SERVICIO NACIONAL DE METEOROLOGIA E HIDROLOGIA

1. SERVICIO NACIONAL DE METEOROLOGIA E HIDROLOGIA Taller de expertos sobre métodos de evaluación de recursos hídricos y usos del agua – Latinoamérica “Modelos hidrológicos como una alternativa para la evaluación de los recursos hídricos en Latinoamérica” Santiago, Noviembre de 2009 M.Pr. Ing. Erick V. Sossa Sánchez esossa@senamhi.gov.bo

2. ¿Que es un modelo hidrológico? • Es un sistema simplificado que se usa para representar sistemas reales (COMPLEJOS)en un tiempo determinado. • Utiliza datos de diferentes orígenes (físicos, climatológico, etc.), generando información por medio de leyes físicas, ecuaciones y relaciones empíricas, para ser utilizada después en la toma de decisión (HERRAMIENTA). ¿Porque modelar el sistema hidrológico? • Para entender el sistema hidrológico con la finalidad de proveer información confiable para el manejo sostenible de recursos hídricos para incrementar el bienestar humano, protegiendo el medio ambiente.

3. Físicos.- Representaciones del mundo real en una dimensión reducida Análogos.- Representan el flujo de agua como si fuera un flujo eléctrico. De eventos.- Respuesta a un evento Continuos.- Simulación estacional Distribuido.- Variación espacial de las características Agregados.- Variación espacial son promediados o ignorados Clasificación de modelos • Conceptual.- Basado en conocimiento de procesos naturales en entrada para deducir salida • Empírico.- Basado en la observación de entradas y salidas • Deterministico.- Si todas las entradas, parámetros y procesos están libres de variación aleatoria • Estocástico.- Incorpora variación aleatoria • Parámetros medidos.- Pueden ser medidos u obtenidos indirectamente en base a otras mediciones. • Parámetros asignados.- No pueden ser medidos y se asignan con valores observados de entrada y salida

4. TOPOGRAFIA

5. HEC - HMS • El sistema de modelación hidrológica (HEC-HMS) está diseñado para simular los procesos de precipitación-escorrentía dendríticas de los sistemas de cuencas hidrográficas. • Hidrogramas producidos por el programa se utilizan directamente o en colaboración con otros programas para los estudios de disponibilidad de agua, drenaje urbano, los pronósticos de flujo, el impacto futuro de la urbanización, el diseño del aliviadero embalse, la reducción de daños por inundaciones, la regulación de inundación, y los sistemas de operación (Modelo Flujo Superficial). • Se realiza los estudios enfocándose en las características diferenciadas de las sub-cuencas aportantes estudiando un todo enmarcado en la cuenca de interés. • Cualquier masa o flujo de energía en el ciclo puede ser representado con un modelo matemático. • Varias opciones modelo están disponibles para la representación de cada flujo. • Cada modelo matemático incluido en el programa es adecuado en diferentes entornos y en diferentes condiciones. • Hacer la elección correcta requiere el conocimiento de la cuenca, los objetivos del estudio hidrológico, y el juicio de ingeniería.

6. HEC - HMS Homogenización y relleno series de precipitación, Calculo IDF y Calculo Tormentas de diseñoy ETP varias estaciones Modelo Meteorológico Especificaciones de Control Modelo de Cuenca SIG Perdida inicial Aéreas Sub Cuencas Inclusión de tormentas de diseño de las estaciones de influencia Fecha de visualización de resultados y resolucion Transformación Hidrogramas Subcuencas y Cuenca • Características: • Juntas • Tamos • Desviaos • Reservorios Flujo Base

7. HEC - HMS • Beneficios • Se evalúan las sub-cuencas una por una, dándole mayor resolución a los datos físicos y meteorológicos. • Nos presenta varias opciones metodológicas para el modelamiento de las características físicas de las sub- cuencas. • Se pueden dar mayor importancia a los datos meteorológicos de cierta estaciones con referencia a cada sub-cuenca. • La interface es simple para el ingreso de datos e interpretación de resultados • Es un programa gratuito. • Limitaciones • La manipulación de datos espaciales no es directa por lo que se debe coordinar con un SIG. • La especialización de los datos es deficiente por lo que se tiene que utilizar medias o relaciones área- valor. • Normalmente solo se puede utilizar para el modelamiento de avenidas máximas y cuando se trata de realizar estudios estacionales ignora varios parámetros meteorológicos y características de cobertura vegetal.

