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Manual CHAC

CHAC. CÁLCULO HIDROMETEOROLÓGICO DE APORTACIONES Y CRECIDAS MANUAL CHAC

Madrid, enero de 2013

MINISTERIO DE FOMENTO

MINISTERIO DE AGRICULTURA, ALIMENTACIÓN Y MEDIO AMBIENTE

CENTRO DE ESTUDIOS Y EXPERIMENTACIÓN EXPERIMENTACIÓN DE OBRAS PÚBLICAS

Manual de CHAC

ÍNDICE TEMÁTICO Í N D I C E T E M Á T I C O.......................... ............. .......................... ........................... .......................... ......................... ....................... .......... 3 Í N D I C E D E F I G U R A S .......................... ............. .......................... .......................... .......................... .......................... .................. ..... 5 Í N D I C E D E T A B L A S ........................... ............. ........................... .......................... ......................... .......................... ..................... ....... 8 1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................. 9 1.1 INSTALACIÓN Y DEFINICIÓN DE PROYECTO ......................... ............ ......................... .......................... ..................... ....... 9 1.1.1

Instalación .............................................................................................. 9

1.1.2

Configuración del PC y símbolo decimal .................. ..... .......................... .......................... ................ ... 9

1.1.3

Desinstalación.......................... ............. .......................... ........................... .......................... ......................... ..................... ........ 10

1.1.4

Ejemplos instalados con CHAC .......................... ............ .......................... ......................... ..................... ........ 10

1.2 EJECUCIÓN ................................................................................................... 10 1.3 APERTURA DE UN PROYECTO ......................... ............ .......................... ........................... .......................... ...................... .......... 12 1.4 C ARACTERÍSTICAS DE LOS FICHEROS DE DATOS: EL FORMATO LEMA: .............. . ............... 14 2 UTILIDADES ...................................................................................................... 20 2.1 GENERACIÓN DE FICHEROS LEMA .......................... ............. .......................... .......................... .......................... ............... 20 2.2 PREFERENCIAS ............................................................................................. 22 2.2.1

Año hidrológico y dimensiones dimensiones ..................................... ........................ .......................... ....................... .......... 22

2.2.2

Directorio de proyectos ......................... ............ .......................... .......................... .......................... ..................... ........ 23

2.2.3

Idioma .................................................................................................. 24

2.3 BORRAR UN PROYECTO .................................................................................. 24 3 SERIES TEMPORALES .................................................................................... 26 3.1 FICHEROS DE DATOS: SELECCIÓN DEL FICHERO DE DATOS ...................... .......... 26 3.2 EDITAR: EDICIÓN Y MODIFICACIÓN DEL FICHERO DE DATOS........................... ............. ................... ..... 28 3.3 DIBUJO DE LAS SERIES TEMPORALES ......................... ............ .......................... .......................... ......................... ............ 28 3.4 CRONOGRAMA .............................................................................................. 29 3.5 ESTADÍSTICO ................................................................................................. 30 3.6 DOBLES ACUMULACIONES .............................................................................. 32 3.7 COMPLETADO DE DATOS ................................................................................ 35 3.8 PONDERACIÓN DE SERIES LEMA .......................... ............. ......................... .......................... .......................... ................ .... 41 3.9 LEYES DE FRECUENCIA................................................................................... 45 FRECUE NCIA ....................... 3.10 PONDERACIÓN DE INFORMES DE LEYES DE FRECUENCIA .......... ......................... ............ 51


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CALCULO DE APORTACIONES ..................................................................... 53 4.1 OBTENCIÓN DE LA ETP ................................................................................. 53 4.1.1

Métodos de cálculo ............................................................................. 53

4.1.2

Descripción de los ficheros para el cálculo de la ETP: ........................ 57

4.2

MODELO DE TÉMEZ ....................................................................................... 60

4.2.1

Calibración .......................................................................................... 62

4.2.2

Simulación ........................................................................................... 67

5

SIMULACIÓN DE CRECIDAS: ......................................................................... 71 5.1 MÉTODO RACIONAL ....................................................................................... 71 6 BIBLIOGRAFIA ................................................................................................. 75



CENTRO DE ESTUDIOS Y EXPERIMENTACIÓN DE OBRAS PÚBLICAS

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Í ND IC E D E F IG URAS FIGURA 1 ICONO DEL EJECUTABLE CHAC ...................................................................... 11 FIGURA 2 VENTANA PRINCIPAL DE LA APLICACIÓN ........................................................... 11 FIGURA 3. MENÚ DE PROYECTO Y BOTONES CORRESPONDIENTES. .................................. 12 FIGURA 4 VENTANA DE DEFINICIÓN DEL PROYECTO ......................................................... 13 FIGURA 5. VENTANA PARA RECUPERAR UN PROYECTO. ................................................... 14 FIGURA 6. FORMATO LEMA ......................................................................................... 19 FIGURA 7. MENÚ UTILIDADES ........................................................................................ 20 FIGURA 8 FICHERO DE EXCEL. PRIMERA FILA EN BLANCO O TÍTULOS ................................ 21 FIGURA 9 GENERACIÓN DE FICHEROS LEMA ................................................................. 21 FIGURA 10 PEGADO DESDE EL PORTAPAPELES DE FICHEROS EXCEL O ACCESS ................ 21 FIGURA 11 GENERACIÓN DE FICHEROS LEMA. PRIMERA FILA EN BLANCO O TÍTULOS......... 22 FIGURA 12 FICHERO ASCII RESULTADO DE LA TRANSFORMACIÓN A LEMA ...................... 22 FIGURA 13 CONFIGURACIÓN INICIAL DE CHAC ............................................................... 23 FIGURA 14 REDIRECCIONADO DEL PROYECTO ................................................................ 23 FIGURA 15 MENÚ PARA LA ELECCIÓN DE IDIOMA ............................................................. 24 FIGURA 16 ELIMINACIÓN DE UN PROYECTO .................................................................... 24 FIGURA 17 BOTÓN DE CARGA DE FICHEROS ................................................................... 26 FIGURA 18 VENTANA DE ABRIR FICHERO DE DATOS ......................................................... 27 FIGURA 19 VENTANA DE SELECCIÓN DE LOS FICHEROS DE DATOS .................................... 27 FIGURA 20 VENTANA DEL FICHERO DE DATOS ................................................................. 27 FIGURA 21 BOTONES DE LA APLICACIÓN ........................................................................ 28 FIGURA 22 VENTANA DE EDICIÓN DE DATOS DE SERIES TEMPORALES ............................... 28 FIGURA 23 VENTANA DE DIBUJO DE SERIES TEMPORALES ................................................ 29 FIGURA 24 VENTANA DEL CRONOGRAMA ........................................................................ 30 FIGURA 25 ESTADÍSTICO DE LAS SERIES TEMPORALES .................................................... 31 FIGURA 26 VENTANA DE CREACIÓN DE GRUPOS DE ESTACIONES HOMOGÉNEAS ................ 32 FIGURA 27 VENTANA DE FORMACIÓN DE LOS GRUPOS DE ESTACIONES ............................. 33 FIGURA 28 CONSTITUCIÓN DE UN GRUPO DE ESTACIONES HOMOGÉNEO ........................... 34 FIGURA 29 VENTANA DE DOBLES ACUMULACIONES ......................................................... 35 FIGURA 30 SERIE DE PRECIPITACIONES ESTACIONARIZADAS PARA LA ESTACIÓN 08308 ..... 37


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FIGURA 31 M ATRIZ DE COEFICIENTES DE REGRESIÓN PARCIAL Y MATRIZ DE DATOS COMUNES ........................................................................................................................... 37 FIGURA 32 M ATRIZ DE CORRELACIÓN MÚLTIPLE Y MATRIZ DE DATOS COMUNES PARA LA ESTACIÓN 08308. ................................................................................................ 37 FIGURA 33 ELECCIÓN DE PAREJA DE ESTACIONES PARA LA ESTACIÓN 08308 ................... 38 FIGURA 34 VENTANA DE SELECCIÓN DE ESTACIONES A COMPLETAR................................. 38 FIGURA 35 VENTANA DE PARÁMETROS DEL COMPLETADO ............................................... 39 FIGURA 36 VENTANA DE AVISO DE ESTACIONES DESECHADAS PARA EL COMPLETADO........ 39 FIGURA 37 VENTANA DEL FICHERO DE DATOS COMPLETADOS .......................................... 40 FIGURA 38 ESTADÍSTICO DE LOS DATOS COMPLETADOS ................................................. 41 FIGURA 39 SELECCIÓN DE ESTACIONES PARA EL CÁLCULO AREAL ................................... 42 FIGURA 40 PESOS PARA EL CÁLCULO AREAL .................................................................. 42 FIGURA 41 PERIODO DE GENERACIÓN DE DATOS AREALES .............................................. 43 FIGURA 42 FICHERO DE SALIDA DE DATOS PONDERADOS ................................................ 43 FIGURA 43 FICHERO DE PESOS ..................................................................................... 44 FIGURA 44 RECUPERACIÓN DEL FICHERO DE PESOS PREVIAMENTE GRABADO................... 44 FIGURA 45 RECUPERACIÓN DEL FICHERO DE PESOS ....................................................... 45 FIGURA 46 VENTANA DE LEYES DE FRECUENCIA ............................................................. 47 FIGURA 47 REPRESENTACIÓN DE FUNCIÓN DE DISTRIBUCIÓN SIN AJUSTE PARAMÉTRICO EN PAPEL GUMBEL .................................................................................................... 47 FIGURA 48 REPRESENTACIÓN DE FUNCIÓN DE DISTRIBUCIÓN SIN AJUSTE PARAMÉTRICO EN PAPEL NORMAL..................................................................................................... 48 FIGURA 49 EJEMPLO DE AJUSTE PARAMÉTRICO DE UNA FUNCIÓN NORMAL .................... 48 FIGURA 50 EJEMPLO DE AJUSTE PARAMÉTRICO DE UNA FUNCIÓN GUMBEL ....................... 49 FIGURA 51 EJEMPLO DE AJUSTE PARAMÉTRICO DE UNA FUNCIÓN SQRT ET MAX .............. 49 FIGURA 52 EJEMPLO DE AJUSTE PARAMÉTRICO DE UNA FUNCIÓN LOG PEARSON III .......... 50 FIGURA 53 EJEMPLO DE AJUSTE PARAMÉTRICO DE UNA FUNCIÓN GEV ............................ 50 FIGURA 54 FICHERO INFORME DE LEYES DE FRECUENCIA ............................................... 51 FIGURA 55. SELECCIÓN DE ESTACIONES PARA PONDERACIÓN DE CUANTILES DE LEYES DE FRECUENCIA ........................................................................................................ 52 FIGURA 56. ASIGNACIÓN DE PESOS A LAS ESTACIONES ................................................... 52 FIGURA 57. VENTANAS PARA GUARDAR FICHERO DE RESULTADOS Y PESOS ..................... 52 FIGURA 58 VENTANA DE CÁLCULO DE LA ETP ................................................................ 53 FIGURA 59 C ÁLCULO DE LA ETP POR THORNTHWAITE ................................................... 56




