODOS DE
EVALUACIÓN DE RECURSOS HÍDRICOS Y USOS DEL
AGUA – LATINOAMÉRICA
“MODELOS HIDROLÓGICOS COMO UNA ALTERNATIVA PARA LA
EVALUACIÓN DE LOS RECURSOS HÍDRICOS EN LATINOAMÉRICA”
Santiago, Noviembre de 2009
M.Pr. Ing. Erick V. Sossa Sánchez
[email protected]
¿Que es un modelo hidrológico?
• Es un sistema simplificado que se usa para representar
sistemas reales (COMPLEJOS)en un tiempo
determinado.
• Utiliza datos de diferentes orígenes (físicos,
climatológico, etc.), generando información por medio de
leyes físicas, ecuaciones y relaciones empíricas, para
ser utilizada después en la toma de decisión
(HERRAMIENTA).
¿Porque modelar el sistema hidrológico?
• Para entender el sistema hidrológico con la finalidad de
proveer información confiable para el manejo sostenible
de recursos hídricos para incrementar el bienestar
humano, protegiendo el medio ambiente.
Clasificación de modelos
• Físicos.- Representaciones del • Conceptual.- Basado en
mundo real en una dimensión
reducida
• Análogos.- Representan el
flujo de agua como si fuera un
flujo eléctrico.
• De eventos.- Respuesta a un
evento
• Continuos.- Simulación
estacional
• Distribuido.- Variación
espacial de las características
• Agregados.- Variación
espacial son promediados o
ignorados
conocimiento de procesos naturales
en entrada para deducir salida
• Empírico.- Basado en la
observación de entradas y salidas
• Deterministico.- Si todas las
entradas, parámetros y procesos
están libres de variación aleatoria
• Estocástico.- Incorpora variación
aleatoria
• Parámetros medidos.Pueden ser medidos u obtenidos
indirectamente en base a otras
mediciones.
• Parámetros asignados.- No
pueden ser medidos y se asignan
con valores observados de entrada y
salida
TOPOGRAFIA
HEC - HMS
•El sistema de modelación hidrológica (HEC-HMS) está diseñado para
simular los procesos de precipitación-escorrentía dendríticas de los sistemas
de cuencas hidrográficas.
•Hidrogramas producidos por el programa se utilizan directamente o en
colaboración con otros programas para los estudios de disponibilidad de agua,
drenaje urbano, los pronósticos de flujo, el impacto futuro de la
urbanización, el diseño del aliviadero embalse, la reducción de daños por
inundaciones, la regulación de inundación, y los sistemas de operación
(Modelo Flujo Superficial).
•Se realiza los estudios enfocándose en las características diferenciadas de las
sub-cuencas aportantes estudiando un todo enmarcado en la cuenca de interés.
•Cualquier masa o flujo de energía en el ciclo puede ser representado con un
modelo matemático.
•Varias opciones modelo están disponibles para la representación de cada flujo.
•Cada modelo matemático incluido en el programa es adecuado en diferentes
entornos y en diferentes condiciones.
•Hacer la elección correcta requiere el conocimiento de la cuenca, los objetivos
del estudio hidrológico, y el juicio de ingeniería.
HEC - HMS
Modelo de
Cuenca
Características:
•Juntas
•Tamos
•Desviaos
•Reservorios
Perdida
inicial
Transforma
ción
P DF (20 A ños )
60
P rec ipitac ión (m m )
Aéreas
Sub
Cuencas
SIG
Homogenizaci
ón y relleno
series de
precipitación,
Calculo IDF y
Calculo
Tormentas de
diseño y ETP
varias
estaciones
Flujo Base
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
120
3.1
30.2
180
240
300
360
2.2
2.2
2.1
1.3
Dura c ión (m in)
Modelo
Meteorológico
Especificaciones
de Control
Inclusión de
tormentas de
diseño de las
estaciones de
influencia
Fecha de
visualización de
resultados y
resolucion
Hidrogramas
Subcuencas y Cuenca
HEC - HMS
Beneficios
• Se evalúan las sub-cuencas una
por una, dándole mayor
resolución a los datos físicos y
meteorológicos.
• Nos presenta varias opciones
metodológicas para el
modelamiento de las
características físicas de las subcuencas.
• Se pueden dar mayor importancia
a los datos meteorológicos de
cierta estaciones con referencia a
cada sub-cuenca.
• La interface es simple para el
ingreso de datos e interpretación
de resultados
• Es un programa gratuito.
Limitaciones
• La manipulación de datos
espaciales no es directa por lo
que se debe coordinar con un
SIG.
• La especialización de los datos es
deficiente por lo que se tiene que
utilizar medias o relaciones áreavalor.
• Normalmente solo se puede
utilizar para el modelamiento de
avenidas máximas y cuando se
trata de realizar estudios
estacionales ignora varios
parámetros meteorológicos y
características de cobertura
vegetal.
•El Soil and Water Assessment Tool (SWAT) permite simular la producción de
agua y sedimentos en cuencas hidrográficas, así como el efecto que en la
calidad del agua tienen las prácticas agronómicas por el uso de pesticidas y
fertilizantes.
•El SWAT se basa en un balance hídrico para determinar la entrada, salida y
almacenamiento de agua en la cuenca.
•El SWAT trabaja por unidades de respuesta hidrológica (HRU) obtenidas del
cruce de los diferentes tipos de suelo (textura), con el uso y cobertura del suelo.
