Medidas estadísticas para evaluar la precisión de los hidrogramas de escurrimiento directo estimados con los modelos calibrados y no calibrados. Representación de los hidrogramas medidos y estimados con los modelos SCS-CN y GA en eventos con volúmenes de escorrentía menores a 6,35 x 103 m3.
INTRODUCCION GENERAL
- OBJETIVOS
- Objetivo general
- Objetivos específicos
- HIPÓTESIS
- JUSTIFICACIÓN
- ORGANIZACIÓN DE LA ESTRUCTURA DE LA TESIS
- LITERATURA CITADA
El Capítulo 4 describe la modelación hidrológica utilizando los modelos SCS-CN, Green-Ampt y el modelo mixto CN4GA para estimar la escorrentía superficial en la cuenca del río Chapingo en eventos calibrados y no calibrados. EVALUACIÓN DEL MODELO DE INFILTRACIÓN GREEN-AMPT EN EL SUELO DEL RÍO CHAPINGO.
EVALUACIÓN DEL MODELO DE INFILTRACIÓN DE GREEN-AMPT EN LOS
INTRODUCCION
En México, Fuentes (1986) sugiere utilizar los parámetros GA reportados por Brakensiek (1977) y Rawls et al., para el diseño de riego por gravedad. 1983) del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos. El objetivo de este estudio fue estimar la infiltración acumulada en los suelos de la cuenca del Río Chapingo, con la premisa de que aplicando los parámetros hidráulicos del modelo GA reportado por Rawls et al.
MATERIALES Y MÉTODOS
- Modelo de Green-Ampt
- Modelo de Brooks-Corey (1964)
- Modelo basado en los datos reportados por Rawls et al. (1983)
- Modelo de Saxton-Rawls (2006)
- Evaluación estadística de los modelos de Green-Ampt
Este trabajo se realizó en la cuenca del Río Chapingo, México, que en el siglo pasado sufrió procesos de erosión hídrica provocados por actividades agrícolas y uso irracional de los bosques; En consecuencia, la parte media de la cuenca fue la más afectada, ya que la escorrentía superficial aumentó, se formaron cárcavas y se produjo un desplazamiento masivo de tierra hacia el antiguo lago de Texcoco. En los sitios de muestreo se realizaron pruebas de infiltración mediante el método del infiltrómetro, utilizando un limnímetro de gancho, con precisión de una centésima de centímetro, como instrumento para medir la capa infiltrada.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En el Cuadro 3 se puede observar que el mejor modelo para estimar la infiltración acumulada fue el de Brooks-Corey (1964), ya que los valores más bajos de RMSE y MRE se obtuvieron en 17 de los sitios, excepto en el sitio 15 donde fue ligeramente menos preciso que . 18 de las texturas promedio del estudio de Rawls et al. 1983), debido a esto el modelo fue menos preciso al estimar la infiltración en los diferentes usos del suelo de la cuenca e incluso en las tierras agrícolas para las que fue desarrollado.
CONCLUSIONES
A partir de la experiencia adquirida en este trabajo, se sugiere continuar investigando la representatividad del modelo GA en diferentes usos del suelo en las cuencas, con especial énfasis en suelos forestales, donde se observó una menor precisión de los modelos, ya que sus parámetros son más sensible al uso del suelo que al tipo de suelo (Weber y Apestegui, 2013). 24 terrenos agrícolas y de pastoreo que en silvicultura, y el rango de valores RMSE fue de 0.44 a 12.49 cm y MRE entre 0.03 a 0.19 cm cm-1 en 18 localidades analizadas, por lo que se sugiere su uso en cuencas hidrográficas. México con características de suelos, uso del suelo y vegetación similares a las de la cuenca del río Chapingo. Por lo tanto, se sugiere que los parámetros hidráulicos del GA se obtengan mediante modelos que incorporen pruebas físicas y eviten utilizar información derivada de características generales del suelo y no verificadas.
LITERATURA CITADA
Comparación de los métodos SCS y Green-Ampt en la simulación de inundaciones y escorrentía superficial para la cuenca de Klang en Malasia. Parámetros del modelo de infiltración Green y Ampt en suelos de la ciudad de Córdoba, Argentina. EVALUACIÓN DEL FLUJO SUPERFICIAL DE LAS CURVAS NUMÉRICAS Y MODELOS GREEN-AMPT EN LA CUENCA.