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FIGURA 60 C ÁLCULO DE LA ETP POR BLANEY CRIDDLE .................................................. 57 FIGURA 61 FICHERO DE PARÁMETROS PARA EL CÁLCULO DE LA ETP ............................... 57 FIGURA 62 FICHERO DE TEMPERATURAS PARA EL CÁLCULO DE LA ETP ............................ 58 FIGURA 63 FICHERO DE HUMEDADES PARA EL CÁLCULO DE LA ETP SEGÚN PENMAN MONTEITH ............................................................................................................ 59 FIGURA 64 FICHERO DE HUMEDADES PARA EL CÁLCULO DE LA ETP SEGÚN BLANEY CRIDDLE ........................................................................................................................... 59 FIGURA 65 FICHERO DE HORAS DE SOL PARA EL CÁLCULO DE LA ETP .............................. 60 FIGURA 66 FICHERO DE VELOCIDAD DEL VIENTO PARA EL CÁLCULO DE LA ETP ................. 60 FIGURA 67 ESQUEMA DEL MODELO DE TÉMEZ ............................................................... 61 FIGURA 68 C ALIBRACIÓN. D ATOS INICIALES ................................................................... 63 FIGURA 69 C ALIBRACIÓN O VALIDACIÓN DE PARÁMETROS................................................ 63 FIGURA 70 GENERACIÓN DE GRÁFICOS TRAS LA CALIBRACIÓN. C AUDAL REGISTRADO Y CAUDAL SIMULADO ( AÑO) ....................................................................................... 65 FIGURA 71 GENERACIÓN DE GRÁFICOS TRAS LA CALIBRACIÓN. C AUDAL REGISTRADO Y CAUDAL SIMULADO (MES) ....................................................................................... 65 FIGURA 72 AMPLIAR ESCALA ABSCISAS EN GRÁFICOS ..................................................... 66 FIGURA 73 D ATOS DE ENTRADA PARA LA SIMULACIÓN ..................................................... 68 FIGURA 74 SIMULACIÓN ............................................................................................... 68 FIGURA 75 GENERACIÓN DE GRÁFICOS DE SIMULACIÓN. HIDROGRAMA DE AÑO MEDIO ....... 69 FIGURA 76 MENÚ DE OPCIONES .................................................................................... 72 FIGURA 77 VENTANA PARA EL CÁLCULO DE CAUDALES MÁXIMOS ...................................... 73 FIGURA 78 D ATOS DE ENTRADA PARA EL CÁLCULO DE CAUDALES MÁXIMOS ...................... 74 FIGURA 79 VENTANA DE RESULTADOS DEL CÁLCULO DE CAUDALES MÁXIMOS. ................... 74


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Í ND IC E D E TAB LAS T ABLA 1 FORMATO LEMA DE LA BASE DE DATOS HIDRO DEL CEDEX ........................... 15 T ABLA 2 CÓDIGOS DE TIPO DE DATO EN FICHEROS LEMA. ESTACIONES METEOROLÓGICAS ........................................................................................................................... 16 T ABLA 3 CÓDIGOS DE TIPO DE DATO EN FICHEROS LEMA. ESTACIONES EVAPORIMÉTRICAS ........................................................................................................................... 17 T ABLA 4 CÓDIGOS DE TIPO DE DATO EN FICHEROS LEMA. ESTACIONES DE AFORO ........... 17 T ABLA 5 CÓDIGOS DE TIPO DE DATO EN FICHEROS LEMA. EMBALSES ............................. 18 T ABLA 6 CÓDIGOS DE TIPO DE DATO EN FICHEROS LEMA. C ANALES ............................... 18 T ABLA 7 CÓDIGOS DE TIPO DE DATO EN FICHEROS LEMA. DETRACCIONES ...................... 18 T ABLA 8 CÓDIGOS DE TIPO DE DATO EN FICHEROS LEMA. SIMULACIÓN DE RECURSOS ..... 18 T ABLA 9 FORMULARIO DE ESTADÍSTICOS ....................................................................... 32 T ABLA 10 FORMULARIO DEL COMPLETADO DE SERIES ..................................................... 36 T ABLA 11. FORMULARIO DE LAS LEYES DE FRECUENCIA .................................................. 46 T ABLA 12 FORMULARIO DE CÁLCULO DE LA ETP POR THORNTHWAITE ............................. 54 T ABLA 13 FORMULARIO DE CÁLCULO DE LA ETP POR BLANEY CRIDDLE ........................... 54 T ABLA 14 FORMULARIO DE CÁLCULO DE LA ETP POR PENMAN MONTEITH ....................... 55 T ABLA 15 DESCRIPCIÓN DEL FORMATO DEL FICHERO DE PARÁMETROS ............................ 58 T ABLA 16. FORMULARIO DEL MODELO DE TÉMEZ............................................................ 62 T ABLA 17 FORMULARIO DE LOS TÉRMINOS DE ERROR ..................................................... 64 T ABLA 18 GRÁFICOS DE CALIBRACIÓN ........................................................................... 64 T ABLA 19 FICHEROS CON LOS RESULTADOS DE LA CALIBRACIÓN ..................................... 66 T ABLA 20 FICHEROS AUXILIARES GENERADOS DURANTE LA CALIBRACIÓN......................... 67 T ABLA 21 FICHEROS DE CONTROL Y CON LOS PARÁMETROS DE LA CALIBRACIÓN............... 67 T ABLA 22 GRÁFICOS DE SIMULACIÓN ............................................................................ 70 T ABLA 23. FORMULARIO DEL MÉTODO RACIONAL MODIFICADO ......................................... 72




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INTRODUCCIÓN

La aplicación CHAC ha sido desarrollada por el Centro de Estudios Hidrográficos del CEDEX con metodologías propias con el fin de proporcionar una herramienta útil para el desarrollo de trabajos hidrológicos dentro del Curso Internacional de Hidrología General y Aplicada del CEDEX. Se trata de una aplicación desarrollada en Visual Basic para MS WINDOWS, con subrutinas de cálculo en Fortran 77, de fácil manejo a través de una interfaz gráfica. Esta aplicación es de libre distribución, respondiendo a uno de los fines del CEDEX, como es la transferencia tecnológica a la sociedad. Sin embargo, el CEDEX no se hace responsable del uso que pueda hacerse de esta aplicación por parte de los usuarios finales. La presente versión de la aplicación debe considerarse como una versión en desarrollo. Por ello, es posible que se produzcan errores y fallos durante su ejecución, problemas que se resolverán en la versión definitiva. Si el usuario detecta alguno de estos fallos, puede solicitar soporte desde la página Modelos matemáticos en Hidrología e Hidráulica en Facebook. Será respondido desde la propia página.

1.1 INSTALACIÓN Y DEFINICIÓN DE PROYECTO 1.1.1 Instalación La aplicación se entrega en un CDROM o bien puede descargarse desde Internet en la dirección http://hercules.cedex.es/Chac. El archivo zip contiene otros tres (setup.exe, setup.lst y chac.cab) Tras descomprimir, debe ejecutarse setup.exe y seguir las instrucciones de instalación. Después de comprobar si hay suficiente espacio en el disco duro, el programa propone la carga de la aplicación en la carpeta “ Archivos de programa\chac ” (recomendada), pudiéndose cargar en otro lugar si el

usuario lo prefiere. Aceptado el directorio de trabajo de la aplicación, se procede a su carga pulsando el botón correspondiente. IMPORTANTE: El directorio donde se instale el programa debe tener permisos de Modificación a todos los usuarios del equipo Bajo “ Archivos de programa\chac ” se crea el directorio Proyectos, donde se

guardarán los trabajos. Posteriormente a la instalación este directorio puede cambiarse. 1.1.2 Configuración del PC y símbolo decimal CHAC trabaja en pantalla con la configuración regional que tenga definida el usuario en el panel de control respecto a puntos o comas como separadores decimales. Sin


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embargo, en los ficheros de datos y de cálculos intermedios, el separador decimal es siempre el punto. 1.1.3 Desinstalación Se recomienda desinstalar versiones anteriores y borrar el directorio CHAC de Archivos de Programa antes de instalar nuevas versiones. 1.1.4 Ejemplos instalados con CHAC Al instalar CHAC, se crea una carpeta de proyectos de la que, a su vez, cuelga otra denominada Velillos. Dentro de la última, hay un subconjunto de carpetas cuyos nombres hacen referencia a las series de datos que guardan: 1. CaudalesMáximos, donde se encuentra un fichero LEMA de caudales medios de los máximos diarios 2. CaudalesMedios. Los tres ficheros LEMA guardan información de caudales medios mensuales en la estación de aforos 05042. El fichero q5042.txt hace referencia a los registros originales. El fichero q5042Corr.txt se refiere a la serie corregida. El fichero q5042Rest.txt se refiere a la serie corregida y restituida y, por tanto, sería el que hay que usar para una calibración de caudales en régimen natural con el modelo de Témez. 3. ETP. Los distintos ficheros LEMA se corresponden a variables climáticas como la humedad relativa media de las mínimas diarias (hrminvelillos.txt), humedad relativa media diaria (hrvelillos.txt), temperatura media (temvelillos.txt), mínima (tmnvelillos.txt) y máxima (tmxvelillos.txt), número de horas de sol (nhsvelillos.txt) y velocidad del viento (vvvelillos.txt). El fichero de parámetros guarda la información sobre latitud, longitud, altitud de las estaciones y parámetros de cálculo de la ETP 4. PrecipitacionesMáximas, donde se encuentra un fichero LEMA de lluvias máximas diarias 5. PrecipitaciónTotalMes, donde se encuentra un fichero LEMA de lluvias totales mensuales 6. SimTémez. Hay dos ficheros LEMA con series de lluvia media areal (llareal5042.txt) y ETP media areal (ETPAreal05042.txt) para utilizarlos con la simulación del modelo de Témez. Además, también se crea un proyecto denominado Río Oyarzum, con un solo fichero para realizar pruebas.

