Programas para la aplicación en hidráulica

“Año de la Lucha Contra la Corrupción y la Impunidad”
UNIVERSIDAD NACIONAL DE
HUANCAVELICA
FACULTAD DE CIENCIAS DE INGENIERÍA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
HIDROLOGÍA GENERAL
TRABAJO N◦
01
"PROGRAMAS INFORMÁTICOS
Docente : M.Sc. AYALA BIZARRO, Ivan Arturo
Estudiante : HUAMÁN PAITÁN, Yunior Abel
Ciclo : VII
Sección : A
Código : 2016151031
HUANCAVELICA - PERÚ
8 DE ABRIL DE 2019

Dedicatoria
A mis padres por ser el pilar fundamental en todo lo que soy,
en toda mi educación, tanto académica, como de la vida, por
su incondicional apoyo perfectamente mantenido a través del
tiempo.
Todo este trabajo ha sido posible gracias a ellos.
II

Índice general
Dedicatoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III
Índice General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV
Índice Figuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VI
Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII
Capítulo 1. Programas informáticos Página 1
1.1. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2. Fundamento teórico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Capítulo 2. - - - - - Qgis - - - - - Página 3
2.2. Sistemas Operativos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.3. Licencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.4. Desarrollo de Complemento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.5. Bases de Datos Geoespaciales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.6. QGIS interfaz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.7. Link de sitio oficial de Qgis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Capítulo 3. - - - - - Saga - - - - - Página 6
3.2. Problemas de licencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
3.3. ¿Quién creó SAGA? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3.4. Una breve historia del desarrollo SAGA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3.5. El equipo de desarrollo de SAGA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.6. Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.7. Interfaz gráfica del usuario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.8. Link de sitio oficial de Saga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Capítulo 4. - - - - - QSWAT - - - - - Página 14
4.2. Características y limitaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4.2.1. Ventajas: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4.2.2. Limitaciones: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4.2.3. Temáticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4.3. QSWAT DATAFRAMEs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
III

Capítulo 5. - - - - - Cropwat - - - - - Página 18
5.2. Características . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
5.3. Estructura del programa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
5.4. Módulos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Capítulo 6. - - - - - RSIP - - - - - Página 21
6.2. Descripción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
6.3. Argumentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
6.4. Detalles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Capítulo 7. - - - - - Hec-Hms - - - - - Página 23
7.2. Descripción física de la cuenca hidrográfica . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
7.3. Descripción de la meteorología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
7.4. Simulación hidrológica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
7.5. Optimización del modelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
7.6. Flujo de flujo de pronóstico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
7.7. Reducción del área de profundidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
7.8. Evaluación de la incertidumbre del modelo . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
7.9. Calidad de agua y sedimentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
7.10.Conexión GIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Capítulo 8. - - - - - Hec-Ras - - - - - Página 27
8.2. Interfaz de usuario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
8.3. Componentes del análisis hidráulico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
8.3.1. Perfiles de superficie de agua de flujo constante . . . . . . . . . . 28
8.3.2. Simulación de flujo inestable unidimensional y bidimensional . . 29
8.3.3. Cálculos de transporte constante / límites móviles . . . . . . . . . 29
8.3.4. Análisis de la calidad del agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
8.4. Administración y almacenamiento de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
8.5. Gráficos e informes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
8.6. El RAS Mapper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Capítulo 9. Lenguajes de programación Página 32
Capítulo Conclusiones Página 34
Capítulo Bibliografía Página 35
IV

Índice de figuras
1.1. Un programa informático escrito en un estilo orientado a objetos. . . . . 1
1.2. Programas informáticos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2.1. Logo de Qgis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.2. Captura de pantalla de Qgis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.3. Los elementos del programa QGIS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3.1. Captura de Saga. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
3.2. Windows. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.3. Linux. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.4. Interfaz gráfica del usuario. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.5. Mapas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.6. Diseño de impresión. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.7. Vista 3D. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.8. Histogramas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.9. Tablas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.10.Edición. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4.1. Interfaz de QSwat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4.2. QSwat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
4.3. QSwat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
5.1. Interfaz de Cropwat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
7.1. Interfaz de HEC-HMS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
8.1. Interfaz de HEC-RAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
8.2. Perfil del agua. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
8.3. Simulación de flujo inestable. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
8.4. Almacenamiento de datos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
8.5. Gráficos e informes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
8.6. El RAS Mapper. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
9.1. R. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
9.2. Fortran. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
9.3. C++. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
V

Introduccíon
El presente trabajo titulado "PROGRAMAS INFORMÁTICOS"donde describire-
mos algunos programas que se han expuesto en clases las cuales son: Qgis, Saga,
QSwat, Cropwat, RSIP, RHyfran, HecHms, HecRas.
Un programa informático o programa de computadora es una secuencia de ins-
trucciones, escritas para realizar una tarea especíﬁca en una computadora. Este dis-
positivo requiere programas para funcionar, por lo general, ejecutando las instruccio-
nes del programa en un procesador central. El programa tiene un formato ejecutable
que la computadora puede utilizar directamente para ejecutar las instrucciones.
El mismo programa en su formato de código fuente legible para humanos, del
cual se derivan los programas ejecutables, le permite a un programador estudiar y
desarrollar sus algoritmos. Una colección de programas de computadora y datos re-
lacionados se conoce como software.
Los programas que describiremos son los que se utilizan en el campo de la Hi-
dráulica, y principalmente en este curso de Hidrología como los más conocidos son
el HEC-HMS, HEC-RAS que se utilizaron desde hace muchos años y cada versión
obtenía mejoras muy importantes.
A continuación se detallan todos los programas mencionados.
VI

Programas informáticos
Capítulo: 1
1.1 Objetivos
• Conocer los programas que se utilizarán en el campo de la Hidrología.
• Aprender los principios básicos de los programas.
1.2 Fundamento teórico
Un programa informático o programa de computadora es una secuencia de ins-
trucciones, escritas para realizar una tarea especíﬁca en una computadora. Este dis-
positivo requiere programas para funcionar, por lo general, ejecutando las instruccio-
nes del programa en un procesador central. El programa tiene un formato ejecutable
que la computadora puede utilizar directamente para ejecutar las instrucciones. El
mismo programa en su formato de código fuente legible para humanos, del cual se
derivan los programas ejecutables (por ejemplo, compilados), le permite a un progra-
mador estudiar y desarrollar sus algoritmos. Una colección de programas de compu-
tadora y datos relacionados se conoce como software.
Figura 1.1: Un programa informático escrito en un estilo orientado a objetos.
Generalmente, el código fuente lo escriben profesionales conocidos como progra-
1

madores de computadora. Este código se escribe en un lenguaje de programación que
sigue uno de los siguientes dos paradigmas: imperativo o declarativo, y que poste-
riormente puede ser convertido en un archivo ejecutable (usualmente llamado un
programa ejecutable o un binario) por un compilador y más tarde ejecutado por una
unidad central de procesamiento. Por otra parte, los programas de computadora se
pueden ejecutar con la ayuda de un intérprete, o pueden ser empotrados directamen-
te en hardware.
De acuerdo a sus funciones, los programas informáticos se clasiﬁcan en software
de sistema y software de aplicación. En las computadoras de 2015, al hecho de eje-
cutar varios programas de forma simultánea y eﬁciente, se lo conoce como multitarea.
Figura 1.2: Programas informáticos.
2

