Se empleará como información base los datos almacenados en BANDAS, específicamente de los archivos históricos tomados del directorio HistóricosMDB, del sistema.
4 Descripción de actividades 4.1 Actualización del SIAS
La versión 2 del Sistema de Información de Aguas Superficiales (SIAS v2) contempla un módulo de cálculo (CalcHid) con una interfaz gráfica para el análisis y edición de los datos de entrada y de los cálculos realizados.
CalcHid requiere como entrada los archivos con las mediciones de escala (limnigrama) y con los aforos (hidrograma), los cuales pueden estar en el formato de captura hasta 2007 (archivos dbf con extensión int) o como base de datos (archivos mdb).
El usuario analiza gráficamente las mediciones realizadas en un período de tiempo dado, identificando y corrigiendo los errores de captura, determinando el método de cálculo más apropiado y así como los parámetros necesarios para realizarlo.
Con los datos calculados se procede a la actualización de los datos históricos diarios, mensuales y anuales, los cuales se encuentran en la base de datos de BANDAS, en la versión actual es un archivo con extensión mdb y nombre el de la estación en cuestión.
Además de los archivos anteriores, el sistema emplea una base de datos para el control y administración (CalcHId.mdb) donde se registran los cambios efectuados en los archivos de entrada (datos registrados en campo), los parámetros que definen la curva ELEVACIÓN-GASTO, y la forma como se actualizaron los datos históricos.
4.2 Análisis de datos registrados en campo
Cuando el usuario selecciona el archivo de datos a emplear CalcHid muestra dos gráficas:
i) LH con el limnigrama y el hidrograma del año más antiguo en el archivo de entrada ii) HA con los datos de ESCALA - GASTO de los aforos y la curva del tipo
Q=A*(E-E0)B resultado del ajuste por mínimos cuadrados de los datos de la mediciones de escala y gasto.
La gráfica LH está dividida en dos partes, en la superior se muestran las lecturas de escala observadas y las registradas durante los aforos a lo largo del año y en la parte inferior los gastos calculados para cada aforo.
En esta gráfica cuando se posiciona el cursor sobre uno de los puntos de entrada se exhibe una etiqueta con los datos del punto en cuestión y en la barra de estado siempre se exhibe la fecha, el gasto y la escala correspondiente a la posición del cursor.
En esta ventana por default aparecen el limnigrama, generado a partir de las lectura de escala, el hidrograma generado a partir de los aforos, y el limnigrama generado con las lecturas de escala al momento de los aforos.
Cada una de estas gráficas se puede activar o desactivar por medio de una de las opciones del menú Ver o de los iconos asignados para esa acción.
Linmigrama de escalas de aforo
4.3 Edición de datos
Al oprimir el botón derecho del cursor sobre cualquiera de los puntos de las gráficas se exhibe una tabla con los datos numéricos de 15 días antes y después de la fecha del dato seleccionado, donde es posible editarlos si es que se detecta algún error.
La edición se realiza por medio de los cuadros colocados en la parte derecha del cuadro donde se exhiben los valores del dato seleccionado. Se debe posicionar el cursor en el renglón correspondiente, modificar los valores deseados y oprimir alguno de los botones “Agregar/Actualizar” o “Borrar” de acuerdo a la acción que desee, si desea ver el cambio en la gráfica y seguir analizando los datos numéricos presione el botón “Vista previa”, o si desea aplicar los cambios a la gráfica y dejar de analizar los datos presione el botón “Aplicar a la grafica”, si desea guardar los cambios a los datos en el archivo original de entrada presione el botón “Guardar Datos”.
Si no se oprime el botón de “Guardar Datos” los datos modificados se mantienen en memoria y se podrán usar para analizar las gráficas, pero se perderán los cambios realizados cuando se cierre la ventana de trabajo. Si se oprime el botón “Guardar Datos” el archivo original se modifica y los cambios realizados se graban en la bitácora del sistema para fines de control y supervisión.
La ventana HA, hidrograma ajustado, muestra la gráfica de la relación Escala – Gasto ajustada por mínimos cuadrados a una curva del tipo Q = A*(E-E0)B, de los datos de la estación en cuestión para el periodo de tiempo especifico.