1.2 EJECUCIÓN Para ejecutar la aplicación basta con desplegar el menú de Inicio en la barra de herramientas de MSWINDOWS al pie de la pantalla, desplegar Programas y pulsar con el ratón CHAC. Como ocurre con los programas de uso frecuente puede ser recomendable copiar como acceso directo el chac.exe que se encuentra en la dirección Archivos de programa / Chac




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Figura 1 Icono del ejecutable CHAC

La primera vez que se ejecuta es necesario definir los parámetros siguientes: Número máximo de estaciones de la mayor serie temporal que se prevea

tratar con el programa. Este parámetro, así como los que se indican seguidamente se pueden cambiar en cualquier momento en el menú de utilidades. El programa sugiere 300 estaciones Número máximo de años por serie temporal. El programa sugiere 200 años. Mes de inicio del año hidrológico. El programa sugiere Octubre, que corresponde al inicio del año hidrológico en España Idioma

Estos parámetros afectan a todos los proyectos, tanto a los antiguos como a los nuevos. Una vez puesta en marcha la aplicación y realizada la configuración inicial aparece la ventana general de la misma:

Figura 2 Ventana principal de la aplicación

En esta ventana aparecen los elementos principales de la aplicación:


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Menús desplegables. Permiten ejecutar las distintas tareas que abarca la aplicación Botones: Realizan las mismas tareas que los menús desplegables proporcionando un acceso más rápido. Ventana principal: En ella se despliega la información durante el uso de la aplicación. Menús laterales. En el lateral izquierdo pueden aparecer botones, listas de selección y otros elementos, que varían en cada parte del programa. Al comenzar el trabajo con la aplicación, la mayoría de las opciones de los menús, así como casi todos los botones están inhabilitados, por no poderse utilizar en tanto en cuanto no se realicen operaciones previas sin las cuales no tienen utilidad. Así se ayuda al usuario guiándole en el uso de la aplicación.

1.3 APERTURA DE UN PROYECTO Para comenzar un trabajo debe crearse un proyecto. Un proyecto es el conjunto de datos, selecciones, resultados, gráficos, etc., relacionados con un cierto trabajo. Todas las operaciones realizadas durante el trabajo se almacenan en ficheros internos de manera que el trabajo puede recuperarse en cualquier momento. Todo ello se agrupa bajo un directorio y un nombre con el fin de independizar los distintos trabajos que realice el usuario. Para guiar al usuario dentro de este método de trabajo, cuando se despliega la aplicación, tal y como aparece en la Figura 3, sólo aparecen habilitados los botones y las opciones de menú correspondientes a crear un nuevo proyecto (Nuevo) y a abrir uno ya existente (Recuperar).

Figura 3. Menú de Proyecto y botones correspondientes.

Pulsando el botón de Comienza un nuevo proyecto (o desplegando el menú correspondiente) aparece la ventana de creación de proyecto nuevo (Figura 4):




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Figura 4 Ventana de definición del proyecto

El nombre del proyecto se define mediante el directorio asociado, donde se guardan los ficheros de datos. El nombre del directorio será el del proyecto. El usuario debe de teclear el nombre del nuevo Proyecto, que supondrá la creación de un directorio. Dicho directorio colgará, por defecto, del directorio raíz \Chac\Proyectos, si bien se habilitan dos ventanas para que el usuario pueda cambiar este directorio raíz. No está permitido guardar proyectos en el directorio del programa ni en el directorio Proyectos Una vez tecleado el nombre del proyecto se crea el directorio de proyecto en el que se almacenan de manera automática dos ficheros de configuración, denominados ficheros.cfg y proyecto.cfg, y un directorio tmp, para archivar los ficheros temporales. Pulsando el botón de Recupera un proyecto guardado anteriormente (o desplegando el menú correspondiente) aparece la ventana para recuperar un proyecto existente (Figura 5):


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Figura 5. Ventana para recuperar un proyecto.

1.4 CARACTERÍSTICAS DE LOS FICHEROS DE DATOS: EL FORMATO LEMA: Los ficheros de datos, tipo LEMA, son ficheros ASCII con extensión .txt en los que se ordenan las series temporales mensuales con las coordenadas del punto de medida (estación meteorológica o hidrométrica) con el siguiente formato de datos:




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COLUMNAS 1-8 9 10-17 18 19-25 26 27-29 30 31-34 35

DATO

FORMATO

Coordenada X-UTM

Entero

Espacio en blanco Coordenada Y-UTM

Entero

Espacio en blanco Código de la Estación

Texto

Espacio en blanco Tipo de Dato (Ver tabla adjunta)

Texto

Espacio en blanco Año (4 dígitos)

Entero

Guión (- )

36-37

Año +1 (2 dígitos)

Entero

38-45

Dato del primer mes del año hidrológico (octubre en el caso de España)

Real

46-53

Dato del segundo mes

Real

54-61

Dato del tercer mes

Real

62-69

Dato del cuarto mes

Real

70-77

Dato del quinto mes

Real

78-85

Dato del sexto mes

Real

86-93

Dato del séptimo mes

Real

94-101

Dato del octavo mes

Real

102-109

Dato del noveno mes

Real

110-117

Dato del décimo mes

Real

118-125

Dato del undécimo mes

Real

126-133

Dato del duodécimo mes

Real

134-141

Dato Anual

Real

Tabla 1 Formato LEMA de la base de datos HIDRO del CEDEX

La falta de dato se indica con un –100.0.


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Estas series temporales se refieren a diferentes tipos de variables como pueden ser humedad, precipitaciones totales mensuales, precipitación total máxima diaria de cada mes, caudales medios mensuales, mínimos instantáneos, etc. El tipo de medida se indica en la cuarta columna mediante un código para el tipo de dato. El dato de la última columna, corresponde al valor anual que será diferente en función del tipo de variable que se esté considerando, tal como se resume en la siguiente tabla:

ESTACIONES METEOROLÓGICAS

CODIGO

DATO ANUAL

Horas de sol mensuales (horas)

HSM

Total

Humedad relativa media diaria mensual (%)

HMM

Media

Precipitación máxima diaria mensual (mm/día)

PMD

Máxima

Precipitación mensual total (mm)

PMT

Total

Presión atmosférica media diaria mensual (mm/día)

PRM

Media

Radiación solar media diaria mensual (cal/cm2/día)

RSM

Media

Temperatura máxima absoluta mensual (º C)

TAX

Máxima

Temperatura media diaria mensual (º C)

TMD

Media

Temperatura máxima media diaria mensual (ºC)

TMX

Media

Temperatura mínima media diaria mensual (ºC)

TMN

Media

Temperatura mínima absoluta mensual (ºC)

TAN

Mínima

Velocidad del viento media diaria mensual (Km/día)

VMD

Media

Humedad mínima

HMN

Mínima

Humedad máxima

HMX

Máxima

Humedad media

HMO

Media

Humedad media H 07

H07

Media

Humedad media H 13

H13

Media

Humedad media H 18

H18

Media

Tabla 2 Códigos de tipo de dato en ficheros LEMA. Estaciones meteorológicas




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ESTACIONES EVAPORIMÉTRICAS Días de precipitación mensuales (días)

EDP

Total

Evaporación Piché media diaria mensual (mm/día)

EVP

Media

Evaporación Tanque media diaria mensual (mm/día)

EVT

Media

Insolación Media diaria mensual (horas/día)

EIN

Media

Velocidad del viento media diaria mensual (km/hora)

EVV

Media

Precipitación media diaria mensual (mm/día)

EPM

Media

Temperatura termómetro húmedo 1ª lectura (ºC)

EH1

Media


EH2

Media


EH3

Media

Temperatura termómetro seco 1ª lectura (ºC)

ES1

Media


ES2

Media


ES3

Media

Temperatura máxima media diaria mensual (ºC)

ETX

Media

Temperatura mínima media diaria mensual (ºC)

ETN

Media

Evaporación total mensual (mm)

EVM

Total

Tabla 3 Códigos de tipo de dato en ficheros LEMA. Estaciones evaporimétricas

ESTACIONES DE AFORO Caudales máximos instantáneos mensuales (m3/s)

AMI

Máximo

Aportaciones mensuales (Hm3)

AMA

Total

Caudales medios mensuales (m3/s)

AMQ

Media

Caudales medios diarios máximos mensuales (m3/s)

AMX

Máximo

Caudales medios diarios mínimos mensuales (m3/s)

AMN

Mínimo

Tabla 4 Códigos de tipo de dato en ficheros LEMA. Estaciones de aforo


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EMBALSES Reservas mensuales medias 1er o último día (Hm3)

