APLICACIÓN DE LOS SIG A LA CARACTERIZACIÓN DEL SISTEMA HIDROLÓGICO

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA MÁSTER UNIVERSITARIO EN INGENIERÍA HIDRÁULICA

PRESENTADO POR: HEBERT ENRIQUE TEJADA ESPINOZA

MODELACIÓN HIDROLÓGICA Y AMBIENTAL DISTRIBUIDA

PRÁCTICA INFORMÁTICA: APLICACIÓN DE LOS SIG A LA CARACTERIZACIÓN DEL SISTEMA HIDROLÓGICO

PRESENTADO A: ALICIA GARCÍA ARIAS

VALENCIA 2015

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Práctica Informática con Software GRAS-SIG

ÍNDICE 1.

IDENTIFICACIÓN DE LA CUENCA Y LA RED DE DRENAJE CON LA APLICACIÓN SIG. .................. 3 1.1.

Identificación de cuenca y red de drenaje ......................................................................... 3

1.1.1.

Mapa de la cuenca MED ............................................................................................. 3

1.1.2.

Mapa de la cuenca Celdas Drenantes Acumuladas (CDA)......................................... 4

1.1.3.

Mapa de la cuenca Direcciones de Drenaje(DD) ....................................................... 4

1.2. Identificar la red de drenaje justificando el criterio y el valor de umbral de área empleados, calcular la longitud total de la misma y la densidad de drenaje. ............................. 5 1.3.

Desagregar la cuenca en un número de subcuencas adecuado ....................................... 6

2.

CARACTERÍSTICAS DE LA RED DE DRENAJE DE LA CUENCA....................................................... 7

3.

CARACTERÍSTICAS OROGRÁFICAS DE LA CUENCA. .................................................................... 9 3.1.

Pendiente media, mínima y máxima: ................................................................................ 9

3.2.

Curva hipsométrica........................................................................................................... 11

3.3.

Histograma y valor medio del índice topográfico de Beven ........................................... 12

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Relación de tablas Tabla 1 Longitud de la red de drenaje de la cuenca............................................................................ 6 Tabla 2 Área de Subcuencas................................................................................................................ 6 Tabla 3 Determinación de longitud para cada red de drenaje ........................................................... 8 Tabla 4 Longitud y densidad de cada red de drenaje ......................................................................... 8 Tabla 5 Valores para calcular la Curva hipsométrica ........................................................................ 11 Tabla 6 Valores para calcular el Índice Topográfico de Beven .......................................................... 12 Relación de Gráficos Gráfico N° 1 Dimensión Fractal .......................................................................................................... 9 Gráfico N° 2 Curva Hipsométrica...................................................................................................... 11 Gráfico N° 3 Índice topográfico de Beven de la cuenca Monleón ................................................... 13 Relación de Figuras Fig. N° Fig. N° Fig. N° Fig. N° Fig. N° Fig. N° Fig. N° Fig. N° Fig. N° Fig. N° Fig. N° Fig. N° Fig. N° Fig. N° Fig. N° Fig. N° Fig. N° Fig. N° Fig. N° Fig. N° Fig. N° Fig. N° Fig. N° Fig. N° Fig. N° Fig. N°

