INAP Colombia_Taller CAN_2012

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Jorge Acosta y María Constanza Rosero

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INAP Colombia_Taller CAN_2012

  1. 1. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial República de ColombiaPrograma 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
  2. 2. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial República de Colombia CONTENIDO TEMÁTICO• Localización Cuenca• Descripción Modelo TETIS• Mapas Temáticos• Episodios de entrada• Resultados
  3. 3. Ministerio de Ambiente, Vivienda yDesarrollo Territorial Localización SubcuencaRepública de Colombia RÍO CALOSTROS
  4. 4. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial República de Colombia PNN CHINGAZA SUBCUENCA DEL RIO CALOSTROSLa cuenca del río Calostros tiene una área aproximada de 13 km2 con una altura que varia entre 3700 y 2400 m.s.n.m.
  5. 5. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial República de ColombiaEstación Meteorológica. R.Calostros Satelital- T. Real (3201 msnm)
  6. 6. Ministerio de Ambiente, Vivienda yDesarrollo TerritorialRepública de Colombia Estación PNN Chingaza Satelital (T.Real) AÑO 2010
  7. 7. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial República de Colombia Promedios mensuales multianuales Estación Sector Marranos300 287.60 253.70 255.53250 201.52 202.55200 177.30 146.56 140.64150 112.03100 70.10 71.40 63.86 50 0 Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
  8. 8. Ministerio de Ambiente, Vivienda yDesarrollo TerritorialRepública de Colombia Estación Precipitación Bocatoma EAAB,(3000 m.s.n.m)
  9. 9. Ministerio de Ambiente, Vivienda yDesarrollo TerritorialRepública de ColombiaPrecipitación diaria Bocatoma EAAB,(3000 m.s.n.m) Año 2010
  10. 10. Ministerio de Ambiente, Vivienda yDesarrollo TerritorialRepública de Colombia Precipitación mensual Bocatoma EAAB,(3000 m.s.n.m) Estación Bct. EAAB año 2009 120 111.6 97.5 100 80 60.6 57.7 60 47.2 40 33.7 27.3 23.4 20 0 Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Año 2010
  11. 11. Ministerio de Ambiente, Vivienda yDesarrollo TerritorialRepública de Colombia Estación Hidrológica. Bocatoma EAAB,(3000 m.s.n.m)
  12. 12. Ministerio de Ambiente, Vivienda yDesarrollo TerritorialRepública de Colombia Ajuste 23 de octubre Ajuste 13 de agosto Ajuste 4 de febrero Niveles Instantáneos Estación Hidrológica. Bocatoma EAAB
  13. 13. Ministerio de Ambiente, Vivienda yDesarrollo TerritorialRepública de Colombia
  14. 14. Ministerio de Ambiente, Vivienda yDesarrollo TerritorialRepública de Colombia Estación Meteorológica. Bosque Intervenido 2.944 msnm
  15. 15. Ministerio de Ambiente, Vivienda yDesarrollo TerritorialRepública de Colombia Precipitación diaria Bosque Intervenido, Año 2010
  16. 16. Ministerio de Ambiente, Vivienda yDesarrollo TerritorialRepública de Colombia 335.3 Estación Bosque Intervenido año 2009350 297.3300250 199200 156150 116.9 113.5100 50 28.1 17.9 0 May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Año 2010
  17. 17. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial República de ColombiaEstación Hidrológica. Q. Rincón, (afluente R. Calostros) (2453 m.s.n.m.)
  18. 18. Ministerio de Ambiente, Vivienda yDesarrollo TerritorialRepública de Colombia
  19. 19. Ministerio de Ambiente, Vivienda yDesarrollo TerritorialRepública de Colombia
  20. 20. Ministerio de Ambiente, Vivienda yDesarrollo TerritorialRepública de Colombia
  21. 21. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial República de ColombiaEstación Hidrológica R. Calostros. Parte Baja PNN Chingaza Satelital (T.Real) (2370 m.s.n.m.)
  22. 22. Ministerio de Ambiente, Vivienda yDesarrollo TerritorialRepública de Colombia
  23. 23. Ministerio de Ambiente, Vivienda yDesarrollo TerritorialRepública de Colombia
  24. 24. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial República de ColombiaCon 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
  25. 25. Ministerio de Ambiente, Vivienda yDesarrollo TerritorialRepública de Colombia
  26. 26. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial República de ColombiaEstación Meteorológica. Parte Baja PNN Chingaza Satelital (T.Real) (2370 m.s.n.m.)
  27. 27. Ministerio de Ambiente, Vivienda yDesarrollo TerritorialRepública de Colombia
  28. 28. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial República de Colombia Estación Calostros parte baja160 142.2140120 105.3100 74.2 77.680 66.8 61.160 49.8 42.340 33.8 31.7 24.320 6.2 1.9 0 Feb-10 Mar-09 Apr-09 Oct-09 Mar-10 Jun-09 Aug-09 Sep-09 Nov-09 Dec-09 Jan-10 Jul-09 May-09 Año 2010
