���������� ����������� ���� ����������� ���� �� ������ � ������������� �� C������ ������������� �������������
���. ������ ����� ������� ������� C������ �����A������A��� ����������� ������������� ����� �������� �� ����������� A�������� C���������� A������� �������� ��� ����� ��� C����
C��C����� �����A��� CUENCA HIDROGRAFICA Entiéndase por cuenca u hoya hidrográfica el área de aguas superficiales o subterráneas que vierten a una red hidrográfica natural con uno o varios cauces naturales, de caudal continuo o intermitente, que confluyen en un curso mayor que, a su vez, puede desembocar en un río principal, en un depósito natural de aguas, en un pantano o directamente en el mar. (Decreto 1640 del 2012).
Cueca de los ríos Bolo y Fraile en el Departamento del Valle del Cauca Fuente. Google Earth . Cartografía digital CVC.
A��������
C��������� A����� �� C����� No es un elemento o recurso en particular. No es sólo - Cuerpos de de agua agua para regularizar regularizar,, - áreas boscosas boscosas para aprovechar aprovechar y conservar conservar o -unidades de terreno para planificar, o porqué no decirlo, comunidades para desarrollar. Es esto y todo simultáneamente:
“Es el espacio que nos nos permite conocer, conocer, comprender, comprender, planear y gestionar sobre las estructuras y relacione relacioness entre entre los sistemas sistemas que lo conforma conforma y de las relaciones relaciones de interdepe interdependen ndencia cia espacioespaciotemporale temporales, s, interdiscip interdisciplina linarias rias - intersecto intersectoriale rialess e instituciona institucionall y comunita comunitaria ria que lo determinan”. determinan”. (Seminario Internacional Ambiental, Ambiental, 2006).
������� U� ������ �� �� ������ ���� � ���������, ����� ��������������� ������������ ������������ ��� ��� �� ���� ������.
������� �� ���������� U� ������ �������� �� ��� �������������� ������ �� �� �������� � �� ��������� �������� �� ����� �� ���������� ����������� � ��� �� �������� ������ �� ����������� ��� �� ��������� ������������ ��������� ������������ �� �� �����������. E�������. T������ �� ������ ����� �� ������� ��� �������, ��� ����������� �� �����, ��� ������� �� ����������� ����� �� ������� ��� ������, �������, ������� �� ���������� ����������� ���.
������� �� ���������� ����������� S� �������� �� ��� ����� �� ���������� ��� �������� � ��������������� �� ������ �������������, ��� �������� �������� �� ���������� ��� ���� ��� ������� �� ��� ������ �� �����. S� ����� �� �� ������� ������� ���� ���������� �� �������, ������ � �������������� �� ���� �� �� ����� �� ��� ������.
Representación esquemática del ciclo hidrológico en SWAT
Representación esquemática del ciclo hidrológico en HEC-HMS
E��� �������� ��� ������� �������� �� ����������� ��� �������� �� �������� ��������� � ������� ��� ��� ������� ������������ ������ ����� �� ������. E��� ������ �� ���������� ������� ��� �������� �� ���� � �� ���������� � ������ �� �� ������� ����������� ���������������. University Corporation for Atmospheric Research, 2011)
�������� �� ��� ������� ������������ (��) ���� ��A����� ��C�1 ��� C��A�� ���� ���C ����B ��A� ��C����
E������� ��������� �� ������� �� ����� 1960��. C���������� ������ ������ �������� �� �� ��� ����������� (C������� � L�����, 1966). C������������ � ��������� ������������ �� ��� �������� �������� 68 (U.S A��� C���� �� E��������, 1968). C������ ��� ���� � ���������� �� ���������� (C������� � L�����, 1970). S��������� ��������, ������������ � �� ������� �� �������� �� ������� �������� (K�����, 1980). M����������� �� �������� ������ ��� ����� ����������� (A������ �� P��������� M������������� (EPA) �� ��� E������ U�����). C���������� ��� ������� �� �� ������� � ���������� (W������� �� ��., 1984). S�������� ���� �������� ��� ���� �� ������� ������� (W������� �� ��., 1985; A����� �� ��., 1990). H���������� �� ���������� ��� ����� � ���� 1990�� J��� A����� ��� ��� USDA A����������� R������� S������ (ARS). M��������� �� �������� �������� �������������, (U.S A��� C���� �� E��������, 1990).