Además de la gráficas de los aforos y de la curva ajustada, se exhiben los parámetros A, B, E0 (que es la escala donde el gasto vale cero) y el error cuadrático medio <e> obtenidos del ajuste. Adicionalmente se traza con una línea en color magenta la lectura de escala máxima registrada en el periodo de tiempo, lo que facilita la identificación del valor máximo de gasto que se obtendrá si se aplica la curva obtenida a los datos del periodo de tiempo dado.
En esta gráfica, cómo en la del limnigrama – hidrograma, cuando se posiciona el cursor sobre uno de los puntos de entrada se exhibe una etiqueta con los datos del
punto en cuestión y en la barra de estado siempre se exhibe, el gasto y la escala correspondiente a la posición del cursor.
Al oprimir el botón derecho del cursor sobre cualquiera de los puntos de las gráficas se exhibe una lista con los datos numéricos donde es posible editarlos si es que se detecta algún error. Para hacerlo se debe posicionar sobre el dato a corregir y modificar el dato en el cuadro que está a la derecha y oprimir el botón “Agregar/Actualizar” o “Borrar” de acuerdo a la acción que desee, si desea ver el cambio en la gráfica y seguir analizando los datos numéricos presione el botón “Vista previa”, o si desea aplicar los cambios a la gráfica y dejar de analizar los datos presione el botón “Aplicar a la grafica”, si desea guardar los cambios a los datos en el archivo original de entrada presione el botón “Guardar Datos”.
Una vez que haya valorado los datos, si se considera adecuada la curva para emplearla en el cálculo hidrométrico por el método LE hay que guardar los parámetros de ajuste (A, B y E0) por medio de la opción Guardar Parámetros de ajuste del menú Archivo o del icono GP.
4.4 Métodos de cálculo
El sistema considera dos métodos de cálculo:
i) QE que consiste en calcular el gasto Q correspondiente a una escala E a partir de una interpolación lineal entre los gastos y escalas registrados durante los aforos más próximos antes y después de la lectura de escala E.
Existen dos variantes adicionales de este método: QEP y QES, que calculan el valor del gasto extrapolando linealmente los datos de los dos aforos previos (siguientes) más próximos de la lectura de escala.
ii) LE que consiste en determinar el gasto Q a partir de una curva del tipo Q = A*(E- E0)B donde los parámetros A y B pueden ser diferentes para cada período de tiempo.
Este método se emplea principalmente cuando se presentan avenidas y en general los parámetros a emplear son diferentes para antes y después de la avenida principal 4.4.1 Cálculo por QE
El cálculo hidrométrico por el método QE se activa desde le menú de Calculo o mediante el icono , como parámetro se solicita el periodo de tiempo que se desea calcular, en el cuadro de diálogo se colocan como fecha inicial el período de tiempo que se está mostrando en la ventana activa, la cual generalmente muestra alguna de las gráficas descritas previamente.
El periodo a calcular debe tener al menos dos datos de aforo.
Cómo resultado se genera una nueva ventana graficando los datos de aforo y lectura de escala originales, además de los gastos calculados por el método elegido, a fin de que el usuario pueda comparar los datos calculados con las mediciones originales y evaluar la bondad del cálculo efectuado.
4.4.2 Cálculo por QEP
El cálculo hidrométrico por el método QEP se activa desde le menú de Calculo o mediante el icono , como parámetro se solicita el periodo de tiempo que se desea calcular, en el cuadro de diálogo se colocan como fecha inicial el período de tiempo que se está mostrando en la ventana activa, la cual generalmente muestra alguna de las gráficas descritas previamente.
Para este cálculo se considera que hay datos de aforo para el periodo solicitado y se tomaran los dos datos de aforo previos más próximos al periodo. Si hay algún aforo en el periodo se ignora.
2
4.4.3 Cálculo por QES
El cálculo hidrométrico por el método QEP se activa desde le menú de Calculo o mediante el icono , como parámetro se solicita el periodo de tiempo que se desea calcular, en el cuadro de diálogo se colocan como fecha inicial el período de tiempo que se está mostrando en la ventana activa, la cual generalmente muestra alguna de las gráficas descritas previamente.