- - - - - Qgis - - - - -
Capítulo: 2
QGIS (anteriormente llamado también Quantum GIS) es un Sistema de Informa-
ción Geográfica (SIG) de código libre para plataformas GNU/Linux, Unix, Mac OS,
Microsoft Windows y Android.
Figura 2.1: Logo de Qgis.
Era uno de los primeros ocho proyectos de la Fundación OSGeo y en 2008 oficial-
mente graduó de la fase de incubación. Permite manejar formatos raster y vectoriales
a través de las bibliotecas GDAL y OGR, así como bases de datos. Algunas de sus ca-
racterísticas son:
• Soporte para la extensión espacial de PostgreSQL, PostGIS.
• Manejo de archivos vectoriales Shapefile, ArcInfo coverages, Mapinfo, GRASS
GIS, DXF, DWG, etc.
• Soporte para un importante número de tipos de archivos raster (GRASS GIS,
GeoTIFF, TIFF, JPG, etc.)
Una de sus mayores ventajas es la posibilidad de usar Quantum GIS como GUI
del SIG GRASS, utilizando toda la potencia de análisis de este último en un entorno
de trabajo más amigable. QGIS está desarrollado en C++, usando la biblioteca Qt pa-
ra su Interfaz gráfica de usuario.
3

Figura 2.2: Captura de pantalla de Qgis.
2.2 Sistemas Operativos
Una de las grandes fortalezas de QGIS es que trabaja en cualquiera de los siste-
mas operativos:
• GNU/Linux
• BSD
• Unix
• Mac OSX
• Windows
• Android (en fase experimental)
**Funcionando de manera similar en todos ellos.
2.3 Licencia
QGIS es un software libre y opera bajo la licencia GNU GPL. El software QGIS
puede ser modiﬁcado libremente de tal manera que pueda realizar diferentes y más
especializadas funcionalidades. Ya existen dos nuevos productos denominados: QGIS
Browser y QGIS Server. Estos productos poseen diferentes interfaces del usuario
(front-end).
2.4 Desarrollo de Complemento
QGIS tiene una infraestructura de complemento. El usuario puede adicionar mu-
chas funcionalidades nuevas escribiendo sus propios complementos. Estos comple-
mentos pueden ser escritos en C++ o en Python. QGIS 3.0 utiliza la versión 3.X de
Python, y ofrece a los desarrolladores una serie de vínculos a ejemplos y guías para el
"Plugin Builderçomo herramienta de desarrollo en Python, así es posible automatizar
tareas en QGIS.
4

2.5 Bases de Datos Geoespaciales
Una de las grandes versatilidades de QGIS es su facilidad de interconexión con
muchas bases de datos geoespaciales tanto autocontenidas como en arquitectura
cliente-servidor: GeoPackage, SpatiaLite,3 PostgreSQL/PostGIS y Oracle Database
entre otras.
2.6 QGIS interfaz
Cuando QGIS inicia, presenta la interfaz gráfica de usuario, como se muestra en
la figura.
Figura 2.3: Los elementos del programa QGIS.
Los elementos del programa QGIS:
1) Barra de menús
2) Barra de herramientas
3) Panel de capas
4) Vista del mapa
5) Barra de estado
6) Explorador de datos.
2.7 Link de sitio oficial de Qgis
http://www.qgis.org/
5

- - - - - Saga - - - - -
Capítulo: 3
SAGA (Sistema para Análisis Geocientíficos Automatizados) es un Sistema de
Información Geográfica (GIS) de código abierto utilizado para editar y analizar datos
espaciales. Incluye una gran cantidad de módulos para el análisis de datos vectoriales
(punto, línea y polígono), tabla, cuadrícula e imagen. Entre otros, el paquete incluye
módulos para geoestadística, clasificación de imágenes, proyecciones, simulación de
procesos dinámicos (hidrología, desarrollo del paisaje) y análisis del terreno. Se puede
acceder a la funcionalidad a través de una GUI, la línea de comando o usando la API
de C++.
A partir de 2001, SAGA ha estado en desarrollo desde el Instituto de Geografía en la
Universidad de Hamburgo, con contribuciones de la creciente comunidad mundial.
Figura 3.1: Captura de Saga.
3.2 Problemas de licencia
SAGA es un software gratuito de código abierto (FOSS), que generalmente signi-
fica que tienes la libertad para ejecutar el programa, para cualquier propósito, estu-
diar cómo funciona el programa y modificarlo, para redistribuir copias, Para mejorar
el programa, y lanzar las mejoras al público. A excepción de la Interfaz de programa-
ción de aplicaciones (API) de SAGA, la mayoría de los códigos fuente de SAGA han
6

sido licenciados bajo la Licencia Pública General de GNU o GPL. La GPL requiere
que los trabajos derivados estén disponibles bajo la misma licencia o una licencia
comparable, con otras palabras, los trabajos derivados también tienen que convertir-
se en código abierto. Por algunas razones, los creadores de SAGA decidieron usar una
licencia menos restrictiva para la API de SAGA. La API utiliza la licencia pública
general menor GNU o LGPL, que permite el uso de esta biblioteca en programas pro-
pietarios, es decir, los módulos SAGA, que siempre se basan en la API, no tienen que
publicarse automáticamente como fuente abierta.
3.3 ¿Quién creó SAGA?
El desarrollo de SAGA comenzó con el comienzo del 3er milenio y fue iniciado
por un pequeño equipo de investigadores del Departamento de Geografía Física, Göt-
tingen. En 2007, el centro del desarrollo de SAGA se trasladó a Hamburgo, donde
algunos de nosotros trabajamos ahora en el Departamento de Geografía Física, Ham-
burgo. Obtenga más información en la sección de Desarrollo de este sitio web.
3.4 Una breve historia del desarrollo SAGA
La mayoría de los desarrollos anteriores y actuales de SAGA provienen del equipo
en torno a J. Böhner y O. Conrad, ambos trabajan ahora en el Instituto de Geografía,
la Sección de Geografía Física, Klimacampus y la Universidad de Hamburgo, Alema-
nia. y acompañó el desarrollo de SAGA desde sus comienzos.
La idea para el desarrollo de SAGA evolucionó a finales de la década de 1990 du-
rante el trabajo en varios proyectos de investigación en el Depto. De Geografía Física,
Göttingen. Un enfoque de investigación fue el análisis de datos ráster, en particular
de los modelos digitales de elevación (DEM), que se han utilizado, por ejemplo, para
predecir las propiedades del suelo, la dinámica del proceso controlado del terreno, así
como los parámetros climáticos. Esto requirió el desarrollo e implementación de mu-
chos métodos nuevos para el análisis espacial y el modelado. El grupo central respon-
sable del desarrollo de métodos, a saber, J. Böhner, O.Conrad, R.Köthe y A.Ringeler,
fue muy heterogéneo con respecto a los sistemas operativos preferidos, lenguajes de
programación, entornos de desarrollo, formatos de datos, etc. que una plataforma de
desarrollo común con soporte integrado para el análisis de datos geográficos prometía
ser una mejora importante para todo el equipo. Y como no había una plataforma de
desarrollo realmente satisfactoria disponible en ese momento, se creó SAGA.
En general, tomó un tiempo hasta que se preparó una primera versión utilizable,
pero a partir de ese momento el sistema se ha mejorado de manera contundente y
se estableció dentro del equipo de investigación. Después de muchas discusiones, se
tomó la decisión de publicar SAGA como software libre de código abierto y compartir
sus ventajas con los geocientíficos de todo el mundo. Desde entonces, SAGA obtuvo
una creciente comunidad de usuarios en todo el mundo, lo que también dio lugar a
muchas contribuciones externas al equipo central de desarrolladores.
Con el objetivo de permitir un desarrollo sostenible a largo plazo que cubra toda
la gama de intereses de los usuarios, la Asociación de Grupos de Usuarios de SAGA,
una organización sin fines de lucro, se fundó en mayo de 2005. Una de sus tareas
es la organización de reuniones de grupos de usuarios, El primer encuentro interna-
7