������� �� �� �.�. M����� �� ����������� I������������ ����� ���� ����� �� ������� ������� E������ �������� �� ������� �� ��
��� � ������ �� �� ������ ����� �� �������� � ������� �� ����. M������ ��� ����������� � ���������� �� �����������. P�������� ����������� �� ���� �� �� � � � ����� �. C����������� �� ��������� ������� (������, ���������� ���������, �����, ���.) H���������� �� ����� �� �� ���� �� ����������. ������� ���� ������� �� ������
t C����� ������
C����� �����
Q
L� ��������� ������� �� ����������� ��������� � �������� �� ��� ������� ����������, �� ��� �� �� ������ � ���� �� ������� �������������, �� ���������� � �� ���������� ������������� �� �� ��������� ��� ��� �� ������� �� ���������� �����������.
����� �� ������� ���������C�� Por eventos
Continuos 58
Valores observados
56
Valores simulados
54 52
) m (
50
M G I
a48 t o C
44 42 40 01-01-06
01-05-06
29-08-06
27-12-06
26-04-07
24-08-07
22-12-07
Tiempo (días)
Continuos: analizan el flujo de la cuenca entre varios eventos y en periodos largos de tiempo.
Eventos: Analizan solo una tormenta con rangos cortos de duración desde horas hasta algunos días., mientras que los modelos continuos
����� �� ������� ���������C�� •
A�������� � ������������. M������� ������� ������������ ���������� ���������� ��� ����������� ���������� �� ��� ��������������� � ��������, �� ��� ������� ��������� ����� ����������� ��� ���������. L�� ������������ ���������� �������� ������� � ���������� ����������� ���� ����������� ���������� �� ��� ������. L�� A�������� �������� ����������� �������� ���� ���� �� ������ ������������� ��� ��������������� � ������� �� ������ ����� �� �� ������. C��������� �� ������ ���� ��� ���� ������ ��� ����� ��� �� ��� � ��� � ��.
•
������� ��������� � ������������. E��� ������������ �� ������ �� �� ���� �� ��� ������������� ��� ����������� �� ������ ����������. U� ������ ���������� �� ���� �� ������������� ����������� �� �� ������, ������� � �������� ���������� ��� ������ ����� ��� �������� � ������� ��� ���� �������. M������� ��� �� ������ �������� �� ���� �� �� ����������� �� ��� �������� � ��� �������, ��� ������ ����������� �������������� ��� �������� �� ����������.
CA�AC�������CA� �����A��� �� ��� �������
Aplicabilidad Usuarios Información Escala
espacial
Capacidad Conectividad Tipo
y herramientas
Adaptabilidad Precio
y soporte
COMPONENTES DEL PROCESO DE SIMULACIÓN HIDROLOGICA ArcSWAT
HEC-HMS
INPUT
OUTPUT
��A�A� �� �� ���C��� �� �����AC��� ���������CA 1. VARIABLES DE ENTRADA (INPUT) 2. CORRIDA DEL MODELO (RUN) 3. CALIBRACION DEL MODELO 4. VALIDACION DEL MODELO 5. ANALISIS DE SENSIBILIDAD 6. VARIABLES DE SALIDA (OUTPUT) 7. EVALUACION DE ESCENARIOS
�A��AB��� �� ����A�A (�����) •
P������������ : �������, ������ (P24)
• E����������������� •
C�������� �������
•
S�����: P���������� F������(�������, ������������� ����������,�.)
•
P���������� H���������� ��� �����
•
C�������������� ������������� �� �� ������
•
P��������� �� ����� ������������
•
C���������� ������� (CAD, SHP, RASTER)
•
C������� (C����������)
CORRIDA DEL MODELO (RUN) U�� ��� �� ��� ��������� ��� ��������� �� �������; �� �����, �� ��� ������� � ������������ �� ������ ��� ��� �� ������ ��� ������ � �� ��� ��������� �� �� ��������� ��� ������; �� ����� �������� � �������� �� ������� (RUN) ��� �����. E��� ������� ����� ������ ���� ������� � ����� �����, ���� ������� ��� ������� �� ����������� � �� �� ��������� �� ��� ������������.