Para este cálculo se considera que hay datos de aforo para el periodo solicitado y se tomaran los dos datos de aforo siguientes más próximos al periodo. Si hay algún aforo en el periodo se ignora.
4.4.4 Introducción de gastos virtuales
Cuando se aplica el método QE y hay mediciones de escala menores a las lectura de escala medidas durante los aforos es posible que el cálculo del gasto resulte negativo, lo cual es inaceptable.
En estos casos el sistema le da la opción al usuario de introducir un gasto virtual en la fecha y hora donde se registra el valor negativo. Inicialmente se exhibe un cuadro de diálogo preguntando si se desea introducir un gasto virtual
Posteriormente, si el usuario decidió introducir un gasto virtual, el sistema le muestra un cuadro de edición donde se muestra una la lista de los gastos medidos más próximos a la escala donde se está presentando el problema y los campos de edición para que se introduzca el gasto virtual.
El gasto virtual es almacenado en la base de datos de administración y cálculo para fines de seguimiento.
4.4.5 Cálculo por LE
El cálculo hidrométrico por el método QEP se activa desde le menú de Calculo o mediante el icono , como parámetro.
Se solicita el periodo de tiempo que se desea calcular, en el cuadro de diálogo se colocan como fecha inicial el período de tiempo que se está mostrando en la ventana activa, la cual generalmente muestra alguna de las gráficas descritas previamente. Posteriormente se solicita seleccionar la curva E-Q a emplear, mediante los parámetros de algún ajuste realizado previamente de la misma estación, a fin de aplicarlos para el cálculo.
Las curvas E-Q disponibles son las definidas por los parámetros que se han almacenado mediante la opción de Guardar parámetros del menú Archivo o el botón
Esta opción solo tiene efecto sobre una ventana HAxxxxx, y permite guardar los parámetros de ajuste, para posteriormente utilizarlos en el proceso de cálculo de gastos por el método LE.
Las ventanas HA se generan de manera automática cada vez que se elige un período de tiempo particular.
Las curvas disponibles para efectuar el cálculo por LE se pueden consultar mediante la opción de Consultar parámetros del menú de Archivo o por medio del botón
En esta opción también se pude depurar la lista de ajustes disponibles, es decir, si algún ajuste no es necesario conservarlo o no fue un ajuste satisfactorio se puede eliminar de la base por medio del botón eliminar del diálogo.
Cómo resultado del cálculo mediante LE se genera una nueva ventana graficando los datos de aforo y lectura de escala originales, además de los gastos calculados por el método elegido, a fin de que el usuario pueda comparar los datos calculados con los mediciones originales y evaluar la bondad del cálculo efectuado.
En esta gráfica cuando se posiciona el cursor sobre uno de los puntos de entrada se exhibe una etiqueta con los datos del punto en cuestión y en la barra de estado siempre se exhibe, la fecha, el gasto y la escala correspondiente a la posición del cursor.
4.5 Integración de Resultados
Como en general se pueden tener varios cálculos para un mismo periodo de tiempo e intersecciones en fechas, esta opción permite integrar en una sola ventana los cálculos de interés para su revisión conjunta.
Al activarse la opción se muestran los cálculos que se han hecho para que el usuario seleccioné los que desea integrar
En esta gráfica cuando se posiciona el cursor sobre uno de los puntos de entrada se exhibe una etiqueta con los datos del punto en cuestión y en la barra de estado siempre se exhibe, la fecha, el gasto y la escala correspondiente a la posición del cursor.
En esta ventana si los gastos calculados son satisfactorios, se tiene la opción de actualizar los datos históricos de la estación en cuestión, por medio de la opción Actualizar datos diarios del menú Cálculo o del botón asignado para tal acción.
4.6 Actualización de la base de datos (botón )
Una vez hecha la integración y que se haya evaluado la información podemos actualizar los datos diarios históricos de la estación en cuestión por medio de esta opción.
Si existe traslape en los períodos calculados por los diferentes métodos o con parámetros diferentes, el sistema le solicita al usuario que seleccione el periodo de tiempo a emplear con cada cálculo realizado para evitar el traslape.