cional tuvo lugar en julio de 2006 en el marco de la Conferencia y Exposición sobre
Geoinformática Aplicada, AGIT en Salzburgo, Austria.
3.5 El equipo de desarrollo de SAGA
El equipo de investigación en torno a J. Böhner y O. Conrad sigue siendo el cen-
tro del desarrollo de SAGA y se encuentra ahora en el Instituto de Geografía de la
Universidad de Hamburgo, Alemania, donde J. Böhner tiene la cátedra de Geografía
Física desde 2007. Hasta hasta hoy, la mayoría de los desarrollos reflejan los intereses
de investigación especiales de este equipo, aunque, si el tiempo lo permite, también
se abordan los desarrollos de interés más general. Las numerosas solicitudes con res-
pecto a SAGA muestran que muchos de sus usuarios ven un gran potencial en el
software. Sin embargo, en comparación con otros proyectos de software, el equipo de
desarrollo y soporte de SAGA es muy pequeño, muy pequeño para satisfacer todos los
deseos de los usuarios de SAGA de documentación, nuevas características y así. Por
lo tanto, cualquier ampliación del equipo activo de SAGA será apreciada. Echa un
vistazo a la F.A.Q. para más detalles sobre cómo puede apoyar el desarrollo de SAGA.
3.6 Software
El primer objetivo de SAGA es brindar a los (geo) científicos una plataforma fácil
de aprender y fácil de usar para la implementación de métodos geocientíficos. Esto se
logra mediante la interfaz de programación de aplicaciones (API) única de SAGA. El
segundo es hacer que estos métodos sean accesibles de una manera fácil para el usua-
rio, lo que primero se hace mediante su Interfaz Gráfica de Usuario (GUI). Juntos,
esto resulta en la verdadera fortaleza de SAGA: un conjunto de métodos geocientífi-
cos de rápido crecimiento listos para ser utilizados en numerosas aplicaciones.
Figura 3.2: Windows.
SAGA está codificado en el extenso y poderoso lenguaje de programación C ++ y
tiene un diseño de sistema orientado a objetos. Desde la versión 2, SAGA utiliza la
biblioteca de GUI multiplataforma wxWidgets para la funcionalidad de la interfaz de
usuario. Debido a que wxWidgets permite el desarrollo de software independiente del
sistema operativo, puede ejecutar SAGA con MS-Windows y con Linux.
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Figura 3.3: Linux.
3.7 Interfaz gráfica del usuario
La GUI permite al usuario administrar y visualizar datos, así como realizar aná-
lisis y manipulaciones de datos mediante la ejecución de módulos. Además del menú,
la herramienta y las barras de estado, que son típicas de la mayoría de los programas
modernos, SAGA conecta al usuario con tres elementos de control adicionales. El con-
trol del área de trabajo tiene ventanas secundarias para los módulos, datos y áreas
de trabajo de mapas. Cada área de trabajo muestra una vista de árbol, a través de
la cual se puede acceder a los objetos de área de trabajo asociados. Las bibliotecas de
módulos cargados se enumeran en el espacio de trabajo de los módulos junto con una
lista de sus módulos. Las vistas de mapa creadas de manera similar se enumerarán
en el área de trabajo de mapas y los objetos de datos en el área de trabajo de datos,
ordenados jerárquicamente por su tipo de datos. Dependiendo de qué objeto en un
área de trabajo se seleccione, el control de propiedades del objeto muestra un conjun-
to específico de sub ventanas de objetos. Común a todos los objetos son subventanas
para configuraciones y descripciones.
Figura 3.4: Interfaz gráfica del usuario.
9

En caso de que se seleccione un módulo, la ventana de configuración se rellena con
los parámetros del módulo. Aquí el usuario puede elegir conjuntos de datos y otras
opciones para la ejecución del módulo. La ventana de descripción proporciona infor-
mación sobre el módulo y sus parámetros, tal como lo proporciona el programador del
módulo. En el caso de que se seleccione un objeto de datos, la ventana de configura-
ción permite controlar las propiedades específicas de los datos, como el nombre del
conjunto de datos, el manejo de la memoria y el comportamiento de la pantalla. La
descripción del objeto de datos se complementa con un historial, que permite recons-
truir cómo se creó un conjunto de datos. Otras ventanas de objetos permiten editar
los atributos de capas vectoriales o mostrar una leyenda para un mapa seleccionado.
El control de mensajes contiene tres subventanas para notificaciones generales, de
módulos específicos y de error.
Un módulo puede ejecutarse mediante un botón en la ventana de configuración
relacionada o mediante una entrada de menú que se encuentra en la entrada de
módulos de la barra de menús. La ubicación exacta de la entrada del menú ha sido
especificada por el programador del módulo, por lo que debe encontrarse un proce-
dimiento geoestadístico como ’Kriging universal’ en la subcategoría ’Geoestadística’.
Antes de que se ejecute un módulo, deben configurarse los parámetros de entrada
obligatorios, es decir, los datos a analizar. Después de llamar a un módulo a través de
su entrada de menú, aparece un cuadro de diálogo donde se puede hacer esto (Fig.20).
Después de confirmar que los parámetros se han establecido correctamente, se inicia
la ejecución real del módulo. La información sobre el progreso se proporciona en la ba-
rra de estado y en las ventanas de notificación de mensajes. El usuario puede detener
la ejecución del módulo presionando la tecla Escape o usando el menú de módulos.
Pero no todos los módulos comienzan su cálculo inmediatamente. Los módulos inter-
activos esperan la entrada del usuario, generalmente para hacer clic con el mouse en
una ventana del mapa, para realizar una acción. Para hacer esto, se debe ajustar el
modo del mouse, por ejemplo. Desde el modo zoom o paneo hasta el modo interactivo.
La mayoría de los módulos crean nuevos conjuntos de datos como resultado de su
cálculo, que se agregarán automáticamente al espacio de trabajo de datos, de modo
que se puedan guardar, usar como entrada para otros cálculos o mostrar en un mapa.
La forma estándar de visualizar datos espaciales es el mapa cartográfico. Cada
conjunto de datos espaciales se puede agregar a un mapa como capa temática. Los
órdenes de visualización de las capas temáticas se cambian en el área de trabajo de
mapas. En función del tipo de datos, hay varias opciones de visualización disponibles
para la creación de mapas expresivos. Los valores de los atributos de los datos vecto-
riales se pueden usar como etiquetas, para determinar los tamaños de los símbolos de
puntos o los anchos de línea, o para indicar los colores de la pantalla. Los datos ráster
se colorean según sus valores de datos, ya sea utilizando una tabla de búsqueda o un
esquema de clasificación métrica. Un valor de transparencia permite utilizar datos
ráster para sombrear efectos. Apariencia suave cuando el zoom se logra mediante la
interpolación de valores opcional. Se pueden crear fácilmente vistas en 3D para cada
mapa, siempre que se hayan cargado los datos de elevación apropiados. Los datos
vectoriales y ráster se pueden editar directamente en las vistas de mapa.
Otras posibilidades para la visualización de datos son histogramas y diagramas
10