I�������� C������ A��SWAT I�������� C������ HEC HMS
CALIBRACION DEL MODELO C������� �� �� �������� ����������� �� ��� ������� �� ��� ���������� ��� ������������ �� ����� ������ ����� �� ������ �������� � ���������, ��� �� �������� �� ����� ������� � ������������ (��������� ��������). �������� �� ����� ������ � ����������, �� �� �������, �� ������ �� ���� �� ���� ������� � �������� ��� �������, ��� �� ��������� ��� �� ����������� ����������, ��������� �� ��� ��������� �������� � ��� ���������� �� ������ �� ����� ������� �� ����� �� ���� ��� �� ��� ���������� ��� ��� �� ������� ����� ��� ����� ���������� �����������.
�A���AC��� ��� ������ C������� �� ������� �� ��������� ��� ������ ���� ���������� ��� �������� ��������� � ������ �� ��� ���������� ������������ ��������� �� �� ����������� � �� �� ������� �� ������ ���������.
C����������
����������
A�A����� �� �����B����A� E� �������� �� ������������ ���� ������ ������ ������ � ������� � ��� ���������� �� �� ������ ����������� ������������� �������� �� ��� ������� �� ��� ����������.
t
T1 T2
S���� ���� ��������� �� ������
, �������� ���� �������� �� � ������ �� �������� ������������� � �������� ��� ������ �� �� ��������������. D�fi��� �� ����������� �� ����
��������� �� ��� ������� ���� ���������� �� ����� �� �������� ��� ���� ��������� � �� �������� � ��������.
Q t
K1 K2 P��������� S���������
VARIABLES DE SALIDA (OUTPUT)
EVALUACIÓN DE ESCENARIOS E� ���� ����� �� �������� ��������� � �� �������� �Q�� ������� ��?. P�� �������, �� ������ �� ��������� ������� ��� �����, � ��� ����������� F������ ��� �����, � �� ������ �������.���� ����� �� ��������� ����������� �� �� ������ �� �������. S� ����� �������� ���������� �� ������, �������������� � �������� ����� �� ���������� �� �� ������.
ESCENARIO No 1 ) o80
70 A / a 60 H / n50 o T ( 40 s o30 t n e 20 m i d10 e S 0 1975
1980
1985
1990
1995
2000
Tiempo Sedimentos con cobertura actual
Sedimentos con cobertura propuesta
2005
����������� ���� �� ��������� �� ������ ����������� • • • • • • • • • •
Capacidad del modelo para reproducir el balance hídrico Resolución espacial Resolución temporal Información requerida por el modelo Habilidades requeridas por el usuario Análisis de sensibilidad Valor relativo al trabajo para generar el indicador Aplicabilidad del modelo Habilidad para ser usado con otros modelos Facilidad de conseguir en el mercado
VENTAJAS Y DESVENTAJAS ������ ��� ������ HEC�HMS V��� SWAT NAM MISD IMGW TRIMR2D HRON HSPF VIDRA
B�
��
��
��
A�
A�
C�
A
+ + ++ + ++ + + + ++ +
� ++ ++ + ++ + ++ + ++ +
++ + ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ +
+ + + ++ ++ ++ ++ ++ + +
+ + + + + � +� + + +�
� + + +� +� + + +� + +
++ � + +�
++ ++ ++ ++ + + ++ ++ ++ +
�� + +� + +�
A��� A� ++ + +� +� +� +� ? +� +� +
++ � ++ � �� � +� ++ �
Fuente: Adaptado de Ribarova, (2007).
BH: Capacidad del modelo para reproducir el balance hídrico; RE: Resolución espacial; RT: Resolución temporal; DT: Datos o información requerida por el modelo; AU: Habilidades requeridas por el usuario; AS: Presenta los resultados del análisis de sensibilidad; CI: Valor relativo al trabajo para generar el indicador; A: Aplicabilidad del modelo; AUOM: Habilidad para ser usado con otros modelos y AM: Facilidad de conseguir en el mercado.