EVALUACIÓN DEL ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL DE LOS MODELOS
INTRODUCCION
El modelo SCS-CN es uno de los más comunes y se utiliza para predecir escorrentías, ya que no toma en cuenta la intensidad y duración de las precipitaciones, sino solo la precipitación total; Es un modelo aplicable a pequeñas cuencas agrícolas y permite estimar el caudal con una precisión aceptable (Sánchez et al., 2003). Para solucionar este problema, en 2014 se instaló un sistema de medición automatizado en la desembocadura de la cuenca del río Chapingo. La información hidrométrica recopilada se utiliza para evaluar y calibrar las estimaciones de los modelos hidrológicos utilizados. Los modelos utilizados fueron SCS-CN y GA, los cuales se integraron a un modelo hidrológico para estimar el escurrimiento superficial en esta cuenca.
MATERIALES Y MÉTODOS
- Ubicación de la cuenca y uso de suelo
- Construcción del modelo hidrológico
- Variables de entrada y salida en los modelos hidrológicos
- Modelo de infiltración de Green-Ampt
- Modelo de Brooks y Corey para obtener el parámetro 𝝍𝒇
- Modelo de escurrimiento de la Curva Numérica
- Hidrograma unitario adimensional sintético del SCS
- Evaluación estadística de los modelos SCS-CN y Green-Ampt
El valor de la humedad residual (𝜃𝑟) se obtuvo a partir de la humedad del suelo sometido a un estrés de 17 bar, la porosidad total (𝜙) se obtuvo mediante la ecuación (5). La evaluación de la precisión de la estimación de las corrientes de eventos pico (𝑄𝑝) se realizó utilizando el error relativo (RE). 𝑄𝑜𝑏𝑠 (18) donde: N es el número total de observaciones; 𝑄𝑜𝑏𝑠, son las corrientes observadas (𝑚3 𝑠−1); 𝑄𝑐𝑎𝑙𝑐, corresponde a los flujos estimados (𝑚3 𝑠−1); y 𝑄̅̅̅̅̅̅𝑜𝑏𝑠 es el promedio de los flujos observados.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
- Parámetros del modelo de Green-Ampt
- Valores de Curva Numérica
- Análisis del conjunto de eventos
- Análisis de los hidrogramas de escurrimiento directo
Los valores de CN para el modelo SCS-CN correspondieron a condiciones secas (CN(I)) y húmedas intermedias (CN(II)), debido a que la precipitación acumulada de los cinco días anteriores a los eventos de lluvia fue de 10,1 a 38,1 mm. (Tabla 8). En eventos de alta escorrentía, el modelo SCS-CN observó estimaciones muy cercanas al modelo GA, ya que este modelo no toma en cuenta la intensidad de la lluvia ni la dinámica de infiltración, ya que la precipitación es mayor que la abstracción inicial. En este trabajo se observó que el modelo GA es muy sensible a un ligero aumento en el valor de la humedad inicial (𝜃𝑖) y potencialmente aumenta el volumen de escorrentía, tomando este valor antes de las estimaciones de eventos de escorrentía pluvial se aborda el error más bajo. posible.
CONCLUSIONES
Sin embargo, el modelo de curva numérica es conceptualmente más simple y se considera un procedimiento adecuado para su uso en estimaciones de escorrentía (King et al., 1999). En este trabajo no se observaron diferencias significativas entre las estimaciones realizadas por los modelos SCS-CN y GA (Kabiri et al., 2013), sin embargo, el modelo GA fue el mejor estimador de hidrogramas de escurrimiento directo en eventos de inundación. el modelo SCS-CN como un posible segundo modelo a utilizar cuando la disponibilidad de datos es escasa para utilizar el modelo GA. A partir de la experiencia obtenida en este trabajo, se sugiere utilizar el modelo GA para estimar hidrogramas de flujo directo y flujos pico en cuencas similares a la Cuenca Chapingo con el propósito de diseñar obras hidráulicas redundantes y analizar inundaciones de canales, mientras que el modelo SCS-CN Se recomienda para el tamaño de las obras de conservación.
