Evaluación del submodelo de fusión de nieve del Modelo TETIS en las cuencas de alta montaña del río American y Carson dentro del proyecto DMIP2

En este trabajo se evalúa el modelo hidrológico distribuido TETIS y su submodelo de fusión de nieve en las cuencas de alta montaña de los ríos American y Carson en Sierra Nevada EE.UU., como parte del proyecto Comparación de Modelos Distribuidos en la fase 2 (DMIP2) National Oceanic and Atmospheric Administration¿s National Weather Service (NOAA).Orozco Medina, I. (2010). Evaluación del submodelo de fusión de nieve del Modelo TETIS en las cuencas de alta montaña del río American y Carson dentro del proyecto DMIP2. http://hdl.handle.net/10251/13813Archivo delegad

Modelación hidrológica de los páramos andinos con topmodel: páramo de Chingaza, Colombia.

Los páramos proporcionan múltiples servicios ecosistémicos principalmente relacionados con el abastecimiento de agua para las grandes ciudades. En Colombia, como en otros países, son pocos los esfuerzos realizados para la modelación hidrológica en este tipo de ecosistemas y, puesto que se espera que el cambio climático y el cambio en el uso y coberturas terrestres impacten significativamente la provisión de agua por parte de estos ecosistemas, se requiere entender en primer lugar su funcionamiento ecohidrológico. Para ello se aplicó el modelo hidrológico topográfico TOPMODEL en la cuenca de la quebrada La Chucua (Parque Nacional Natural Chingaza), departamento de Cundinamarca, que hace parte del complejo del sistema de provisión de agua para la ciudad de Bogotá y se encuentra dominada primordialmente por una cobertura de páramo. Como primera aproximación al funcionamiento hidrológico del páramo, se calibró y validó el modelo de manera respectiva para los años 2008 y 2009, por medio de las series de datos de caudal disponibles para esos años; con ello, el mayor valor de eficiencia (coeficiente de Nash-Sutcliffe) que se obtuvo fue de 0,76, valor aceptable que revela la capacidad del modelo para representar adecuadamente el comportamiento hidrológico del páramo en la cuenca. Los resultados de las mejores simulaciones presentan bajos valores de escorrentía superficial por exceso de infiltración -FEX, lo que indica la capacidad de amortiguamiento del suelo, acorde con el proceso dominante de escorrentía subsuperficial definido por las características de sus suelos. Por último, a partir del conjunto de parámetros seleccionado con base en el menor valor de escorrentía superficial por exceso de infiltración, que reportó una de las mayores eficiencias de Nash-Sutcliffe (0,7558) y presentó un significado físico correspondiente a los procesos observados en campo, se determinaron los efectos causados por escenarios hipotéticos de cambio climático sobre el funcionamiento ecohidrológico del páramo para el año 2030. Los resultados muestran efectos significativos en el régimen de caudales simulados para este año con reducciones de hasta un 10%, especialmente cuando se considera la incidencia de la precipitación, comparada con el aumento de la temperatura sobre la variable respuesta. Esto podría obedecer a que los páramos parecen estar adaptados en mayor medida a variaciones drásticas en esta última variable, debido a la vegetación que los conforma y, a que adicionalmente, la temperatura no es la única variable que tiene influencia en la evapotranspiración potencial que ingresa al modelo ajustado; en contraste con la incidencia de la cantidad de agua disponible sobre el rendimiento hídrico de los páramos./Abstract. The páramos provide multiple ecosystem services, mainly related to freshwater supply for the large cities. In Colombia, as in other countries, there are few efforts carried out for hydrological modeling in this type of ecosystems and since it is expected that the climatic change and land-use and land-cover change (LULCC) impacts significantly the provision of water by these ecosystems, it is required to understand in the first place its eco-hydrological functioning. The hydrological topographic model TOPMODEL was applied in The Chucua basin (National Natural Park Chingaza), department of Cundinamarca, which belongs of the complex of water provision system for the city of Bogota and is dominated primarily by a cover of páramo. As a first approximation to the hydrological functioning of the páramo, the model was calibrated through a series of runoff data of the year 2008 and it was validated by means of series of runoff data for the 2009; the maximum value of efficiency (coefficient of Nash-Sutcliffe) was obtained around 0.76, a value of acceptable efficiency, that reveals that the model is capable of representing in an adequate way the hydrologic behavior of the páramo in the basin. The results of better simulations present low values of infiltration excess overland flow -FEX, what indicates the buffer capacity of soils, which is consistent with the dominant process of subsurface flow defined by the characteristics of its soils. Finally, from the assembly of parameters selected based on the smaller value of infiltration excess overland flow, that reported one of the greater efficiencies of Nash-Sutcliffe (0.7558) and presented a physical meaning pertaining to the processes observed in field, the effects caused by hypothetical scenarios of climatic change on the eco-hydrological functioning of the páramo were determined for the year 2030. The results show significant effects in the state of simulated volumes for that year with reductions of up to 10%, especially when the precipitation is considered, compared with the effect of the increase of temperature on the runoff. This could obey to that the páramo seems to be adapted in greater measure to drastic variations in this last variable due to the characteristics of vegetation and additionally, the temperature is not the only variable that has influence in the potential evapotranspiration that enters to the adjusted model; in contrast to the effect of the amount of available water on the water yield of the páramos.Maestrí