de dispersión. Los gráficos de dispersión tienen una función de regresión incorpora-
da y se pueden aplicar a datos vectoriales, ráster y de tabla. Además de las simples
vistas de tabla con capacidades de edición y clasificación, también hay diagramas dis-
ponibles para mostrar los datos de la tabla.
Figura 3.5: Mapas.
Figura 3.6: Diseño de impresión.
3.8 Link de sitio oficial de Saga
http://www.saga-gis.org
11

Figura 3.7: Vista 3D.
Figura 3.8: Histogramas.
12

Figura 3.9: Tablas.
Figura 3.10: Edición.
13

- - - - - QSWAT - - - - -
Capítulo: 4
QSWAT es la interfaz de QGIS para el modelo hidrológico Soil Water Assessment
tool (SWAT). El modelo analiza desde una cuenca pequeña hasta una región hidrográ-
fica, se utiliza para simular la calidad y cantidad de agua superficial y subterránea y
predecir el impacto ambiental del uso del suelo, las prácticas de gestión de la tierra y
el cambio climático.
El modelo también se utiliza para la predicción de efectos del uso y manejo de
la tierra en la producción de sedimentos, agua y químicos en cuencas hidrográficas,
especialmente en cuencas sin historia de monitoreo. Asimismo, se usa en cuencas
grandes y complejas con variedad de suelos, usos de suelo, tipo de tierra y condicio-
nes de manejo sobre un tiempo de simulación prolongado.
En este webinar se explicará la importancia de QSWAT, los conceptos fundamen-
tales del modelo y se expondrán ejemplos de situaciones reales en donde se ha utili-
zado el mismo para resolver problemas de gestión del agua y del suelo.
Figura 4.1: Interfaz de QSwat.
14

4.2 Características y limitaciones
Una de las principales características de SWAT es que se basa en un balance
hídrico para determinar la entrada, salida y almacenamiento de agua en la cuenca.
SWAT trabaja subdividido por unidades de respuesta hidrológica (HRU) obtenidas de
la relación existente entre los diferentes tipos de suelo con la cobertura y el uso del
mismo.
La simulación de la hidrología de la cuenca puede separarse en dos grandes divi-
siones:
• Fase terrestre del ciclo hidrológico: Controla la cantidad de agua, sedimento y
pesticidas transportados al canal principal por cada sub-cuenca.
• Fase de rutina la que puede definirse como el movimiento del agua y sedimen-
tos a través de la red hidrológica hasta la salida de la cuenca.
4.2.1. Ventajas:
• Presenta de manera clara los diferentes datos espaciales ya que es una ex-
tensión de la herramienta Arc-GIS luego es posible visualizar y modificar los
datos.
• Es uso de HRU ayuda a mantener una buena resolución en datos y resultados.
• Se pueden utilizar este programa tanto para estudio de avenidas máximas
como para estudios estacionales.
• Esta herramienta realiza homogenización y relleno de datos meteorológicos.
4.2.2. Limitaciones:
• Requiere deferentes datos que pueden tomar gran esfuerzo y tiempo para su
obtención.
• Los superficie cubierta por los mapas temáticos deben coincidir con el área de
estudios determinado por el modelo mediante DEM en un 93 % si no es así la
evolución no se realiza.
• La interfaz es restrictiva y poco amigable, lo cual dificulta la interpretación de
resultados requiriendo de complementos como SWAT-Plot.
• El acceso a SWAT es gratuito sin embargo depende de un software licenciado
como ArcGIS.
4.2.3. Temáticas
SWAT puede ser utilizado para las siguientes temáticas POMCA:
• Hidrografía:
- Identificación, descripción y espacialización de la red hidrográfica.
- Caracterización de los sistemas y patrones de drenaje.
• Clima:
- Inventario y caracterización climática.
15

• Hidrología:
- Estimación de Oferta hídrica.
- Elaboración de balances hidrológicos a nivel de cuenca y subcuenca.
4.3 QSWAT DATAFRAMEs
Figura 4.2: QSwat.
QSWAT determina los datos como datos de entrada y datos de salida.
Los datos de entrada que se deben preparar son:
1. Datos del suelo (en formato de base de datos).
2. Datos de uso del suelo (en formato de base de datos).
3. Datos climáticos (Ubicación de observación y / o datos medidos si los hay).
4. Un DEM (por ejemplo, ASTER, SRTM o Terrasar).
5. Una secuencia llega al archivo para grabar en el DEM (por ejemplo, Mapas
Nacionales llamados Peta Rupa Bumi en Indonesia).
6. Un archivo de salida (muestra las coordenadas de la salida).
7. Mapa del suelo (ej. HWSD).
8. Mapa de uso del suelo (por ejemplo, Modis).
16

Las estructuras de datos de salida son:
1. El archivo * .qgs, es un archivo de proyecto QGIS que recuerda la ubicación de
los archivos GIS utilizados en el modelado SWAT.
2. Escenarios / * simulationname * / TxtInOut carpeta que contiene todos los ar-
chivos de entrada y salida SWAT para cálculos.
3. Escenarios / * nombre de simulación * / Tablesen carpeta que se llena con los
archivos que se utilizan como una entrada por el editor SWAT.
4. Escenarios / * simulationname * / TablesOut carpeta que almacena el resultado
del Cálculo SWAT y mantiene esos resultados para ﬁnes de visualización.
5. Las carpetas Source y Watershed encapsulan las copias de los mapas de entrada
y los mapas de productos producidos durante el cálculo de cuencas hidrográﬁcas
y HRU (Unidad de Respuesta Hidrológica).
Figura 4.3: QSwat.
17