BMR

Media

Entradas medias mensuales (m3/s)

BME

Media

Salidas medias mensuales (m3/s)

BMS

Media

Caudales naturales simulados

BNS

Media

Tabla 5 Códigos de tipo de dato en ficheros LEMA. Embalses

CANALES Caudales máximos instantáneos mensuales (m3/s)

CMI

Máximo

Aportaciones mensuales (Hm3)

CMA

Total

Caudales medios mensuales (m3/s)

CMQ

Media

Caudales medios diarios máximos mensuales (m3/s)

CMX

Máximo

Caudales medios diarios mínimos mensuales (m3/s)

CMN

Mínimo

Tabla 6 Códigos de tipo de dato en ficheros LEMA. Canales

DETRACCIONES BOMBEOS ESPECÍFICOS (mm)

BEM

Total

Tabla 7 Códigos de tipo de dato en ficheros LEMA. Detracciones

SIMULACIÓN DE RECURSOS Precipitación total mensual completada (mm)

PMC

Suma

Variable meteorológica completada

COM

Suma

Precipitación media areal (mm)

PMA

Suma

ETP media areal (mm)

EPA

Suma

Evapotranspiración real mensual media areal (mm)

ERA

Suma

Caudal medio mensual simulado (m3/s)

QSI

Media

Humedad mensual media areal en el suelo (mm)

HMA

Volumen de agua en acuífero mensual medio areal (mm)

VMA

Error, caudal mensual simulados menos el registrado

RES

Tabla 8 Códigos de tipo de dato en ficheros LEMA. Simulación de recursos




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-

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A continuación se muestra un fichero ejemplo con una línea de cabecera indicativa de las posiciones de cada campo.

Figura 6. Formato LEMA


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UTILIDADES

Dentro de este menú podemos encontrar aplicaciones para la importación de datos desde Excel o Access a formato LEMA, para el cambio de parámetros básicos, mes de comienzo del año hidrológico, dimensiones del número de años por estación y número de estaciones, idioma, así como fijar los directorios de trabajo o el borrado de proyectos.

Figura 7. Menú utilidades

2.1 GENERACIÓN DE FICHEROS LEMA Previa a la carga de los ficheros puede ser necesaria la generación de éstos en el formato adecuado o el establecimiento de las características del estudio en cuanto a dimensiones y año hidrológico. Esto es posible desde la opción de Utilidades. Para la Generación de ficheros LEMA, se siguen los siguientes pasos: 1. Seleccionar la matriz original en Excel o Access con todos los campos necesarios de un fichero LEMA. Deben seleccionarse la matriz de datos y una línea superior en blanco.




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Figura 8 Fichero de Excel. Primera fila en blanco o títulos

2. Seleccionar copiar. 3. Acceder al menú Generación de ficheros LEMA y pegar.

Figura 9 Generación de ficheros LEMA

Tras la transformación de los ficheros en formato LEMA, CHAC ofrece la opción de grabarlos en la dirección deseada pulsando el botón Grabar fichero LEMA

Figura 10 Pegado desde el portapapeles de ficheros Excel o Access


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Figura 11 Generación de ficheros LEMA. Primera fila en blanco o títulos

Figura 12 Fichero ASCII resultado de la transformación a LEMA

2.2 PREFERENCIAS 2.2.1 Año hidrológico y dimensiones Puesto que dentro de los objetivos de la difusión de esta aplicación se encuentra su aplicación para estudios en cualquier espacio geográfico, se hace imprescindible ofrecer la posibilidad de escoger para cada proyecto las características del año hidrológico así como las dimensiones del estudio. Esta opción se habilita dentro de la sección de Utilidades, apareciendo el siguiente cuadro tras seleccionar la opción Preferencias, Año hidrológico y Dimensiones También se ejecuta automáticamente la primera vez que se abre el programa.




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Figura 13 Configuración inicial de CHAC

2.2.2 Directorio de proyectos También dentro de Preferencias podemos redireccionar el proyecto escogiendo la opción de Directorio del proyecto

Figura 14 Redireccionado del proyecto


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2.2.3 Idioma

Figura 15 Menú para la elección de idioma

2.3 BORRAR UN PROYECTO Por último, la opción Utilidades permite borrar un proyecto completo con todos los ficheros asociados o bien escogiendo solo los de generación temporal, que son los generales del proyecto o aquellos precedidos por el símbolo $.

Figura 16 Eliminación de un proyecto




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3

SERIES TEMPORALES

Los botones habilitados con la carga del fichero de datos se corresponden con las opciones del menú Series temporales y permiten acceder a los distintos módulos de cálculo de la aplicación: Edición de las series temporales Dibujo de las series temporales Cronograma de las series temporales Estadístico de las series temporales Dobles acumulaciones entre estaciones Completado de series temporales Ponderación de series LEMA Leyes de frecuencia Ponderación de informes de Leyes de frecuencia

3.1 FICHEROS DE DATOS: SELECCIÓN DEL FICHERO DE DATOS Al crearse el nuevo proyecto, se habilita un nuevo botón, el de abrir el fichero de datos:

Figura 17 Botón de carga de ficheros

También se activa la opción Fichero de datos en el menú desplegable de series temporales. Seleccionando esta opción o pulsando el botón de abrir ficheros, se despliega la ventana de ficheros:




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Figura 18 Ventana de abrir fichero de datos

Pulsando el botón Abrir fichero, se despliega la ventana de selección del fichero de datos:

Figura 19 Ventana de selección de los ficheros de datos

Seleccionado el fichero, se cargan los datos en memoria, apareciendo en la ventana de datos del fichero:

Figura 20 Ventana del fichero de datos

Una vez cerrado el fichero con el botón Cerrar, se copian los datos en ficheros de la aplicación, quedando habilitados los botones y menús de la aplicación:


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Figura 21 Botones de la aplicación

3.2 EDITAR: EDICIÓN Y MODIFICACIÓN DEL FICHERO DE DATOS Esta opción permite editar el contenido de la base de datos con el fin de modificar su contenido. Pulsando el botón de Edición del fichero de datos o seleccionando la opción Editar del menú de Series temporales, se abre la ventana de edición de los datos:

Figura 22 Ventana de edición de datos de series temporales

En esta ventana se dispone de un campo para seleccionar la estación cuyos datos se quiere editar, directamente por su indicativo. Un cursor permite listar todas las estaciones disponibles en la base de datos. Seleccionada la estación aparecen sus datos temporales ordenados por años hidrológicos. Los valores tanto mensuales como anuales pueden modificarse directamente sobre la tabla. Para anular datos, se les atribuye el valor –100 mediante el botón Poner a –100 seleccionando previamente un rango de casillas con el ratón. Cualquier modificación solamente se almacena en el fichero de trabajo de la aplicación, nunca en el fichero original. La aplicación permite también Copiar al portapapeles el fichero de datos.

3.3 DIBUJO DE LAS SERIES TEMPORALES Seleccionando esta opción se despliega la ventana de dibujo de series te mporales:




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Figura 23 Ventana de dibujo de series temporales

En esta ventana aparece un campo para la selección de la estación, con un cursor que permite visualizar todas las estaciones disponibles en el fichero LEMA de series temporales cargado. Seleccionada la estación, se despliega un gráfico con años hidrológicos en las abscisas y con datos mensuales en las ordenadas, utilizándose como escala de abscisas los años primero y último de todas las series de estaciones contenidas en el fichero LEMA; como escala de ordenadas se utiliza el máximo valor de los datos mensuales de todas las series. Ambas escalas pueden modificarse en función de la serie de datos a representar. Así, la escala de ordenadas puede ajustarse automáticamente al rango de datos escogiendo la opción Auto del cuadro Escala Y, mientras en el caso de las abscisas, el usuario puede establecer los años que desea que se representen mediante la opción AMPLIAR También se dispone del botón Imprimir gráfico que permite volcar el gráfico desplegado en pantalla por impresora.

3.4 CRONOGRAMA Seleccionando esta opción se despliega la ventana del cronograma mensual:


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Figura 24 Ventana del cronograma

El cronograma, en el que se representan los periodos cubiertos por las series temporales del conjunto de las estaciones (años hidrológicos en abscisas y estaciones en ordenadas) es útil para estudiar los periodos comunes de existencia de datos de las estaciones, con el fin de determinar el periodo de estudio común a todo el conjunto o parte de él. Puede volcarse a impresora mediante el botón Imprimir gráfico de la izquierda de la ventana.

3.5 ESTADÍSTICO Esta opción abre la ventana del estadístico:




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Figura 25 Estadístico de las series temporales

El estadístico presenta, para cada estación de la base de datos, un listado de las siguientes variables estadísticas calculadas para la serie anual: Número total de años con datos de cada estación Número de años completos, es decir, con datos en todos los meses Valor medio de toda la serie anual Coeficiente de variación de la serie anual Coeficiente de sesgo de la serie anual Mediante el botón Imprimir puede volcarse el estadístico a impresora. También aquí es posible copiar los datos del estadístico al portapapeles mediante la opción Pegar al portapapeles


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CÁLC UL O DE E STA DÍSTICOS n

m x

Media

i 1

Coeficiente de variación

CV

CS

Coeficiente de Sesgo

xi n x

m x 1 n

n

( xi

m x )3 3

i 1

Tabla 9 Formulario de estadísticos

3.6 DOBLES ACUMULACIONES El método de las dobles acumulaciones es una técnica para valorar la consistencia de una serie temporal en función de otra serie de referencia. Para su aplicación se toman las dos series de datos durante el periodo común de registro, comparándose en un diagrama x-y sus series acumuladas. Si la relación entre las dos series se ha mantenido estable, es decir, a los incrementos de una corresponden los proporcionales en la de referencia, la representación mostrará una tendencia lineal. En caso contrario, la presencia de quiebros y saltos indica cambios en la relación entre las series de datos y por tanto posibles errores. CHAC permite efectuar el análisis de dobles acumulaciones entre estaciones para el estudio de la correlación de sus datos mediante la opción Dobles acumulaciones dentro del menú de Series temporales. En primer lugar deben agruparse las estaciones en grupos de estaciones homogéneas:

Figura 26 Ventana de creación de grupos de estaciones homogéneas

Decidido el número de grupos de estaciones homogéneas, aparece la ventana de formación de los grupos de estaciones:




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Figura 27 Ventana de formación de los grupos de estaciones

Esta ventana presenta campos para formar los grupos seleccionando las estaciones con el ratón, e incluyéndolas en cada grupo mediante las flechas. Permite rectificar la decisión de incluir o no una estación en un grupo, así como modificar el número de grupos.