Protocolo de monitoreo hidrológico en páramos

El documento presenta una propuesta inicial de Protocolo de Monitoreo Hidrológico en Páramos que parte de una serie de preguntas de gestión planteadas por autoridades ambientales regionales, por lo tanto tiene una aproximación pragmática, realista y orientada desde la técnica. Dichas preguntas apuntan a entender mejor el funcionamiento del sistema hidrológico de este ecosistema a nivel de complejo. El protocolo propuesto está enmarcado en el Programa Nacional de Monitoreo del Recurso Hídrico que se encuentra en proceso de reglamentación, y trabaja sobre componentes como los sensores remotos, isotopía y bioindicación.BogotáProyecto Páramos y Recursos Hídricos en los Andes del Nort

Geospatial modeling of surface runoff in watersheds of the southwest hills, Tucumán, Argentina

La aplicación del modelo hidrológico L-THIA ©, con apoyo en la metodología del número de la curva (CN) del Servicio de Conservación de Suelos de Estados Unidos, es empleado para transformar la precipitación total en precipitación efectiva, constituyéndose en una herramienta de gran valor para realizar estudios hidrológicos en cuencas hidrográficas, en las que no se cuenta con registros lo suficientemente extensos y confiables. Esta metodología requiere del conocimiento del tipo y uso de suelo de la cuenca en estudio, así como de registros de precipitación, en estaciones cercanas a ella. El presente estudio se aplica en la cuenca hidrográfica de los ríos Singuil y Chavarria, Tucumán, Argentina. Se cuantificó el uso y cobertura del suelo a partir del procesamiento de imágenes Landsat TM, identificando los cambios de uso y cobertura del suelo para el período 1986-2010. El procesamiento digital de la base de datos vectorial consistió en la rasterización automática con herramientas de sistema de información geográfica. Se obtuvo el valor de CN y se cuantificó la lámina de escurrimiento. La disminución de la cobertura de pastizal y su reemplazo por bosque nativo, incrementa la tasa de infiltración reduciendo el escurrimiento superficial.The application of the L-THIA ©, hydrologic model, supported on the curve number methodology (CN), SCS-USA, it is used to transform total precipitation into effective precipitation. This becomes a useful tool for hydrologic studies in basins lacking extended and truthful registers. This methodology requires: type of soil data, land use land cover map, and precipitation data. The study area was Singuil and Chavarria basins, Tucumán, Argentina. We analyzed land use and cover change during 1986-2010 using Landsat TM images. Vectorial data base was rasterized using Geographic Information System. CN value and run off level were obtained.The decrease of grassland cover and its replacement by native forest increases the rate of infiltration reducing the surface runoff in the analyzed basins.Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales (FCAF

Geospatial modeling of surface runoff in watersheds of the southwest hills, Tucumán, Argentina

