“Aplicación, análisis y evaluación del modelo hidrológico MGB-IPH en la cuenca del río Cuenca en Ucubamba
da en el Ecuador. Gran parte de las modelaciones han sido realizadas para cuencas pequeñas debido a la gran cantidad de información requerida y a los exigentes procesos computacionales que involucra el trabajar con cuencas extensas, y utilizando modelos hidrológicos determinísticos. En el present...
| Main Authors: | , |
|---|---|
| Other Authors: | |
| Format: | bachelorThesis |
| Language: | spa |
| Published: |
Universidad de Cuenca
2022
|
| Subjects: | |
| Online Access: | http://dspace.ucuenca.edu.ec/handle/123456789/39031 |
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|---|---|
| author | Ávila Sarmiento, Adrián Mateo Ortega Martínez, Sebastián |
| author2 | Mora Serrano, Diego Esteban |
| author_facet | Mora Serrano, Diego Esteban Ávila Sarmiento, Adrián Mateo Ortega Martínez, Sebastián |
| author_sort | Ávila Sarmiento, Adrián Mateo |
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| description | da en el Ecuador. Gran parte de las modelaciones han sido realizadas para cuencas pequeñas
debido a la gran cantidad de información requerida y a los exigentes procesos computacionales
que involucra el trabajar con cuencas extensas, y utilizando modelos hidrológicos determinísticos.
En el presente estudio se aplicó con éxito el modelo hidrológico semidistribuido MGBIPH en la cuenca altoandina del río Cuenca en Ucubamba (1618 km2
de área aproximadamente),
utilizando datos de precipitación y caudal medidos en campo y datos meteorológicos
complementarios provenientes de una base de reanálisis. La cuenca fue discretizada en cinco
subcuencas principales de drenaje (Machángara, Tomebamba, Yanuncay, Tarqui y Urbana). Se
consideraron seis escenarios para este estudio: tres casos de modelación hidrológica utilizando
redes de drenaje de distinta densidad, con umbrales de área mínima de drenaje de 1.6 km2 (Caso
1), 4 km2 (Caso 2) y 16 km2
(Caso 3), y adicionalmente para cada caso, se implementaron dos
métodos de enrutamiento de caudal: Muskingum-Cunge e Hidrodinámico Inercial. Los
parámetros del modelo fueron calibrados y validados para cada subcuenca definida y para cada
caso planteado.
El mejor desempeño del modelo se dio en el caso de modelación con la red de drenaje
más densa (Caso 1), para el cual se obtuvieron valores de eficiencia en la subcuenca Urbana
(subcuenca de cierre) de 0.750, 0.821 y -3.678% para Nash-Sutcliffe, Nash-Sutcliffe modificado
y BIAS respectivamente en la validación del modelo, y con el método de enrutamiento de
Muskingum-Cunge.
Luego se realizó una simulación hidrológica de periodo extendido de diez años (2003-
2012), con el fin de mostrar los distintos productos que ofrece el modelo MGB-IPH al realizar la
simulación con el método Hidrodinámico Inercial como: series diarias de caudal medio y de nivel
medio de agua en cualquier microcuenca, serie de área inundada total de la cuenca y un mapa de
áreas de inundación de la cuenca. Para esta simulación se utilizó: la discretización espacial con la
red de drenaje del caso 1, los parámetros del modelo de cada subcuenca que fueron calibrados y
validados para dicho caso, los datos de precipitación observada en el periodo de diez años y los
datos meteorológicos de reanálisis.