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Figura 28 Constitución de un grupo de estaciones homogéneo

Para facilitar la constitución de los grupos de estaciones, se cuenta con dos ayudas: Gráfica o plano de la situación de las estaciones. Permite estudiar la proximidad de las estaciones y la formación de los grupos. Estadístico de las estaciones. Permite comparar los estadísticos en la formación de los grupos. En cualquier momento puede cambiarse el número de grupos. También se dispone de un botón para Imprimir la situación de las estaciones. Una vez constituidos los grupos, se aceptan con el botón Aceptar , apareciendo la ventana de dobles acumulaciones en la que se representan los porcentajes de las series acumuladas de las estaciones seleccionadas. Solo se representarán las series acumuladas de datos contemporáneos de las estaciones seleccionadas:




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Figura 29 Ventana de dobles acumulaciones

Para obtener la dobles acumulaciones entre las estaciones de un grupo, basta con escoger el grupo en el campo de grupos, y seleccionar las estaciones a relacionar en cada eje con el ratón, obteniéndose inmediatamente el gráfico de porcentaje de series acumuladas año a año en la ventana de la derecha. Puede efectuarse el estudio entre los datos de una estación y los de la MEDIA del grupo, calculada con el resto de estaciones del mismo grupo. Se dispone de botones para Imprimir los gráficos, para Volver a la ventana de constitución de los grupos en el caso en que a la vista de las dobles acumulaciones fuera necesario, y para pasar al módulo de Completado de datos.

3.7 COMPLETADO DE DATOS Para completar las lagunas en las series de datos, se utiliza el menú Completado de datos. A partir de un modelo de regresión bivariado con estacionarización previa mensual de las series de datos (CORMUL) se completan, bajo determinadas condiciones impuestas por el usuario, las lagunas existentes en las series de datos de un fichero LEMA. La secuencia de cálculos para la realización de la correlación múltiple queda especificada en el fichero de resultados intermedios. En primer lugar aparecen las matrices correspondientes a los datos mensuales de las estaciones seleccionadas para el completado en el periodo de estudio escogido. Son estaciones seleccionadas aquellas que tienen más de cinco datos en cada uno de los doce meses en ese periodo seleccionado. La elección de la pareja de estaciones que va a ser utilizada para el completado de cada una de las lagunas de una estación dada se basa en considerar un umbral


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mínimo del coeficiente de correlación múltiple ponderado según la expresión de la matriz de priorizacion. FASES OPERATIVAS DEL COMPLETADO DE DATOS 1.

Estacionarización de las series de datos de precipitación:

xi , j x j

t i , j

N

1

x j

ti,j es una serie estacionaria en media y varianza sin tendencias estacionales. Siendo:

S j

N j

xi , j

S j

1

1

Donde

N

N j

xi , j

x j

x i , j : Precipitación para el mes j del año i

2

1

x j : Media del mes j N: Número de años de la serie

S j : Desviación típica del mes j 2.

Establecimiento de la ecuación de regresión: Expresa los valores t i,j de una estación como función de los de otra pareja de estaciones (t i,j1 ti,j2):

t i , j

3

t i , j

3

a1 t i , j

1

t i , j

1

a2 t i , j

2

t i , j

2

Donde:

i , j

1, 2, 3 corresponden al número de orden de estación a

y

1

a

son los coeficientes de regresión parcial función de los coeficientes de correlación simple r 1,3 r 2,3

2

r 1,2 es un ruido independiente de distribución normal con media 0 y desviación típica S

i, j

t i , j 3.

Pij k

, t i , j 2 , t i , j 3 valor medio de la serie estacionarizada de cada estación. Su valor será 0 Proceso de completado según la matriz de priorización que permite la elección de la pareja de estaciones (i, j) con que se completa una tercera (k) en función de su correlación y el número de datos comunes entre las tres estaciones:

Rij k

4. xi, j

1

Nij k N ciclo

a

Siendo:

Pijk

Coeficiente de correlación múltiple ponderado por el número de meses con datos comunes. Coeficiente de priorización

Rijk Coeficiente de correlación múltiple entre la estación k y las estaciones i y j. Nijk

Número de meses con datos comunes entre las series correspondientes a las estaciones i, j y k.

Nciclo

Número de meses total del ciclo de completado.

a

Exponente de priorización.

Desestacionarización de las series de datos

x j

S j t i, j Tabla 10 Formulario del completado de series

El resto de información que aparece en el informe de resultados intermedios es la siguiente:

1. Serie de precipitaciones estacionarizadas




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AÑO 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975

SERIES DE PRECIPITACIONES ESTACIONARIZADAS ****************************************** ESTACION N. 08308 OCTU NOVI DICI ENER FEBR MARZ ABRI MAYO JUNI JULI AGOS SEPT 1.485 .154 -.153 .838 .325 -.997 .464 -.368 .232 .606 -1.006 -.633 -.026 -.568 -.847 -.110 .325 -.081 .080 -.886 -.865 -.833 .778 -.932 -.626 2.730 -.847 -.845 .578 -.106 -.339 -.548 .194 -.801 -.129 -.962 -1.154 .216 -.103 999.0 1.613 .024 .736 -.215 .201 -.785 -.886 .702 1.312 .146 -.177 2.490 -1.467 -1.467 -.567 -1.041 -.632 -.632 -.679 .146 -.749 -1.082 -.339 -.652 .041 .199 -.922 -.081 1.739 2.782 -.808 .341 -.359 1.693 1.776 .020 2.566 .361 -.751 .133 -1.593 .675 -.997 -.289 -.036 1.654 -.162 .597 -.574 -.667 -1.539 -.821 -.294 -.528 2.303 .280 -.876 .598 -.459 -.755 -.403 -.811 -.077 2.758 1.337 -.839 -.581 -.548 .793 -1.082 -.579 -.928 -.822 -.869 1.150 .683 -1.254 .276 1.468 -.833 -.075 .092 -1.227 -.959 1.321 -.585 .768 -.946 .167 .283 -.468 2.718 2.547 -.049

Figura 30 Serie de precipitaciones estacionarizadas para la estación 08308

2. Matriz de coeficientes de regresión parcial y matriz de datos comunes. La La primera matriz representa los coeficientes de regresión parcial entre parejas de estaciones. El orden de las filas y columnas corresponde al orden de la estación en el fichero original LEMA. La matriz de datos comunes indica el número de meses con medidas simultáneas en las parejas de estaciones. MATRIZ COEFICIENTES DE REGRESION PARCIAL **************************************** 1.00 .63 .66 .79 .75 .79 .51 .83 .63 1.00 .72 .72 .67 .75 .86 .50 .66 .72 1.00 .76 .76 .83 .68 .63 .79 .72 .76 1.00 .76 .78 .60 .65 .75 .67 .76 .76 1.00 .79 .57 .68 .79 .75 .83 .78 .79 1.00 .66 .75 .51 .86 .68 .60 .57 .66 1.00 .43 .83 .50 .63 .65 .68 .75 .43 1.00 MATRIZ DATOS COMUNES ******************** 131 114 93 98 85 91 129 130 114 115 77 91 74 75 113 114 93 77 94 61 62 66 92 93 98 91 61 99 66 59 99 98 85 74 62 66 86 72 84 85 91 75 66 59 72 92 90 91 129 113 92 99 84 90 130 129 130 114 93 98 85 91 129 131

Figura 31 Matriz de coeficientes de regresión parcial y matriz de datos comunes

3. Matriz de correlación correlación múltiple y matriz de datos comunes comunes para la estación MATRIZ CORRELACION MULTIPLE ESTACION N.08308 ****************************************** .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .70 .80 .77 .79 .64 .87 .00 .00 .00 .80 .76 .79 .67 .85 .00 .00 .00 .00 .82 .84 .79 .89 .00 .00 .00 .00 .00 .81 .75 .87 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .79 .87 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .85 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 MATRIZ NUM. NUM. DATOS COMUNES ESTACION N.08308 N.08308 ****************************************** 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 76 90 73 74 112 113 0 0 0 60 61 65 91 92 0 0 0 0 65 58 98 97 0 0 0 0 0 71 83 84 0 0 0 0 0 0 89 90 0 0 0 0 0 0 0 128 0 0 0 0 0 0 0 0

Figura 32 Matriz de correlación múltiple y matriz de datos comunes para la estación 08308.

