Manual de Cuencas Hidrográficas

MANUAL PARA LA DELIMITACIÓN DE CUENCAS HIDROGRÁFICAS
POR: VICTOR E. VILLALTA GARCIA
Tradicionalmente la delimitación de cuencas, se ha realizado mediante la interpretación de los
mapas cartográficos. Este proceso, ha ido evolucionando con la tecnología. Hoy dia los sistemas
de información geográfica –SIG- proporcionan una gama amplia de aplicaciones y procesos que,
con entender los conceptos y teoría, se puede realizar de una forma más sencilla y rápida el
análisis y delimitación de una cuenca.
El programa ARC VIEW 3.2a, proporciona al usuario muchas extensiones y herramientas, entre
ellas la extensión Basin y la extensión Hydro que se utilizan en el análisis y procesamiento de
información relacionada al recurso agua, en el manejo de las cuencas hidrográficas.
El presente manual, plantea un proceso lógico de la información que debe procesar y analizar el
usuario, a fin de delimitar una cuenca hidrográfica.
1. Almacenamiento y activación de la extensión Basin.avx
Para utilizar cualquier extensión en el programa ARCVIEW 3.2a los archivos deben contener la
extensión “AVX”, lo que permitirá reconocerlos como las extensiones que necesitamos.
De la carpeta ubicada en la unidad C, con la dirección C: Curso 3 Arcview Cuencas/ Extensiones
Arcview, se copiarán los archivos “Basin1” e “Hydro” a, la dirección
C: ESRI/AV_GIS30/ARCVIEW/EXT32. Tal como se muestra en la figura.
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Activación de las extensiones en ARCVIEW
Copiadas los archivos de extensiones a la carpeta Ext32, se abre el programa Arcview 3.2a y se
localiza el menú Extensions (localizado en File), activando la o las extensiones necesarias con un
cheque de color negro, las extensiones que necesitamos son “Basin1” e “Hydro”.
Para verificar si las extensiones se activaron, abrimos una nueva vista, en donde confirmamos que
existen nuevos iconos y menus, relacionados con “Basin1” e “Hydro”
Guardamos nuestro proyecto con el nombre “Delimitación de cuencas” en la carpeta que se
encuentra localizada en C:/CURSO 3 ARCVIEW CUENCAS/ PROYECTOS ARCVIEW.
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Hasta ahora tenemos activada la extensión que utilizaremos para delimitar una cuenca
hidrográfica. Sin embargo debemos partir de información del área de interés en nuestro estudio.
La información necesaria para delimitar una cuenca está definida por un Modelo de Elevación
Digital, el cual permite saber cuál es la altura en cada punto que nosotros consultemos.
2. Realización de un Modelo de Elevación Digital.
Los pasos para construir un modelo de elevación digital son los siguientes:
1. Con las curvas de nivel se construye un TIN (Trinagulated Irregular Network).
2. Una vez creado el TIN, se creará un Raster
3. Al raster se creará un Hillshade
a. Curvas de nivel
Dispondremos de información de curvas a nivel, las cuales han sido previamente digitalizadas
sobre hojas cartográficas a escala 1:50,000 y georeferenciadas en Datum NAD 27, Zona 15. La
capa de curvas está contenida en la carpeta C:CURSO 3 ARCVIEW/SHAPES, con el nombre
“Curvas”. Esta información la agregamos a la vista existente.
Enseguida verificamos la tabla de
atributos que contiene el shape
“curvas”, donde vemos que el
campo “Altura_m” contiene las
alturas de cada una de las curvas
de nivel.
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b. Realizar TIN (Triangulated Irregular Network)
Con la información de curvas de
nivel realizaremos el primer
paso para crear el modelo de
elevación digital “DEM”, la
elaboración de TIN. El TIN nos
permite unir todas las curvas y
crear una superficie vectorizada
que representa la superficie de
la tierra. La herramienta para
crear TIN se encuentra en el
menú
Surface/Create
TIN
(Triangulated Irregular Network)
from Features.
El menú desplegado nos permitirá
agregar los parámetros definidos
en la figura de la derecha.
