Validation of remotely-sensed evapotranspiration and NDWI using ground measurements at Riverlands, South Africa

Quantification of the water cycle components is key to managing water resources. Remote sensing techniques and products have recently been developed for the estimation of water balance variables. The objective of this study was to test the reliability of LandSAF (Land Surface Analyses Satellite Applications Facility) evapotranspiration (ET) and SPOT-Vegetation Normalised Difference Water Index (NDWI) by comparison with ground-based measurements. Evapotranspiration (both daily and 30 min) was successfully estimated with LandSAF products in a flat area dominated by fynbos vegetation (Riverlands, Western Cape) that was representative of the satellite image pixel at 3 km resolution. Correlation coefficients were 0.85 and 0.91 and linear regressions produced R2 of 0.72 and 0.75 for 30 min and daily ET, respectively. Ground-measurements of soil water content taken with capacitance sensors at 3 depths were related to NDWI obtained from 10-daily maximum value composites of SPOT-Vegetation images at a resolution of 1 km. Multiple regression models showed that NDWI relates well to soil water content after accounting for precipitation (adjusted R2 were 0.71, 0.59 and 0.54 for 10, 40 and 80 cm soil depth, respectively). Changes in NDWI trends in different land covers were detected in 14-year time series using the breaks for additive seasonal and trend (BFAST) methodology. Appropriate usage, awareness of limitations and correct interpretation of remote sensing data can facilitate water management and planning operations.Fil: Jovanovic, Nebo. Natural Resources and Environment; SudáfricaFil: García, César Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Católica de Córdoba; ArgentinaFil: Bugan, Richard DH. Natural Resources and Environment; SudáfricaFil: Teich, Ingrid. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Agropecuarias. Departamento de Desarrollo Rural. Area de Estadística y Biometría; ArgentinaFil: Garcia Rodriguez, Carlos Marcelo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba; Argentin

Experimental evaluation of large scale particle tracking velocimetry technique for flow discharge measurements in mountains rivers

Este trabajo presenta una evaluación experimental de una técnica de cuantificación de caudales de aguas superficiales en ríos serranos de la provincia de Córdoba. Los ríos serranos de la provincia de Córdoba se caracterizan por su alta variabilidad temporal definida por la ocurrencia de crecientes repentinas o torrenciales de corta duración y gran velocidad de la corriente (en épocas de lluvias) y por la presencia de periodos extensos de estiaje (período de aguas bajas) con caudales del orden de unos cientos de litros por segundo lo que dificulta la selección de una técnica experimental óptima para todas las condiciones de flujo presentes durante un año. En este trabajo se presenta como alternativa una técnica remota para estimar el caudal escurrido en un curso fluvial en al ámbito serrano implementando a gran escala la técnica de velocimetría por seguimiento de partículas (de sus siglas en inglés LS PTV) la cual puede ser aplicada eficientemente en periodos de aguas bajas y medias con un bajo costo relativo. El campo de velocidad superficial determinado experimentalmente con LS PTV en un curso fluvial sembrado con partículas o trazadores y la batimetría de la sección transversal conocida permiten realizar estimaciones del caudal escurrido. La metodología experimental propuesta es validada con resultados obtenidos utilizando simultáneamente otras técnicas en el río San Antonio en la región serrana de la provincia de Córdoba, en dos secciones diferentes, Cuesta Blanca y Villa Carlos Paz, en condiciones de aguas bajas y medias, respectivamente. Finalmente, se discuten las posibles fuentes de errores involucradas en la implementación de la metodología experimental presentada.This paper presents a validation of an experimental technique for surface water flows discharge measurements in mountain rivers of the of Córdoba province. The mountain rivers of the Córdoba province are characterized by high temporal variability defined by the occurrence of flash floods with very high volumes of fast flows (during the rainy season) and the presence of extended periods of low water conditions with flow rates of the order of a few hundred liters per second which makes difficult the selection of an optimal experimental technique for flow discharge measurement for the different flow conditions present during the year. This paper presents an alternative remote experimental technique, estimating flow discharges in rivers of mountain areas, based on large scale particle tracking velocimetry technique (LS PTV) which can be applied efficiently in periods of low and medium flow conditions with relatively low cost. The surface flow velocity field sampled using LS PTV in a fluvial reach seeded with tracer particles and the cross section bathymetry allow flow discharge estimation. The proposed experimental technique is validated with results obtained using other experimental techniques simultaneously in the San Antonio river in the mountainous region of the of Córdoba province, Argentina, at two different locations (Cuesta Blanca and Villa Carlos Paz). Finally, a discussion is performed on sources of error involved in the implementation of the LS PTV.Fil: Patalano, Antoine. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Centro de Estudios Tecnológicos Sobre el Agua; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Garcia Rodriguez, Carlos Marcelo. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Centro de Estudios Tecnológicos Sobre el Agua; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Guillén, Nicolás Federico. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Centro de Estudios Tecnológicos Sobre el Agua; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: García, César Luis. Universidad Católica de Córdoba; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Díaz, Erica Betiana. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Centro de Estudios Tecnológicos Sobre el Agua; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Rodriguez, Andres. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Centro de Estudios Tecnológicos Sobre el Agua; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Ravelo, Andres Carlos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Instituto Multidisciplinar de Biología Vegetal (p). Grupo Vinculado Centro de Relevamiento y Evaluacion de Recursos Agricolas y Naturales; Argentin