La actualización de los gastos medios diarios históricos se realiza a partir de los gastos calculados para cada lectura de escala, ya sea por el método QE o LE. Cabe mencionar que siempre se mantienen los gastos calculados al momento de realizar los aforos. El área bajo el hidrograma para un periodo de tiempo dado es el volumen que escurre en ese intervalo de tiempo.
El gasto medio diario es Qm = Volumen /td
Donde td es el número de segundos en un día: 3600*24 El volumen se determina calculando el área bajo la curva:
A = ∑i(Qi + Qi+1)*(ti+1 – ti)/2
La actualización de los datos mensuales se realiza a partir de los datos de entrada y de los datos diarios históricos. Los datos de entrada se emplean para determinar el gasto máximo y mínimo registrado en los aforos del mes, así como el día, la hora y la escala correspondiente. También a partir de estos datos y de los datos calculados, se determina la escala máxima y mínima registrada en el mes, y el día y la hora de cuando se presentaron.
De los datos diarios se calcula el volumen mensual de escurrimiento, que es la suma de los volúmenes escurridos diarios.
Como el volumen diario es el gasto medio por el número de segundos en un día (3600*24 = 86400)
Vmensual = ∑i Qi*86400
El gasto medio mensual se calcula dividiendo el volumen mensual escurrido entre el número de días del mes
Qmensual = Vmensual / nDias
La actualización de los datos anuales se realiza a partir de los datos mensuales históricos.
También se determinan los gastos máximos y mínimos registrados en el año, grabando la fecha (mes, día y hora) en que se presentaron, así como la escala correspondiente. Similarmente se determinan las lectura de escala máxima y mínima registradas, grabando la fecha (mes, día y hora) en que se presentaron.
Adicionalmente se calcula el volumen anual de escurrimiento, que es la suma de los escurrimientos mensuales y el gasto medio anual, que es la suma de los gastos medios mensuales.
La información de cómo se actualizó la base de datos se almacenan en la bitácora de control y administración para fines de seguimiento, específicamente se almacena la fecha de actualización, la fecha inicial y final de los cálculos realizados por cada uno de los métodos empleados y los parámetros de la curva E-Q en el caso del método LE. 4.7 Base de datos de cálculo
Dado que la información sobre los movimientos de edición, así como los métodos y parámetros empleados para el cálculo es indispensable para analizar los datos históricos, se procedió a incorporar funciones adicionales al SIAS v2 para que exporte los datos históricos seleccionados por el usuario, junto con la base de datos de cálculo correspondiente.
La base de cálculo (CalcHid.MDB) consta de las siguientes tablas:
BitacoraMovimientos.- Donde se registra la fecha y hora en que se realizó algún cambio en los datos de entrada, los valores originales (prev) y los valores nuevos
Curvas.- Con las curvas ELEVACIÓN (E) - GASTO (Q) que se calcularon para periodos particulares de tiempo para cada estación. El gasto se calcula como: Q = A*(E-esc0)B, donde esc0 es la escala mínima en el año en cuestión
Datos_Curva.- Contiene los datos con los que se calculó cada una de las curvas. DatosActualizacion.- Con la información de cómo se actualizaron los datos
históricos, indicando para cada periodo de tiempo el método empleado, QE (interpolación lineal entre gastos - elevaciones) o LE (gasto calculado mediante la curva ELEVACIÓN - GASTO).
DatosVirtuales.- contiene los datos de gasto no soportado en los registros originales.
ESC0.- Con la escala mínima por año - estación.
Ahora cuando se pide exportar los datos de una estación desde el SIAS v2 se exhibe un cuadro de diálogo donde el usuario puede seleccionar la exportación de la memoria de cálculo (la base CalcHid), además del formato de los datos históricos, tal como se ilustra en la figura.
Para el SIH los datos históricos se deben exportar en formato ASCII, (no MDB) y se almacenan el directorio SALIDAS que se encuentra en AguasSup/BancoInf, creando una carpeta para con la clave de la estación que se está exportando.
