Manual CHAC (1)

Manual CHAC
CHAC. CÁLCULO HIDROMETEOROLÓGICO DE
APORTACIONES Y CRECIDAS
MANUAL CHAC
Madrid, enero de 2013
MINISTERIO
DE FOMENTO
MINISTERIO
DE AGRICULTURA,
ALIMENTACIÓN Y MEDIO
AMBIENTE
CENTRO DE ESTUDIOS
Y EXPERIMENTACIÓN
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ÍNDICE TEMÁTICO
Í N D I C E T E M Á T I C O........................................................................................ 3
Í N D I C E D E F I G U R A S ................................................................................... 5
Í N D I C E D E T A B L A S ...................................................................................... 8
1
INTRODUCCIÓN ................................................................................................. 9
1.1
2
1.1.1
Instalación .............................................................................................. 9
1.1.2
Configuración del PC y símbolo decimal ............................................... 9
1.1.3
Desinstalación...................................................................................... 10
1.1.4
Ejemplos instalados con CHAC ........................................................... 10
1.2
EJECUCIÓN ................................................................................................... 10
1.3
APERTURA DE UN PROYECTO .......................................................................... 12
1.4
CARACTERÍSTICAS DE LOS FICHEROS DE DATOS: EL FORMATO LEMA: ............... 14
UTILIDADES ...................................................................................................... 20
2.1
GENERACIÓN DE FICHEROS LEMA .................................................................. 20
2.2
PREFERENCIAS ............................................................................................. 22
2.2.1
Año hidrológico y dimensiones ............................................................ 22
2.2.2
Directorio de proyectos ........................................................................ 23
2.2.3
Idioma .................................................................................................. 24
2.3
3
INSTALACIÓN Y DEFINICIÓN DE PROYECTO .......................................................... 9
BORRAR UN PROYECTO .................................................................................. 24
SERIES TEMPORALES .................................................................................... 26
3.1
FICHEROS DE DATOS: SELECCIÓN DEL FICHERO DE DATOS ................................ 26
3.2
EDITAR: EDICIÓN Y MODIFICACIÓN DEL FICHERO DE DATOS ................................ 28
3.3
DIBUJO DE LAS SERIES TEMPORALES ............................................................... 28
3.4
CRONOGRAMA .............................................................................................. 29
3.5
ESTADÍSTICO................................................................................................. 30
3.6
DOBLES ACUMULACIONES .............................................................................. 32
3.7
COMPLETADO DE DATOS ................................................................................ 35
3.8
PONDERACIÓN DE SERIES LEMA .................................................................... 41
3.9
LEYES DE FRECUENCIA................................................................................... 45
3.10
PONDERACIÓN DE INFORMES DE LEYES DE FRECUENCIA ................................... 51
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4
CALCULO DE APORTACIONES ..................................................................... 53
4.1
4.1.1
Métodos de cálculo ............................................................................. 53
4.1.2
Descripción de los ficheros para el cálculo de la ETP: ........................ 57
4.2
5
OBTENCIÓN DE LA ETP ................................................................................. 53
MODELO DE TÉMEZ ....................................................................................... 60
4.2.1
Calibración .......................................................................................... 62
4.2.2
Simulación ........................................................................................... 67
SIMULACIÓN DE CRECIDAS: ......................................................................... 71
5.1
6
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DE FOMENTO
MÉTODO RACIONAL ....................................................................................... 71
BIBLIOGRAFIA ................................................................................................. 75
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ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA 1 ICONO DEL EJECUTABLE CHAC ...................................................................... 11
FIGURA 2 VENTANA PRINCIPAL DE LA APLICACIÓN ........................................................... 11
FIGURA 3. MENÚ DE PROYECTO Y BOTONES CORRESPONDIENTES. .................................. 12
FIGURA 4 VENTANA DE DEFINICIÓN DEL PROYECTO ......................................................... 13
FIGURA 5. VENTANA PARA RECUPERAR UN PROYECTO. ................................................... 14
FIGURA 6. FORMATO LEMA ......................................................................................... 19
FIGURA 7. MENÚ UTILIDADES ........................................................................................ 20
FIGURA 8 FICHERO DE EXCEL. PRIMERA FILA EN BLANCO O TÍTULOS ................................ 21
FIGURA 9 GENERACIÓN DE FICHEROS LEMA ................................................................. 21
FIGURA 10 PEGADO DESDE EL PORTAPAPELES DE FICHEROS EXCEL O ACCESS ................ 21
FIGURA 11 GENERACIÓN DE FICHEROS LEMA. PRIMERA FILA EN BLANCO O TÍTULOS......... 22
FIGURA 12 FICHERO ASCII RESULTADO DE LA TRANSFORMACIÓN A LEMA ...................... 22
FIGURA 13 CONFIGURACIÓN INICIAL DE CHAC ............................................................... 23
FIGURA 14 REDIRECCIONADO DEL PROYECTO ................................................................ 23
FIGURA 15 MENÚ PARA LA ELECCIÓN DE IDIOMA ............................................................. 24
FIGURA 16 ELIMINACIÓN DE UN PROYECTO .................................................................... 24
FIGURA 17 BOTÓN DE CARGA DE FICHEROS ................................................................... 26
