SEGUNDO TRABAJO HIDROLOGIA

USO DEL ARCGIS APLICADO A UNA CUENCA

(QUEBRADA NIQUIA, BELLO-ANT.)

2.1 Generar mapa de pendientes.

Haciendo uso de las herramientas del Arcgis “spatial Analyst Tools, Surface, Slope”; Procedemos a sacar el mapa de pendientes. Seleccionamos el modelo raster de entrada llamado “fill_cuenca”, le asignamos una ruta donde va a quedar guardado y cambiamos las unidades de medición del mapa por “PERCENT_RISE”.

FIGURA 1. Pantallazo del resultado obtenido con la aplicación de la herramienta SLOPE para el cálculo de las pendientes de la cuenca.

2.2 Generar mapa de orden de la red según el método de Strahler.

Para generar el mapa de orden de la red por el método de Strahler se deben tener en cuenta los siguientes parámetros: el archivo raster “stre_l_cuen” que es el resultado de aplicar la herramienta “Stream Link”, el archivo raster “f_direc_cuen” que sale de aplicar la herramienta “Flow Direction” y el método de ordenamiento de la red de drenaje “Strahler” que se encuentran en la extensión “Spatial Analyst Tools, Hydrology”.

FIGURA 2. Pantallazo para la configuración del método de Strahler.

FIGURA 3. Pantallazo del resultado por el método de Strahler para el cálculo de la orden de la cuenca (Orden 5).

2.3 Generar mapa de orden de la red según el método de Shreve.

Para generar el mapa de orden de la red por el método de Shreve se deben tener en cuenta los siguientes parámetros: el archivo raster “stre_l_cuen” que es el resultado de aplicar la herramienta “Stream Link”, el archivo raster “f_direc_cuen” que sale de aplicar la herramienta “Flow Direction” y el método de ordenamiento de la red de drenaje “Shreve” que se encuentran en la extensión “Spatial Analyst Tools, Hydrology”.

FIGURA 4. Pantallazo para la configuración del método de Shreve.

FIGURA 5. Pantallazo del resultado por el método de Shreve para el cálculo de la orden de la cuenca (Orden 347).

3.1 Área de la cuenca.

Para realizar el cálculo del área de la cuenca es necesario tomar el archivo raster “waters_cuenca” creado con la herramienta “Watershed” de la extensión “Spatial Analyst Tools, Hydrology”. Tomar este archivo raster y pasarlo a un archivo tipo shape de polígonos por medio de la herramienta “Raster to Polygon” de la extensión “Conversion Tools, From Raster” donde utilizaremos la tabla de atributos para calcular el área de la cuenca.

FIGURA 6. Pantallazo para convertir de archivo tipo raster a polígono.

FIGURA 7. Pantallazo del archivo ya convertido a tipo shape de polígono” poligon_cuen”.

Abrir la tabla de atributos del archivo creado “poligon_cuen” y utilizando la herramienta “Add Field…” de la tabla, se nos habilita un cuadro de dialogo donde damos un nombre al nuevo campo de la tabla de atributos, Seleccionamos tipo de dato “Float” y damos Ok.

Seleccionar con clic derecho el título del nuevo campo creado en la tabla “Área_cuen” y se abre un cuadro de dialogo donde se selecciona “Calculate Geometry…” clic en “Yes”; Se abre un cuadro de dialogo donde seleccionamos en propiedades “Área” y el sistema de unidades “metros cuadrados” y damos Ok.

FIGURA 8. Pantallazo con el valor del área calculado “80893104” en metros cuadrados (80,893104 Km^2).

3.2 Perímetro de la cuenca.

Abrir la tabla de atributos del archivo creado “poligon_cuen” y utilizando la herramienta “Add Field…” de la tabla, se nos habilita un cuadro de dialogo donde damos un nombre al nuevo campo de la tabla de atributos, Seleccionamos tipo de dato “Float” y damos Ok.

Seleccionar con clic derecho el título del nuevo campo creado en la tabla “Perímetro_” y se abre un cuadro de dialogo donde se selecciona “Calculate Geometry…” clic en “Yes”. Se abre

un cuadro de dialogo donde seleccionamos en propiedades “Perímetro” y el sistema de unidades “metros” y damos Ok.

FIGURA 9. Pantallazo con el valor del Perímetro calculado “62722” en metros (62,722 Km).

3.3 Longitud total de la red de drenaje.

Para calcular la longitud total de la red de drenaje utilizamos el archivo raster ”stre_f_cuen” creado con la herramienta “stream to Feature” de la extensión “Spatial Analyst Tools, Hydrology”; Abrimos la tabla de atributos y creamos un nuevo campo utilizando la herramienta “Add Field…”, se habilita un cuadro de dialogo donde damos un nombre al nuevo campo de la tabla de atributos, Seleccionamos tipo de dato “float” y damos Ok.

Seleccionar con clic derecho el título del nuevo campo creado en la tabla “Long_cuen” y se abre un cuadro de dialogo donde se selecciona “Calculate Geometry…” clic en “Yes”. Se abre un cuadro de dialogo donde seleccionamos en propiedades “Length” y el sistema de unidades “meters”, damos Ok y obtenemos un nuevo campo con las longitudes de cada parte que conforma la red de drenaje.

Utilizando la herramienta de la tabla de atributos “Export Data”; se abre un cuadro de dialogo, donde damos una ubicación al archivo y en “Save as type” seleccionamos “dBASE Table” y damos “Save”.

