INAP Colombia_Taller CAN_2012

Ministerio de Ambiente, Vivienda y
Desarrollo 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

República de Colombia CONTENIDO TEMÁTICO

• Localización Cuenca
• Descripción Modelo TETIS
• Mapas Temáticos
• Episodios de entrada
• Resultados

Desarrollo Territorial Localización Subcuenca
República de Colombia 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


Promedios mensuales multianuales
Estación Sector Marranos

300 287.60

253.70 255.53
250

201.52 202.55
200
177.30

146.56 140.64
150
112.03
100
70.10 71.40
63.86
50

0
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic


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


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


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


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


Ajuste 23
de octubre
Ajuste 13
de agosto

Ajuste 4 de
febrero

Niveles Instantáneos Estación Hidrológica. Bocatoma EAAB


Estación Meteorológica. Bosque Intervenido 2.944 msnm


Precipitación diaria Bosque Intervenido, Año 2010


335.3
Estación Bosque Intervenido año 2009
350
297.3
300

250
199
200
156
150
116.9 113.5
100

50 28.1 17.9
0
May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

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 de
gastos en términos generales y asumiendo un aporte promedio durante el año 2009
de 0.593 m3/s de este ecosistema, se puede inferir un rendimiento hídrico de
54.76 l/s Km2


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


Estación Calostros parte baja
160
142.2
140

120
105.3
100
74.2 77.6
80 66.8
61.1
60 49.8
42.3
40 33.8 31.7
24.3
20 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


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

OCTUBRE DE 2009 FEBRERO DE 2010

Fuente: FABIÁN CAICEDO

PROPUESTA DE MODELACIÓN

Entradas Salidas
(precipitaciones) (Niveles)

Mundo real
(Cuenca Hidrográfica)
Ht
+
-
MODELO ()
Estimación
t
Salidas

Prioridad  Procedimiento de
Optimización

Desarrollo Territorial PROPUESTA DE MODELACIÓN

Cuenca
DATOS Perfecta

MODELO

Técnicas de
Parametrización

Desarrollo Territorial PROPUESTA DE MODELACIÓN

Modelo Sacramento

TETIS Modelo Mike SHE

Modelos Hidrológicos

Modelos atmosfericos de Modelo VIC
Mesoescala
Atmosphere
Land

PROPUESTA DE MODELACIÓN

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)


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


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.


• 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
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


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.


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:


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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