FIGURA 18 VENTANA DE ABRIR FICHERO DE DATOS ......................................................... 27
FIGURA 19 VENTANA DE SELECCIÓN DE LOS FICHEROS DE DATOS .................................... 27
FIGURA 20 VENTANA DEL FICHERO DE DATOS ................................................................. 27
FIGURA 21 BOTONES DE LA APLICACIÓN ........................................................................ 28
FIGURA 22 VENTANA DE EDICIÓN DE DATOS DE SERIES TEMPORALES ............................... 28
FIGURA 23 VENTANA DE DIBUJO DE SERIES TEMPORALES ................................................ 29
FIGURA 24 VENTANA DEL CRONOGRAMA ........................................................................ 30
FIGURA 25 ESTADÍSTICO DE LAS SERIES TEMPORALES .................................................... 31
FIGURA 26 VENTANA DE CREACIÓN DE GRUPOS DE ESTACIONES HOMOGÉNEAS ................ 32
FIGURA 27 VENTANA DE FORMACIÓN DE LOS GRUPOS DE ESTACIONES ............................. 33
FIGURA 28 CONSTITUCIÓN DE UN GRUPO DE ESTACIONES HOMOGÉNEO ........................... 34
FIGURA 29 VENTANA DE DOBLES ACUMULACIONES ......................................................... 35
FIGURA 30 SERIE DE PRECIPITACIONES ESTACIONARIZADAS PARA LA ESTACIÓN 08308 ..... 37
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FIGURA 31 MATRIZ DE COEFICIENTES DE REGRESIÓN PARCIAL Y MATRIZ DE DATOS COMUNES
........................................................................................................................... 37
FIGURA 32 MATRIZ DE CORRELACIÓN MÚLTIPLE Y MATRIZ DE DATOS COMUNES PARA LA
ESTACIÓN 08308. ................................................................................................ 37
FIGURA 33 ELECCIÓN DE PAREJA DE ESTACIONES PARA LA ESTACIÓN 08308 ................... 38
FIGURA 34 VENTANA DE SELECCIÓN DE ESTACIONES A COMPLETAR................................. 38
FIGURA 35 VENTANA DE PARÁMETROS DEL COMPLETADO ............................................... 39
FIGURA 36 VENTANA DE AVISO DE ESTACIONES DESECHADAS PARA EL COMPLETADO ........ 39
FIGURA 37 VENTANA DEL FICHERO DE DATOS COMPLETADOS .......................................... 40
FIGURA 38 ESTADÍSTICO DE LOS DATOS COMPLETADOS ................................................. 41
FIGURA 39 SELECCIÓN DE ESTACIONES PARA EL CÁLCULO AREAL ................................... 42
FIGURA 40 PESOS PARA EL CÁLCULO AREAL .................................................................. 42
FIGURA 41 PERIODO DE GENERACIÓN DE DATOS AREALES .............................................. 43
FIGURA 42 FICHERO DE SALIDA DE DATOS PONDERADOS ................................................ 43
FIGURA 43 FICHERO DE PESOS..................................................................................... 44
FIGURA 44 RECUPERACIÓN DEL FICHERO DE PESOS PREVIAMENTE GRABADO ................... 44
FIGURA 45 RECUPERACIÓN DEL FICHERO DE PESOS ....................................................... 45
FIGURA 46 VENTANA DE LEYES DE FRECUENCIA ............................................................. 47
FIGURA 47 REPRESENTACIÓN DE FUNCIÓN DE DISTRIBUCIÓN SIN AJUSTE PARAMÉTRICO EN
PAPEL GUMBEL .................................................................................................... 47
FIGURA 48 REPRESENTACIÓN DE FUNCIÓN DE DISTRIBUCIÓN SIN AJUSTE PARAMÉTRICO EN
PAPEL NORMAL..................................................................................................... 48
FIGURA 49 EJEMPLO DE AJUSTE PARAMÉTRICO DE UNA FUNCIÓN NORMAL .................... 48
FIGURA 50 EJEMPLO DE AJUSTE PARAMÉTRICO DE UNA FUNCIÓN GUMBEL ....................... 49
FIGURA 51 EJEMPLO DE AJUSTE PARAMÉTRICO DE UNA FUNCIÓN SQRT ET MAX .............. 49
FIGURA 52 EJEMPLO DE AJUSTE PARAMÉTRICO DE UNA FUNCIÓN LOG PEARSON III .......... 50
FIGURA 53 EJEMPLO DE AJUSTE PARAMÉTRICO DE UNA FUNCIÓN GEV ............................ 50
FIGURA 54 FICHERO INFORME DE LEYES DE FRECUENCIA ............................................... 51
FIGURA 55. SELECCIÓN DE ESTACIONES PARA PONDERACIÓN DE CUANTILES DE LEYES DE
FRECUENCIA ........................................................................................................ 52
FIGURA 56. ASIGNACIÓN DE PESOS A LAS ESTACIONES ................................................... 52
FIGURA 57. VENTANAS PARA GUARDAR FICHERO DE RESULTADOS Y PESOS ..................... 52
FIGURA 58 VENTANA DE CÁLCULO DE LA ETP................................................................ 53
FIGURA 59 CÁLCULO DE LA ETP POR THORNTHWAITE ................................................... 56
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FIGURA 60 CÁLCULO DE LA ETP POR BLANEY CRIDDLE .................................................. 57
FIGURA 61 FICHERO DE PARÁMETROS PARA EL CÁLCULO DE LA ETP ............................... 57
FIGURA 62 FICHERO DE TEMPERATURAS PARA EL CÁLCULO DE LA ETP ............................ 58
FIGURA 63 FICHERO DE HUMEDADES PARA EL CÁLCULO DE LA ETP SEGÚN PENMAN
MONTEITH ............................................................................................................ 59
FIGURA 64 FICHERO DE HUMEDADES PARA EL CÁLCULO DE LA ETP SEGÚN BLANEY CRIDDLE
........................................................................................................................... 59
FIGURA 65 FICHERO DE HORAS DE SOL PARA EL CÁLCULO DE LA ETP .............................. 60
FIGURA 66 FICHERO DE VELOCIDAD DEL VIENTO PARA EL CÁLCULO DE LA ETP ................. 60
FIGURA 67 ESQUEMA DEL MODELO DE TÉMEZ ............................................................... 61
FIGURA 68 CALIBRACIÓN. DATOS INICIALES ................................................................... 63
FIGURA 69 CALIBRACIÓN O VALIDACIÓN DE PARÁMETROS ................................................ 63
FIGURA 70 GENERACIÓN DE GRÁFICOS TRAS LA CALIBRACIÓN. CAUDAL REGISTRADO Y
CAUDAL SIMULADO (AÑO) ....................................................................................... 65
FIGURA 71 GENERACIÓN DE GRÁFICOS TRAS LA CALIBRACIÓN. CAUDAL REGISTRADO Y
CAUDAL SIMULADO (MES) ....................................................................................... 65
FIGURA 72 AMPLIAR ESCALA ABSCISAS EN GRÁFICOS ..................................................... 66
FIGURA 73 DATOS DE ENTRADA PARA LA SIMULACIÓN ..................................................... 68