Detailed experimental and numerical analysis of hydrodynamics in the outflow measurement channel of a sewage treatment plant

The 'Bajo Grande' Wastewater Treatment Plant has a design capacity of 2.78 m3/s, and discharges into the Suquia River (Córdoba, Argentina). The river has an average flow rate of 10 m3/s, with lower values during the summer. Currently, the treatment plant does not have an accurate discharge-measurement system prior to the discharge into the river, which makes it difficult to evaluate the dosing of the disinfection treatment. The outflow rate is measured in a straight flume. However, at the inlet section of the flume, a 180° sharp bend induces a complex turbulent flow with instabilities and low-frequency velocity fluctuations which are not appropriate for flow quantification. In this type of flow, most of the in situ flow discharge-measurement systems have great uncertainty. Therefore, in situ flow measurements with an Acoustic Doppler Current Profiler, Large-Scale Particle-Tracking Velocimetry techniques and a prototype-scale Detached Eddy Simulation model were combined to obtain a detailed characterization of the turbulent flow. The results provide flow rates, fields of mean flow velocity, temporal evolution, and characteristic parameters of the turbulence. This allowed a better understanding of the effects of turbulence and flow instabilities. The results provide a basis to validate numerical models used in the hydraulics design of contact chambers to improve the disinfection process.Fil: Ragessi, Ivan Matias. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba; ArgentinaFil: García, Carlos Marcelo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología; ArgentinaFil: Marquez Damian, Santiago. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales. Universidad Nacional del Litoral. Centro de Investigaciones en Métodos Computacionales; ArgentinaFil: Tarrab, Leticia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba; ArgentinaFil: Patalano, Antoine. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología; ArgentinaFil: Rodriguez, Andres. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología; Argentin

Estimación de la lluvia de diseño mediante información multisatélite de libre disponibilidad

