Simulación hidrológica basada en SIG: sensibilidad a factores de escala

Sandra G. García, Félix Francés García, Joaquín Andreu Álvarez

Resumen

En este trabajo se aplica una herramienta operativa en tiempo real, que integra información espacial estática y dinámica en distintas escalas temporales así como modelos de simulación y pronóstico hidrológico basados topográficamente bajo un Sistema de Información Geográfica (SIG). Su objetivo último es asistir a sistemas de alerta contra avenidas, donde el proceso de toma de decisión debe realizarse en un corto período temporal. Dado el amplio uso de los Modelos Digitales de Elevación (MDE) en modelación hidrológica, el problema de identificar automáticamente la extensión real de la red de drenaje presenta un interés notable. Metodologías objetivas son requeridas para identificar el área umbral contribuyente –determinante de la densidad de drenaje- más conveniente a utilizar en modelación hidrológica; una técnica es presentada. Se analiza la sensibilidad a la selección del área umbral y tamaño de celda, que presentan propiedades morfométricas y de escala de las redes de drenaje, así como resultados hidrológicos basados en una función de transferencia agregada. Se investiga cómo cambios en la resolución espacial afectan la propagación del flujo a la salida de la cuenca, utilizando modelos de Hidrograma Unitario (HU) distribuidos. Se identifican propiedades invariables con la escala que caracterizan el comportamiento de algunos parámetros hidrogeomorfológicos distribuidos, analizando su grado de afección frente a la resolución del MDE.

Palabras clave

Garantía de suministro de agua; Escenarios de cambio climático; Criterios de reparto de agua; Gestión de embalses

Texto completo:

PDF

Referencias

ELSHEIKH, S. y GUERCIO R. (1997). GIS topographic analysis applied to unit hydrograph models: sensitivity to DEM resolution and threshold area. In: Remote Sensing and Geographical Information Systems for Design and Operation of Water Resources Systems, (eds. Baumgartner, M.F., Schultz, G.A. and Johnson, A.I.) (Proc. Rabat Symp., April-May 1997), IAHS Publ. 242, 3-15.

FRANCÉS, F. y BENITO, J. (1995). La Modelación Distribuida con Pocos Parámetros de las Crecidas. Ingeniería del Agua, 2, 7-24.

GARCÍA, S.G. (1997). Shyska: A System Oriented to Hydrological Analysis and Distributed Modelling in GIS. Proc. GIS AM/FM ASIA’97 & GeoInformatics ‘97. Taipei, Taiwan, 1, 143-152.

GARCÍA, S.G. (2000). Un Sistema de Simulación y Pronóstico Hidrológico Basado en GIS y DEM: Análisis de Sensibilidad a los Factores de Escala. Tesis Doctoral. Universidad Politécnica de Valencia. E.T.S.I.C.C.P. Departamento de Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente. Valencia, España.

GRAY, D.M. (1961). Interrelationships of the watershed characteristics. J. Geophys. Res., 66, 1215-1223.

GYASI-AGYEI, Y., DE TROCH, F.P. y TROCH, P.A. (1994). Estimation of downstream hydraulic geometry exponents with emphasis on channel flow velocity. In: Coping with Floods (eds. Rossi, G., Harmancio_lu, N. y Yevyevich, V.), Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 393-402.

HELMLINGER, K.T, KUMAR, P. y FOUFOULA-GEORGIOU, E. (1993). On the Use of Digital Elevation Model Data for Hortonian and Fractal Analyses of Channel Networks. Water Resour. Res., 29, 2599-2613.

ICHOKU, C., KARNIELI, A. y VERCHOVSKY, I. (1996). Application of fractal techniques to the comparative evaluation of two methods of extracting channel networks from digital elevation models. Water Resour. Res., 32, 389-399.

JENSON, S. (1993). Applications of Hydrologic Information Automatically Extracted from Digital Elevation Models. In: Advances in Hydrological Processes. Terrain Analysis and Distributed Modelling in Hydrology, (eds. Beven, K.J. and Moore, I.D.), J. Wiley, Chichester, 35-48.

LA BARBERA, P. y ROSSO, R. (1989). On the fractal dimensión of stream networks. Water Resour. Res., 26, 2107-2117.

LA BARBERA, P. y ROTH, G. (1994). Scale Properties and Scale Problems: Network Morphology and Network Identification from Digital Elevation Maps. In: Advances in Distributed Hydrology, (eds. Rosso et al.), Water Resources Publ., Higlands Ranch, Colorado, 131-148.

LANGE, J., LEIBUNDGUT, C., GREENBAUM, N. y SCHICK, A.P. (1999). A noncalibrated rainfall-runoff model for large, arid catchments. Water Resour. Res., 35, 2161-2172.

MAIDMENT, D. R. (1993). Developing a spatially distributed unit hydrograph by using GIS. In: Proc. HydroGis’93, (eds. Kovar, K. and Nachtnebel, H.), IAHS Publ. 211, 181-192.

MAIDMENT, D. R., OLIVERA, F., CALVER, A., EATHERALL, A. y FRACZECK, W. (1996) Unit Hydrograph Derived from a Spatially Distributed Velocity Field. Hydrological Processes, 10, 831-844.

MANDELBROT, B. B. (1999). The Fractal Geometry of Nature. (Rev. ed. of: Fractals. c1977), Eighteenth printing, W.H. Freeman and Company, New York.

MEISELS, A., RAIZMAN, S. y KARNIELI, A. (1995). Skeletonization a DEM into a drainage network. Comput. Geosci., 21(1), 187-196.