FIGURA 74 SIMULACIÓN ............................................................................................... 68
FIGURA 75 GENERACIÓN DE GRÁFICOS DE SIMULACIÓN. HIDROGRAMA DE AÑO MEDIO ....... 69
FIGURA 76 MENÚ DE OPCIONES .................................................................................... 72
FIGURA 77 VENTANA PARA EL CÁLCULO DE CAUDALES MÁXIMOS ...................................... 73
FIGURA 78 DATOS DE ENTRADA PARA EL CÁLCULO DE CAUDALES MÁXIMOS ...................... 74
FIGURA 79 VENTANA DE RESULTADOS DEL CÁLCULO DE CAUDALES MÁXIMOS. ................... 74
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ÍNDICE DE TABLAS
TABLA 1 FORMATO LEMA DE LA BASE DE DATOS HIDRO DEL CEDEX ........................... 15
TABLA 2 CÓDIGOS DE TIPO DE DATO EN FICHEROS LEMA. ESTACIONES METEOROLÓGICAS
........................................................................................................................... 16
TABLA 3 CÓDIGOS DE TIPO DE DATO EN FICHEROS LEMA. ESTACIONES EVAPORIMÉTRICAS
........................................................................................................................... 17
TABLA 4 CÓDIGOS DE TIPO DE DATO EN FICHEROS LEMA. ESTACIONES DE AFORO ........... 17
TABLA 5 CÓDIGOS DE TIPO DE DATO EN FICHEROS LEMA. EMBALSES ............................. 18
TABLA 6 CÓDIGOS DE TIPO DE DATO EN FICHEROS LEMA. CANALES ............................... 18
TABLA 7 CÓDIGOS DE TIPO DE DATO EN FICHEROS LEMA. DETRACCIONES ...................... 18
TABLA 8 CÓDIGOS DE TIPO DE DATO EN FICHEROS LEMA. SIMULACIÓN DE RECURSOS ..... 18
TABLA 9 FORMULARIO DE ESTADÍSTICOS ....................................................................... 32
TABLA 10 FORMULARIO DEL COMPLETADO DE SERIES ..................................................... 36
TABLA 11. FORMULARIO DE LAS LEYES DE FRECUENCIA .................................................. 46
TABLA 12 FORMULARIO DE CÁLCULO DE LA ETP POR THORNTHWAITE ............................. 54
TABLA 13 FORMULARIO DE CÁLCULO DE LA ETP POR BLANEY CRIDDLE ........................... 54
TABLA 14 FORMULARIO DE CÁLCULO DE LA ETP POR PENMAN MONTEITH ....................... 55
TABLA 15 DESCRIPCIÓN DEL FORMATO DEL FICHERO DE PARÁMETROS ............................ 58
TABLA 16. FORMULARIO DEL MODELO DE TÉMEZ............................................................ 62
TABLA 17 FORMULARIO DE LOS TÉRMINOS DE ERROR ..................................................... 64
TABLA 18 GRÁFICOS DE CALIBRACIÓN ........................................................................... 64
TABLA 19 FICHEROS CON LOS RESULTADOS DE LA CALIBRACIÓN ..................................... 66
TABLA 20 FICHEROS AUXILIARES GENERADOS DURANTE LA CALIBRACIÓN ......................... 67
TABLA 21 FICHEROS DE CONTROL Y CON LOS PARÁMETROS DE LA CALIBRACIÓN ............... 67
TABLA 22 GRÁFICOS DE SIMULACIÓN ............................................................................ 70
TABLA 23. FORMULARIO DEL MÉTODO RACIONAL MODIFICADO ......................................... 72
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1
INTRODUCCIÓN
La aplicación CHAC ha sido desarrollada por el Centro de Estudios Hidrográficos del
CEDEX con metodologías propias con el fin de proporcionar una herramienta útil
para el desarrollo de trabajos hidrológicos dentro del Curso Internacional de
Hidrología General y Aplicada del CEDEX. Se trata de una aplicación desarrollada
en Visual Basic para MS WINDOWS, con subrutinas de cálculo en Fortran 77, de
fácil manejo a través de una interfaz gráfica.
Esta aplicación es de libre distribución, respondiendo a uno de los fines del CEDEX,
como es la transferencia tecnológica a la sociedad. Sin embargo, el CEDEX no se
hace responsable del uso que pueda hacerse de esta aplicación por parte de los
usuarios finales.
La presente versión de la aplicación debe considerarse como una versión en
desarrollo. Por ello, es posible que se produzcan errores y fallos durante su
ejecución, problemas que se resolverán en la versión definitiva. Si el usuario detecta
alguno de estos fallos, puede solicitar soporte desde la página Modelos matemáticos
en Hidrología e Hidráulica en Facebook. Será respondido desde la propia página.
1.1
INSTALACIÓN Y DEFINICIÓN DE PROYECTO
1.1.1 Instalación
La aplicación se entrega en un CDROM o bien puede descargarse desde Internet en
la dirección http://hercules.cedex.es/Chac. El archivo zip contiene otros tres
(setup.exe, setup.lst y chac.cab) Tras descomprimir, debe ejecutarse setup.exe y
seguir las instrucciones de instalación. Después de comprobar si hay suficiente
espacio en el disco duro, el programa propone la carga de la aplicación en la carpeta
“Archivos de programa\chac” (recomendada), pudiéndose cargar en otro lugar si el
usuario lo prefiere. Aceptado el directorio de trabajo de la aplicación, se procede a
su carga pulsando el botón correspondiente.
IMPORTANTE: El directorio donde se instale el programa debe tener permisos de
Modificación a todos los usuarios del equipo
Bajo “Archivos de programa\chac” se crea el directorio Proyectos, donde se
guardarán los trabajos. Posteriormente a la instalación este directorio puede
cambiarse.
1.1.2 Configuración del PC y símbolo decimal
CHAC trabaja en pantalla con la configuración regional que tenga definida el usuario
en el panel de control respecto a puntos o comas como separadores decimales. Sin
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embargo, en los ficheros de datos y de cálculos intermedios, el separador decimal es
siempre el punto.
1.1.3 Desinstalación
Se recomienda desinstalar versiones anteriores y borrar el directorio CHAC de
Archivos de Programa antes de instalar nuevas versiones.
1.1.4 Ejemplos instalados con CHAC
Al instalar CHAC, se crea una carpeta de proyectos de la que, a su vez, cuelga otra
denominada Velillos. Dentro de la última, hay un subconjunto de carpetas cuyos
nombres hacen referencia a las series de datos que guardan:
1. CaudalesMáximos, donde se encuentra un fichero LEMA de caudales medios
de los máximos diarios
2. CaudalesMedios. Los tres ficheros LEMA guardan información de caudales
medios mensuales en la estación de aforos 05042. El fichero q5042.txt hace
referencia a los registros originales. El fichero q5042Corr.txt se refiere a la
serie corregida. El fichero q5042Rest.txt se refiere a la serie corregida y
restituida y, por tanto, sería el que hay que usar para una calibración de
caudales en régimen natural con el modelo de Témez.