La amenaza hídrica se cuantifica mediante el empleo de la Creciente de Proyecto. Si ésta no se puede derivar medianteestadística de caudales o niveles históricos, se evalúa partiendo de las relaciones intensidad de lluvia-duración-Recurrencia(i-d-T). Esta metodología es más común pero necesita de extensos registros históricos de lluvias, que en general no estándisponibles o son de difícil acceso. Una posible solución se puede entrever en las nuevas tecnologías satelitales que monitoreanla atmosfera y sus procesos. En este trabajo se desarrolla una metodología para generar una serie histórica de lámina máximadiaria, mediante el empleo de información multisatelital de libre disponibilidad derivada por el algoritmo RFE. Se trabajóen la cuenca experimental del río Sandspruit, Sudáfrica, que cuenta con cuatro series pluviométricas de 25 años de registroen los alrededores y series más cortas (3 años) dentro de la cuenca. La técnica propuesta permitió calcular la i-d-T en la zonade estudio con una resolución de pixel de casi 1km. Los mapas de precipitación resultantes para distintas recurrenciaspermitirán mejorar la exactitud de los cálculos de proyectos y por consiguiente optimizar la inversión en una obra civil.Fil: Catalini, Carlos Gastón. Instituto Nacional del Agua. Gerencia de Programas y Proyectos. Centro de la Region Semiarida.; ArgentinaFil: Garcia Rodriguez, Carlos Marcelo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología; ArgentinaFil: García, César Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto Nacional del Agua. Gerencia de Programas y Proyectos. Centro de la Region Semiarida.; ArgentinaFil: Jovanovic, Nebo. Council for Scientific and Industrial Research. Natural Resources And Environment, Stellenbosch; SudáfricaFil: Bugan, Richard. Council for Scientific and Industrial Research. Natural Resources And Environment, Stellenbosch; Sudáfric

Regionalización de variables hidrológicas con fines de diseño de obras de infraestructura y manejo integrado de cuencas

Las relaciones intensidad de lluvia-duración-Recurrencia (i-d-T) y el patrón de distribución temporal de las lluvias, requeridos para estimar las "Crecientes de proyecto", empleadas para el proyecto de obras de ingeniería civil y planificación del uso del suelo, solo se pueden extraer de extensos registros de alta frecuencia, normalmente fajas pluviográficas, elemento en general no disponible en Argentina. En cambio, es habitual disponer de otro dato de lluvia provisto por pluviómetros: la lámina diaria total. Por ejemplo, solo en la provincia de Córdoba, existe información de relaciones i-d-T para siete estaciones pluviográficas, insuficientes para lograr una buena cobertura espacial de toda la Provincia. En este trabajo, se busca regionalizar las ternas i-d-T a la región central Argentina utilizando una técnica de regionalización la cual ha sido desarrollada por el EHCPA, la cual contempla el uso de un modelo predictivo e información pluviométrica la cual se caracteriza por su mayor densidad espacial. A tal fin se plasmará la información disponible en mapas digitales (grillas con resolución espacial acorde a los fines de proyecto) los cuales permiten caracterizar el comportamiento estadístico de la variable lluvia máxima diaria, a través de dos parámetros descriptivos como son la media y desvió estándar de los logaritmos de dichas series, incorporando a través de ellos características locales al modelo predictivo. Toda la información procesada y los mapas elaborados son conformados en un Sistemas de Información Geográfica (SIG).Fil: Catalini, Carlos Gastón. Universidad Católica de Córdoba. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Ragessi, Ivan Matías. Universidad Católica de Córdoba. Facultad de Ingeniería; Argentin

Regionalización de variables hidrológicas con fines de diseño de obras de infraestructura y manejo integrado de cuencas