La aplicación del modelo hidrológico L-THIA ©, con apoyo en la metodología del número de la curva (CN) del Servicio de Conservación de Suelos de Estados Unidos, es empleado para transformar la precipitación total en precipitación efectiva, constituyéndose en una herramienta de gran valor para realizar estudios hidrológicos en cuencas hidrográficas, en las que no se cuenta con registros lo suficientemente extensos y confiables. Esta metodología requiere del conocimiento del tipo y uso de suelo de la cuenca en estudio, así como de registros de precipitación, en estaciones cercanas a ella. El presente estudio se aplica en la cuenca hidrográfica de los ríos Singuil y Chavarria, Tucumán, Argentina. Se cuantificó el uso y cobertura del suelo a partir del procesamiento de imágenes Landsat TM, identificando los cambios de uso y cobertura del suelo para el período 1986-2010. El procesamiento digital de la base de datos vectorial consistió en la rasterización automática con herramientas de sistema de información geográfica. Se obtuvo el valor de CN y se cuantificó la lámina de escurrimiento. La disminución de la cobertura de pastizal y su reemplazo por bosque nativo, incrementa la tasa de infiltración reduciendo el escurrimiento superficial.The application of the L-THIA ©, hydrologic model, supported on the curve number methodology (CN), SCS-USA, it is used to transform total precipitation into effective precipitation. This becomes a useful tool for hydrologic studies in basins lacking extended and truthful registers. This methodology requires: type of soil data, land use land cover map, and precipitation data. The study area was Singuil and Chavarria basins, Tucumán, Argentina. We analyzed land use and cover change during 1986-2010 using Landsat TM images. Vectorial data base was rasterized using Geographic Information System. CN value and run off level were obtained.The decrease of grassland cover and its replacement by native forest increases the rate of infiltration reducing the surface runoff in the analyzed basins.Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales (FCAF

Elaboración de mapas de amenaza por procesos de remoción en masa a partir de la modelación de respuesta hidrológica en cuencas

Se presenta una metodología para la elaboración de mapas de amenaza por movimientos en masa a escala 1:25.000. Los mapas de amenaza se obtienen de la combinación de los factores condicionantes y detonantes de inestabilidad con el inventario de deslizamientos que es la base para los análisis. Se propone una metodología detallada para la construcción del inventario de deslizamientos a partir del análisis visual de imágenes, además del desarrollo de la aplicación móvil (LandSlide Collector V0) para la recolección de información de deslizamientos en campo. Los factores condicionantes se obtienen de información temática y del modelo de elevación digital (DEM) para construir Índices de Susceptibilidad a Deslizamientos (LSI) que representan las combinaciones de los factores. Se aplica el método de pesos de evidencia (WofE) que determina la correlación de cada clase de los factores respecto al inventario. Los LSI se evalúan con curvas de éxito que describen el nivel de representación para las zonas inestables. Como factor detonante se analiza el efecto de la precipitación constante en las laderas, de acuerdo al Índice Topográfico de Humedad (TWI) y al Déficit de Humedad del Suelo (SMD) propuestos en el modelo hidrológico TOPMODEL. Se combinan los factores condicionantes con los detonantes para obtener el mapa de amenaza por deslizamientos. Se presenta la aplicación de la metodología propuesta en la cuenca de la quebrada El Rosario ubicada en la zona rural del municipio de ManizalesAbstract: The aim of this thesis is development of a methodology for landslide hazard maps at scale of 1: 25,000. The hazard maps are obtained from the combination of the conditioning and detonating factors of the instability and the landslide inventory. A detailed methodology is proposed to make a landslide inventory based on the visual analysis of images, as well as the development of the mobile application (LandSlide Collector V0) for the register of landslide information in the field. The conditioning factors are obtained from thematic information and the digital elevation model (DEM) to make Landslide Susceptibility Indexes (LSI) that represent the combinations of the factors. The weight of evidence method (WofE) is applied, which determines the correlation of each class of factors respect to inventory. The success rate curves are used to validate LSI. As a detonating factor, the effect of constant precipitation on the slopes is analyzed, according to the Topographic Wetness Index (TWI) and the Soil Moisture Deficit (SMD) proposed in the hydrological model TOPMODEL. The conditioning and detonating factors are combined to obtain the landslide hazard map. As case study the methodology was implemented at basin of El Rosario stream, located in the rural area of Manizales.Maestrí