MELTON, M.A. (1958). Geometric properties of mature drainage systems and their representation in an E4 phase space. J. Geol., 66, 35-56. https://doi.org/10.1086/626481

MOGLEN, G.E. y BRAS, R.L. (1994). Simulati on of observed topography using a physically-based basin evolution model, Hydrol. and Water Resour. Rep. 340, Ralph M. Parsons Lab., Mass. Inst. of Technol., Cambridge, 1994.

MONTGOMERY, D.R. y FOUFOULA-GEORGIOU, E. (1993). Channel Network Source Representation Using Digital Elevation Models. Water Resour. Res., 29, 3925-3934. https://doi.org/10.1029/93WR02463

MUZIK, I. (1996) A GIS-derived distributed unit hydrograph. In: Proc. HydroGis’96 Application of Geographic Information Systems in Hydrology and Water Resources Management, (eds. Kovar, K. and Nachtnebel, H.P.), IAHS Publ. 235, 453-460.

OLIVERA, F. y MAIDMENT, D. (1999). Geographic information systems (GIS)-based spatially distributed model for runoff routing. Water Resour. Res., 35, 1155-1164. https://doi.org/10.1029/1998WR900104

PECKHAM, S.D. y GUPTA, V.K. (1999). A reformulation of Horton’s laws for large river networks in terms of statistical self-similarity. Water Resour. Res., 35, 2763-2777. https://doi.org/10.1029/1999WR900154

PERERA, H. y WILLGOOSE, G. (1998). A physical explanation of the cumulative area distribution curve. Water Resour. Res., 34, 1335-1343. https://doi.org/10.1029/98WR00259

PILGRIM, D.H. (1976). Travel times and nonlinearity of flood runoff from tracer measurements on a small watershed. Water Resour. Res., 12, 487-496. https://doi.org/10.1029/WR012i003p00487

QUINN, P., BEVEN, K., CHEVALLIER, P. y PLANCHON, O. (1991). The prediction of hillslope flow paths for distributed hydrological modelling using digital terrain models. Hydrol. Processes, 5, 59-79. https://doi.org/10.1002/hyp.3360050106

RIGON, R., RINALDO, A., RODRÍGUEZ-ITURBE, I., BRAS, R. y IJ-JASZ-VASQUEZ, E. (1993) Optimal Channel Networks: A Framework for the Study of River Basin Morphology. Water Resour. Res., 29, 1635-1646. https://doi.org/10.1029/92WR02985

RODRÍGUEZ-ITURBE, I. y VALDÉS, J.B. (1979). The Geomorphologic Structure of the Hydrologic Response. Water Resour. Res., 15, 1409-1420. https://doi.org/10.1029/WR015i006p01409

ROSSO, R. (1984). Nash model relation to Horton order ratios. Water Resour. Res., 20, 914-920. https://doi.org/10.1029/WR020i007p00914

ROSSO, R., BACCHI, B. y LA BARBERA, P. (1991). Fractal relation of mainstream length to catchment area in river networks, Water Resour. Res., 27, 381-387. https://doi.org/10.1029/90WR02404

ROTH, G., LA BARBERA, P. y GRECO, M. (1996). On the description of the basin effective drainage structure. J. Hydrol., 187, 119-135. https://doi.org/10.1016/S0022-1694(96)03090-9

SHREVE, R.L. (1975). The probabilistic-topologic approach to drainage-basin geomorphology. Geology, 3, 527-529. https://doi.org/10.1130/0091-7613(1975)3<527:TPATDG>2.0.CO;2

SRINIVASAN, R. y ENGEL, B. A. (1991) r.cn. Agricultural Engineering Department, Purdue University. http://www.geog.uni-hannover.de/grass/gdp/html_grass5/html/r.cn.html

VALDÉS, J.B., FIALLO, Y. y RODRÍGUEZ-ITURBE, I. (1979). Arainfall-runoff analysis of the geormophologic IUH. Water Resour. Res., 15, 1421-1434. https://doi.org/10.1029/WR015i006p01421

VELTRI, M., VELTRI, P. y MAIOLO, M. (1996). On the fractal description of natural channel networks, J. Hydrol., 187, 137-144. https://doi.org/10.1016/S0022-1694(96)03091-0

VIEUX, B.E. y NEEDHAM, S. (1993) Nonpoint-pollution model sensitivity to grid-cell size, J. Wat. Resour. Planning and Management, 119, 141-157. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9496(1993)119:2(141)

WALKER, J.P. y WILLGOOSE, G.R. (1999). On the effect of digital elevation model accuracy on hydrology and geomorphology. Water Resour. Res., 35, 2259-2268. https://doi.org/10.1029/1999WR900034

ZHANG, W. y MONTGOMERY, D.R. (1994) Digital elevation model grid size, landscape representation, and hydrology simulations. Water Resour. Res., 30, 1019-1028. https://doi.org/10.1029/93WR03553

Abstract Views

814
Metrics Loading ...

Metrics powered by PLOS ALM


 

Citado por (artículos incluidos en Crossref)

This journal is a Crossref Cited-by Linking member. This list shows the references that citing the article automatically, if there are. For more information about the system please visit Crossref site

1. Aplicación de un modelo hidrológico espacialmente distribuido en dos cuencas costeras de la Región de La Araucanía (Chile)
Eduardo Fernández-Soto, Fernando Peña-Cortés
Estudios Geográficos  vol: 77  num.: 280  primera página: 35  año: 2016  
doi: 10.3989/estgeogr.201602



Esta revista se publica bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional.

Universitat Politècnica de València

Fundación para el Fomento de la Ingeniería del Agua

e-ISSN: 1886-4996  ISSN: 1134-2196

https://doi.org/10.4995/ia