3. ETP. Los distintos ficheros LEMA se corresponden a variables climáticas
como la humedad relativa media de las mínimas diarias (hrminvelillos.txt),
humedad relativa media diaria (hrvelillos.txt), temperatura media
(temvelillos.txt), mínima (tmnvelillos.txt) y máxima (tmxvelillos.txt), número de
horas de sol (nhsvelillos.txt) y velocidad del viento (vvvelillos.txt). El fichero de
parámetros guarda la información sobre latitud, longitud, altitud de las
estaciones y parámetros de cálculo de la ETP
4. PrecipitacionesMáximas, donde se encuentra un fichero LEMA de lluvias
máximas diarias
5. PrecipitaciónTotalMes, donde se encuentra un fichero LEMA de lluvias totales
mensuales
6. SimTémez. Hay dos ficheros LEMA con series de lluvia media areal
(llareal5042.txt) y ETP media areal (ETPAreal05042.txt) para utilizarlos con la
simulación del modelo de Témez.
Además, también se crea un proyecto denominado Río Oyarzum, con un solo fichero
para realizar pruebas.
1.2
EJECUCIÓN
Para ejecutar la aplicación basta con desplegar el menú de Inicio en la barra de
herramientas de MSWINDOWS al pie de la pantalla, desplegar Programas y pulsar
con el ratón CHAC. Como ocurre con los programas de uso frecuente puede ser
recomendable copiar como acceso directo el chac.exe que se encuentra en la
dirección Archivos de programa / Chac
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Figura 1 Icono del ejecutable CHAC
La primera vez que se ejecuta es necesario definir los parámetros siguientes:
Número máximo de estaciones de la mayor serie temporal que se prevea
tratar con el programa. Este parámetro, así como los que se indican
seguidamente se pueden cambiar en cualquier momento en el menú de
utilidades. El programa sugiere 300 estaciones
Número máximo de años por serie temporal. El programa sugiere 200 años.
Mes de inicio del año hidrológico. El programa sugiere Octubre, que
corresponde al inicio del año hidrológico en España
Idioma
Estos parámetros afectan a todos los proyectos, tanto a los antiguos como a los
nuevos. Una vez puesta en marcha la aplicación y realizada la configuración inicial
aparece la ventana general de la misma:
Figura 2 Ventana principal de la aplicación
En esta ventana aparecen los elementos principales de la aplicación:
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Menús desplegables. Permiten ejecutar las distintas tareas que abarca la
aplicación
Botones: Realizan las mismas tareas que los menús desplegables
proporcionando un acceso más rápido.
Ventana principal: En ella se despliega la información durante el uso de la
aplicación.
Menús laterales. En el lateral izquierdo pueden aparecer botones, listas de
selección y otros elementos, que varían en cada parte del programa.
Al comenzar el trabajo con la aplicación, la mayoría de las opciones de los
menús, así como casi todos los botones están inhabilitados, por no poderse
utilizar en tanto en cuanto no se realicen operaciones previas sin las cuales
no tienen utilidad. Así se ayuda al usuario guiándole en el uso de la
aplicación.
1.3
APERTURA DE UN PROYECTO
Para comenzar un trabajo debe crearse un proyecto. Un proyecto es el conjunto de
datos, selecciones, resultados, gráficos, etc., relacionados con un cierto trabajo.
Todas las operaciones realizadas durante el trabajo se almacenan en ficheros
internos de manera que el trabajo puede recuperarse en cualquier momento. Todo
ello se agrupa bajo un directorio y un nombre con el fin de independizar los distintos
trabajos que realice el usuario.
Para guiar al usuario dentro de este método de trabajo, cuando se despliega la
aplicación, tal y como aparece en la Figura 3, sólo aparecen habilitados los botones
y las opciones de menú correspondientes a crear un nuevo proyecto (Nuevo) y a
abrir uno ya existente (Recuperar).
Figura 3. Menú de Proyecto y botones correspondientes.
Pulsando el botón
de Comienza un nuevo proyecto (o desplegando el menú
correspondiente) aparece la ventana de creación de proyecto nuevo (Figura 4):
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Figura 4 Ventana de definición del proyecto
El nombre del proyecto se define mediante el directorio asociado, donde se guardan
los ficheros de datos. El nombre del directorio será el del proyecto. El usuario debe
de teclear el nombre del nuevo Proyecto, que supondrá la creación de un directorio.
Dicho directorio colgará, por defecto, del directorio raíz \Chac\Proyectos, si bien se
habilitan dos ventanas para que el usuario pueda cambiar este directorio raíz. No
está permitido guardar proyectos en el directorio del programa ni en el directorio
Proyectos
Una vez tecleado el nombre del proyecto se crea el directorio de proyecto en el que
se almacenan de manera automática dos ficheros de configuración, denominados
ficheros.cfg y proyecto.cfg, y un directorio tmp, para archivar los ficheros temporales.
Pulsando el botón
de Recupera un proyecto guardado anteriormente (o
desplegando el menú correspondiente) aparece la ventana para recuperar un
proyecto existente (Figura 5):
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Figura 5. Ventana para recuperar un proyecto.
1.4
CARACTERÍSTICAS DE LOS FICHEROS DE DATOS: EL FORMATO LEMA:
Los ficheros de datos, tipo LEMA, son ficheros ASCII con extensión .txt en los que
se ordenan las series temporales mensuales con las coordenadas del punto de
medida (estación meteorológica o hidrométrica) con el siguiente formato de datos:
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COLUMNAS
1-8
9
10-17
18
19-25
26
27-29
30
31-34
35
DATO
FORMATO
Coordenada X-UTM
Entero
Espacio en blanco
Coordenada Y-UTM
Entero
Espacio en blanco
Código de la Estación
Texto
Espacio en blanco
Tipo de Dato (Ver tabla adjunta)
Texto
Espacio en blanco
Año (4 dígitos)
Entero
Guión (- )
36-37
Año +1 (2 dígitos)
Entero
38-45
Dato del primer mes del año hidrológico (octubre en el caso de
España)
Real
46-53
Dato del segundo mes
Real
54-61
Dato del tercer mes
Real
62-69
Dato del cuarto mes
Real
70-77
Dato del quinto mes
Real
78-85
Dato del sexto mes
Real
86-93
Dato del séptimo mes
Real
94-101
Dato del octavo mes
Real
102-109
Dato del noveno mes
Real
110-117
Dato del décimo mes
Real
118-125
Dato del undécimo mes
Real
126-133
Dato del duodécimo mes
Real
134-141
Dato Anual
Real
Tabla 1 Formato LEMA de la base de datos HIDRO del CEDEX
La falta de dato se indica con un –100.0.