•La simulación de la hidrología de la cuenca puede separarse en dos grandes
divisiones:
 la primera división es la fase terrestre del ciclo hidrológico que controla la
cantidad de agua, sedimento y pesticidas transportados al canal principal por
cada sub-cuenca.
La segunda división es la del agua o la fase de rutina la que puede definirse
como el movimiento del agua, sedimentos, etc., a través de la red del canal
hasta el sitio de descarga de la cuenca.
DEM
Mapa uso de
suelos
Mapa de Unid. de
suelo
Interface SWAT – Arc GIS
Series de PP y
Tº
Datos
fenológicos de
cada cultivo
Datos de
suelos
Datos de sub
cuencas
Delimitación Zona de
estudio (Cuenca)
Determinación
HRU
SWAT Plot
Datos del canal
principal
Datos de
Geométricos
del canal
Datos de agua
subterránea
Visualización
de resultados
en tabla y
grafica
Datos de uso
de agua
Datos de
química de
suelos
Reservorios
Limitaciones
Beneficios
•
Al trabajar como una extensión del
Arc-GIS, mantiene un grado excelente
de manipulación de datos espaciales.
•
Al utilizar HRU’s como unidad básica
de evaluación la resolución de los
estudios es muy alta.
•
Se pueden utilizar este programa
tanto para estudio de avenidas
máximas como para estudios
estacionales.
•
•
•
•
•
El mismo programa realiza
homogenización y relleno de datos
meteorológicos
•
Utiliza solo una metodología de
evolución, volviéndose un modelo muy
rígido, tanto en los datos físicos como
meteorológicos, no pudiendo
intervenirse en las faces intermedias del
proceso.
Los superficie cubierta por los mapas
temáticos deben coincidir con el área de
estudios determinado por el modelo
mediante DEM en un 93% si no es así la
evolución no se realiza.
Es muy exigente en los datos siendo
necesario varios estudios preliminares.
La interface es muy rígida y poco
amigable tanto en la introducción de
datos como en la interpretación de los
resultados, en este ultimo aspecto se
debe utilizar un programa adicional
denominado SWAT-Plot.
El programa es gratuito pero al actuar
como extensión de Arc-GIS, es
imprescindible tener instalado este,
siendo un programa comercial
VERIFICACION, VALIDACION Y CALIBRACION
Balance información modelada e información medida
Estación
Hidrométrica
•Por la densidad muy baja de estaciones
hidrométricas e hidrológicas, en nuestros países
siendo que las áreas de estudio para la
evaluación de RRHH, son extensas se pueden
realizar procesos de verificación, validación y
finalmente calibración de los modelos con la
información medida por las estaciones
existentes, así se espacializa la información.
BALANCE HIDRICO SUPERFICIAL
MICROREGIONAL DE BOLIVIA
OBJETIVO.- Mejorar sustancialmente el conocimiento del régimen
hidrológico de las cuencas de Bolivia, análisis de variables hidrológicas
a nivel mensual, discretización espacial en cuencas de menor
extensión, realizando un Balance Hídrico de Oferta
ANTECEDENTES.- El Balance Hídrico Microregional actualmente es
ejecutado por:
El Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología(SENAMHI). El
Instituto de Hidráulica e Hidrología de la UMSA, y el Institut de
Recherche pour le Développement (IRD-Francia). En su momento el
proyecto contó con información o apoyo de la Autoridad Binacional del
lago Titicaca (ALT) y Servicio Nacional de Hidrografía Naval (SNHN).
BALANCE HIDRICO DE BOLIVIA
Recopilación de datos (Parámetros de medición)
Creación de base de datos "HYDRACCESS"
Metodología para evaluar los
parámetros que intervienen en
el BH
Precipitación
Evapotranspiración
T
Vector Regional
"HYDRACCESS"
SPSS
Spatial
"HYDRACCESS"
Homogenización y
regionalización
V
%HR
Trazado de
Isoyetas
Obtención de
Resultados "P"
η
Estimación ETP
"Metodo de Penman"
Model
o
"CHAC
"
Relleno
de Datos
Poligonos de
Thiessen
Escorrentía
"HYDRACCESS"
Ampliación
de Series
Trazado de
Isotermas
Evaluación
Escorrentía
Presentación
de Resultados
Balance por
subcuencas
BALANCE HIDRICO DE BOLIVIA
RESULTADOS
Balance hídrico de la cuenca Ichilo-Mamoré, 1970-93
Est. Pto. Siles
T
$
Est. Pto. Varador
T
$
Est. Muyurina
T
$
Est. San Onofre
Est. Puerto Villarroel
T
$
Est. Icona
$$
T
T
T
$
T
$
Est. Palmar Pampa
Est. Sehuencas
450000
500000
550000
600000
650000
700000
750000
800000
850000
900000
850000
900000
8400000
8400000
400000
Tuichi
N
Hondo
8350000
Beni
Quendeque
8350000
8450000
8450000
Balance hídrico de la cuenca andina del río Beni, 1976-98
8300000
8300000
Quiquibey
Kaka
Mapiri
8250000
8250000
Alto Beni
8200000
8200000
Coroico
Boopi
Tamampaya
8150000
8150000
Santa Elena
8100000
8100000
La Paz
Cotacajes
8050000
0
400000
450000
100
500000
550000
200 Kilometers
600000
650000
700000
750000
800000
8050000
100
MINISTERIO DE MEDIO AMBIENTE Y
AGUA
Servicio Nacional de Meteorología e
Hidrología
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