1Identificación de cuenca de estudio ..................................................................................... 3 2 Mapa MED de la cuenca ...................................................................................................... 3 3 Mapa CDA de la cuenca ....................................................................................................... 4 4 Mapa DD de la cuenca ......................................................................................................... 4 5 Mapa de la red hidrográfica y la red drenaje con el umbral determinado .......................... 5 6 Resultados para determinar la longitud de la red de drenaje GRASS ................................. 6 7 Mapa de Subcuencas ........................................................................................................... 7 10 Mapa Red 3 ........................................................................................................................ 7 9 Mapa Red 2 .......................................................................................................................... 7 8 Mapa Red 1 .......................................................................................................................... 7 10 Mapa Red 3 ........................................................................................................................ 7 12 Mapa Red 5 ........................................................................................................................ 8 11 Mapa Red 4 ........................................................................................................................ 8 13 Valores estadísticos de pendientes.................................................................................... 9 14 Mapa de pendientes .......................................................................................................... 9 15 Mapa Aspecto .................................................................................................................... 9 16 Mapa de subcuencas........................................................................................................ 10 22 Mapa de pendientes Subcuenca 7 ................................................................................... 10 20 Mapa de pendientes Subcuenca 4 ................................................................................... 10 23 Mapa de pendientes Subcuenca 6 ................................................................................... 10 21 Mapa de pendientes Subcuenca 5 ................................................................................... 10 19 Mapa de pendientes Subcuenca 3 ................................................................................... 10 18 Mapa de pendientes Subcuenca 1 ................................................................................... 10 17 Mapa de pendientes Subcuenca 2 ................................................................................... 10 23 Mapa de pendientes Subcuenca 6 ................................................................................... 10 24 Resultados estadísticos Índice Topográfico Beven .......................................................... 12

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APLICACIÓN DE LOS SIG A LA CARACTERIZACIÓN DEL SISTEMA HIDROLÓGICO Información de partida Cuenca de estudio dentro del ámbito de la C. H. Júcar – Río Monleón. MED (100m) en formato ráster y MLA en formato vectorial, ambos con proyección UTM30N-ETRS89. 1. IDENTIFICACIÓN DE LA CUENCA Y LA RED DE DRENAJE CON LA APLICACIÓN SIG. 1.1. Identificación de cuenca y red de drenaje Con la información de partida del MED (100m), el raster de Red Hidrográfica del Júcar, y conociendo el punto de desagüe coordenadas 738250,4465628, y realizando los procedimientos adecuados como corrección del MED y otros mediante GRASS, se ha podido determinar la cuenca hidrográfica, dando los siguientes resultados: Área de la cuenca del Río Monleón: 470.46 Km2

Fig. N° 1Identificación de cuenca de estudio

1.1.1. Mapa de la cuenca MED

Fig. N° 2 Mapa MED de la cuenca

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1.1.2. Mapa de la cuenca Celdas Drenantes Acumuladas (CDA) Para poder identificar la densidad de la red fluvial e identificar los principales cauces, se tiene que determinar el mapa de CDA, donde podemos apreciar en la siguiente figura la diversidad de densidad de nuestra red de drenaje.

Fig. N° 3 Mapa CDA de la cuenca

1.1.3. Mapa de la cuenca Direcciones de Drenaje(DD) Para poder conocer el recorrido de cada una de las celdas de nuestra cuenca de estudio se tiene que determinar el mapa de Direcciones de Drenaje, en nuestro caso podemos observar que la direcciones más predominantes es hacia el NO y SE

Fig. N° 4 Mapa DD de la cuenca

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1.2. Identificar la red de drenaje justificando el criterio y el valor de umbral de área empleados, calcular la longitud total de la misma y la densidad de drenaje. Para poder identificar el valor umbral de nuestra cuenca se ha tenido en cuenta tomando un valor más aproximado de las principales cabeceras de red hidrográfica y el mapa vectorial de la red hidrográfica, como se puede observar en el siguiente gráfico haciendo una comparación entre el raster vectorial y la rede de drenaje que se han ido determinando, para llegar a determinar el área umbral más aproximado, se ha ido probando varios valores umbrales y mediante la superposición de las redes de drenaje, el valor que mejor se ajustaba es el de 34,10 Km2 en número de celdas 3410.