M��������� H���������� C������� �S��� A�� W���� A��������� T��� (SWAT)� H���������� ���� �� E��������� ��� S���� � �� A��� E� SWAT �� �� ������ � ������ ���� ������� ������������� ������������ ���� �������� �� ������� �� ��� ��������� �� ������ ��� ����� �� , �� ���������� �������� �� C������ ������������� ������� ������ �������� �� ������ D����������� ��� �� D�. J��� A����� ���� �� S������� A������� �� I�������������� (ARS) D�� D����������� �� A���������� �� ��� E������ U����� (USDA).
���A������ �� ��A� E� SWAT ������� ��������������� �� ������ ������� �� ARS � �� ��� C����������� ������� ��� ������ ����B1 (S�������� ���� R������� �� A��� �� C������ H������������ R������) (W������ �� A�., 1985; A����� �� A�., 1990). L�� ������� ����������� ��� ������������� ������������������ A� ���������� ��� SWAT ������: C��A��2 (S��������� Q�������, E����������� � �� E������ �� S������� D� G������ A�������) (K�����, 1980), ���A��3 (E������ �� �� ����� �� A��� S���������� �� S������� �� G������ A�������) (L������ �� A�., 1987) � ���C4 (C���������� ��� I������ �� �� E������� P������������ (W������ �� A�., 1984)
���C���C��� �����A� • M����� �������� ��� ����� � ���������� �� ������ ������ (N� ������ �� ����������� �� �����) • L� ���������� �� ��� ����������� (����������) • F��� ��������� ��� ����� �����������: �������� �������� �� ����, ����������, ������ �� ��������� ���������� � ���������� �� ����� ��������� ���� ���� ���� ������.
•
��� � ���� �� �� � � � � �
�� � ��: �����������
��� ����, ����������, ���. A ������ �� ������� ����� �� ���������.
• P������ ��������� �� ������ � ���������� �� ��������. • �� ������������������ ���������. L� ���������� . �� ������� �������� � ��� �������� �� ����������� �� ������� �� ����� �������� ��� ��������� ��������� �� ������ � ������.
�������������� ��� �������
DESCRIPCION GENERAL
���� ������ ����������� . A���� ��� ���� �������� ���������� ���� ��������� �� R��������� ����� ��� ��������� �� ������� � ������, SWAT �������� ����������� E��������� ����� �� ����� � ������, ����������� ������� �� ������, ����������, ���������� � ��������� �� ������ �� ������� ��� ��������� �� ��� �������. U������ ����� ����� �� ������� ���� �� �������� �� ��� �������� ������� ��������� ��� �� ����, ���������, ���������� �� ��������, ����� �� ����������, ���. T������ ��� ������ �� ��������� ����������� (����) ���� �� ����������� � �� ����� �� �� ��������� �� �� ������, ����� � ������������� �� ������ � ��� ��������� ��� ���������� � �������������. T������ ���� ��������� A����� � A������ ���� ��� ��������� ��� �� ����� ��������� , �� ��� ������� ���������� ��� ��������������� ����������� �� ����� ����������� �� A��G�� � �� ��� SIG. �� �� �������� �� ������� �������
�������������� ��� ������� ������� C��������� �������� ��� 2 ��������� �� ���������� 1 GB RAM ������ 500 ��������� ������ �� �� ����� ���� � ��� ������ �� 1.25 �������� ���� ��� ����������� �������� �������� (A����A� ���� A����� 9.2) M�������� W������ XP, �� W������ 2000 ��������� ������ ���� M�������� .N�� F�������� 2.0 A���� A������ R����� ������� 8 � ����� A��GIS A��V��� 9.2 ���� ������� ���� 4 A��GIS S������ A������ 9.2 ��������� A��GIS D��N�� ������� C������������ R������� ��� E�����: S������ D������: P����
(.),S������ �� S��������� �� M����: C��� (,). F����: (MM/��/����); M: M��, �: ���, �: ���
������������� �� ������AC��� El SWAT requiere información de clima, suelos, cobertura de la tierra, manejo del suelo, propiedades de cultivos, entre otros:
Variables de entrada en Clima R�������� ������� ��: •P������������ (P24) •T���������� M����� � M����� • R� ������ M�������� ��: • H������ R������� • B����� S���� • V�������� ��� V����� • E����������� �� ��� ���������� ���������
Variables de entrada en suelos Propiedades físicas: • Granulometría • Densidad aparente • Agua Aprovechable • Profundidad, etc.