Utilización de información satelital y terrestre para el manejo integrado del recurso hídrico de una cuenca serrana en la Provincia de Córdoba, Argentina

Tesis (Doctor en Ciencias Agropecuarias)--UNC- Facultad de Ciencias Agropecuarias, 2013.En las Sierras Grandes de Córdoba, donde varias localidades enfrentan situaciones de deficiencia hídrica, se encuentran las nacientes de los principales ríos que abastecen de agua a la población. Los modelos hidrológicos permiten estudiar en forma simplificada el funcionamiento y los mecanismos que regulan el ciclo hídrico de manera de comprender mejor el alcance del problema de escases de agua y su impacto en la vegetación y en la sociedad. En esta tesis se aplican dos modelos hidrológicos en la cuenca del Río San Antonio para aplicarlos tanto en un sistema de monitoreo y pronóstico de sequías, como en estudios eco-hidrológicos destinados a proveer información para el manejo integrado de los recursos hídricos y la vegetación de las cuencas. Para calibrar los modelos desarrollados y caracterizar la cuenca de estudio se utilizaron datos hidrometeorológicos registrados por una red telemétrica e información satelital. El sistema de bases de datos desarrollado para la cuenca de estudio durante esta tesis se utiliza actualmente para la gestión de datos por instituciones públicas. Los modelos hidrológicos aplicados demostraron un buen desempeño al alcanzar valores altos en los criterios de eficiencia. Además, se utilizan para pronóstico de caudales mínimos durante la época seca, proveyendo información a organismos de gestión y distribución. Se estudió el efecto de distintos períodos de sequía en el funcionamiento de la cuenca y la disponibilidad del agua. Los resultados obtenidos son de utilidad para la gestión del recurso hídrico en la cuenca de estudio, estando vinculados tanto al comportamiento del ciclo hidrológico y sus componentes ante escenarios de simulación climática, como a la fuerte influencia de la vegetación en balance del agua. Este desarrollo tiene aplicaciones potenciales en diversas áreas de la gestión como: recursos hídricos, planificación ganadera, manejo del fuego, mitigación y alerta de eventos climáticos extremos y planificación territorial. Todos los sistemas y métodos fueron desarrollados para permitir la regionalización y consiguiente aplicación en cuencas hidrológicas vecinas.The major water sources of many towns and cities that suffer from water deficit in Córdoba province are located on the Sierras Grandes. Hydrological models allow us to study and simplify the functions and the mechanisms that regulate the hydrological cycle, improving tools to understand the water scarcity problem and its impact on the vegetation and the society. To provide relevant information for integrated water management in the region, two hydrological models were implemented in the San Antonio River Basin. The models J2000g and J2K were used for monitoring and drought forecast, and to study the basin’s ecohydrology. Satellite information and hidrometereological data were used to calibrate the models and characterize the study area. The information system developed for the study area is used by public institutions for data management. Both hydrological models showed a good performance, reaching high efficiency values. They are both operative and are applied in low flow forecast during the dry season, providing information to public organisms of water management and distribution. Aditionally, the effect of different drought scenarios in the basin’s functioning and water availability was studied. The results are useful to understand the hydrological cycle behavior and its components under climatic scenarios and to improve water management. Also in combination with satellite data increased the knowledge on the influence that local vegetation exerts on the water balance. The developments of this thesis have potential applications in different areas of management, such as water resources, livestock planning, fire management, mitigation and early warning of extreme climatic events and territorial planning. Additionally, all the methods and systems can be used to further research in a regional area and can therefore be implemented in neighbor basins

Análisis de la variación de erosión hídrica por efectos de cambio de uso de suelo en la cuenca media-alta del Río Mira