Presionamos OK.
Nos preguntará el nombre
y
dirección
donde
queremos
almacenar la nueva capa, la
dirección será C:/CURSO 3
ARCVIEW/TIN y el nombre se le
llamará “Volcan_tin”.
El programa ha creado ahora
una capa comparable con el
relieve de la tierra, la cual
está formada por triángulos
que convergen en un punto
definido.
La información desplegada,
se divide en 9 rangos de
alturas, los cuales están
representados por los colores
(los colores más oscuros
representan mayores alturas
y los colores claros las
menores).
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Al
realizar
un
acercamiento
a
una
porción del TIN, pueden
observarse los triángulos
que convergen en los
puntos
que
están
marcados en la figura
anterior.
c. Convertir a Grid
La información de
TIN,
debemos
convertirla a una
capa en formato
Grid,
la
herramienta para
esta operación se
encuentra en el
menú
Theme/
Conver to Grid.
Luego
se
desplega el menú
donde se desea
guardar
y
le
asignaremos
el
nombre
“Elevacio”,
al
darle OK, nos
desplega
un
tercer
menú
donde especifica
el tamaño de la
celda (Output grid
cell size) al cual
asignaremos un
valor de 20 y
presionamos
la
tecla
“Enter”,
luego
presionamos OK.
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Trucos de grid: Cuando deseamos almacenar un grid o convertir un shape a grid, debemos
realizarlo cuidando que el nombre que le coloquemos no sobrepase los 8 caracteres y la
ruta donde la guardemos no sea mayor de 4 subcarpetas.
El resultado al crear un grid es una capa donde se tiene visualizada la elevación del terreno
representada en rangos de colores desde el rosado hasta el rojo, el color negro, representa el
área, donde no existe información de curvas de nivel.
Aun no podemos ver la elevación del terreno de forma que pueda verse la sombra de las
montañas, para realizar esta representación es necesario crear una nueva capa llamada
“Hillshade”, que permite ver la forma del terreno en sus 3 dimensiones X, Y y Z. Para fines de
cartografía se recomienda colocar el valor de Azimut = 315° y altitud= 45°
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d. Realizar Hillshade
Para crear un Hill shade, se utilizará la herramienta “Compute Hillshade” que se
encuentra en el menú Surface de la vista. Enseguida desplegará un menú
denominado “Compute Hillshade”, donde preguntará cual es la elevación e
inclinación del sol con respecto al punto en que queremos las sombras, dejamos
los parámetros como estan y presionamos OK. Si se cambian los valores en
Azimuth y Altitud, podrá ser difícil ver la tierra en sus tres dimensiones.
El resultado, una
nueva capa que
representa
las
sombras de las
montañas,
de
acuerdo
a
la
posición del sol a
partir del norte a
315° y una altitud
de elevación del sol
en 45°.
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NOTA: Si existiera problemas al momento de querer realizar el grid o el hillshade, cambie la
dirección donde está guardando la información, a una carpeta de 2 niveles o a la raiz de C:
Aun no hemos expresado
nuestro grid sobre la capa
de las sombras de las
montañas, para realizar este
paso, hacemos doble clic a
la capa grid para desplegar
el menú “Legend Editor” y
en el botón “Advanced”,
seleccionamos en la opción
“Brightness theme” la capa
que corresponde a Hill
shade,
los
siguientes
parámetros los dejamos
como
aparecen
y
presionamos OK y Apply.
Ahora
tenemos
nuestro grid y las
sombras
de
las
montañas
para
representar
las
orografía del terreno.
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3. Proceso para delimitar una cuenca hidrográfica
Con la capa de grid de la región donde queremos trabajar la cuenca, definiremos ahora el
punto de aforo y nos prestaremos a realizar la delimitación de la cuenca, de acuerdo al
siguiente procedimiento:
a. Crear un grid denominado “Fill Skins”
El primer procedimientos es crear la
capa Fill Skins, su funcion es analizar
toda la información del Modelo de
Elevación Digital –DEM- y readecua
aquellos obstáculos que se presenten
para la correcta dirección de la red de
drenaje que tiene nuestra área de
interés.