Variables de entrada en manejo del cultivo Variables de cultivos, dosel, manejo, labranza, pesticidas.
������� �� ��� �����
���
����
C�������� �� �� ������
������
������ ���� �� �������
������������
A�������� �� ������ ������ �B� A�������� �� C�������� �� �� ������ ����� �������������������
A������ �������� �� �A� �AB�A� Tabla de Datos de Precipitación Diaria (.dbf) (Dos campos) N����� ��� C���� DATE
F������ ��� C���� D��������� F���� (��/��/����) D�� �� P������������
PCP
P���� F�������
C������� �� P������������ (��)
Tabla de Datos de Temperatura Diaria (.dbf) (Tres campos) N����� ��� C���� F������ ��� C���� D��������� DATE F���� (��/��/����) D�� �� M����� MAX
P���� F�������
MIN
P���� F�������
T���������� M����� D����� (�C) T���������� M����� D����� (�C)
�A���A� ��� ������ (������)
���������� ����������� ��� ������ ���������� ����������� ������ ��� ���� ����� �� ��������� ����������� �������� ������ ��C ���
D����������� ���� ������� �������� �� �������������� ������������������ �� �������� �� ������� . G����� ����������� �� ��� ������ �� ��������� � ������� �� ������� ������ � ����������. .E� HEC�HMS �� �� ���������
��� HEC�1. E� �� ������ �������� � �� ������� �������.
I�������� ��� ������� HEC HMS
���������AC��� ����CA �� ��C�������A �� C���CA �� ��C����
�������������� ��� �������
�������� W������ XP � W������ V���� �������� ������ �� � � ����� 1 GB �� ������� 120 MB ���������� �� ����� ���� 1024�768 ����������
C���������� ��� ������ ��C���� Para simular la respuesta hidrológica de una cuenca a una entrada de lluvia y/o caudal HEC-HMS integra los siguientes 4 componentes: 1) Modelo de cuenca (“basin model”); 2) Modelo meteorológico (“meteorologic model”); 3) Especificaciones de control (“control specifications”); 4) Datos de entrada (“input data”).
�����, A� 2012
C���������� ��� ������ L�� ��������������� �� ��� ����������� ���������� �� �������� �� �� ����� �E��������� �� C������ �� �� �������� ��������� �� HEC�HMS. C��� ��� �� ��� ��������� ��������� �� ��� ����������� �� ����� �� �� ���� �������� �E����� �� C����������. E� ����� �E���������� ������� �� ������� ���������� ��� ��� ��������� ������������, � ������� ��� ����������. E� ������ ����� �R������� �� M�������� �������� ��� �����, ������������, � ������� ��� �������.
Pantalla principal de HEC-HMS. El panel de explorador de cuenca muestra la configuración de los 4 componentes del modelo.
��������� �� ������� (�����)
• E������ � ������ ��
C����� • P������������ �������
M������������ • S������ ����������� • C���� �� �����������
��������� �� ������
�������� �� ���� A���CAC����� ���BA��� Estrada, V., & Pacheco, R. (2012). Modelación hidrológica con
HEC-HMS en cuencas montañosas de la región oriental de Cuba. Ingeniería Hidráulica Y Ambiental. Vol. XXXIII. No. 1. 94105p. Cuba. González, M. (2011). Simulación de los episodios de avenida en el río Arga a su paso por Pamplona mediante HEC-HMS. n vers a ca e avarra. - p. amp ona. spa a.
N�������� R. A�������, V����� B. E���, M����� R. R����, R������� S���������, C����� H������� ��� T��� D������. (2009) ���������� ��� ������� �� ���� ��� �� ������ ��� �������� ����� �� �������� �������������� �� ��� �������� ����� ����� ��� A����A� �����. J����� S�����, K���� C. A��������, H��� Y���, R������� S��������� ��� A�������� J.B. Z������. W���� A���������� �� S��� ��� W���� C�����������. (2009). �������� B��� ��� ����� ����� A����������� �� A�����.