La eficiencia y desempeño del modelo MGB-IPH en la cuenca del río Cuenca en
Ucubamba han sido exitosos tanto para el proceso de calibración de parámetros del modelo como
para el de validación de los mismos, y con pocos datos de entrada requeridos. Además, es
adecuado para simular eventos de caudal medio, caudales de estiaje y balance hídrico en una
cuenca de montaña altoandina, siendo conservador en la simulación de caudales pico. |
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| institution | Universidad de Cuenca |
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| publishDate | 2022 |
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| spelling | oai:dspace.ucuenca.edu.ec:123456789-390312022-06-06T08:00:58Z “Aplicación, análisis y evaluación del modelo hidrológico MGB-IPH en la cuenca del río Cuenca en Ucubamba Ávila Sarmiento, Adrián Mateo Ortega Martínez, Sebastián Mora Serrano, Diego Esteban Ingeniería Civil Hidrodinámico inercial Umbral de drenaje Red de drenaje Ríos Hidrología da en el Ecuador. Gran parte de las modelaciones han sido realizadas para cuencas pequeñas debido a la gran cantidad de información requerida y a los exigentes procesos computacionales que involucra el trabajar con cuencas extensas, y utilizando modelos hidrológicos determinísticos. En el presente estudio se aplicó con éxito el modelo hidrológico semidistribuido MGBIPH en la cuenca altoandina del río Cuenca en Ucubamba (1618 km2 de área aproximadamente), utilizando datos de precipitación y caudal medidos en campo y datos meteorológicos complementarios provenientes de una base de reanálisis. La cuenca fue discretizada en cinco subcuencas principales de drenaje (Machángara, Tomebamba, Yanuncay, Tarqui y Urbana). Se consideraron seis escenarios para este estudio: tres casos de modelación hidrológica utilizando redes de drenaje de distinta densidad, con umbrales de área mínima de drenaje de 1.6 km2 (Caso 1), 4 km2 (Caso 2) y 16 km2 (Caso 3), y adicionalmente para cada caso, se implementaron dos métodos de enrutamiento de caudal: Muskingum-Cunge e Hidrodinámico Inercial. Los parámetros del modelo fueron calibrados y validados para cada subcuenca definida y para cada caso planteado. El mejor desempeño del modelo se dio en el caso de modelación con la red de drenaje más densa (Caso 1), para el cual se obtuvieron valores de eficiencia en la subcuenca Urbana (subcuenca de cierre) de 0.750, 0.821 y -3.678% para Nash-Sutcliffe, Nash-Sutcliffe modificado y BIAS respectivamente en la validación del modelo, y con el método de enrutamiento de Muskingum-Cunge. Luego se realizó una simulación hidrológica de periodo extendido de diez años (2003- 2012), con el fin de mostrar los distintos productos que ofrece el modelo MGB-IPH al realizar la simulación con el método Hidrodinámico Inercial como: series diarias de caudal medio y de nivel medio de agua en cualquier microcuenca, serie de área inundada total de la cuenca y un mapa de áreas de inundación de la cuenca. Para esta simulación se utilizó: la discretización espacial con la red de drenaje del caso 1, los parámetros del modelo de cada subcuenca que fueron calibrados y validados para dicho caso, los datos de precipitación observada en el periodo de diez años y los datos meteorológicos de reanálisis. La eficiencia y desempeño del modelo MGB-IPH en la cuenca del río Cuenca en Ucubamba han sido exitosos tanto para el proceso de calibración de parámetros del modelo como para el de validación de los mismos, y con pocos datos de entrada requeridos. Además, es adecuado para simular eventos de caudal medio, caudales de estiaje y balance hídrico en una cuenca de montaña altoandina, siendo conservador en la simulación de caudales pico. Hydrological modeling of large river basins is an infrequent topic in Ecuador, since a large part of modeling has been carried out for small basins using deterministic hydrological models. This is due to the large amount of information required and the demanding computational processes that is involved. In the present study, the semi-distributed hydrological model MGB-IPH was successfully applied in the high Andean basin of the Cuenca river in Ucubamba (approximately 1618 km2 area), using precipitation and flow data measured in the field and meteorological extra data from a reanalysis base. The basin was discretized into five main drainage sub-basins (Machángara, Tomebamba, Yanuncay, Tarqui and Urbana). Six scenarios were considered for this study: three hydrological modeling cases using drainage networks of different densities, with minimum drainage area thresholds of 1.6 km2 (Case 1), 4 km2 (Case 2) and 16 km2 (Case 3), and in addition in each case, two different flow routing methods were implemented: Muskingum-Cunge and Inertial Hydrodynamic. The model parameters were calibrated and validated for each defined subbasin and for each case raised. The best performance of the model is found in the scenario with the densest drainage network (Case 1), for which efficiency values were obtained in the Urban sub-basin (closing subbasin) of 0.750, 0.821 and -3.678% for Nash-Sutcliffe, modified Nash-Sutcliffe and BIAS respectively in the validation of the model, and with the Muskingum-Cunge method. Then, a hydrological simulation for an extended period of ten years (2003-2012) was carried out. This was done, in order to show the different products offered by the MGB-IPH model, especially when performing the simulation with the Inertial Hydrodynamic method, such as: daily series of mean flow and average water level in any micro-basin, a series of the total flooded area of the basin and a map of flooded areas of the basin. For this simulation, the following criteria was used: the spatial discretization with the drainage network of case 1, the parameters of the model of each sub-basin that were calibrated and validated for said case, the precipitation data observed in the period of ten years and the climatological data of reanalysis. The efficiency and performance of the MGB-IPH model in the Cuenca river basin in Ucubamba have been successful in the calibration and parameter validation processes, and with few input data required. In addition, it is suitable for simulating average flow events, low-water flows and water balance in a high Andean mountain basin, and underestimating peak flows. Ingeniero Civil Cuenca 2022-05-31T19:18:57Z 2022-05-31T19:18:57Z 2022-05-31 bachelorThesis http://dspace.ucuenca.edu.ec/handle/123456789/39031 spa TI;1266 Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internacional http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ openAccess application/pdf 156 páginas application/pdf Universidad de Cuenca |
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