- - - - - Cropwat - - - - -
Capítulo: 5
El propósito principal de CROPWAT es el de calcular los requerimientos de agua
y la programación de riego de los cultivos en base a datos introducidos por el usuario.
Estos datos pueden ser directamente ingresados en CROPWATo importados de otras
aplicaciones.
Figura 5.1: Interfaz de Cropwat.
18

CROPWAT 8.0 para Windows es un programa de computación que puede ser usa-
do para el cálculo de los requerimientos de agua de los cultivos y de sus requeri-
mientos de riego en base a datos climáticos y de cultivo ya sean existentes o nuevos.
Además, el programa permite la elaboración de calendarios de riego para diferentes
condiciones de manejo y el cálculo del esquema de provisión de agua para diferentes
patrones de cultivos. La presente versión de Windows se basa en las versiones en
sistema DOS del CROPWAT 5.7 de 1992 y CROPWAT 7.0 de 1999. Además de una
interfase con el usuario completamente rediseñada, CROPWAT 8.0 para Windows
incluye una serie de características nuevas y actualizadas.
5.2 Características
Estas características incluyen:
• Entrada de datos climáticos en versión mensual, decadiaria y diaria para el
cálculo de la ETo.
• Compatibilidad con versiones anteriores de tal manera que permite el uso de
la información de la base de datos CLIMWAT.
• Posibilidad de estimar los datos climáticos en caso de no contar con los valores
medidos.
• Cálculos diarios y decadiarios de los requerimientos de agua del cultivo ba-
sados en algoritmos de cálculo actualizados incluido el ajuste de los valores del
coeficiente de cultivos.
• Cálculo de las necesidades de agua de cultivos y la programación de riego para
los cultivos y para arrozales.
• Programaciones de riego ajustables e interactivas con el usuario.
• Tablas de balances diarios de agua en el suelo.
• Fácil guardado y recuperación de sesiones y de las programaciones de riego
definidas por el usuario.
• Presentaciones gráficas de los datos de entrada, requerimientos de agua de los
cultivos y programaciones de riego
• Sencilla importación/exportación de datos y gráficos a través del portapapeles
o de archivos de texto ASCII.
• Rutinas de impresión extensivas apropiadas para todas las impresoras basa-
das en Windows.
Para el cálculo de los Requerimientos de Agua del Cultivo (RAC), CROPWAT re-
quiere de datos de evapotranspiración (ETo). CROPWAT permite al usuario ingresar
valores de ETo, o ingresar datos de temperatura, humedad, velocidad del viento y
radiación solar, lo cual permite al programa CROPWAT calcular la ETo aplicando la
ecuación de Penman-Monteith. También permite el uso de archivos .PEN y .CLI pro-
venientes de la base de datos CLIMWAT.
19

También son necesarios los datos de precipitación, y son utilizados por CROP-
WAT para calcular la precipitación efectiva como datos de entrada para el cálculo
de los RAC y de la programación de riego. Por último, datos de cultivos (cultivos no
inundados o arroz) son necesarios para los cálculos de los RAC, y también datos de
suelo si el usuario también desea determinar la programación de riego (cultivos no
inundados o arroz).
Tanto para la introducción de datos como para los cálculos, CROPWAT ofrece
una amplia variedad de opciones que se pueden conﬁgurar interactivamente por el
usuario durante la ejecución del programa haciendo clic en el botón Opciones en la
barra de Herramientas, o por medio del menú Conﬁguración ->Opciones.
5.3 Estructura del programa
El programa CROPWAT se organiza en 8 módulos diferentes, de los cuales 5 son
módulos de datos de entrada y 3 son módulos de cálculo. Estos módulos son acce-
sibles a través del menú principal pero se pueden acceder más fácilmente a través
de la Barra de módulos que está permanentemente visible en la parte izquierda de
la ventana principal. Esto permite al usuario combinar fácilmente diferentes datos
climáticos, de cultivo y de suelo para el cálculo de los requerimientos de agua de los
cultivos, la programación de riego y la entrega de agua en esquemas multicultivos.
5.4 Módulos
Los módulos de entrada de datos de CROPWAT son los siguientes:
1. Clima/ETo: para ingresar datos medidos de ETo o datos climáticos que permi-
tan el cálculo de la ETo Penman-Monteith.
2. Precipitación: para ingresar datos de precipitación y el cálculo de la precipi-
tación efectiva.
3. Cultivo (cultivos no inundados o arroz): para ingresar datos del cultivo y
de la fecha de siembra.
4. Suelo: para ingresar datos de suelo (sólo en caso de programación de riego).
5. patrón de cultivo: para ingresar un patrón de cultivos para calcular el esque-
ma de entrega de agua.
Nótese que los módulos Clima/ETo y Precipitación se usan no sólo para la in-
troducción de datos, sino que también calculan otros datos, como Radiación/ETo y
precipitación efectiva respectivamente.
Los módulos de cálculo de CROPWAT son:
1. RAC – para el cálculo de los Requerimientos de Agua de los Cultivos
2. Programación (cultivos no inundados o arroz) – para el cálculo de los calendarios
de riego
3. Esquema para el cálculo del régimen de la oferta de agua sobre la base de un
patrón de cultivo.
20

- - - - - RSIP - - - - -
Capítulo: 6
RSIP (Remote Sensing and Image Processing) es un programa que hace operacio-
nes con imágenes ráster, como el mapa.
Ver en series de tiempo, exportar valores en series de tiempo para especíﬁcos,
totales o limitados dentro de las ubicaciones de un polígono. Realiza el procesamiento
de datos de detección remota de variables climáticas distribuidas en el espacio (mapas
2D) y el tiempo (series de tiempo).
Publicado : 2016-11-10 (v 1.0.0).
Repository : CRAN
Autores : Iván Ayala-Bizarro [aut, cre]
Jessica Zúñiga-Mendoza [aut]
6.2 Descripción
Funciona con archivos raster (extensión .tif).
maskﬁle: esta función, corta el ráster de un polígono .shp y guarda los archivos
en la misma medida y área de trabajo propuesta.
exportValueGrid: exporta todos los valores de cada celda (archivo raster) a un
formato de texto.
exportValuePoligon: exporta valores de cada celda (ráster) dentro de un polí-
gono.
exportValuePointShp: exporta valores de cada celda desde un archivo .shp.
El archivo .shp es el tipo de punto ubicaciones, tales como las ubicaciones de las
estaciones meteorológicas.
exportValuePointsTxt: exporta valores de cada celda desde un archivo .txt.
plotAll: traza archivos raster en series cronológicas.
21