LITERATURA CITADA
Water Infiltration in Layered Soils with Air Stagnation: Modified Green-Ampt Model and Experimental Validation. Modified SCS-CN and Green-Ampt methods in surface runoff modeling for Kundahpallam watershed, Nilgiris, Western Ghats, India. CALIBRACIÓN DE LOS MODELOS SCS-CN, GREEN-AMPT Y CN4GA EN LA CUENCA RÍO CHAPINGO.
CALIBRACIÓN DE LOS MODELOS SCS-CN, GREEN-AMPT Y CN4GA EN
INTRODUCCION
El modelo SCS-CN es conceptualmente menos complejo de entender y utilizar, no requiere muchos conocimientos sobre hidrología y, cuando se aplica a pequeñas cuencas agrícolas, permite estimar la escorrentía con buena precisión (Sánchez et al., 2003). El modelo GA predice con mayor precisión en tormentas grandes mientras que SCS-CN predice mejor en tormentas pequeñas, SCS-CN asume una abstracción inicial antes de la escorrentía superficial y el modelo GA asume escorrentía superficial solo cuando la precipitación es infiltración (Ficklin et al., 2013) . . 2013a) propuso un procedimiento mixto denominado CN4GA para las cuencas no. 56 medido, la cantidad de lluvia neta total calculada con SCS-CN se utiliza para calibrar el sistema hidráulico del suelo del modelo GA, los eventos evaluados con este método en cuencas de tamaño variable proporcionan hidrográficos con picos más altos y de menor duración. En la mayoría de los eventos, este enfoque proporciona resultados más realistas que el método SCS-CN. 2015) llevaron a cabo un modelo de infiltración integrado basado en SCS-CN y GA, agregaron el término de inercia a GA para lograr una ecuación gobernante completa para la infiltración a través del momento de equilibrio, usan SCS-CN para calcular la abstracción inicial, el modelo resuelve el dilema de la estimación de ℎ𝑓 y supera la limitación de ℎ (presa de superficie distinta de cero) y facilita el cálculo de escorrentía para simulaciones de inundaciones.
MATERIALES Y MÉTODOS
- Área de estudio
- Construcción de los modelos hidrológicos en HEC HMS
- Selección de hidrogramas de escurrimiento directo y datos de
- Variables de entrada y salida en los modelos hidrológicos
- Modelo de infiltración de Green-Ampt
- Modelo de escurrimiento de la Curva Numérica
- Modelización hidrológica en el software HEC-HMS
- Procedimiento Mixto CN4GA
- Evaluación estadística de los modelos SCS-CN, Green-Ampt y CN4GA
El diseño del modelo hidrológico y el modelado de escorrentía se realizaron en el software hidrológico HEC-HMS desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos para simular procesos de precipitación y escorrentía dentro de cuencas hidrográficas (USACE ARMY-HEC, 2013), el modelo hidrológico tenía ocho subcuencas y tres secciones de giro como componentes (Figura 11). Los modelos fueron poblados con información climática correspondiente a las fechas en que ocurrieron los eventos (Tabla 11), recolectada de tres estaciones meteorológicas automatizadas ubicadas en la parte baja, media y alta de la cuenca. El cálculo de la infiltración se realizó con el modelo GA, y el escurrimiento directo con el modelo SCS-CN, los cuales se detallan a continuación.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
- Análisis del volumen total escurrido y escurrimiento pico en eventos
- Análisis de los hidrogramas de escurrimiento directo estimados con
Para tener mayor certeza en la efectividad de los modelos, se realizó la evaluación de los hidrogramas estimados con modelos calibrados y no calibrados. En este tipo de análisis estadístico los modelos SCS-CN y GA fueron los mejores estimadores de los hidrogramas, mientras que el modelo CN4GA obtuvo los valores más altos de RMSE, MRE y EF (Cuadro 16). El modelo CN4GA estimó la escorrentía superficial el 87% del tiempo cuando los modelos.
CONCLUSIONES
LITERATURA CITADA
-The Ampt Curve-Number Mixed Procedure as an Empirical Tool for Rainfall-Runoff Modeling in Small, Ungauged Basins. Modeling water infiltration in a large layered soil column with a modified Green–Ampt model and HYDRUS-1D. Computers and Electronics in Agriculture. Impact of the mixed curve number of net rainfall - Green Amp procedure on flood risk mapping: a case study in Central Italy.
CONCLUSIONES GENERALES