Las relaciones intensidad de lluvia-duración-Recurrencia (i-d-T) y el patrón de distribución temporal de las lluvias, requeridos para estimar las "Crecientes de proyecto", empleadas para el proyecto de obras de ingeniería civil y planificación del uso del suelo, solo se pueden extraer de extensos registros de alta frecuencia, normalmente fajas pluviográficas, elemento en general no disponible en Argentina. En cambio, es habitual disponer de otro dato de lluvia provisto por pluviómetros: la lámina diaria total. Por ejemplo, solo en la provincia de Córdoba, existe información de relaciones i-d-T para siete estaciones pluviográficas, insuficientes para lograr una buena cobertura espacial de toda la Provincia. En este trabajo, se busca regionalizar las ternas i-d-T a la región central Argentina utilizando una técnica de regionalización la cual ha sido desarrollada por el EHCPA, la cual contempla el uso de un modelo predictivo e información pluviométrica la cual se caracteriza por su mayor densidad espacial. A tal fin se plasmará la información disponible en mapas digitales (grillas con resolución espacial acorde a los fines de proyecto) los cuales permiten caracterizar el comportamiento estadístico de la variable lluvia máxima diaria, a través de dos parámetros descriptivos como son la media y desvió estándar de los logaritmos de dichas series, incorporando a través de ellos características locales al modelo predictivo. Toda la información procesada y los mapas elaborados son conformados en un Sistemas de Información Geográfica (SIG).Fil: Catalini, Carlos Gastón. Universidad Católica de Córdoba. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Ragessi, Ivan Matías. Universidad Católica de Córdoba. Facultad de Ingeniería; Argentin

Propuesta para la planificación y gestión integrada de los recursos hídricos del NE de la Provincia de Córdoba, Argentina (Red Pictor 2)

Relevamiento y estudio de aspectos relacionados con el conjunto hídrico, ecológico y paisajístico asociado con la Laguna de Mar Chiquita, y una propuesta de Plan Director integrado que permita lograr un funcionamiento sustentable del sistema. Abarcará la recopilación de antecedentes sobre variaciones en los regímenes hidrológicos de la laguna y sus tributarios, junto con las variaciones en calidad de agua y sus consecuencias sobre el ecosistema dependiente. Se utilizará la información disponible en bases de datos de organismos públicos, y a partir de trabajos anteriores del grupo de investigadores involucrados, sobre caudales, calidad de agua, recursos en flora, fauna, paisaje, y sus variaciones en función de los cambios hidrológicos, climáticos, o por efecto de contaminación del medio. Se realizarán también estudios exploratorios para identificar factores de riesgo y cambios evidentes o inminentes en los ecosistemas causados por mal uso o contaminación del recurso hídrico. Dichos estudios abarcarán relevamientos, monitoreos planificados y/o verificaciones in situ, con posterior análisis de los datos obtenidos, análisis de muestras de agua y sedimento en la laguna y sus tributarios, evaluación de cambios en comunidades de peces, aves, plantas, paisaje, etc

Incertidumbres de modelos hidrológicos predictivos - aplicación a modelos intensidad-duración-recurrencia (I-D-T) de lluvia

Las relaciones intensidad de lluvia-duración-Recurrencia (i-d-T) y el patrón de distribución temporal de las lluvias, requeridos para estimar las "Crecientes de proyecto", empleadas para el proyecto de obras de ingeniería civil y planificación del uso del suelo, solo se pueden extraer de extensos registros de alta frecuencia, normalmente fajas pluviográficas, elemento en general no disponible en Argentina. En cambio, es habitual disponer de otro dato de lluvia provisto por pluviómetros: la lámina diaria total. En la provincia de Córdoba, existe información de relaciones i-d-T para siete estaciones pluviográficas, insuficientes para lograr una buena cobertura espacial de toda la Provincia. En este trabajo, se buscará regionalizar las ternas i-d-T para toda la provincia de Córdoba utilizando una técnica de regionalización la cuál contempla el uso de un modelo predictivo e información pluviométrica la cuál se caracteriza por su mayor densidad espacial. A tal fin se espera plasmar la información disponible en mapas digitales (grillas con resolución espacial acorde a los fines de proyecto) los cuales permitan caracterizar el comportamiento estadístico de la variable lluvia máxima diaria, a través de dos parámetros descriptivos como son la media y desvió estándar de los logaritmos de dichas series, incorporando a través de ellos características locales al modelo predictivo. Toda la información procesada y los mapas elaborados serán conformados en un Sistemas de Información Geográfica (SIG). El proceso metodológico empleado se puede resumir en siete actividades principales, a saber: a) selección de las estaciones pluviométricas disponibles en la provincia de Córdoba en base a la longitud de las series de registros, la verificación sobre las series de valores máximos de lluvias diarias de las hipótesis estadísticas básicas (independencia, estacionalidad y homogeneidad) y detección de datos atípicos. b) Determinación de los parámetros provenientes del análisis de estadística inferencial sobre las series de lluvias máximas diarias registradas en los puestos seleccionados y sobre los logaritmos de ellas. c) Ubicación especial de las distintas estaciones pluviométricas y sus parámetros estadísticos, d) Interpolación de la información puntual, generación de mapas de interpolación y análisis tendencial. e) implementación del Modelo predictivo para la regionalización de las curvas i-d-T. f) cuantificación de las incertidumbres provenientes de las distintas fuentes que permitan determinar el intervalo de confianza de los resultados obtenidos, para ello se espera plantear uno o más de los siguientes enfoques metodológicos, estadística clásica (análisis de primer orden), métodos bayeseanos, principio de pareto y/o principio de equifinalidad. g) Análisis y Validación de los resultados.Fil: Catalini, Carlos Gastón. Universidad Católica de Córdoba. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: García Rodríguez, Carlos Marcelo. Universidad Católica de Córdoba. Facultad de Ingeniería; Argentin