Cunderlik, J. & Simonovic, S; 2004. Calibratión, Verificatión, and
Sensitivity Analysis of the HEC – HMS Hydrologic Model. Assessment of Water Resources Risk and Vulnerability to Changing Climatic Conditions. Project Report IV. APLICACIONES LOCALES Carabalí, M.F. Evaluación del Modelo Hidrológico SWAT para la
Producción Hídrica y de Sedimentos en la Microcuenca del Río Cali, Valle del Cauca. Universidad del Valle. Colombia. 1999. Isaza, J. & Millan, J. Aplicación del Modelo Hidrológico SWAT para la
Evaluación del Efecto de la Cobertura del Suelo Sobre el Comportamiento de la Producción de Caudales Sólidos y Líquidos en la Subcuenca de la Quebrada Agua Mona, Cuenca Alta del Río Dagua, Valle del Cauca, Colombia. Trabajo de Grado. Universidad del Valle – Universidad Nacional. Colombia. 2002. Materón, H., García, J.; Arango, l., Arango, D. & Parra, D. (2006).
Modelación hidrológica e hidráulica aplicada a estudios de inundabilidad en cauces naturales caso de estudio: urbanización río Nima. Ingeniería de Recursos Naturales y del Ambiente. núm. 5. 27-38p. Universidad del Valle. Santiago de Cali. Colombia
Avila, A.J. (2012). Simulación hidrológica utilizando hec-hms como
herramienta para estimar caudales máximos en la cuenca hidrográfica del río Cali. UNIVALLE (Universidad del Valle) y CRC (Corporación Autónoma Regional del Cauca).Determinación del Índice de Escases y Tasa por Uso de
Agua de la Subcuenca del Rio Ovejas. Proyecto Índices de Escasez y Tasa por Uso de Agua para 11 Subcuencas del Departamento del Cauca. Tomo V. Colombia. 2007b.
CALCULO DEL ÍNDICE DE ESCASEZ
Ies
Dh =
Oh
xFrx100
Dh: Demanda hídrica (m³) Oh: Oferta hídrica superficial neta (m³) Fr: Factor de reducción por calidad del agua y el caudal ecológico
Fuente: Resolución 0865 de 2004. MAVDT.
Oferta Superficial Modelo HEC - HMS
Fuente: CRC- CRC -UNIVALLE, UNIVALLE, 2007
MODELACION HIDROLOGICA E HIDRAULICA DEL RIO AGUACATAL EN EL AREA DE INFLUENCIA DE LA CONSTRUCCION DEL CONJUNTO RESIDENCIAL CLARO DE LUNA V.I.S. 2010 O������ ��� �������� ������� ��������� � ���������� �������� �� ������� �������� �� ���������� ����������� �� �� ������ ��� ��� A�������� ���� �� ������������� �� �� ���������� ����� ��� ���������� ����������
�� ������ �������
�
��
��
��
���
�����
�����
�����
�����
������
120
100
) s / 3
m ( l a 60 d u a C 40
20
0 00:00
01:00
02:00
Tr5
03:00
Tr10
04:00
05:00
Tr25
06:00
Tr50
07:00
08:00
Tr100
09:00
10:00
APLICACIÓN DEL MODELO DE SIMULACIÓN HIDROLÓGICO SWAT (soil and water assessment tool) EN LA SUBCUENCA DE LA QUEBRADA AGUAMONA (Municipio de Restrepo). 2002
���������� �� ������ (�3/�) ��������� A��� ����: ��������������� /2000
CALIBRACI�N CAUDALES Q. AGUAMONA
���������� �� ���������� C�������� ������
���������� �� ���������� C�������� ���������
�����AC��� �� ��C��A���� ESCENARIO No 1 ) o80 ñ 70 A / a 60 H / n50 o T ( 40 s o t 30 n e20 m i d10 e S 0
1975
1980
1985
1990
1995
2000
Tiempo
Sedimentos con cobertura actual
Sedimentos con cobertura propuesta
2005
������� �� �������� • ����://���������.����.���/ • ����://���.���.�����.����.���/��������/���� ��