trmmToTiff: transforma el archivo .nc4 del producto TRMM en formatos .tif
(raster) con valores de precipitación diaria.
6.3 Argumentos
shp_poligon Nombre de la cuenca o del límite del polígono. Estos datos son de
extensión .shp.
shp_station estaciones de nombre de archivo. Estos datos son tipo de punto de ex-
tensión .shp.
txt_xy marco de datos que contiene tres columnas, longitud, latitud y nombre de
la estación.
nam Opcional para poner los nombres de los archivos guardados .tif.
dimname Vector de dos términos, inicial y final para determinar la longitud del
original. Carácter en el nombre del archivo final.
dimplot Vector de dos términos. Indica la dimensión o la organización de la final.
Archivos para el trazado.
color Color vectorial para la representación de las celdas en los archivos de trazado.
zlim Vector de dos términos. Indique los valores mínimo y máximo de cada celda
en el archivo .tif
6.4 Detalles
El archivo shp_station, está en la extensión .shp. Se recomienda que la primera
columna de la atributo (también conocido como campo .shp), el nombre de la estación
("nombre") para etiquetar en el rendimiento de exportación los datos son asignados.
El parámetro nam se puede cambiar para ordenar o distinguir los archivos orde-
nados y / o organizados de manera.
El dimname es opcional, debe verificarse antes de unos pocos archivos para de-
terminar los nombres finales de los archivos. Es número de posición asignado de los
caracteres incorrectos, puede sobrescribir los archivos tif.
input: los archivos .tif, deben estar organizados en una carpeta de trabajo, los
archivos también limitan la cuenca (.shp formato)
22

- - - - - Hec-Hms - - - - -
Capítulo: 7
El Sistema de Modelado Hidrológico (HEC-HMS) está diseñado para simular los
procesos hidrológicos completos de los sistemas de cuencas hidrográficas dendríti-
cas. El software incluye muchos procedimientos tradicionales de análisis hidrológico,
como infiltración de eventos, hidrogramas de unidades y enrutamiento hidrológico.
HEC-HMS también incluye los procedimientos necesarios para la simulación conti-
nua, incluida la evapo-transpiración, el deshielo y la contabilidad de la humedad del
suelo. También se proporcionan capacidades avanzadas para la simulación de esco-
rrentía en cuadrícula utilizando la transformación de escorrentía cuasi distribuida
lineal (ModClark). Se proporcionan herramientas de análisis complementarias para
la optimización del modelo, el flujo de flujo de pronóstico, la reducción del área de
profundidad, la evaluación de la incertidumbre del modelo, la erosión y el transporte
de sedimentos y la calidad del agua.
Figura 7.1: Interfaz de HEC-HMS.
23

El software cuenta con un entorno de trabajo completamente integrado que inclu-
ye una base de datos, utilidades de ingreso de datos, motor de cómputo y herramien-
tas de reporte de resultados. Una interfaz gráfica de usuario permite que el usuario
se mueva sin problemas entre las diferentes partes del software. Los resultados de
la simulación se almacenan en HEC-DSS (Sistema de almacenamiento de datos) y se
pueden usar junto con otro software para estudios de disponibilidad de agua, drenaje
urbano, pronóstico de flujo, impacto de urbanización futura, diseño de aliviaderos del
embalse, reducción de daños por inundación, regulación de planicies aluviales y Ope-
ración de sistemas.
7.2 Descripción física de la cuenca hidrográfica
La representación física de una cuenca hidrográfica se realiza con un modelo de
cuenca. Los elementos hidrológicos están conectados en una red dendrítica para si-
mular los procesos de escorrentía. Los elementos disponibles son: subcuenca, alcance,
unión, reservorio, desviación, fuente y sumidero. El cómputo procede de elementos as-
cendentes en una dirección descendente.
Una variedad de diferentes métodos están disponibles para simular las pérdidas
por infiltración. Las opciones para el modelado de eventos incluyen constante inicial,
número de curva SCS, exponencial, Green Ampt y Smith Parlange. El método de la
constante de déficit de una capa se puede utilizar para un modelado continuo simple.
Se incluyen siete métodos para transformar el exceso de precipitación en escorren-
tía superficial. Los métodos de hidrograma unitario incluyen las técnicas de Clark,
Snyder y SCS. También se pueden utilizar un hidrograma de unidad especificado por
el usuario o coordenadas de s-graph.
Se incluyen cinco métodos para representar las contribuciones del flujo base al
flujo de salida de la subcuenca. El método de recesión proporciona un flujo base que
disminuye exponencialmente desde un solo evento o múltiples eventos secuenciales.
Se incluyen un total de seis métodos de enrutamiento hidrológico para simular
el flujo en canales abiertos. El enrutamiento sin atenuación se puede modelar con el
método de retraso.
Los embalses de agua también pueden ser representados. Los lagos generalmen-
te se describen mediante una relación de almacenamiento-descarga ingresada por el
usuario. Los depósitos pueden simularse describiendo el aliviadero físico y las estruc-
turas de salida.
Las estructuras de desvío también pueden ser representadas. Los métodos dis-
ponibles incluyen una función especificada por el usuario, un vertedero lateral, una
estación de bombeo, flujos de desviación observados. También hay un método con una
tasa de desviación constante con un patrón de ajuste anual opcional.
24

7.3 Descripción de la meteorología
El análisis de los datos meteorológicos se realiza por medio de la información
meteorológica e incluye radiación de onda corta, precipitación, evapo-transpiración
y deshielo. No todos estos componentes son necesarios para todas las simulaciones.
Las simulaciones de eventos simples solo requieren precipitación, mientras que la si-
mulación continua también requiere evapo-transpiración. Generalmente, el deshielo
solo se requiere cuando se trabaja con cuencas en climas fríos.
Se incluyen cuatro métodos diferentes para analizar la precipitación histórica. Se
incluyen cinco métodos diferentes para producir precipitación sintética. El método de
tormenta de frecuencia utiliza datos estadísticos para producir tormentas equilibra-
das con una probabilidad de excedencia específica. El método estándar de tormenta.
El método de tormenta hipotética SCS. El método HMR52 se puede usar para cal-
cular la precipitación máxima probable utilizando los criterios NOAA. El método del
hyetograph.
La evapo-transpiración potencial se puede calcular utilizando valores promedio
mensuales. También hay una implementación del método de Priestley Taylor. Snow-
melt puede incluirse para rastrear la acumulación y el derretimiento de una capa
de nieve.El método de evapo-transpiración de Priestley Taylor requiere la radiación
neta, que se especifica con el método de radiación de onda corta.
7.4 Simulación hidrológica
El intervalo de tiempo de una simulación está controlado por las especificaciones
de control. Las especificaciones de control incluyen una fecha y hora de inicio, fecha
y hora de finalización y un intervalo de tiempo.
Una ejecución de simulación se crea combinando un modelo de cuenca, un modelo
meteorológico y especificaciones de control. Las opciones de ejecución incluyen un ín-
dice de precipitación o flujo, la capacidad de guardar toda la información del estado
de la cuenca en un punto en el tiempo y la capacidad de comenzar una ejecución de
simulación a partir de la información del estado previamente guardada.
7.5 Optimización del modelo
La mayoría de los parámetros para los métodos incluidos en los elementos de sub-
cuenca y alcance se pueden estimar automáticamente utilizando pruebas de optimi-
zación. La descarga observada debe estar disponible para al menos un elemento antes
de que pueda comenzar la optimización. Se pueden estimar los parámetros en cual-
quier elemento aguas arriba de la ubicación del flujo observado. Hay siete funciones
objetivas diferentes disponibles para estimar la bondad de ajuste entre los resulta-
dos calculados y la descarga observada. Se pueden utilizar dos métodos de búsqueda
diferentes para minimizar la función objetivo.
25