Dentro de esa carpeta se crea un archivo CSV para cada tabla: DAxxxxx.csv.- Gastos anuales
DCGxxxxx.csv.- Curva elevación gasto DDxxxxx.csv.- Gastos diarios
DMxxxxx.csv.- Gastos mensuales
HDxxxxx.csv.- Hidrograma. Datos de aforos ICGxxxxx.csv.- Indices de curvas por fecha LIxxxxx.csv.- Limnigrama. Lecturas de escala STxxxxx.csv.- Sedimentos
Además de los datos históricos se genera un archivo con los datos de actualización de la base de datos:
Clv_Est FechaAct FechaIni FechaFin Proc FechaIniAj FechaFinAj A B <e> esc0 26224 16/11/2011 13:35 16/10/2007 00:00 15/12/2007 23:59 QE 26224 16/11/2011 13:35 22/08/2007 00:00 15/10/2007 23:59 LE 22/08/2007 14:00 15/10/2007 09:00 12.22 1.88 0.03 10.87 Así como los cambios efectuados en el archivo original con los registros:
Clv_Est FechaModificacion FechaHoraPrev EscalaPrev AforoPre v EscalaA foroPrev FechaHoraNuevo Escala Nuevo Aforo Nuevo Escala Aforo Nuevo 26224 16/11/2011 01:15:26 p.m. 12:00:00 a.m. 14.369 -1 -1 22/08/2007 12:00:00 p.m. 14.69 -1 -1 26224 16/11/2011 01:17:42 p.m. 12:00:00 a.m. 14.54 -1 -1 08/07/2007 09:00:00 a.m. 17.54 -1 -1 26224 16/11/2011 01:18:20 p.m. 12:00:00 a.m. 15.7 -1 -1 06/07/2007 06:00:00 p.m. 16.7 -1 -1 26224 16/11/2011 01:19:00 p.m. 12:00:00 a.m. 17.73 -1 -1 16/09/2007 06:00:00 a.m. 19.73 -1 -1 26224 16/11/2011 01:20:08 p.m. 12:00:00 a.m. 17.2 -1 -1 29/09/2007 09:00:00 p.m. 18.5 -1 -1 26224 16/11/2011 01:21:51 p.m. 12:00:00 a.m. 19.18 -1 -1 20/10/2007 06:00:00 a.m. 16.18 -1 -1 26224 16/11/2011 01:22:25 p.m. 12:00:00 a.m. 19.18 -1 -1 20/10/2007 09:00:00 a.m. 16.18 -1 -1 26224 16/11/2011 01:22:51 p.m. 12:00:00 a.m. 18.81 -1 -1 27/10/2007 09:00:00 a.m. 15.81 -1 -1 26224 16/11/2011 01:23:15 p.m. 12:00:00 a.m. 16.6 -1 -1 29/10/2007 09:00:00 a.m. 15.6 -1 -1 26224 16/11/2011 01:23:48 p.m. 24/11/2007 09:00:00 a.m. 14.9 142.674 14.09 24/11/2007 09:00:00 a.m. 14.9 142.67 4 14.9 26224 16/11/2011 01:24:47 p.m. 12:00:00 a.m. 14.1 -1 -1 29/05/2007 09:00:00 a.m. 14.4 -1 -1
26224 16/11/2011 01:25:23 p.m. 12:00:00 a.m. 14 -1 -1 08/04/2007 06:00:00 a.m. 14.6 -1 -1 26224 16/11/2011 01:27:32 p.m. 12:00:00 a.m. 15.36 -1 -1 28/06/2007 12:00:00 p.m. 15.86 -1 -1
4.8 Exportación de Datos históricos
Con la nueva versión del sistema se procedió a exportar los datos históricos del BANDAS al formato ASCCII requerido por el SIH, de las estaciones que se actualizaron hasta 2009.
Las estaciones que se actualizaron hasta 2009 y que se exportaron se detallan en el anexo Exportación de Datos Históricos, el cual incluye un DVD con los archivos generados.
4.9 Verificación de catálogo
Los catálogos empleados por el SIAS v2 son los siguientes: HID_EDOS Catálogo de entidades federativas
C_REGHID Catálogo de regiones hidrológicas HID_CUEN Catálogo de nombres de Cuencas