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Mérida, Yucatán16 de marzo de 2012
Dr. Víctor Hugo Guerra CobiánCentro Internacional del AguaFacultad de Ingeniería CivilUniversidad Autónoma de Nuevo LeónTel. (81) 83524969 ext. [email protected]@hotmail.com
“La modelación hidrológica como herramienta para la gestión del recurso hídrico”
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Actualmente, las estimaciones deprecipitación a partir de información deradar se utilizan en el modelado delfenómeno lluvia-escorrentía, lo cualpermite maximizar la aplicación demodelos hidrológicos, y especialmente losde tipo distribuido (Durrans et al., 2002;Jessen et al., 2005; Krajewski et al., 2006).
Figura 1. Radar meteorológico.
1. INTRODUCCIÓN
Figura 2. Imagen de radar del huracán Emily.
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2. RADAR METEOROLÓGICO
Gasto pico
HIDROGRAMA
CUENCA
(ÁREA DE CAPTACIÓN)
PRECIPITACIÓN TOTAL
Evapotranspiración
Infiltración
Escurrimiento directo
DIMENSIONAMIENTO DE ESTRUCTURAS DE
DRENAJE
•Canales
•Colectores pluviales
•Puentes
• Embalses
Modelo global Modelo distribuido
Figura 3. Proceso lluvia-escurrimiento.
Figura 4. Conceptualización hidrológica.
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Métodos de medición
Directos
Indirectos
Estaciones convencionales
Estaciones automatizadas
Pluviómetro
Pluviógrafo
Radar
Satélite
Figura 5. Clasificación de los métodos de medición de la precipitación.
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El sistema RADAR cuyas siglasvienen de RAdio Detection AndRanging, y que se define como"Sistema de Radio determinaciónbasado en la comparación entreseñales radioeléctricas reflejadas oretransmitidas desde la posición adeterminar”.
La ventaja de un radarmeteorológico es equivalente alempleo de cientos de pluviómetrosdistribuidos a lo largo de la zona decobertura del radar, que transmitenla información en tiempo real.
Figura 6. Funcionamiento del radar meteorológico.
Figura 7. Cobertura del radar (cono de pulsos).
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Figura 8. Ángulo de elevación del radar.
El principio defuncionamiento delradar meteorológicoconsiste en la emisiónde pulsoselectromagnéticos haciala atmósfera.
Los equipos detectanlos ecos o reflejos deenergía de losconglomerados de lluviapresentes en laatmósfera.
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La Red Nacional de Radares Meteorológicos está formada por 13 radares;todos están provistos con el sistema Doppler, lo que permite conocer lavelocidad y la dirección del blanco. La red proporciona una coberturaaproximada del 70% del Territorio Nacional.
Figura 9. Radares operados en México por el SMN.
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Figura 10. Imágenes de radares mexicanos
ALTAMIRA ALVARADO
CANCÚNSABANCUY
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9Figura 11. Cobertura de la red de radares WSR-88D de EE.UU.
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3. APLICACIÓN
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El río Escondido nace en la Sierra ElBurro al Noroeste de la ciudad dePiedras Negras, Coahuila (Figura 12).Recibe por la margen izquierda al ríoSan Antonio para posteriormente cruzarpor las ciudades de Villa de Fuentes yPiedras Negras antes de unirse por lamargen derecha con el río Bravo. El ríoEscondido pertenece a la cuenca del ríoBravo en la región hidrológica RH-24.Lacuenca tiene un área de 3,241.6 km2
hasta la estación hidrométrica ríoEscondido. El tipo de vegetación en lacuenca es básicamente matorralsubmontano con una cobertura del 4.7%. La corriente principal nace en unaaltitud de 1,000 m.s.n.m. recorriendouna longitud de 154.94 km hasta unaelevación de 245 m.s.n.m. en la estaciónhidrométrica.
Figura 12. Ubicación de la zona de estudio.
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Figura 13. Ubicación de la cuenca del río Escondido.
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12Figura 14. Daños ocasionados por la inundación de abril del 2004.
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190 218
371
193
883
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
Gas
to e
n m
3/s
Año
Gastos máximos en la estación Villa de Fuentes
AñoCaudal máximo
(m3/s)1936 1901957 2181964 3711969 1932004 883
Fuente: CILA
Promedio gastos medios diarios=1.65 m3/sPromedio gastos máximos anuales=58.58 m3/s
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Radar: KFX, Laughlin
Air Force Base, Tx.
110 km
Piedras Negras
Figura 15. Imagen de radar de la tormenta que ocasionó la inundación.
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Cuadro CEQUeauPuntos de precipitación horaria (mm)
Entradas
Salidas
Proceso SIG(interpolación)
HorarioTmax
Tmin
P
DiarioTmax
Tmin
P
CuadroXXYY.MtH
CuadroXXYY.MtD
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Se utilizó para georegistrar las imágenes en un sistema de referencia mediantelas coordenadas de una serie de puntos de control en un archivo existente, asícomo en el nuevo sistema de referencia deseado, convirtiendo el archivocreado al nuevo sistema de referencia por medio de una función cartográficapolinomial lineal.
Figura 16. Preproceso de la información de radar utilizando el SIG Idrisi.
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Figura 17. Lluvia de las 3:00 am a las 8:00 am del 4 de abril del 2004.
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HorarioTmax
Tmin
P
DiarioTmax
Tmin
P0
200
400
600
800
1000
0 10 20
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
02-sep 04-sep 06-sep 08-sep 10-sep 12-sep
Gas
to e
n m
3/s
Año 2003
Evento 2
Observado
Simulado Radar
Simulado Pluviómetro
Obtención de datos Datos NEXRAD Preproceso SIGDiscretización
Adecuación modelo hidrológicoGastos observados
Simulación
ResultadosToma de decisiones (gestión)
4. MODELACIÓN HIDROLÓGICASe simularon tres eventos en el período comprendido de 2002 a 2004 período enel que se cuenta con la información La calibración se llevó a cabo utilizando losdatos de precipitación estimada a partir de imágenes de radar.
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5. CONCLUSIONES
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Las estimaciones de la precipitación con base en imágenes de radar sonparticularmente útiles en zonas donde las tormentas son aisladas o de tipoconvectivas y, específicamente, si la red de estaciones meteorológicas nocubre eficientemente estas zonas.
Los Sistemas de Información Geográfica (SIG) como parte delpreprocesamiento de la información requerida en el modelado hidrológico,es hoy en día una herramienta indispensable.
Los SIG son necesarios para el tratamiento y manejo de las imágenes deprecipitación-radar, debido a que permiten la visualización y edición de lainformación; así como la extracción de los datos de precipitación mediante eldesarrollo de algoritmos computacionales insertos en el SIG.
Finalmente, es de suma importancia en el modelado hidrológico conocerlas capacidades y limitaciones de los datos de precipitación estimados através de radar, ya que esto permitirá su aplicación de una manera máseficiente y facilitará la toma de decisiones oportunas.
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GRACIAS POR SU ATENCIÓN
Dr. Víctor Hugo Guerra CobiánFacultad de Ingeniería Civil
Universidad Autónoma de Nuevo Leó[email protected]