  29. 29. Ministerio de Ambiente, Vivienda yDesarrollo TerritorialRepública de Colombia EFECTOS DEL FENÓMENO DEL NIÑO EN PNN CHINGAZA – QDA. CALOSTROS OCTUBRE DE 2009 FEBRERO DE 2010 Fuente: FABIÁN CAICEDO
  30. 30. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial República de Colombia PROPUESTA DE MODELACIÓN Entradas Salidas (precipitaciones) (Niveles) Mundo real (Cuenca Hidrográfica) Ht + - MODELO () Estimación t SalidasPrioridad  Procedimiento de Optimización
  31. 31. Ministerio de Ambiente, Vivienda yDesarrollo Territorial PROPUESTA DE MODELACIÓNRepública de Colombia Cuenca DATOS Perfecta MODELO Técnicas de Parametrización
  32. 32. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial PROPUESTA DE MODELACIÓN República de Colombia Modelo SacramentoTETIS Modelo Mike SHE Modelos Hidrológicos Modelos atmosfericos de Modelo VIC Mesoescala Atmosphere Land
  33. 33. Ministerio de Ambiente, Vivienda yDesarrollo TerritorialRepública de Colombia PROPUESTA DE MODELACIÓN PROTOCOLO DE MODELACIÓN
  34. 34. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial República de Colombia 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)
  35. 35. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial República de Colombia MAPAS TEMÁTICOS• 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
  36. 36. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial República de Colombia CALIBRACIÓN DE PARÁMETROS• 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.
  37. 37. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial República de Colombia CALIBRACIÓN DE PARÁMETROS• Factores Correctores Condiciones Iniciales:
  38. 38. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial República de Colombia CALIBRACIÓN DE PARÁMETROS• 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 6 Q_Obs 5 Q_Sim 4 m3/s 3 2 1 0 1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 101 111 121 131 141
  39. 39. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial República de ColombiaAunque la modelación realizada no refleja el comportamiento exacto de esteevento, si se obtuvo un valor máximo muy semejante al inferido de la curva degasto preliminar.Las características más importantes de este evento son:Caudal máximo observado (m3/s) 5.281Caudal máximo simulado (m3/s) 5.416Error cuadrático, RMSE 0.8Tiempo al pico observado (minutos) 17.83Tiempo al pico simulado (minutos) 17.83Volumen observado (Hm3) 0.133Volumen simulado (Hm3) 0.154Índice de Nash y Sutcliffe, R2 0.6679Por otra parte los almacenamientos en los tanques (H-3, H-4 y H-5) referidos aRoca, Acuífero y Cauce, son los que mantienen en constante rendimiento laregulación hídrica en este ecosistema
  40. 40. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial República de ColombiaEn la Figura se presenta el almacenamiento modelado durante el evento deprecipitación ocurrido.
  41. 41. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial República de Colombia 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.
  42. 42. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial República de Colombia VALIDACIÓN DE PARÁMETROS• Resultado de Modelación: Como resultado de la validación del evento lluvia escorrentía para la cuenca del río Calostros, se obtuvo el siguiente hidrograma:
  43. 43. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial República de ColombiaEl pico máximo del evento no se logró obtener con los factores correctores yestados iniciales calibrados con el evento del 09/04/2010. Sin embargo la curvade ascenso y descenso del hidrograma si se pudo simular.Las características más importantes de este evento son:Caudal máximo observado (m3/s) 11.622Caudal máximo simulado (m3/s) 8.476Error cuadrático, RMSE 0.878Tiempo al pico observado (minutos) 9.67Tiempo al pico simulado (minutos) 9.33Volumen observado (Hm3) 0.226Volumen simulado (Hm3) 0.195Índice de Nash y Sutcliffe, R2 0.853En términos generales la evaluación del modelo fue aceptable ya que la seriesimulada trata de mantener una tendencia similar a la serieobservada, claramente subestimando los niveles altos y bajos, sin embargo losvalores medios son bien reproducidos por el modelo.
  44. 44. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial 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.
  45. 45. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial República de Colombia• 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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