Manual de procedimientos para el cálculo de lluvias de diseño. Escala provincial y nacional

El diseño hidrológico se define como la evaluación del impacto de los procesos hidrológicos y la estimación de los valores correspondientes a las variables representativas con fines de diseño. Las pautas para establecer un valor de diseño para obras hidráulicas son el costo y la seguridad. Sobredimensionar las obras es antieconómico, en tanto que, si las estructuras se subdimensionan pueden fallar con resultados catastróficos. Los estudios dirigidos a determinar las crecidas de proyecto de diversas estructuras hidráulicas requieren series de datos históricos de caudal, pero esta información en nuestro país es poco frecuente. En esos casos, el análisis se hace sobre las precipitaciones causantes del fenómeno denominadas lluvia de diseño. El equipo responsable de este proyecto tiene una experiencia de investigación y desarrollo de más de 15 años en el tema. Por lo que el objeto de la presente propuesta es plasmar los avances alcanzados sobre las lluvias de diseño en un manual que permita brindar una herramienta técnica (a escala provincial y nacional) a los profesionales dedicados a la planificación, proyecto y construcción de obras hidráulicas.Fil: Catalini, Carlos Gastón. Universidad Católica de Córdoba. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: García Rodríguez, Carlos Marcelo. Universidad Católica de Córdoba. Facultad de Ingeniería; Argentin

Manual de procedimientos para el cálculo de lluvias de diseño. Escala provincial y nacional

El diseño hidrológico se define como la evaluación del impacto de los procesos hidrológicos y la estimación de los valores correspondientes a las variables representativas con fines de diseño. Las pautas para establecer un valor de diseño para obras hidráulicas son el costo y la seguridad. Sobredimensionar las obras es antieconómico, en tanto que, si las estructuras se subdimensionan pueden fallar con resultados catastróficos. Los estudios dirigidos a determinar las crecidas de proyecto de diversas estructuras hidráulicas requieren series de datos históricos de caudal, pero esta información en nuestro país es poco frecuente. En esos casos, el análisis se hace sobre las precipitaciones causantes del fenómeno denominadas lluvia de diseño. El equipo responsable de este proyecto tiene una experiencia de investigación y desarrollo de más de 15 años en el tema. Por lo que el objeto de la presente propuesta es plasmar los avances alcanzados sobre las lluvias de diseño en un manual que permita brindar una herramienta técnica (a escala provincial y nacional) a los profesionales dedicados a la planificación, proyecto y construcción de obras hidráulicas.Fil: Catalini, Carlos Gastón. Universidad Católica de Córdoba. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: García Rodríguez, Carlos Marcelo. Universidad Católica de Córdoba. Facultad de Ingeniería; Argentin