inap colombia_taller can_2012

Ministerio de Ambiente, Vivienda yDesarrollo Territorial

República de Colombia

Programa Piloto Nacional de Adaptación al Cambio

Climático - INAP –

(Integrate National Adaptation Program)

Componente B – Alta Montaña

MODELACIÓN HIDROLÓGICA

CUENCA RÍO CALOSTROS

FABIÁN MAURICIO CAICEDO CARRASCAL

IC – MSc. Hidrosistemas

Bogotá DC. 19 de octubre de 2010



• Localización Cuenca

• Descripción Modelo TETIS

• Mapas Temáticos

• Episodios de entrada

• Resultados

CONTENIDO TEMÁTICO



Localización Subcuenca

RÍO CALOSTROS



PNN CHINGAZA SUBCUENCA DEL RIO CALOSTROS

La cuenca del río Calostros tiene una área aproximada de 13 km2 con una altura que varia entre 3700 y 2400 m.s.n.m.



Estación Meteorológica. R.Calostros Satelital- T. Real (3201 msnm)



Estación PNN Chingaza Satelital (T.Real) AÑO 2010



70.10 71.40

112.03

201.52

287.60

253.70 255.53

202.55

146.56

177.30

140.64

63.86

0

50

100

150

200

250

300

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

Promedios mensuales multianualesEstación Sector Marranos



Estación Precipitación Bocatoma EAAB,(3000 m.s.n.m)



Precipitación diaria Bocatoma EAAB,(3000 m.s.n.m) Año 2010



27.3 23.433.7

60.6

47.2

111.6

97.5

57.7

0

20

40

60

80

100

120

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago

Estación Bct. EAAB año 2009

Precipitación mensual Bocatoma EAAB,(3000 m.s.n.m)

Año 2010



Estación Hidrológica. Bocatoma EAAB,(3000 m.s.n.m)



Ajuste 23

de octubre

Ajuste 4 de

febrero

Ajuste 13

de agosto

Niveles Instantáneos Estación Hidrológica. Bocatoma EAAB



Estación Meteorológica. Bosque Intervenido 2.944 msnm



Precipitación diaria Bosque Intervenido, Año 2010



156

335.3

297.3

199

28.1

116.9 113.5

17.9

0

50

100

150

200

250

300

350

May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

Estación Bosque Intervenido año 2009

Año 2010



Estación Hidrológica. Q. Rincón, (afluente R. Calostros) (2453 m.s.n.m.)



Estación Hidrológica R. Calostros. Parte Baja PNN Chingaza Satelital (T.Real) (2370 m.s.n.m.)



Con la información de niveles corregidos y la ecuación obtenida de la curva degastos en términos generales y asumiendo un aporte promedio durante el año 2009de 0.593 m3/s de este ecosistema, se puede inferir un rendimiento hídrico de54.76 l/s Km2



Estación Meteorológica. Parte Baja PNN Chingaza Satelital (T.Real) (2370 m.s.n.m.)



42.3

66.874.2

142.2

105.3

77.6

49.861.1

33.8

6.2 1.9

24.331.7

0

20

40

60

80

100

120

140

160M

ar-

09

Apr-

09

May-0

9

Jun-0

9

Jul-09

Aug-0

9

Sep-0

9

Oct-

09

Nov-0

9

Dec-0

9

Jan-1

0

Feb-1

0

Mar-

10

Estación Calostros parte baja

Año 2010



EFECTOS DEL FENÓMENO DEL NIÑO EN PNN CHINGAZA – QDA. CALOSTROS

OCTUBRE DE 2009 FEBRERO DE 2010

Fuente: FABIÁN CAICEDO



Salidas(Niveles)

Ht

t

Mundo real(Cuenca Hidrográfica)

Entradas(precipitaciones)

MODELO ()Estimación

Salidas

Prioridad

Estimación

+-

Procedimiento de

Optimización

PROPUESTA DE MODELACIÓN



Cuenca

Perfecta

MODELO

Técnicas de

Parametrización

DATOS




Modelos Hidrológicos

Modelo Sacramento

Modelo Mike SHE

Modelo VIC

Atm

osph

ere

Land

Modelos atmosfericos de Mesoescala

TETIS




PROTOCOLO DE MODELACIÓN




INFORMACION REQUERIDA PARA MODELO TETIS

- Modelo Elevación de Terreno.

- Mapa de pendientes

- Mapa de índices de cobertura vegetal.

- Mapa de suelos

- Mapa Geológico.

- Mapa de conductividad Hidráulica.