El archivo creado tiene una extensión “.dbf”, nos vamos para la carpeta donde quedo guardado y lo arrastramos a un archivo de Excel donde utilizamos la herramienta “Autosuma” en la columna de las longitudes y obtenemos la longitud total de la red de drenaje 259062,351 metros.

FIGURA 10. Pantallazo con el valor de la longitud total de la red de drenaje “259062,351” en metros (259,062351 Km).

3.4 Raster donde se identifique para cada celda de la red de drenaje la distancia que existe aguas arriba de ella a lo largo de la ruta de flujo.

Para calcular la distancia que existe desde cualquier celda de la red de drenaje a lo largo de la ruta de flujo aguas arriba utilizamos las siguientes herramientas “Spatial Analyst Tools, Hydrology, Flow Length”.

Se abre un cuadro de dialogo donde ponemos el archivo raster “f_direc_cuen” que sale de aplicar la herramienta “Flow Direction”, le asignamos un nombre al nuevo archivo “f_direc_leng” y por medio de las opciones “DOWNSTREAM” o “UPSTREAM” seleccionar si las mediciones de las longitudes van a ser aguas abajo o aguas arriba respectivamente de la red de drenaje; para el desarrollo del taller se pide calcular con la opción “UPSTREAM” del punto seleccionado.

FIGURA 11. Pantallazo con la imagen del archivo raster “f_direc_leng”.

Nota. Con la ayuda de la herramienta “Identify” podemos ubicarnos en cualquier celda de la red de drenaje y obtenemos el valor de longitud en metros desde el punto seleccionado a lo largo de la ruta de flujo aguas arriba.

3.5 Crear mapas de isolineas para las siguientes pendientes en %: 20, 40, 60, 80, 100, 120.

Para crear los mapas de isolineas a diferentes pendientes utilizamos las siguientes herramientas “Spatial Analyst Tools, Reclass, Reclassify”.

Aparece un cuadro de dialogo donde ponemos el archivo raster de entrada “Slope_cuen” que sale de aplicar la herramienta “Spatial Analyst Tools, Surface, slope”. Damos clic en “classification” y se abre un nuevo cuadro de dialogo y seguimos los siguientes pasos.

1. En “Method” seleccionamos “Defined Interval”2. “Interval Size” ponemos cada cuanto quiere el intervalo de las pendientes en 20%3. Automáticamente se ajusta el intervalo para tomar todos los valores del archivo y

damos Ok.4. Damos un nombre al nuevo archivo raster “reclas_slop20” y cilc en Ok. 5. Para sacar las isolineas con pendientes de 40%, 60%, 80%, 100%, 120% repetimos los

pasos del 1 al 4.

FIGURA 12. Pantallazo con la imagen del mapa de isolineas con pendientes en 20%.

3.6 realizar un estudio donde se compare el valor teórico de la longitud del canal principal mediante la ley de Hack, con el valor real de longitud del canal principal calculado mediante Arcgis. Dicho estudio debe plantear cual es el componente de Hack que hacen que ambas longitudes (teórica y real) sean las mismas para la cuenca del grupo. A partir de lo anterior, intentar hablar de la forma y elongación de la cuenca, y de la sinuosidad del canal principal.

ArcGis

Área Cuenca= 80,983104km^2 =31,26775126millas

Longitud del Canal Principal= 18042,64257 metros = 18,04264257km =11,21117832millas

Ley de Hack

L=1 ,4 A0,6=(1,4 )∗(31,26775126 )0,6=11,0455164millas

L=1,4 A0 ,5= (1,4 )∗(31,26775126 )0,5=7,828460415millas

Pixel value 18042,64257 metros.

Calculando la longitud del cauce principal mediante la ley de Hack (11,0455164millas¿, y comparándolo con el valor real (11,21117832millas), nos damos cuenta que el valor teórico y el real difieren en 0,16566192millas. En este caso calculamos la longitud usando ambos exponentes de Hack el esperado (0,5) y el de estudio (0,6); pero en la comparación usamos la ecuación de estudio de Hack ya que el resultado es el que más se asemeja al valor real de la longitud de la cuenca.

Índice de Compacidad

KC=0,28∗P

√A=0,28∗62,722Km

√80,983104 Km2=1,951554662

Como KC, no se aproxima a la unidad sino que es mayor quiere decir que la cuenca tiende a ser de forma irregular. A mayor Coeficiente de Compacidad tenemos mayor Tiempo de Concentración y, de allí, es de esperarse que la magnitud de la escorrentía generada por una precipitación en ella sea menor que en una cuenca que tienda a forma circular.

Ancho Medio

W= AL

= 80,983104Km2

18,04264257Km=4,488428105Km

A mayor longitud de la cuenca, menor ancho medio entonces mayor sinuosidad del cauce principal.

Índice de forma

K f=WL

= AL2

= 80,983104 Km2

(18,04264257Km)2=0,2487677782

En la medida que el Coeficiente de Forma de una cuenca determinada sea más bajo, estará menos sujeta a crecientes que otra del mismo tamaño (Área) pero con mayor Coeficiente de Forma de forma.

Sinuosidad

S= LLm

=18,04264257Km10,03029068Km

=1,798815523

Es la relación entre la longitud del cauce principal y la longitud del valle medido en línea curva o recta.

Un valor de S menor o igual a 1.25 indica baja sinuosidad. Entre más sinuosos las velocidades en el cauce son menores.

Forma de la cuenca

A=m∗W∗L

m= AW∗L

= 80,983104Km2

4,488428105∗18,04264257Km=1

Como m=1 la forma de la cuenca tiende a ser rectangular.