7.6 Flujo de flujo de pronóstico
El modelo de cuenca incluye características diseñadas para aumentar la eficiencia
de producir pronósticos de flujos futuros en un modo de operación en tiempo real. Se
pueden crear zonas que agrupen subcuencas en función de condiciones hidrológicas o
características regionales similares. Las zonas se pueden asignar por separado para
la tasa de pérdida, la transformación, el flujo base y el enrutamiento del canal.
7.7 Reducción del área de profundidad
Las tormentas de frecuencia se usan comúnmente para calcular el flujo resultan-
te de un evento de precipitación con una probabilidad de excedencia conocida. Por
ejemplo, un requisito reglamentario común es calcular el flujo que resulta de una
tormenta del 1 %. El área de tormenta es un parámetro clave porque la intensidad
promedio de una tormenta disminuye significativamente a medida que aumenta el
área. El análisis del área de profundidad está disponible para facilitar el cálculo del
flujo en una gran cuenca.
7.8 Evaluación de la incertidumbre del modelo
Las cuencas hidrográficas muestran una gran variabilidad. La elevación de la su-
perficie terrestre puede variar dramáticamente de las cabeceras a la salida. Las pro-
piedades del suelo cambian de un lugar a otro. El uso del suelo también cambia con la
ubicación, pero también cambia con el tiempo. Cada uno de los procesos hidrológicos
se puede modelar con diferentes niveles de detalle. Existe una falta de conocimien-
to perfecto de las condiciones atmosféricas en la cuenca. Todos estos problemas en
conjunto producen incertidumbre en la respuesta simulada a la cuenca.
7.9 Calidad de agua y sedimentos
Los componentes opcionales en el modelo de cuenca se pueden usar para incluir
la calidad de agua y sedimentos en un análisis.
La erosión de la superficie se puede calcular en los elementos de la subcuenca uti-
lizando el enfoque MUSLE para áreas rurales o el enfoque de acumulación / lavado
para entornos urbanos. La erosión del canal, la deposición y el transporte de sedi-
mentos se pueden agregar para llegar a los elementos, mientras que el asentamiento
de sedimentos se puede incluir en los elementos del reservorio.
7.10 Conexión GIS
La potencia y la velocidad del programa permiten representar cuencas con cien-
tos de elementos hidrológicos. Tradicionalmente, estos elementos se identificarían
inspeccionando un mapa topográfico e identificando manualmente los límites de dre-
naje. Si bien este método es efectivo, es prohibitivo tomar mucho tiempo cuando la
cuenca se representará con muchos elementos. Un sistema de información geográfica
(GIS) puede usar datos de elevación y algoritmos geométricos para realizar la misma
tarea mucho más rápidamente.
26

- - - - - Hec-Ras - - - - -
Capítulo: 8
Bienvenido al sitio web del Sistema de análisis de ríos (HEC-RAS) del Centro de
ingeniería hidrológica (CEIWR-HEC). Este software le permite al usuario realizar
un ﬂujo estable unidimensional, cálculos de ﬂujo no estacionario unidimensionales
y bidimensionales, cálculos de transporte de sedimentos / lecho móvil y modelos de
temperatura del agua / calidad del agua.
El propósito de este sitio web es mejorar los servicios de asistencia prestados a
los clientes de HEC-RAS. El sitio web de HEC-RAS proporciona una serie de recur-
sos, que incluyen ayudar al usuario a descargar software, aprender a usar HEC-RAS,
resuelve problemas, informa errores y sugiere mejoras a los productos y servicios de
CEIWR-HEC.
Figura 8.1: Interfaz de HEC-RAS.
27

Desafortunadamente, CEIWR-HEC no puede proporcionar soporte técnico por te-
léfono o correo electrónico a clientes que no son de USACE. Pero CEIWR-HEC anima
a cualquier persona que encuentre un problema con el software de CEIWR-HEC a
que informe de este problema a través de la página Informe de errores HEC-RAS.
8.2 Interfaz de usuario
El usuario interactúa con HEC-RAS a través de una interfaz gráfica de usuario
(GUI). El enfoque principal en el diseño de la interfaz fue facilitar el uso del software,
a la vez que mantiene un alto nivel de eficiencia para el usuario. La interfaz propor-
ciona las siguientes funciones:
- Gestión de archivos.
- Entrada y edición de datos.
- Análisis hidráulicos.
- Tabulación y pantallas gráficas de datos de entrada y salida.
- Mapeo de inundaciones y animaciones de propagación del agua.
- Instalaciones de informes.
- Ayuda sensible al contexto.
8.3 Componentes del análisis hidráulico
El sistema HEC-RAS contiene varios componentes de análisis de ríos para:
8.3.1. Perfiles de superficie de agua de flujo constante
Este componente del sistema de modelado está diseñado para calcular los perfiles
de superficie de agua para un flujo constante y gradualmente variado. El componen-
te de flujo constante es capaz de modelar perfiles de superficie de agua subcríticos,
supercríticos y de flujo mixto.
El procedimiento computacional básico se basa en la solución de la ecuación de
energía unidimensional. Estas situaciones incluyen cálculos de régimen de flujo mix-
to, sistemas hidráulicos de puentes y evaluación de perfiles en confluencias de ríos.
Figura 8.2: Perfil del agua.
28

8.3.2. Simulación de flujo inestable unidimensional y bidimensional
Este componente del sistema de modelado HEC-RAS es capaz de simular uni-
dimensional; bidimensional; y combinó un flujo inestable de una / dos dimensiones a
través de una red completa de canales abiertos, llanuras de inundación y ventiladores
aluviales . El componente de flujo inestable se puede utilizar para realizar cálculos
de régimen de flujo subcrítico, supercrítico y mixto en el módulo de cálculos de flujo
inestable.
Figura 8.3: Simulación de flujo inestable.
8.3.3. Cálculos de transporte constante / límites móviles
Este componente del sistema de modelado está diseñado para la simulación de
los cálculos de límites de transporte / sedimentos unidimensionales resultantes de la
erosión y la deposición en períodos de tiempo moderados.
El potencial de transporte de sedimentos se calcula por fracción de tamaño de
grano, lo que permite la simulación de clasificación hidráulica y blindaje. Las carac-
terísticas principales incluyen la capacidad de modelar una red completa de arroyos,
el dragado de canales, varias alternativas de diques e invasión, y el uso de varias
ecuaciones diferentes para el cálculo del transporte de sedimentos.
8.3.4. Análisis de la calidad del agua
Este componente del sistema de modelación está diseñado para permitir al usua-
rio realizar análisis de la calidad del agua fluvial. Con esta versión de HEC – RAS
se incluye un módulo de dispersión de advección, que agrega la capacidad de mode-
lar la temperatura del agua. El transporte y el destino de un conjunto limitado de
componentes de la calidad del agua ahora también está disponible en HEC-RAS. Los
componentes de la calidad del agua disponibles actualmente son: Nitrógeno disuelto;
Fósforo disuelto; Oxígeno Disuelto; y la Demanda Biológica de Oxígeno Carbónico.
8.4 Administración y almacenamiento de datos
El almacenamiento de datos se realiza mediante el uso de archivos "planos"(ASCII
y binarios), el HEC-DSS (Sistema de almacenamiento de datos ) y HDF5 (Formato
de datos jerárquicos, Versión 5). Los datos de entrada del usuario se almacenan en
archivos planos en categorías separadas de proyecto, plan, geometría, flujo constante
29