Analizar la variación de erosión hídrica en la cuenca media-alta del río Mira en el periodo 1996-2018 mediante la aplicación del modelo SWAT.La alteración de la calidad del suelo referente al cambio de su cobertura por factores antrópicos ha conllevado al deterioro de las condiciones bióticas y abióticas del entorno influyendo directamente en la sostenibilidad de las cuencas condicionándolas a ser menos productivas. El presente estudio tuvo como objetivo analizar la variación de erosión hídrica en la cuenca media-alta del río Mira en el periodo 1996-2018 mediante la aplicación del modelo SWAT. Se utilizaron imágenes satelitales de tres años para evaluar el cambio espacio-temporal de la cobertura vegetal y uso de suelo. La erosión hídrica del suelo se estimó mediante la aplicación del modelo SWAT y se empleó una regresión geográficamente ponderada para conocer la asociación espacial entre el cambio de uso de suelo y la erosión hídrica. De acuerdo con el análisis, se obtuvo una disminución del bosque, vegetación arbustiva, páramo y otros en un 7.48%, 17.58%, 1.98% y 13.95% respectivamente, mientras que el área sin vegetación, cultivos, zona urbana, pastos y otros aumentaron un 2.60%, 24.60%, 0.34%, 10.69% y 2.76%. En cuanto a los modelos hidrológicos los caudales fueron validados satisfactoriamente de acuerdo con los estadísticos R2. PBIAS y Nash Sutcliffe, lo que permitió estimar una erosión hídrica de 34.18 t/ha/año con mayor concentración en la subcuenca del río Rumichaca y una producción total de 17 248 933.67 toneladas de sedimento. Según la regresión geográficamente ponderada hubo asociación espacial alta entre los cultivos y pastos demostrando relación con la expansión de la frontera agrícola y ganadera. En conclusión, se logró estimar la producción de erosión hídrica y determinar las áreas más afectadas en la cuenca a la vez que se relacionó con la influencia de los factores antrópicos.Ingenierí

The Gachaneca River watershed modeling of (Paramo Rabanal) using the SWAT model

El presente trabajo se centra en la modelización hidrológica de la cuenca del río Gachaneca en Samacá, Boyacá, donde se encuentra la Asociación de Distrito de Riego de Samacá - ASUSA. Esta región, ubicada en la cordillera oeste de los Andes y en la parte oeste del departamento de Boyacá, Colombia, abarca un área catastral de 4.504,6 hectáreas, de las cuales 2.865,93 hectáreas son de influencia directa. En primer lugar, se detalla la metodología utilizada para la evaluación hidrológica con el modelo SWAT en la cuenca del río Gachaneca. Se aborda la recopilación de datos, la configuración del modelo, su calibración y validación, y la interpretación de los resultados. El estudio se enfoca en la herramienta de evaluación de suelos y aguas (SWAT), destacando el papel del Páramo de Rabanal en la provisión de agua para el distrito de riego de ASUSA. El objetivo principal es desarrollar un modelo hidrológico detallado de la cuenca del río Gachaneca utilizando SWAT para evaluar la disponibilidad de recursos hídricos en relación con la demanda de agua para riego. Se configuran parámetros del modelo basados en datos de la cuenca, incluyendo el uso y tipo de suelo. Se calibra y valida el modelo con datos históricos para lograr una modelización óptima. Además, se integran usos de suelo dinámicos mediante rotaciones de cultivo históricas del distrito de riego ASUSA. Finalmente, se presentan los resultados de dos tipos de modelización: una que incorpora una representación dinámica de los cultivos y otra que utiliza un tipo genérico de suelo agrícola. Se destaca el modelo que integra cultivos dinámicos, proporcionando una visión detallada de las interacciones entre usos del suelo y recursos hídricos. A través de este análisis, se generan recomendaciones para la gestión de los recursos hídricos en la cuenca del río Gachaneca.Máster Universitario en Hidrología y Gestión de Recursos Hídricos (M174

Modeling of the impacts of climate change on flows and storage in a high mountain basin