4. Las matrices con cabecera cabecera elección pareja de estaciones estaciones indican para cada estación a completar y mes, las estaciones seleccionadas por el indicativo orden. Son dos matrices por tratarse de una regresión bivariada. El valor 0 representa la ausencia de estación para el completado. ELECCION PAREJA DE ESTACIONES ***************************** ESTACION N. 08308


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A O OCTU 1965 4 1966 4 1967 4 1968 4 1969 4 1970 4 1971 4 1972 4 1973 4 1974 6 1975 6

NOVI 4 4 4 4 4 4 4 4 4 6 6

DICI 4 4 4 4 4 4 4 4 6 6 6

ENER 4 4 4 4 4 4 4 4 4 6 6

FEBR 4 4 4 4 4 4 4 4 6 6 6

MARZ 4 4 4 4 4 4 4 4 6 6 6

ABRI 4 4 4 4 4 4 4 4 6 6 6

AÑO OCTU 1965 8 1966 8 1967 8 1968 8 1969 8 1970 8 1971 8 1972 8 1973 8 1974 8 1975 8

NOVI 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8

DICI 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8

ENER 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8

FEBR 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8

MARZ 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8

ABRI 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8

MAYO 4 4 4 4 4 4 4 4 6 6 6 MAYO 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8

JUNI 4 4 4 4 4 4 4 4 6 6 6

JULI 4 4 4 4 4 4 4 4 6 6 6

JUNI 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8

JULI 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8

AGOS 4 4 4 4 4 4 4 4 6 6 6 AGOS 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8

SEPT 4 4 4 4 4 4 4 4 6 6 6 SEPT 8 8 8 6 8 8 8 8 8 8 8

Figura 33 Elección de pareja de estaciones para la estación 08308

Se puede acceder a completar los datos bien directamente desde el menú Completado de datos o desde el módulo de Dobles acumulaciones. En el primer caso, el proceso de completado se inicia con todas las estaciones del fichero de datos, mientras que si se accede por el menú de dobles acumulaciones, el completado se efectuará a partir de la unión de los grupos de estaciones generados previamente. Si se accede directamente por el módulo de completado, se despliega inicialmente la ventana de selección de estaciones a completar:

Figura 34 Ventana de selección de estaciones a completar

Al igual que la ventana de dobles acumulaciones, esta ventana dispone del plano de situación de las estaciones y del estadístico para facilitar la selección. La selección




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se realiza directamente con el ratón y los botones flecha. Al pulsar Proceder al Completado de Datos, se despliega la ventana de parámetros del completado: Año inicial que se completa Año final que se completa Exponente de priorización Umbral de priorización

Figura 35 Ventana de parámetros del completado

Se Acepta y aparece, cuando sea preciso, una ventana de aviso por rechazo de estaciones:

Figura 36 Ventana de aviso de estaciones desechadas para el completado


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Al aceptar la eliminación de estaciones propuesta, se efectúa el completado. El nuevo fichero de precipitaciones completadas se almacena en fichero ASCII con nombre genérico Series Completadas.txt y formato LEMA. El código pasa a ser PMC, en lugar de PMT, para distinguir el completado del original. La presentación de resultados se muestra en la ventana final:

Figura 37 Ventana del fichero de datos completados

Se dispone de un botón de vuelta atrás por si el resultado no fuera satisfactorio, otro para Copiar el fichero resultado al portapapeles, así como de otro para realizar el Estadístico de los datos completados:




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Figura 38 Estadístico de los datos completados

3.8 PONDERACIÓN DE SERIES LEMA Este módulo permite la ponderación y cálculo de series de variables hidrológicas, por ejemplo para el cálculo de una precipitación media areal. La asignación es estación-peso, w i , ponderando toda la serie de cada estación ( P i ). La media areal se obtiene según la formulación: P

i

( x, y) P i

Escogiendo la opción Ponderación de series Lema dentro de Series Temporales se accede a Ponderación directa. Al pulsar esta opción se despliega la ventana siguiente:


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Figura 39 Selección de estaciones para el cálculo areal

De nuevo, como para las dobles acumulaciones, podemos escoger las estaciones seleccionadas para el estudio pinchando sobre la flecha. Tras aceptar la selección, aparece la ventana en que deben indicarse por teclado los pesos asignados a cada estación. La ventana del menú permite ponderar las series mensuales utilizando un único coeficiente común a todos los meses o introducirlos mes a mes. Si se opta por esta segunda opción, en las casillas del peso anual aparece un peso promediado.

Figura 40 Pesos para el cálculo areal




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Tras asignar los pesos y pulsando el botón de Generar fichero de datos areales, se pasa a la siguiente ventana en la que debe indicarse el ciclo anual de cálculo, las coordenadas y el código del punto al que se asignará el valor areal obtenido. Por ejemplo, el código de una estación de aforos si lo que se pretende representar las precipitaciones medias areales de esa cuenca vertiente.

Figura 41 Periodo de generación de datos areales

Al aceptar, CHAC genera el fichero con formato .txt de datos ponderados y automáticamente presenta en pantalla una ventana para direccionar y guardar tanto éste como el fichero de pesos de forma que más adelante podremos recuperar este último para nuevos cálculos sin más que acceder a Recuperar fichero de datos dentro de Ponderación de series LEMA

Figura 42 Fichero de salida de datos ponderados


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Figura 43 Fichero de pesos

Figura 44 Recuperación del fichero de pesos previamente grabado




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Figura 45 Recuperación del fichero de pesos

3.9 LEYES DE FRECUENCIA Los estudios de frecuencia de series temporales anuales se realizan desde este menú, Leyes de Frecuencia , que se ha estructurado de la siguiente manera: LEYES DE FRECUENCIA FRECUENCIA NO PA RAMÉTRICA:

Siendo: Gringorten

P

i

0.44

–i: orden del dato en la serie ordenada de mayor a menor

n

0.12

–n, número total de datos anuales en la serie

LEYE S DE FRECUENCIA DE AJUSTE PARA MÉTRICO : CHAC calcula la siguientes funciones permitiendo el ajuste

de parámetros indicado para cada una: FUNCIÓN:

TIPOS DE AJUSTE POSIBLES

NORMAL: 2 parámetros : -Media

f x

1 2

1 x

e

2

2

Momentos

-Escala


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LEYES DE FRECUENCIA GUMBEL

•

Momentos x u

e

2 Parámetros:

F ( x)

-Localización,

Máxima verosimilitud

e x u

x u

-Escala

1

f ( x)

Coeficiente de sesgo=1,14

e

Momentos ponderados probabilísticamente

·e

SQRT

2 Parámetros: -Forma

F ( x) x

e

k · 1

· x

· x ·e

Máxima verosimilitud

0

-Escala LogPEARSON III 3 Parámetros:

f ( x)

-Localización

x u

1 r

· (r )

· x u

r 1

·e

Individual con sesgo muestral

r 0

-Escala -Forma GEV

1

x u 1 k ·

F ( x)

k

Momentos

e

3 Parámetros: -Localización

f ( x)

1

1

x u · 1 k ·

k

x u 1 k ·

1

·e

-Escala k

-Forma

0,

0,

x

u

1

k

Máxima verosimilitud Momentos ponderados probabilísticamente

k

: Parámetro de escala Siendo para todas ellas los parámetros: K : Parámetro de forma u: Factor de localización

MOM: por momentos (tipo de ajuste utilizado por defecto) o LMOM por momentos de los logaritmos ML: por máxima verosimilitud PWM: por momentos ponderados probabilísticamente Máxima verosimilitud fijando sesgo Ajuste individual con sesgo muestral

Tabla 11. Formulario de las leyes de frecuencia

Al seleccionar esta opción mediante el botón correspondiente o el menú Leyes de frecuencia se despliega la ventana:




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Figura 46 Ventana de leyes de frecuencia

En ella se dispone de un campo con cursor para seleccionar la estación, así como botoneras para seleccionar el tipo de ley de frecuencia y el método de cálculo. Los métodos de cálculo propuestos para cada ley son los descritos previamente y aparecerán activos unos u otros en función de la ley escogida. También se generará un gráfico con la escala adecuada (normal o Gumbel):

Figura 47 Representación de función de distribución sin ajuste paramétrico en papel Gumbel


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Figura 48 Representación de función de distribución sin ajuste paramétrico en papel normal

Figura 49 Ejemplo de ajuste paramétrico de una función NORMAL




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Figura 50 Ejemplo de ajuste paramétrico de una función Gumbel

Figura 51 Ejemplo de ajuste paramétrico de una función SQRT et max


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Figura 52 Ejemplo de ajuste paramétrico de una función Log Pearson III

Figura 53 Ejemplo de ajuste paramétrico de una función GEV Se dispone de botones para Imprimir el gráfico y los valores de la distribución. Para cada estación analizada, CHAC genera un fichero informe que consta de una cabecera con los datos muestrales, los mismos datos ordenados de m enor a mayor, la probabilidad de ocurrencia utilizando la fórmula de Gringorten y los parámetros y




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cuantiles derivados del ajuste paramétrico de la función de distribución seleccionada. Por defecto se asume que el nombre de los ficheros corresponde al código de la estación seguido de .txt .

Figura 54 Fichero informe de leyes de frecuencia

3.10 PONDERACIÓN DE INFORMES DE LEYES DE FRECUENCIA La ponderación de los cuantiles de las leyes de frecuencia se realiza desde un menú distinto al de la ponderación anterior de ficheros LEMA. En este caso los datos a ponderar son los cuantiles de las leyes de frecuencia que se encuentran en los informes del directorio de trabajo. CHAC identifica estos informes y los códigos de estaciones aparecen en el menú para seleccionar las estaciones y asignar los pesos. La selección se lleva a cabo utilizando los botones flecha como en menús anteriores.


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Figura 55. Selección de estaciones para ponderación de cuantiles de leyes de frecuencia

Figura 56. Asignación de pesos a las estaciones

Figura 57. Ventanas para guardar fichero de resultados y pesos

En el fichero de resultados aparecen los cuantiles ponderados en una única columna. El orden de estos datos corresponde al de las probabilidades asociadas a los periodos de retorno 2, 5, 10, 25, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 5000, 10000 y 20000 años.




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4

CALCULO DE APORTACIONES

El apartado de Cálculo de aportaciones permite la obtención de los valores de evapotranspiración potencial (ETP) así como la transformación de los datos de precipitación mensuales en aportaciones mediante la aplicación del modelo de Témez.