, flujo inestable, flujo casi estable, datos de sedimentos e información sobre la calidad
del agua. Los datos de salida se almacenan predominantemente en archivos binarios
separados (HEC y HDF5). Los datos pueden transferirse entre HEC-RAS y otros
programas utilizando el HEC-DSS.
Figura 8.4: Almacenamiento de datos.
8.5 Gráficos e informes
Los gráficos incluyen diagramas XY del esquema del sistema fluvial, secciones
transversales, perfiles, curvas de calificación, hidrogramas y mapas de inundación.
También se proporciona un gráfico tridimensional de múltiples secciones transver-
sales. El mapeo de la inundación se realiza en la parte del software del Asignador
HEC-RAS.
Las funciones de informes permiten la salida impresa de los datos de entrada así
como los datos de salida. Los informes se pueden personalizar según la cantidad y el
tipo de información que se desee.
Figura 8.5: Gráficos e informes.
30

8.6 El RAS Mapper
HEC-RAS tiene la capacidad de realizar el mapeo de inundaciones de los resul-
tados del perfil de la superficie del agua directamente desde HEC-RAS. Mediante la
geometría de HEC-RAS y los perfiles de la superficie del agua calculada, se crean da-
tasets de profundidad de inundación y límites de planicie de inundación a través del
Asignador de RAS. Se pueden generar datos geoespaciales adicionales para el análi-
sis de la velocidad, el esfuerzo de corte, la potencia de la corriente, el espesor del hielo
y los datos de invasión de la vía de inundación.
Figura 8.6: El RAS Mapper.
31

Lenguajes de programación
Capítulo: 9
1 R
R es un entorno y lenguaje de programación con un enfoque al análisis estadís-
tico.
R nació como una reimplementación de software libre del lenguaje S, adicionado
con soporte para alcance estático. Se trata de uno de los lenguajes de programa-
ción más utilizados en investigación científica, siendo además muy popular en el
campo de la minería de datos, la investigación biomédica, la bioinformática y las
matemáticas financieras. A esto contribuye la posibilidad de cargar diferentes
bibliotecas o paquetes con funcionalidades de cálculo y graficación.
R es parte del sistema GNU y se distribuye bajo la licencia GNU GPL. Está dis-
ponible para los sistemas operativos Windows, Macintosh, Unix y GNU/Linux.
Figura 9.1: R.
2 Fortran
Fortran (previamente FORTRAN,1 contracción del inglés The IBM Mathema-
tical Formula Translating System) es un lenguaje de programación de alto ni-
vel de propósito general,2 procedimental3 e imperativo, que está especialmente
adaptado al cálculo numérico y a la computación científica. Desarrollado origi-
nalmente por IBM en 1957 para el equipo IBM 704, y usado para aplicaciones
científicas y de ingeniería, el FORTRAN vino a dominar esta área de la progra-
mación desde el principio y ha estado en uso continuo por más de medio siglo
en áreas de cómputo intensivo tales como la predicción numérica del tiempo,
análisis de elementos finitos, dinámica de fluidos computacional (CFD), física
computacional y química computacional. Es uno de los lenguajes más populares
en el área de la computación de alto rendimiento y es el lenguaje usado para
programas que evalúan el desempeño (benchmark) y el ranking de los super-
computadores más rápidos del mundo.4
El FORTRAN abarca un linaje de versiones, cada una de las cuales evolucionó
para añadir extensiones al lenguaje mientras que usualmente retenía compati-
bilidad con las versiones previas. Versiones sucesivas han añadido soporte para
32

procesamiento de datos basados en caracteres (FORTRAN 77), programación
de arreglos, programación modular y programación orientada a objetos (Fortran
90/95), y programación genérica (Fortran 2003).
Figura 9.2: Fortran.
3 C++
C++ es un lenguaje de programación diseñado en 1979 por Bjarne Stroustrup.
La intención de su creación fue extender al lenguaje de programación C meca-
nismos que permiten la manipulación de objetos. En ese sentido, desde el punto
de vista de los lenguajes orientados a objetos, el C++ es un lenguaje híbrido.
Posteriormente se añadieron facilidades de programación genérica, que se su-
maron a los paradigmas de programación estructurada y programación orienta-
da a objetos. Por esto se suele decir que el C++ es un lenguaje de programación
multiparadigma.
Actualmente existe un estándar, denominado ISO C++, al que se han adherido
la mayoría de los fabricantes de compiladores más modernos. Existen también
algunos intérpretes, tales como ROOT.
Una particularidad del C++ es la posibilidad de redefinir los operadores, y de
poder crear nuevos tipos que se comporten como tipos fundamentales.
El nombre Ç++"fue propuesto por Rick Mascitti en el año 1983, cuando el len-
guaje fue utilizado por primera vez fuera de un laboratorio científico. Antes se
había usado el nombre Ç con clases". En C++, la expresión Ç++"significa ïncre-
mento de C2
se refiere a que C++ es una extensión de C.
Figura 9.3: C++.
33

Conclusiones
En el presente trabajo se llega a las siguientes conclusiones:
1 Existen numerosas programas informáticos y los más conocidos en el campo de
la Hidrología son los siguiente: Qgis, Saga, QSwat, Cropwat, RSIP, RHyfran,
HecHms, HecRas.
2 La mayoría de estos programas son fáciles de aprender, y así poder aplicar para
el calculo de los diferentes parámetros que calculan cada uno de ellos.
3 Son programas libres como el Qgis, Hec-Hms, Hec-Ras.
34

Referencia
1 http://www.sagagis.org/en/index.html
2 https://www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras/features.aspx
3 https://www.hec.usace.army.mil/software/hechms/features.aspx
4 https://es.wikipedia.org/wiki/Fortran
5 https://es.wikipedia.org/wiki/R_(lenguaje_de_programación)
6 https://es.wikipedia.org/wiki/C %2B %2B
Cuadro 9.1: Proyectos del grupo de investigación REM
23.9cmPROYECTO 23cmENTIDAD
FINANCIADO-
RA
MODAL 22.4cmMONTO
APROBADO
21.8cmESTADO
C T JI
Estudio de la in-
ﬂuencia del material
reciclado PVC, poli-
etileno, PET, polipro-
pileno y poliestireno
en las propiedades
de tensión, dureza e
impacto del material
polimérico virgen
Universidad X $ 198.089
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