Fig. N° 5 Mapa de la red hidrográfica y la red drenaje con el umbral determinado

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Conociendo las direcciones de drenaje de las celdas que conforman la red (la distancia entre centros de las celdas no es la misma en dirección N-S y E-O que en dirección diagonal NE-SO y NOSE, siendo 100 m y 141.42 m respectivamente), se puede determinar la Longitud de la Red de Drenaje: Tabla 1 Longitud de la red de drenaje de la cuenca

LT cuenca = 75 Km Densidad de la cuenca (DT) DT = 74.7443 Km / 470.46 Km2 = 0.1589 Km -1 Fig. N° 6 Resultados para determinar la longitud de la red de drenaje GRASS

1.3. Desagregar la cuenca en un número de subcuencas adecuado Para desagregar en subcuencas, se ha tomado en cuenta la extensión de la cuenca de 470.46 Km2 y la red de drenaje con el mapa de pendientes, que nos muestran una topografía más pronunciada en algunas zona, una subcuenca pequeña en la zona central, y otras divididas en la parte más inferior (NO) y superior (SO), llegando a determinarse 7 subcuencas.

Tabla 2 Área de Subcuencas

Subcuencas 1 2 3 4 5 6 7 Total

m2 63146845.62 41199222.81 5821412.24 86212818.64 105084978.39 60910145.21 108080559.30

6

km2 63.15 41.20 5.82 86.21 105.08 60.91 108.08 470.46

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Fig. N° 7 Mapa de Subcuencas

2. CARACTERÍSTICAS DE LA RED DE DRENAJE DE LA CUENCA. Para poder determinar la dimensión fractal de la densidad de drenaje, ha sido necesario caracterizar la red con al menos cinco áreas umbrales.

Fig. N° 10 Mapa Red 1

Fig. N° 9 Mapa Red 2

7

Fig. N° 8 Mapa Red 3

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Fig. N° 12 Mapa Red 5

Fig. N° 13 Mapa Red 4

Tabla 3 Determinación de longitud para cada red de drenaje

Tabla 4 Longitud y densidad de cada red de drenaje

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En este caso nos da como resultado una dimensión fractal (Df) = 0.427 Gráfico N° 1 Dimensión Fractal

3. CARACTERÍSTICAS OROGRÁFICAS DE LA CUENCA. 3.1. Pendiente media, mínima y máxima: Los valores estadísticos de pendientes son los siguientes:  Pendiente mínima: 0%  Pendiente máxima: 159.15%  Pendiente media: 21.22%.

Fig. N° 14 Valores estadísticos de pendientes

Fig. N° 16 Mapa Aspecto

Fig. N° 15 Mapa de pendientes

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Fig. N° 17 Mapa de subcuencas

Fig. N° 23 Mapa de pendientes Subcuenca 1

Fig. N° 19 Mapa de pendientes Subcuenca 4

Fig. N° 24 Mapa de pendientes Subcuenca 2

Fig. N° 21 Mapa de pendientes Subcuenca 5

Fig. N° 18 Mapa de pendientes Subcuenca 7

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Fig. N° 22 Mapa de pendientes Subcuenca 3

Fig. N° 20 Mapa de pendientes Subcuenca 6

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3.2. Curva hipsométrica. Para conocer el estado de la cuenca, se calculó la relación hipsométrica Rh = Ss / Si, donde Ss es la superficie superior de la curva hipsométrica y Si es la superficie inferior. El indicador del estado de equilibrio dinámico de la cuenca del Río Monleón Rh es igual a 0.855, lo cual indicaría que se trata de una cuenca con fase madura, cerca al equilibrio dinámico y con fase fluvial en potencial de erosión media, ver siguiente gráfico. Gráfico N° 2 Curva Hipsométrica

Tabla 5 Valores para calcular la Curva hipsométrica

Elevaciones (m) 1720.357143 1659.071429 1597.785714 1536.5 1475.214286 1413.928571 1352.642857 1291.357143 1230.071429 1168.785714 1107.5 1046.214286 984.928571 923.642857 862.357143 801.071429 739.785714 678.5 617.214286 555.928571