4.1 OBTENCIÓN DE LA ETP 4.1.1 Métodos de cálculo Se considera como evapotranspiración potencial o del cultivo de referencia a la tasa máxima a la que se podría evapotranspirar agua bajo condiciones óptimas de suministro con el suelo existente. Accediendo al menú de ETP dentro de la opción de Cálculo de aportaciones, el programa permite el cálculo de la evapotranspiración potencial por tres métodos diferentes, dos de ellos experimentales (Thornthwaite y Blaney-Criddle) y un tercero físicamente basado (Penman Monteith)

Figura 58 Ventana de cálculo de la ETP


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Manual de CHAC

CÁLCULO DE LA ETP

Método de Thornthwaite. a

ETP C T Donde:

ETP 16,2 b

10 T

a

I

I: índice de calor anual

12

T i

0º C : I i 1

a: exponente de la formulación

a

f ( I )

T i

1,51

5

0,49 0,0179 I 0,000077 I 2

0,000000675 I 3 b: número de horas de sol mensuales

b

f (lat , dec)

Tabla 12 Formulario de cálculo de la ETP por Thornthwaite CÁLCULO DE LA ETP

Método de Blaney-Criddle.

f p 0,46 T 8,13

a

b

0,0043 hr ,mín

f ( hr ,min ,

n N

, u d , 2 )

0,0059684 hr , min

Siendo:

n N 0,81917

n N

1,41

0,0040922 hr ,min

1,0705

n N

0,065649 u d , 2

0,0005967 hr ,min u d , 2

•f, factor de consumo

T, temperatura media mensual en ºC p, porcentaje medio de horas de sol con relación al año hr,min la humedad relativa media de las mínimas diarias n/N el ratio entre las horas de sol reales y las máximas posibles ud,2 la velocidad del viento media diurna (7 a 19h) medida a 2 m de altura

Tabla 13 Formulario de cálculo de la ETP por Blaney Criddle




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CÁLCULO DE LA ETP

Método de Penman Monteith

Rn

G

a

c p

ETP r w

r c

f ( LAI )

1

l v

eas

e

r a

ETP c K c ETP r

r c r a

200 LAI

r c

69

LAI 24 hherbáceo r a

f (u)

Donde:

G

0,38 (T día,n T día,n 1 )

G

0,07 (T mes,n T mes,n 1 )

208 u2

•r a, la resistencia aerodinámica a los flujos de vapor y calor sensible •r c, la resistencia a los flujos de vapor a través de la planta y superficie evaporante, f(tipo de

planta, estado y cobertura)

Tabla 14 Formulario de cálculo de la ETP por Penman Monteith

Puesto que cada metodología se basa en unos parámetros y datos meteorológicos, el programa requerirá unos ficheros de datos de entrada diferentes. Así: 1. Si se selecciona el cálculo por Thornthwaite aparecerán activos los botones de “parámetros” y “Temperaturas” y al pinchar sobre ellos aparecerá un

cuadro de dialogo donde deberemos indicarle la dirección de dichos ficheros.


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Figura 59 Cálculo de la ETP por Thornthwaite

2. Si la opción de calculo de la ETP escogida es alguna de las otras dos posibles, aparecerán activos también los botones de “Humedad”, “Horas de Sol” y “Velocidad del Viento”. En el caso de Blaney – Criddle la humedad es la

media de las mínimas diarias, mientras que para Penman Monteith es la media de las medias diarias.




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Figura 60 Cálculo de la ETP por Blaney Criddle

4.1.2 Descripción de los ficheros para el cálculo de la ETP: Los ficheros necesarios para el cálculo de la ETP así como sus formatos, son los que se describen a continuación 1. Fichero de parámetros: Es el mismo para las tres metodologías; su formato es:

Figura 61 Fichero de parámetros para el cálculo de la ETP

Es importante que la alineación de los códigos de estación sean idénticas a los empleadas en el campo correspondiente del fichero LEMA de datos originales. El orden y tipo de parámetros incluidos es:


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COLUMNAS 1-7 8 9-15 16 17-23 24 25-32 33 34-41 42 43-50 51 52-59

DATO

FORMATO

Código de la Estación

Texto

Espacio en blanco Longitud: signoGGMMSS

Entero

Espacio en blanco Latitud: signoGGMMSS

Entero

Espacio en blanco Altura del anemómetro

Real(1 decimal)

Espacio en blanco Albedo

Real(2 decimal)

Espacio en blanco Cociente entre las velocidades diurna y Real(1 decimal) nocturna Espacio en blanco Altitud de la estación (msnm)

Real(1 decimal)

Tabla 15 Descripción del formato del fichero de parámetros

2. Temperaturas medias: El código del tipo de datos es TMD, temperatura media diaria mensual:

Figura 62 Fichero de temperaturas para el cálculo de la ETP




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3. Humedades relativas: Tanto este fichero como los siguientes se emplean solo para el cálculo de la ETP por los dos últimos métodos. En el caso de la metodología de Penman Monteith el código del tipo de dato es HMM indicativo de humedad relativa media diaria mensual:

Figura 63 Fichero de humedades para el cálculo de la ETP según Penman Monteith

Para el cálculo de la ETP según Blaney Criddle el dato será de humedad relativa media mensual de las mínimas diarias cuyo código es HMN:

Figura 64 Fichero de humedades para el cálculo de la ETP según Blaney Criddle

4. Horas de sol: Con indicativo HSM de horas de sol mensuales y formato:


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Figura 65 Fichero de horas de sol para el cálculo de la ETP

5. Velocidad del viento: Último fichero cuyo código es VMD de velocidad del viento media diaria mensual y su formato es:

Figura 66 Fichero de velocidad del viento para el cálculo de la ETP

4.2 MODELO DE TÉMEZ Para llevar a cabo la transformación de precipitaciones en escorrentías, CHAC aplica en el apartado de Cálculo de aportaciones el modelo de Témez (Témez, 1977; Estrela, 1993). Se trata de un modelo agregado de simulación continua de pocos




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Manual de CHAC

parámetros y de paso mensual. Simula los principales procesos de transferencia de agua en el ciclo hidrológico considerando dos almacenamientos, suelo y acuífero. Precipitación

PRINCIPIO DE CONTINUIDAD O CONSERVACION DE MASA

Excedente SUELO Zona no saturada VEGETACION

Escorrentía superficial

Infiltración

Escorrentía total

Escorrentía subterránea

ACUIFERO Zona saturada

Figura 67 Esquema del Modelo de Témez PROCESO DE CÁLCULO MENSUAL DEL MODELO DE TÉMEZ P0: Umbral de escorrentía. mm Hmáx: Parámetro de humedad máxima. mm/mes C: Parámetro de excedente. Imáx: Parámetro de infiltración máxima. mm/mes : Parámetro coeficiente de descarga del acuífero. días -1 K: Parámetro coeficiente de uso de suelo medio sobre ETP Pi: Precipitación; mes (i). mm Hi-1: Humedad antecedente; mes (i-1). mm Siendo:

EPi: Evapotranspiración potencial, afectada por el coeficiente de usos de suelo; mes (i). mm ERi: Evapotranspiración real; mes (i). mm Ti: Excedente; mes (i). mm Vi: Volumen almacenado; mes (i). mm Ii: Infiltración; mes (i). mm ASUP_i : Escorrentía superficial; mes (i). mm ASUB_i : Escorrentía subterránea; mes (i). mm Qi: Caudal subterráneo; mes (i). m3/s ATOT_i: Escorrentía total; mes (i). mm

P 0

Umbral de escorrentía, Po

C H má x

P i P o P i P o

Excedente, Ti

T i T i

H max H i

H i

1

0 P i P o P i 1

2

siendo

2 P o

EP i


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Manual de CHAC

Balance de agua en el suelo, H i

H i

Max 0, H i

Evapotranspiración real, ERi

ERi

min H i

Infiltración, Ii

I i

Aportación superficial, ASUP_i

ASUP _ i

Caudal drenado por el acuífero, Qi

Qi

I máx

1

P i T i EP i

1

P i T i , EP i

T i T i I máx

T i

I i t

V i

Qi

Aportación subterránea, ASUB_i

ASUB _ i

V i 1 V i Ri t

Aportación total, ATOT_i

ATOT _ i

ASUP _ i

Qi

1

e

t

Ri e

2

ASUB _ i

VARIANTES DEL MODELO Parámetro número de días con precipitación Dos ramas de descarga del acuífero: Siendo

1: Coeficiente de descarga del acuífero. días -1 2: Coeficiente de descarga del acuífero. días -1 Parámetro de reparto de recarga: tanto por uno

Tabla 16. Formulario del modelo de Témez

4.2.1 Calibración Este apartado facilita el ajuste del modelo mediante la calibración de los parámetros Hmáx, C, Imáx, y coeficiente de cultivo, apoyándose en evaluación de errores y en la comparación visual de los hidrogramas registrados y simulados. Bajo el epígrafe de Calibración, CHAC permite llevar a cabo dos procesos básicos en la aplicación de modelos para el cálculo de aportaciones. Son: - Calibración : Ajuste de los parámetros del modelo durante un periodo por comparación entre valores simulados y los caudales reales medidos en estaciones de aforo. Comprobación de la capacidad descriptiva del modelo - Validación : Comprobación de la capacidad predictiva del modelo aplicando los parámetros de la calibración durante un periodo no empleado para ésta

Dentro del módulo de Cálculo de aportaciones se accede al apartado de Calibración presentándose la siguiente ventana:




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Fichero de caudales para CALIBRACIÓN Periodo de calibración

Parámetro del odelo

Figura 68 Calibración. Datos iniciales

En este punto deberán seleccionarse los ficheros de datos de entrada al modelo de Precipitaciones areales (código PMA) y ETP areal (código ETA) previamente calculados, así como el fichero de Caudales registrados (código AMQ). Además, debe indicarse el periodo de calibración (validación) así como la superficie de cuenca, el número de días de lluvia por mes y el número de ramas de descarga (máximo: 2). Tras aceptar, aparece la ventana que permitirá tantear el ajuste de parámetros. Se muestra la gráfica de evolución en el año hidrológico medio de los caudales simulados y los históricos. CHAC permite modificar los parámetros del modelo para ajustar los caudales simulados a los reales. En la parte superior de la ventana de contraste del año medio se da información sobre distintos términos de error.