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Estas series temporales se refieren a diferentes tipos de variables como pueden ser
humedad, precipitaciones totales mensuales, precipitación total máxima diaria de
cada mes, caudales medios mensuales, mínimos instantáneos, etc. El tipo de
medida se indica en la cuarta columna mediante un código para el tipo de dato.
El dato de la última columna, corresponde al valor anual que será diferente en
función del tipo de variable que se esté considerando, tal como se resume en la
siguiente tabla:
ESTACIONES METEOROLÓGICAS
CODIGO
DATO
ANUAL
Horas de sol mensuales (horas)
HSM
Total
Humedad relativa media diaria mensual (%)
HMM
Media
Precipitación máxima diaria mensual (mm/día)
PMD
Máxima
Precipitación mensual total (mm)
PMT
Total
Presión atmosférica media diaria mensual (mm/día)
PRM
Media
Radiación solar media diaria mensual (cal/cm /día)
RSM
Media
Temperatura máxima absoluta mensual (º C)
TAX
Máxima
Temperatura media diaria mensual (º C)
TMD
Media
Temperatura máxima media diaria mensual (ºC)
TMX
Media
Temperatura mínima media diaria mensual (ºC)
TMN
Media
Temperatura mínima absoluta mensual (ºC)
TAN
Mínima
Velocidad del viento media diaria mensual (Km/día)
VMD
Media
Humedad mínima
HMN
Mínima
Humedad máxima
HMX
Máxima
Humedad media
HMO
Media
Humedad media H 07
H07
Media
Humedad media H 13
H13
Media
Humedad media H 18
H18
Media
2
Tabla 2 Códigos de tipo de dato en ficheros LEMA. Estaciones meteorológicas
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ESTACIONES EVAPORIMÉTRICAS
Días de precipitación mensuales (días)
EDP
Total
Evaporación Piché media diaria mensual (mm/día)
EVP
Media
Evaporación Tanque media diaria mensual (mm/día)
EVT
Media
Insolación Media diaria mensual (horas/día)
EIN
Media
Velocidad del viento media diaria mensual (km/hora)
EVV
Media
Precipitación media diaria mensual (mm/día)
EPM
Media
Temperatura termómetro húmedo 1ª lectura (ºC)
EH1
Media
Temperatura termómetro húmedo 2ª lectura (ºC)
EH2
Media
Temperatura termómetro húmedo 3ª lectura (ºC)
EH3
Media
Temperatura termómetro seco 1ª lectura (ºC)
ES1
Media
Temperatura termómetro seco 2ª lectura (ºC)
ES2
Media
Temperatura termómetro seco 3ª lectura (ºC)
ES3
Media
Temperatura máxima media diaria mensual (ºC)
ETX
Media
Temperatura mínima media diaria mensual (ºC)
ETN
Media
Evaporación total mensual (mm)
EVM
Total
Tabla 3 Códigos de tipo de dato en ficheros LEMA. Estaciones evaporimétricas
ESTACIONES DE AFORO
3
Caudales máximos instantáneos mensuales (m /s)
3
Aportaciones mensuales (Hm )
3
Caudales medios mensuales (m /s)
3
Caudales medios diarios máximos mensuales (m /s)
3
Caudales medios diarios mínimos mensuales (m /s)
AMI
Máximo
AMA
Total
AMQ
Media
AMX
Máximo
AMN
Mínimo
Tabla 4 Códigos de tipo de dato en ficheros LEMA. Estaciones de aforo
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DE AGRICULTURA,
ALIMENTACIÓN Y MEDIO
AMBIENTE
CENTRO DE ESTUDIOS
Y EXPERIMENTACIÓN
DE OBRAS PÚBLICAS
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EMBALSES
er
3
Reservas mensuales medias 1 o último día (Hm )
BMR
Media
BME
Media
Salidas medias mensuales (m /s)
BMS
Media
Caudales naturales simulados
BNS
Media
3
Entradas medias mensuales (m /s)
3
Tabla 5 Códigos de tipo de dato en ficheros LEMA. Embalses
CANALES
3
Caudales máximos instantáneos mensuales (m /s)
3
Aportaciones mensuales (Hm )
3
Caudales medios mensuales (m /s)
3
Caudales medios diarios máximos mensuales (m /s)
3
Caudales medios diarios mínimos mensuales (m /s)
CMI
Máximo
CMA
Total
CMQ
Media
CMX
Máximo
CMN
Mínimo
Tabla 6 Códigos de tipo de dato en ficheros LEMA. Canales
DETRACCIONES
BOMBEOS ESPECÍFICOS (mm)
BEM
Total
Tabla 7 Códigos de tipo de dato en ficheros LEMA. Detracciones
SIMULACIÓN DE RECURSOS
Precipitación total mensual completada (mm)
PMC
Suma
Variable meteorológica completada
COM
Suma
Precipitación media areal (mm)
PMA
Suma
ETP media areal (mm)
EPA
Suma
Evapotranspiración real mensual media areal (mm)
ERA
Suma
Caudal medio mensual simulado (m /s)
QSI
Media
Humedad mensual media areal en el suelo (mm)
HMA
Volumen de agua en acuífero mensual medio areal (mm)
VMA
Error, caudal mensual simulados menos el registrado
RES
3
Tabla 8 Códigos de tipo de dato en ficheros LEMA. Simulación de recursos
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MEDIO AMBIENTE
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A continuación se muestra un fichero ejemplo con una línea de cabecera indicativa
de las posiciones de cada campo.
Figura 6. Formato LEMA
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2
UTILIDADES
Dentro de este menú podemos encontrar aplicaciones para la importación de datos
desde Excel o Access a formato LEMA, para el cambio de parámetros básicos, mes
de comienzo del año hidrológico, dimensiones del número de años por estación y
número de estaciones, idioma, así como fijar los directorios de trabajo o el borrado
de proyectos.
Figura 7. Menú utilidades
2.1
GENERACIÓN DE FICHEROS LEMA
Previa a la carga de los ficheros puede ser necesaria la generación de éstos en el
formato adecuado o el establecimiento de las características del estudio en cuanto a
dimensiones y año hidrológico. Esto es posible desde la opción de Utilidades.