- Información Hidrometeorológica (lluvia, ETP, To, Caudales)



• Los mapas temáticos son ingresados en el modelo TETIS en

formato de Arc-View (*.asc)

• Los mapas temáticos:

• Modelo de elevación digital (med.asc)

• Mapa de pendientes del terreno (slope.asc)

• Mapa de celdas acumuladas (acum.asc)

• Mapa de dirección de drenaje (dirflujo.asc)

• Mapa de capacidad máxima de almacenamiento estático (Hu.asc)

mm

• Mapa de conductividad hidráulica saturada del suelo (Ks.asc) cm/hr

• Mapa de conductividad hidráulica saturada del substrato (Kp.asc)

cm/hr

MAPAS TEMÁTICOS



• Episodio de entrada: El evento de precipitación seleccionado fue

registrado en la estación PNN Chingaza (Sector marranos) el 09/04/2010

12:10:00 a.m. con una duración hasta 09/04/2010 11:50:00 p.m.

CALIBRACIÓN DE PARÁMETROS




• Factores Correctores Condiciones Iniciales:



• Resultado de Modelación: Como resultado de la modelación del evento

lluvia escorrentía y utilizando los factores correctores calibrados para la

cuenca del río Calostros, se obtuvo el siguiente hidrograma


0

1

2

3

4

5

6

1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 101 111 121 131 141

m3/s

Q_Obs

Q_Sim



Aunque la modelación realizada no refleja el comportamiento exacto de este

evento, si se obtuvo un valor máximo muy semejante al inferido de la curva de

gasto preliminar.

Las características más importantes de este evento son:

Caudal máximo observado (m3/s) 5.281

Caudal máximo simulado (m3/s) 5.416

Error cuadrático, RMSE 0.8

Tiempo al pico observado (minutos) 17.83

Tiempo al pico simulado (minutos) 17.83

Volumen observado (Hm3) 0.133

Volumen simulado (Hm3) 0.154

Índice de Nash y Sutcliffe, R2 0.6679

Por otra parte los almacenamientos en los tanques (H-3, H-4 y H-5) referidos a

Roca, Acuífero y Cauce, son los que mantienen en constante rendimiento la

regulación hídrica en este ecosistema



En la Figura se presenta el almacenamiento modelado durante el evento de

precipitación ocurrido.



VALIDACIÓN DE PARÁMETROS• Episodio de entrada: la validación del modelo se realizó con un evento de

lluvia registrado el 10/04/2010 03:00:00 p.m y finalizado el 11/04/2010

10:30:00 a.m.



• Resultado de Modelación: Como resultado de la validación del evento

lluvia escorrentía para la cuenca del río Calostros, se obtuvo el siguiente

hidrograma:

VALIDACIÓN DE PARÁMETROS



El pico máximo del evento no se logró obtener con los factores correctores y

estados iniciales calibrados con el evento del 09/04/2010. Sin embargo la curva

de ascenso y descenso del hidrograma si se pudo simular.

Las características más importantes de este evento son:

Caudal máximo observado (m3/s) 11.622

Caudal máximo simulado (m3/s) 8.476

Error cuadrático, RMSE 0.878

Tiempo al pico observado (minutos) 9.67

Tiempo al pico simulado (minutos) 9.33

Volumen observado (Hm3) 0.226

Volumen simulado (Hm3) 0.195

Índice de Nash y Sutcliffe, R2 0.853

En términos generales la evaluación del modelo fue aceptable ya que la serie

simulada trata de mantener una tendencia similar a la serie

observada, claramente subestimando los niveles altos y bajos, sin embargo los

valores medios son bien reproducidos por el modelo.


República de Colombia Observaciones

• La metodología propuesta para la realización de la modelación hidrológica

e hidráulica de la cuenca calostros en PNN macizo de Chingaza, resultó ser

una herramienta que brinda simplicidad y eficiencia computacional con

capacidad de asimilar información espacialmente distribuida.

• La elaboración de los mapas temáticos se realizó con información

secundaria.

• Los caudales observados tienen una incertidumbre asociada ya que la

curva de gastos de la cual fueron interpretados aun no es oficial.

• En términos generales la evaluación del modelo fue aceptable ya que la

serie simulada trata de mantener una tendencia similar a la serie

observada, claramente subestimando los niveles altos y bajos, sin embargo

los valores medios son bien reproducidos por el modelo.



• De los gráficos de precipitación se infiere que el régimen que ostenta la

cuenca en estudio es monomodal con valores máximos en los 3 meses de

mitad de año (mayo, junio y julio) y valores bajos de diciembre a febrero.

Aunque se aprecia un leve aporte en el mes de octubre. Corrientes

características de la zona andina. Sin embargo la cuenca pertenece a la

vertiente del Orinoco.

• La disminución en los valores de precipitación en la parte media de la

cuenca, se puede identificar en la estación Bct EAAB. Que a pesar de su

cercanía a la estación PNN Chingaza (Sector Marranos), la disminución de

esta variable está en un 50%.

• Se encuentra una particularidad en los registros analizados, las estaciones

Bct. EAAB y Río calostros parte baja, se encuentran a orillas del cauce

principal de la subcuenca, y de hecho son las que menos cuantía de esta

variable presentan. Por el contrario las estaciones Sector marranos y

Bosque Intervenido que se encuentran distantes de cualquier curso de

agua, representan los valores más altos en sus respectivos ecosistemas

(Páramo y Bosque Alto Andino).

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