Figura 69 Calibración o validación de parámetros


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Manual de CHAC

Los errores calculados entre caudales simulados y reales CHAC corresponden a la siguiente formulación: Té rm in os d e er ror Error medio relativo: Para cuadrar volúmenes medios emr

Error cuadrático-estandarizado medio, relativo al caudal medio registrado: Índice del ajuste en esmr caudales altos

Error cuadrático-estandarizado medio, relativo a cada caudal registrado: Índice del ajuste en esmrl caudales bajos

Q sim _ i

1 ni

meses

Qreg Q sim _ i

1 ni

Qreg _ i

ni

2

Qreg

meses

Q sim _ i

1

Qreg _ i

meses

Qreg _ i

2

Qreg _ i

Tabla 17 Formulario de los términos de error

Desde Gráficos se accede a las pantallas básicas para el ajuste de los parámetros. Éstos pueden ser: GRÁFICOS CA LIB RA CIÓN

Hidrograma de año medio Caudal registrado menos Caudal simulado (Datos anuales) Caudal registrado y Caudal simulado (Datos anuales) Caudal registrado y Caudal simulado (Datos mensuales) Residuos (Datos mensuales) Precipitación (Datos mensuales) Precipitación y ETP (Datos mensuales) ETP y ETR (Datos mensuales) Precipitación y ETR (Datos mensuales) Caudales registrados (Datos mensuales) Caudales simulados y Caudales subterráneos (Datos mensuales) Tabla 18 Gráficos de calibración




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Figura 70 Generación de gráficos tras la calibración. Caudal registrado y caudal simulado (año)

Figura 71 Generación de gráficos tras la calibración. Caudal registrado y caudal simulado (mes)


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Manual de CHAC

Desde la ventana de Gráficos de datos calibrados se puede Volver Atrás, Salir , Imprimir los gráficos y en algunos casos modificar la escala horizontal mediante la opción Ampliar. En esta opción se pueden indicar los años inicial y final de la serie a representar.

Figura 72 Ampliar escala abscisas en Gráficos

Tras realizar una calibración, se generan automáticamente numerosos ficheros temporales (empiezan por $ y tienen la extensión tmp). Algunos con los resultados de la calibración, otro con valores auxiliares y otros con los parámetros de la calibración.

Ficheros con los resultados de la calibración •$APORC.tmp: •$APSUB.tmp: •$EREAL.tmp: •$ETP1.tmp: •$HUMEDAD.tmp: •$PA.tmp: •$PQ.tmp: •$RESIDUO.tmp: •$VOLSUB.tmp:

Caudales totales simulados (m3/s) Caudales subterráneos simulados (m3/s) ET real (mm) ETP (mm) afectada por el coeficiente de cultivo Humedad del suelo a final de mes (mm) Precipit. y escorrentía simulada anuales (mm) Precipit. y escorrentía registrada anuales (mm) Residuos mes absolutos (simulado-histórico) Volumen en acuífero a final de mes (Hm 3)

Tabla 19 Ficheros con los resultados de la calibración




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Ficheros auxiliares en la calibración •$aporh.tmp: •$APORH1.tmp: •$aporhc.tmp: •$etp.tmp: •$fpm0.tmp: •$Pre.tmp: •$pre1.tmp: •$precip.tmp: •$PRECIP1.tmp:

Caudales totales registrados (m3/s) Caudales totales registrados (m3/s) Caudales totales registrados (m3/s) ETP (mm) Caudales totales registrados (m3/s) Caudales totales registrados (m3/s) Caudales totales registrados (m3/s) Precipitación (mm) Precipitación (mm)

Tabla 20 Ficheros auxiliares generados durante la calibración

Ficheros de control y con los parámetros de la calibración •$ AñosSimu.tmp:

Años hidrológicos inicial y final de la calibración •$consola.tmp: Parámetros y condiciones iniciales •$CONTROL.tmp: Nº años, superficie, nº ramas, nº días mes •$param.tmp: Años de cálculo •$ResultadosSimula.tmp: Parámetros, condiciones iniciales y errores Tabla 21 Ficheros de control y con los parámetros de la calibración

4.2.2 Simulación Una vez calibrado y validado el modelo de evaluación de recursos, se pasa a la simulación con los parámetros ajustados previamente cuyo fin puede ser: –Completar y ampliar las series de registros históricos de caudales –Simular los recursos hídricos en cuencas no aforadas –Predicción de caudales considerando series meteorológicas dadas Tras acceder al módulo de Simulación en Cálculo de aportaciones, se despliega la ventana de selección de ficheros de cálculo para la simulación


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Fichero Ficherode decaudales caudalesSIMULADOS SIMULADOS Periodo Periodode deSIMULACIÓN SIMULACIÓN

Figura 73 Datos de entrada para la simulación

Al igual que en la calibración, se cargan los ficheros y datos requeridos y se Acepta. A continuación se despliega la ventana de Simulación:

Figura 74 Simulación




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En ella deben seleccionarse los valores de los parámetros previamente calculados en la fase de calibración para Calcular los Caudales simulados.

Figura 75 Generación de gráficos de simulación. Hidrograma de año medio

Desde esta ventana se puede Volver atrás, Imprimir , Salir y en algunos casos, igual que sucedía en los gráficos de calibración, Ampliar la escala horizontal indicando el periodo a representar. CHAC genera una serie de ficheros temporales como resultado del proceso de la simulación que son del mismo tipo y con los mismos nombres que los generados en la calibración. Además, hay se generan dos ficheros con extensión txt que resumen la información de la simulación y que también se encuentran en el directorio de proyectos: CaudalesSimulados.txt : contiene los caudales totales simulados (m 3/s) ResultadosSimula.txt: con los parámetros de simulación Como en el apartado anterior pueden editarse una serie de gráficos con los resultados de este proceso. Éstos pueden ser:


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GRÁFICO S SIMUL A CIÓN

Hidrograma de año medio Precipitación (datos mensuales) Precipitación y ETP (datos mensuales) ETP y ETR (datos mensuales) Precipitación y ETR (datos mensuales) Caudales simulados y Caudales subterráneos (datos mensuales) Tabla 22 Gráficos de simulación




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SIMULACIÓN DE CRECIDAS:

5.1 MÉTODO RACIONAL El método racional estima el caudal punta que puede producir una cuenca en función del área de la cuenca, A, la intensidad de lluvia máxima diaria, I, y un coeficiente de escorrentía, C, función de las características geológicas y de vegetación. La versión que emplea CHAC es una modificación de la formulación clásica (Temez, 1991) que permite su aplicación para pequeñas cuencas con tiempos de concentración menores a 24 horas y de hasta 3000 km 2. SIMULA CIÓN DE CRECIDAS: MÉTODO RA CIONAL MODIFICADO 2

El método racional modificado está calibrado en España para cuencas de hasta 3000 km en régimen natural y su expresión general responde a la siguiente formulación:

Q

C I A

K 3,6

Siendo: 3

Q: Caudal máximo en m /s C: C oeficiente de escorrentía

C

( P d P o ) ( P d ( P d

P 0:Umbral de escorrentía

23 P o )

11 P o )

2

P 0:Precipitación diaria 28 0 ,1 T c

I la intensidad de lluvia considerada en mm/h

I Tc

I 1

Id

I d

28

A el área de la cuenca drenante a cada punto de control en km

0 ,1

0 ,1

1

2

K el coeficiente de uniformidad Para el cálculo del caudal máximo de un periodo de retorno dado es necesario disponer de: Datos de precipitaciones máximas diarias Parámetro regional de torrencialidad: intensidades medias horarias/ intensidades medias diarias

I 1 I d Área de la cuenca en Km2 Tiempo de concentración

Siendo:

Tc: tiempo de concentración (h)


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SIMULA CIÓN DE CR ECIDAS: MÉTODO RA CIONAL MODIFICADO

L: longitud del cauce principal (km) J: pendiente media del cauce principal (m/m) Umbral de escorrentía: calculado a partir del número de curva y el parámetro de humedad Coeficiente de uniformidad K 1

Coeficiente reductor por área (ka).

T c1,25 T c1,25

14

A < 1 km2

K A

1 A 3000 km2

1

K A

1

log10 A 15

Tabla 23. Formulario del método racional modificado

Para aplicarlo se accede a él mediante el menú simul Crecidas o seleccionando con el ratón el icono correspondiente.

Figura 76 Menú de opciones

Una vez seleccionada esta opción, se despliega la ventana de cálculo. En ella aparecen los parámetros necesarios para poder aplicar el programa. Se puede asignar un nombre a cada cálculo pudiendo ser recuperado para posibles modificaciones.




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Figura 77 Ventana para el cálculo de caudales máximos

Sólo es necesario introducir los datos que pide el programa:

Área (km2) Tiempo de concentración (horas), que puede introducirse directamente como dato permitiendo su cálculo por diversas metodologías o puede calcularse según la fórmula de Temez a partir de los datos de Longitud (km), cota máxima Zmax (m) y cota mínima Zmin (m). Umbral de escorrentía P0 (mm) I1/ID Coeficiente de uniformidad K, que puede introducirse como dato o se calcula automáticamente. Coeficiente reductor de área Ka, que puede introducirse como dato o se calcula automáticamente. Precipitaciones máximas para cada periodo de retorno T (mm). Estos datos se pueden cargar mediante fichero o teclearlos directamente.


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Figura 78 Datos de entrada para el cálculo de caudales máximos

Una vez introducidos los datos, se pulsa la opción calcular y se obtienen los resultados.

Figura 79 Ventana de resultados del cálculo de caudales máximos.




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Manual de CHAC

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BIBLIOGRAFIA

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