Para la Generación de ficheros LEMA, se siguen los siguientes pasos:
1. Seleccionar la matriz original en Excel o Access con todos los campos
necesarios de un fichero LEMA. Deben seleccionarse la matriz de datos y una
línea superior en blanco.
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ALIMENTACIÓN Y
MEDIO AMBIENTE
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Figura 8 Fichero de Excel. Primera fila en blanco o títulos
2. Seleccionar copiar.
3. Acceder al menú Generación de ficheros LEMA y pegar.
Figura 9 Generación de ficheros LEMA
Tras la transformación de los ficheros en formato LEMA, CHAC ofrece la opción de
grabarlos en la dirección deseada pulsando el botón Grabar fichero LEMA
Figura 10 Pegado desde el portapapeles de ficheros Excel o Access
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ALIMENTACIÓN Y MEDIO
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Figura 11 Generación de ficheros LEMA. Primera fila en blanco o títulos
Figura 12 Fichero ASCII resultado de la transformación a LEMA
2.2
PREFERENCIAS
2.2.1 Año hidrológico y dimensiones
Puesto que dentro de los objetivos de la difusión de esta aplicación se encuentra su
aplicación para estudios en cualquier espacio geográfico, se hace imprescindible
ofrecer la posibilidad de escoger para cada proyecto las características del año
hidrológico así como las dimensiones del estudio.
Esta opción se habilita dentro de la sección de Utilidades, apareciendo el siguiente
cuadro tras seleccionar la opción Preferencias, Año hidrológico y Dimensiones
También se ejecuta automáticamente la primera vez que se abre el programa.
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Figura 13 Configuración inicial de CHAC
2.2.2 Directorio de proyectos
También dentro de Preferencias podemos redireccionar el proyecto escogiendo la
opción de Directorio del proyecto
Figura 14 Redireccionado del proyecto
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2.2.3 Idioma
Figura 15 Menú para la elección de idioma
2.3
BORRAR UN PROYECTO
Por último, la opción Utilidades permite borrar un proyecto completo con todos los
ficheros asociados o bien escogiendo solo los de generación temporal, que son los
generales del proyecto o aquellos precedidos por el símbolo $.
Figura 16 Eliminación de un proyecto
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ALIMENTACIÓN Y MEDIO
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3
SERIES TEMPORALES
Los botones habilitados con la carga del fichero de datos se corresponden con las
opciones del menú Series temporales y permiten acceder a los distintos módulos
de cálculo de la aplicación:
Edición de las series temporales
Dibujo de las series temporales
Cronograma de las series temporales
Estadístico de las series temporales
Dobles acumulaciones entre estaciones
Completado de series temporales
Ponderación de series LEMA
Leyes de frecuencia
Ponderación de informes de Leyes de frecuencia
3.1
FICHEROS DE DATOS: SELECCIÓN DEL FICHERO DE DATOS
Al crearse el nuevo proyecto, se habilita un nuevo botón, el de abrir el fichero de
datos:
Figura 17 Botón de carga de ficheros
También se activa la opción Fichero de datos en el menú desplegable de series
temporales. Seleccionando esta opción o pulsando el botón de abrir ficheros, se
despliega la ventana de ficheros:
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MEDIO AMBIENTE
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Figura 18 Ventana de abrir fichero de datos
Pulsando el botón Abrir fichero, se despliega la ventana de selección del fichero de
datos:
Figura 19 Ventana de selección de los ficheros de datos
Seleccionado el fichero, se cargan los datos en memoria, apareciendo en la ventana
de datos del fichero:
Figura 20 Ventana del fichero de datos
Una vez cerrado el fichero con el botón Cerrar, se copian los datos en ficheros de la
aplicación, quedando habilitados los botones y menús de la aplicación:
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Figura 21 Botones de la aplicación
3.2
EDITAR: EDICIÓN Y MODIFICACIÓN DEL FICHERO DE DATOS
Esta opción permite editar el contenido de la base de datos con el fin de modificar su
contenido. Pulsando el botón de Edición del fichero de datos o seleccionando la
opción Editar del menú de Series temporales, se abre la ventana de edición de los
datos:
Figura 22 Ventana de edición de datos de series temporales
En esta ventana se dispone de un campo para seleccionar la estación cuyos datos
se quiere editar, directamente por su indicativo. Un cursor permite listar todas las
estaciones disponibles en la base de datos. Seleccionada la estación aparecen sus
datos temporales ordenados por años hidrológicos. Los valores tanto mensuales
como anuales pueden modificarse directamente sobre la tabla. Para anular datos, se
les atribuye el valor –100 mediante el botón Poner a –100 seleccionando
previamente un rango de casillas con el ratón. Cualquier modificación solamente se
almacena en el fichero de trabajo de la aplicación, nunca en el fichero original. La
aplicación permite también Copiar al portapapeles el fichero de datos.
3.3
DIBUJO DE LAS SERIES TEMPORALES
Seleccionando esta opción se despliega la ventana de dibujo de series temporales:
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Figura 23 Ventana de dibujo de series temporales
En esta ventana aparece un campo para la selección de la estación, con un cursor
que permite visualizar todas las estaciones disponibles en el fichero LEMA de series
temporales cargado. Seleccionada la estación, se despliega un gráfico con años
hidrológicos en las abscisas y con datos mensuales en las ordenadas, utilizándose
como escala de abscisas los años primero y último de todas las series de estaciones
contenidas en el fichero LEMA; como escala de ordenadas se utiliza el máximo valor
de los datos mensuales de todas las series. Ambas escalas pueden modificarse en
función de la serie de datos a representar. Así, la escala de ordenadas puede
ajustarse automáticamente al rango de datos escogiendo la opción Auto del cuadro
Escala Y, mientras en el caso de las abscisas, el usuario puede establecer los años
que desea que se representen mediante la opción AMPLIAR
También se dispone del botón Imprimir gráfico que permite volcar el gráfico
desplegado en pantalla por impresora.
3.4
CRONOGRAMA
Seleccionando esta opción se despliega la ventana del cronograma mensual:
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Figura 24 Ventana del cronograma
El cronograma, en el que se representan los periodos cubiertos por las series
temporales del conjunto de las estaciones (años hidrológicos en abscisas y
estaciones en ordenadas) es útil para estudiar los periodos comunes de existencia
de datos de las estaciones, con el fin de determinar el periodo de estudio común a
todo el conjunto o parte de él. Puede volcarse a impresora mediante el botón
Imprimir gráfico de la izquierda de la ventana.