[EN] Assessing the effects of climate change in high mountain basins is one of the main objectives in the planning and prevention of risk situations such as floods. However, it is not easy to predict with adequate precision the impacts on the main flows and storages that intervene in the system. Therefore, the objective of this study is to implement the TETIS hydrological model and use it as a prediction tool to assess the impacts of climate change on a cellular scale in a basin. The TETIS model is automatically calibrated using the Shuffled Complex Evolution optimization algorithm. In future projections of the precipitation and temperature variables used by the TETIS model, the climate multi-model of the Coupled Model Intercomparison Project and the scenarios of the Intergovernmental Panel on Climate Change have been used. The results obtained have shown that there is a modification in the dynamics of the system presenting a greater risk for extraordinary maximum avenues and floods.[ES] La evaluación de los impactos del Cambio Climático en un sistema de alta montaña es un objetivo primordial en la planificación y prevención de situaciones de riesgo como son las crecidas y las inundaciones. Sin embargo, evaluar con exactitud los impactos en los principales flujos y almacenamientos que intervienen en dicho sistema no es una tarea sencilla. Por lo cual, el objetivo de este estudio ha sido implementar el modelo hidrológico TETIS como herramienta de análisis en la evaluación de los impactos del Cambio Climático a escala de celda en una cuenca. Este modelo se ha calibrado automáticamente empleando el algoritmo de optimización Shuffled Complex Evolution. En las proyecciones futuras de las variables de precipitación y temperatura usadas por el modelo TETIS, se han usado los multimodelos climáticos del Coupled Model Intercomparison Project y los escenarios del Panel Intergubernamental del Cambio Climático. Los resultados obtenidos han mostrado que existe una modificación en la dinámica del sistema presentando un mayor riesgo por avenidas máximas extraordinarias e inundaciones.Esta investigación ha sido apoyada por la Dirección General de Educación Superior Universitaria (DGESU) de la Secretaría de Educación Pública de México (a través de su Programa para el Desarrollo Profesional Docente FOLIO PRODEP: UGTO-PTC 613) y por la División de Ingenierías de la Universidad de Guanajuato, México.Orozco, I.; Ramírez, AI.; Francés, F. (2018). Modelación de los impactos del Cambio Climático sobre los flujos y almacenamientos en una cuenca de alta montaña. Ingeniería del Agua. 22(3):125-139. https://doi.org/10.4995/ia.2018.8931SWORD125139223Adam, J. C., Hamlet, A. F., Lettenmaier, D. P. 2009. Implications of global climate change for snowmelt hydrology in the twentyfirst century. Hydrological Processes, 23(7), 962-972. https://doi.org/10.1002/hyp.7201Arnell, N. W., Gosling, S. N. 2013. The impacts of climate change on river flow regimes at the global scale. Journal of Hydrology, 486, 351-364. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2013.02.010Arnell, N. W., Reynard, N. S. 1996. The effects of climate change due to global warming on river flows in Great Britain. Journal of Hydrology, 183(3-4), 397-424. https://doi.org/10.1016/0022-1694(95)02950-8Beven, K. 1989. Changing ideas in hydrology-The case of physically-based models. Journal of Hydrology, 105(1), 157-172. https://doi.org/10.1016/0022-1694(89)90101-7Bobba, A. G. Singh, V. P., Jeffries, D. S., Bengtsson, L. 1997. Application of a watershed runoff model to north-east pond river, Newfoundland: To study water balance and hydrological characteristics owing to atmospheric change. Hydrological Processes, 11(12), 1573-1593. https://doi.org/10.1002/(SICI)1099-1085(19971015)11:12%3C1573::AID-HYP491%3E3.0.CO;2-VBonilla-Ovallos, C. A., Mesa, O. 2017. Validación de la precipitación estimada por modelos climáticos acoplados del proyecto de intercomparación CMIP5 en Colombia. Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, 41(158), 107. https://doi.org/10.18257/raccefyn.427Burlando, P., Rosso, R. 2002a. Effects of transient climate change on basin hydrology. 1. Precipitation scenarios for the Arno River, central Italy. Hydrological Processes, 16(6), 1151-1175. https://doi.org/10.1002/hyp.1055Burlando, P., Rosso, R. 2002b. Effects of transient climate change on basin hydrology. 2. Impacts on runoff variability in the Arno River, central Italy. Hydrological Processes, 16(6), 1177-1199. https://doi.org/10.1002/hyp.1056Devia, G. K., Ganasri, B. P., Dwarakish, G. S. 2015. A Review on Hydrological Models. 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