8. El Soil and Water Assessment Tool (SWAT) permite simular la producción de agua y sedimentos en cuencas hidrográficas, así como el efecto que en la calidad del agua tienen las prácticas agronómicas por el uso de pesticidas y fertilizantes. • El SWAT se basa en un balance hídrico para determinar la entrada, salida y almacenamiento de agua en la cuenca. • El SWAT trabaja por unidades de respuesta hidrológica (HRU) obtenidas del cruce de los diferentes tipos de suelo (textura), con el uso y cobertura del suelo. • La simulación de la hidrología de la cuenca puede separarse en dos grandes divisiones: • la primera división es la fase terrestre del ciclo hidrológico que controla la cantidad de agua, sedimento y pesticidas transportados al canal principal por cada sub-cuenca. • La segunda división es la del agua o la fase de rutina la que puede definirse como el movimiento del agua, sedimentos, etc., a través de la red del canal hasta el sitio de descarga de la cuenca.

9. Series de PP y Tº DEM Mapa uso de suelos Mapa de Unid. de suelo Datos fenológicos de cada cultivo Interface SWAT – Arc GIS Datos de suelos Datos de sub cuencas Delimitación Zona de estudio (Cuenca) Datos del canal principal Determinación HRU Datos de Geométricos del canal SWAT Plot Datos de agua subterránea Visualización de resultados en tabla y grafica Datos de uso de agua Datos de química de suelos Reservorios

10. Limitaciones • Utiliza solo una metodología de evolución, volviéndose un modelo muy rígido, tanto en los datos físicos como meteorológicos, no pudiendo intervenirse en las faces intermedias del proceso. • 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. • Es muy exigente en los datos siendo necesario varios estudios preliminares. • La interface es muy rígida y poco amigable tanto en la introducción de datos como en la interpretación de los resultados, en este ultimo aspecto se debe utilizar un programa adicional denominado SWAT-Plot. • El programa es gratuito pero al actuar como extensión de Arc-GIS, es imprescindible tener instalado este, siendo un programa comercial • Beneficios • Al trabajar como una extensión del Arc-GIS, mantiene un grado excelente de manipulación de datos espaciales. • Al utilizar HRU’s como unidad básica de evaluación la resolución de los estudios es muy alta. • Se pueden utilizar este programa tanto para estudio de avenidas máximas como para estudios estacionales. • El mismo programa realiza homogenización y relleno de datos meteorológicos

11. VERIFICACION, VALIDACION Y CALIBRACIONBalance información modelada e información medida Estación Hidrométrica • Por la densidad muy baja de estaciones hidrométricas e hidrológicas, en nuestros países siendo que las áreas de estudio para la evaluación de RRHH, son extensas se pueden realizar procesos de verificación, validación y finalmente calibración de los modelos con la información medida por las estaciones existentes, así se espacializa la información.

12. BALANCE HIDRICO SUPERFICIAL MICROREGIONAL DE BOLIVIA OBJETIVO.- Mejorar sustancialmente el conocimiento del régimen hidrológico de las cuencas de Bolivia, análisis de variables hidrológicas a nivel mensual, discretización espacial en cuencas de menor extensión, realizando un Balance Hídrico de Oferta ANTECEDENTES.- El Balance Hídrico Microregional actualmente es ejecutado por: El Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología(SENAMHI). El Instituto de Hidráulica e Hidrología de la UMSA, y el Institut de Recherchepour le Développement (IRD-Francia). En su momento el proyecto contó con información o apoyo de la Autoridad Binacional del lago Titicaca (ALT) y Servicio Nacional de Hidrografía Naval (SNHN).

13. BALANCE HIDRICO DE BOLIVIA Recopilación de datos (Parámetros de medición) Creación de base de datos "HYDRACCESS" Metodología para evaluar los parámetros que intervienen en el BH Precipitación Evapotranspiración Escorrentía "HYDRACCESS" T V %HR η Vector Regional "HYDRACCESS" Homogenización y regionalización Estimación ETP "Metodo de Penman" Modelo "CHAC" Relleno de Datos Ampliación de Series SPSS Poligonos de Thiessen Trazado de Isoyetas Trazado de Isotermas Evaluación Escorrentía Spatial "HYDRACCESS" Obtención de Resultados "P" Presentación de Resultados Balance por subcuencas

14. BALANCE HIDRICO DE BOLIVIA RESULTADOS Balance hídrico de la cuenca Ichilo-Mamoré, 1970-93 Balance hídrico de la cuenca andina del río Beni, 1976-98

15. MINISTERIO DE MEDIO AMBIENTE Y AGUAServicio Nacional de Meteorología e Hidrología Regional Nª 2 CochabambaCalle : Tadeo Haenke y Gabriel René MorenoTelf./Fax: 4240243E-mail:cochabamba@senamhi.gov.boWebsite: www.senamhi.gov.bo