3.5
ESTADÍSTICO
Esta opción abre la ventana del estadístico:
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30
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Figura 25 Estadístico de las series temporales
El estadístico presenta, para cada estación de la base de datos, un listado de las
siguientes variables estadísticas calculadas para la serie anual:
Número total de años con datos de cada estación
Número de años completos, es decir, con datos en todos los meses
Valor medio de toda la serie anual
Coeficiente de variación de la serie anual
Coeficiente de sesgo de la serie anual
Mediante el botón Imprimir puede volcarse el estadístico a impresora.
También aquí es posible copiar los datos del estadístico al portapapeles mediante la
opción Pegar al portapapeles
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CÁLCULO DE ESTADÍSTICOS
n
mx
Media
i 1
Coeficiente de variación
CV
Coeficiente de Sesgo
CS
xi
n
x
mx
1
n
n
( xi
mx ) 3
3
i 1
Tabla 9 Formulario de estadísticos
3.6
DOBLES ACUMULACIONES
El método de las dobles acumulaciones es una técnica para valorar la consistencia
de una serie temporal en función de otra serie de referencia. Para su aplicación se
toman las dos series de datos durante el periodo común de registro, comparándose
en un diagrama x-y sus series acumuladas. Si la relación entre las dos series se ha
mantenido estable, es decir, a los incrementos de una corresponden los
proporcionales en la de referencia, la representación mostrará una tendencia lineal.
En caso contrario, la presencia de quiebros y saltos indica cambios en la relación
entre las series de datos y por tanto posibles errores.
CHAC permite efectuar el análisis de dobles acumulaciones entre estaciones para el
estudio de la correlación de sus datos mediante la opción Dobles acumulaciones
dentro del menú de Series temporales.
En primer lugar deben agruparse las estaciones en grupos de estaciones
homogéneas:
Figura 26 Ventana de creación de grupos de estaciones homogéneas
Decidido el número de grupos de estaciones homogéneas, aparece la ventana de
formación de los grupos de estaciones:
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Figura 27 Ventana de formación de los grupos de estaciones
Esta ventana presenta campos para formar los grupos seleccionando las estaciones
con el ratón, e incluyéndolas en cada grupo mediante las flechas. Permite rectificar
la decisión de incluir o no una estación en un grupo, así como modificar el número
de grupos.
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Figura 28 Constitución de un grupo de estaciones homogéneo
Para facilitar la constitución de los grupos de estaciones, se cuenta con dos ayudas:
Gráfica o plano de la situación de las estaciones. Permite estudiar la proximidad
de las estaciones y la formación de los grupos.
Estadístico de las estaciones. Permite comparar los estadísticos en la formación
de los grupos.
En cualquier momento puede cambiarse el número de grupos. También se dispone
de un botón para Imprimir la situación de las estaciones.
Una vez constituidos los grupos, se aceptan con el botón Aceptar, apareciendo la
ventana de dobles acumulaciones en la que se representan los porcentajes de las
series acumuladas de las estaciones seleccionadas. Solo se representarán las
series acumuladas de datos contemporáneos de las estaciones seleccionadas:
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Figura 29 Ventana de dobles acumulaciones
Para obtener la dobles acumulaciones entre las estaciones de un grupo, basta con
escoger el grupo en el campo de grupos, y seleccionar las estaciones a relacionar
en cada eje con el ratón, obteniéndose inmediatamente el gráfico de porcentaje de
series acumuladas año a año en la ventana de la derecha. Puede efectuarse el
estudio entre los datos de una estación y los de la MEDIA del grupo, calculada con
el resto de estaciones del mismo grupo. Se dispone de botones para Imprimir los
gráficos, para Volver a la ventana de constitución de los grupos en el caso en que a
la vista de las dobles acumulaciones fuera necesario, y para pasar al módulo de
Completado de datos.
3.7
COMPLETADO DE DATOS
Para completar las lagunas en las series de datos, se utiliza el menú Completado
de datos. A partir de un modelo de regresión bivariado con estacionarización previa
mensual de las series de datos (CORMUL) se completan, bajo determinadas
condiciones impuestas por el usuario, las lagunas existentes en las series de datos
de un fichero LEMA.
La secuencia de cálculos para la realización de la correlación múltiple queda
especificada en el fichero de resultados intermedios. En primer lugar aparecen las
matrices correspondientes a los datos mensuales de las estaciones seleccionadas
para el completado en el periodo de estudio escogido. Son estaciones seleccionadas
aquellas que tienen más de cinco datos en cada uno de los doce meses en ese
periodo seleccionado.
La elección de la pareja de estaciones que va a ser utilizada para el completado de
cada una de las lagunas de una estación dada se basa en considerar un umbral
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mínimo del coeficiente de correlación múltiple ponderado según la expresión de la
matriz de priorizacion.
FASES OPERATIVAS DEL COMPLETADO DE DATOS
1.
Estacionarización de las series de datos de precipitación:
xi , j
ti , j
ti,j es una serie estacionaria en media y varianza sin tendencias estacionales.
Siendo:
Sj
N
1
N
xj
xj
xi , j
Sj
j 1
1
N
Donde
N
xi , j
xj
xi , j : Precipitación para el mes j del año i
2
j 1
x j : Media del mes j
N: Número de años de la serie
S j : Desviación típica del mes j
3
2.
Establecimiento de la ecuación de regresión: Expresa los valores t i,j de una estación como
1
2
función de los de otra pareja de estaciones (ti,j ti,j ):
ti, j
3
ti, j
3
a1 t i , j
1
ti, j
1
a2 ti, j
2
ti, j
2
Donde:
i, j
1, 2, 3 corresponden al número de orden de estación
a1
a2
y
son los coeficientes de regresión parcial función de los coeficientes de correlación simple r1,3 r2,3
r1,2
i, j
es un ruido independiente de distribución normal con media 0 y desviación típica S
1
2
ti, j , ti, j , ti, j
3.
Pij
k
xi , j
valor medio de la serie estacionarizada de cada estación. Su valor será 0
Proceso de completado según la matriz de priorización que permite la elección de la pareja de
estaciones (i, j) con que se completa una tercera (k) en función de su correlación y el número de
datos comunes entre las tres estaciones:
Rij
4.