Superficie (m2) 3444918.049 7079556.222 8427567.632 20110333.19 36725821.98 38373391.48 34998370.32 31593393.35 42976600.82 62108377.57 39591594.39 24384028.62 25232776.55 25881819.08 23974632.56 20559670.33 11183502.07 6869865.558 3874284.646 2176788.796

Superficie acumulada (m2) 3444918.049 10524474.27 18952041.9 39062375.09 75788197.07 114161588.6 149159958.9 180753352.2 223729953 285838330.6 325429925 349813953.6 375046730.2 400928549.2 424903181.8 445462852.1 456646354.2 463516219.8 467390504.4 469567293.2

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Superficie acumulada (%) 0.733636712 2.241313316 4.036065155 8.318802365 16.14000766 24.31208268 31.76540637 38.49359929 47.64598307 60.87270871 69.30421469 74.49708672 79.87070982 85.38255433 90.48824055 94.8666695 97.24833071 98.71135117 99.53642666 100

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3.3. Histograma y valor medio del índice topográfico de Beven El resultado del Indice topográfico de Beven son los siguientes:  Valor máximo: 16.41  Valor medio: 7.74  Valor mínimo: 4.07 Tabla 6 Valores para calcular el Índice Topográfico de Beven

Índice topográfico Beven (T) Superficie (m2) Superficie (km2) 4.0728 4.3246 4.5763 4.8281 5.0799 5.3317 5.5834 5.8352 6.0870 6.3388 6.5905 6.8423 7.0941 7.3459 7.5976 7.8494 8.1012 8.3530 8.6047 8.8565 9.1083 9.3601 9.6118 9.8636 10.1154 10.3672 10.6189 10.8707 11.1225 11.3743 11.6260 11.8778 12.1296 12.3814 12.6332 12.8849 13.1367 13.3885 13.6403 13.8920 14.1438 14.3956 14.6474 14.8991 15.1509 15.4027 15.6545 15.9062 16.1580 16.4098

39941.0788 279587.5518 1188247.0950 3225242.1151 6670160.1638 11992308.9172 18083323.4380 25132923.8506 30145529.2432 34778694.3869 35817162.4363 34968414.5113 31753157.6659 27339668.4557 23705030.2827 21668035.2626 18792277.5872 15596991.2812 14099200.8252 12651336.7178 11273369.4984 10334754.1460 9226389.2086 8128009.5409 7179408.9188 6909806.6367 6400557.8817 5781471.1599 4922737.9652 4792929.4590 4383533.4010 3854314.1066 3624652.9034 2696022.8207 2426420.5386 1987068.6715 1687510.5804 1807333.8168 1348011.4103 958585.8918 728924.6886 509248.7550 519234.0247 369454.9791 249631.7427 129808.5062 39941.0788 49926.3485 69896.8879 49926.3485

0.0399 0.2796 1.1882 3.2252 6.6702 11.9923 18.0833 25.1329 30.1455 34.7787 35.8172 34.9684 31.7532 27.3397 23.7050 21.6680 18.7923 15.5970 14.0992 12.6513 11.2734 10.3348 9.2264 8.1280 7.1794 6.9098 6.4006 5.7815 4.9227 4.7929 4.3835 3.8543 3.6247 2.6960 2.4264 1.9871 1.6875 1.8073 1.3480 0.9586 0.7289 0.5092 0.5192 0.3695 0.2496 0.1298 0.0399 0.0499 0.0699 0.0499

Fig. N° 26 Resultados estadísticos Índice Topográfico Beven

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Gráfico N° 3 Índice topográfico de Beven de la cuenca Monleón

40

30 25 20 15

10 5 0 4.07 4.58 5.08 5.58 6.09 6.59 7.09 7.60 8.10 8.60 9.11 9.61 10.12 10.62 11.12 11.63 12.13 12.63 13.14 13.64 14.14 14.65 15.15 15.65 16.16

Superficie (km2)

35

Índice topográfico Beven (T)

13