La herramienta está contenida en el
Menú “Hydro” y se llama “Fill links”, la
escogemos y el programa tardará
unos minutos o segundos para
realizar este proceso.
Tenemos una nueva
capa llamada Filled
Elevacio, esta capa es
temporal y podemos
guardarla
en
este
momento
o
posteriormente a todo el
proceso que hemos
iniciado.
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b. Crear un grid denominado “Flow direction”
Seleccionada
la
capa
Filled
elevacio, crearemos la capa “Flow
direction”, que permitirá analizar la
dirección en la cual se conducirá la
red de drenaje en toda el área de
interés.
Seleccionamos en el menú Hydro,
la herramienta “Flow Direction” y
esperamos
unos
minutos
o
segundos hasta que se desplegue
la nueva capa denominada Flow
direction.
El producto del
proceso de flow
direcction es una
capa que indica
hacia donde drena
la red de drenaje en
cada
punto
específico.
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c. Crear un grid denominado “Flow accumulation”
La capa “Flow accumulation”, permitirá
visualizar de mejor forma la red de
drenaje que compone nuestra área de
interés.
La herramienta para realizar esta
operación se encuentra en el menú
Hydro y se le conoce como “Flow
Accumulation”. Cuidamos siempre de
seleccionar la capa “Flow Accumulation”
y seleccionamos la herramienta y
esperamos unos minutos para que el
programa cree una nueva capa.
El producto de esta
capa es la red de
drenaje.
Para visualizar la
red de drenaje, es
necesario,
hacer
doble clic a la capa
Flow accumulation
para desplegar el
menú
“Legend
Editor”,
donde
presionamos
el
botón “Classify…” y
en
el
menú
“Classification”,
escogemos el tipo
“Standard
Desviation”
y
presionamos OK.
Se
desplega
entonces la red
hídrica de nuestra
área de análisis.
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d. Utilización del Boton Initiate
En este momento ya contamos con todas las herramientas para delimitar una cuenca. El proceso
inicia con la selección del boton Initiate, localizado en la barra de iconos de la vista.
Se desplegará un submenú que nos
pregunta donde está el Grid que se
llama “Flow Direction”.
Seleccionamos la capa que se llama Flow
Direction y presionamos OK.
Repetimos el proceso para la capa de Flow Accumulation
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Ahora que tenemos toda la información, se nos activan otros iconos en la barra de
herramientas.
Permite delimitar la cuenca con el punto de aforo
conocido.
Permite ver el lugar donde drena una corriente
de agua en cualquier punto de la cuenca
Permite ver la altitud en cualquier punto de la
cuenca
e. Definir el punto de aforo
Escogemos el lugar donde queremos aforar la cuenca y escogemos el boton
Al hacer clic en el punto de aforo el programa pregunta si se quiere analizar el área que se
visualiza en pantalla o el grid completo, escogemos entonces la opción No.
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Cuando el programa nos pregunta la ruta donde guardaremos la información, buscamos la carpeta
C:CURSO 3 ARCVIEW/PRUEBAS y le colocamos el nombre “Cuenca 1”, cuidando de no eliminar
la extensión .shp, de lo contrario el programa puede ocasionar que no se analice la información.
El producto de la delimitación de la cuenca es un área que definimos a partir del punto de aforo y el
relieve del terreno. El mensaje que aparece nos indica si queremos realizar los cálculos de
información morfológica a la cuenca, escogemos la opción Yes.
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f.
Revisión de los límites de la cuenca con la ayuda de las curvas de nivel.
Si bien es cierto, el programa nos da una aproximación de los límites de la cuenca, sin embargo es
necesario, realizar una revisión a la información desplegada, por ello necesitaremos consultar las
curvas de nivel que utilizamos al inicio de este manual para verificar si los límites están bien
definido o no.
Si existiera la necesidad de mover los bordes
de la cuenca, necesitaremos editar la capa,
con la herramienta “Start editing” y las
herramientas de edición.
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