3
k
Nij k
N ciclo
a
Siendo:
Pijk
Coeficiente de correlación múltiple ponderado por el número de
meses con datos comunes. Coeficiente de priorización
Rijk
Coeficiente de correlación múltiple entre la estación k y las
estaciones i y j.
Nijk
Número de
meses con datos comunes entre las series
correspondientes a las estaciones i, j y k.
Nciclo
Número de meses total del ciclo de completado.
a
Exponente de priorización.
Desestacionarización de las series de datos
xj
S j ti, j
Tabla 10 Formulario del completado de series
El resto de información que aparece en el informe de resultados intermedios es la siguiente:
1. Serie de precipitaciones estacionarizadas
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MEDIO AMBIENTE
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AÑO
1965
1966
1967
1968
1969
1970
1971
1972
1973
1974
1975
SERIES DE PRECIPITACIONES ESTACIONARIZADAS
******************************************
ESTACION N. 08308
OCTU NOVI DICI ENER
FEBR MARZ
ABRI MAYO JUNI JULI AGOS
SEPT
1.485 .154 -.153 .838
.325 -.997
.464 -.368 .232 .606 -1.006 -.633
-.026 -.568 -.847 -.110
.325 -.081
.080 -.886 -.865 -.833 .778 -.932
-.626 2.730 -.847 -.845
.578 -.106 -.339 -.548 .194 -.801 -.129 -.962
-1.154 .216 -.103 999.0 1.613 .024
.736 -.215 .201 -.785 -.886
.702
1.312 .146 -.177 2.490 -1.467 -.567 -1.041 -.632 -.679 .146 -.749 -1.082
-.339 -.652 .041 .199 -.922 -.081 1.739 2.782 -.808 .341 -.359 1.693
1.776 .020 2.566 .361 -.751 .133 -1.593 .675 -.997 -.289 -.036 1.654
-.162 .597 -.574 -.667 -1.539 -.821 -.294 -.528 2.303 .280 -.876
.598
-.459 -.755 -.403 -.811 -.077 2.758 1.337 -.839 -.581 -.548 .793 -1.082
-.579 -.928 -.822 -.869 1.150 .683 -1.254 .276 1.468 -.833 -.075
.092
-1.227 -.959 1.321 -.585 .768 -.946
.167 .283 -.468 2.718 2.547 -.049
Figura 30 Serie de precipitaciones estacionarizadas para la estación 08308
2. Matriz de coeficientes de regresión parcial y matriz de datos comunes. La
primera matriz representa los coeficientes de regresión parcial entre parejas
de estaciones. El orden de las filas y columnas corresponde al orden de la
estación en el fichero original LEMA. La matriz de datos comunes indica el
número de meses con medidas simultáneas en las parejas de estaciones.
MATRIZ COEFICIENTES DE REGRESION PARCIAL
****************************************
1.00 .63 .66 .79 .75 .79 .51 .83
.63 1.00 .72 .72 .67 .75 .86 .50
.66 .72 1.00 .76 .76 .83 .68 .63
.79 .72 .76 1.00 .76 .78 .60 .65
.75 .67 .76 .76 1.00 .79 .57 .68
.79 .75 .83 .78 .79 1.00 .66 .75
.51 .86 .68 .60 .57 .66 1.00 .43
.83 .50 .63 .65 .68 .75 .43 1.00
MATRIZ DATOS COMUNES
********************
131 114
93
98
85
91 129 130
114 115
77
91
74
75 113 114
93
77
94
61
62
66
92
93
98
91
61
99
66
59
99
98
85
74
62
66
86
72
84
85
91
75
66
59
72
92
90
91
129 113
92
99
84
90 130 129
130 114
93
98
85
91 129 131
Figura 31 Matriz de coeficientes de regresión parcial y matriz de datos comunes
3. Matriz de correlación múltiple y matriz de datos comunes para la estación
MATRIZ CORRELACION MULTIPLE ESTACION N.08308
******************************************
.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00
.00 .00 .70 .80 .77 .79 .64 .87
.00 .00 .00 .80 .76 .79 .67 .85
.00 .00 .00 .00 .82 .84 .79 .89
.00 .00 .00 .00 .00 .81 .75 .87
.00 .00 .00 .00 .00 .00 .79 .87
.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .85
.00 .00 .00 .00 .00 .00 .00 .00
MATRIZ NUM. DATOS COMUNES ESTACION N.08308
******************************************
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
76
90
73
74 112 113
0
0
0
60
61
65
91
92
0
0
0
0
65
58
98
97
0
0
0
0
0
71
83
84
0
0
0
0
0
0
89
90
0
0
0
0
0
0
0 128
0
0
0
0
0
0
0
0
Figura 32 Matriz de correlación múltiple y matriz de datos comunes para la estación 08308.
4. Las matrices con cabecera elección pareja de estaciones indican para cada
estación a completar y mes, las estaciones seleccionadas por el indicativo
orden. Son dos matrices por tratarse de una regresión bivariada. El valor 0
representa la ausencia de estación para el completado.
ELECCION PAREJA DE ESTACIONES
*****************************
ESTACION N. 08308
MINISTERIO
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MINISTERIO
DE AGRICULTURA,
ALIMENTACIÓN Y MEDIO
AMBIENTE
CENTRO DE ESTUDIOS
Y EXPERIMENTACIÓN
DE OBRAS PÚBLICAS
Manual de CHAC
AÑO OCTU
1965 4
1966 4
1967 4
1968 4
1969 4
1970 4
1971 4
1972 4
1973 4
1974 6
1975 6
NOVI
4
4
4
4
4
4
4
4
4
6
6
DICI
4
4
4
4
4
4
4
4
6
6
6
ENER
4
4
4
4
4
4
4
4
4
6
6
FEBR
4
4
4
4
4
4
4
4
6
6
6
MARZ
4
4
4
4
4
4
4
4
6
6
6
ABRI
4
4
4
4
4
4
4
4
6
6
6
MAYO
4
4
4
4
4
4
4
4
6
6
6
JUNI
4
4
4
4
4
4
4
4
6
6
6
JULI
4
4
4
4
4
4
4
4
6
6
6
AGOS
4
4
4
4
4
4
4
4
6
6
6
SEPT
4
4
4
4
4
4
4
4
6
6
6
AÑO OCTU
1965 8
1966 8
1967 8
1968 8
1969 8
1970 8
1971 8
1972 8
1973 8
1974 8
1975 8
NOVI
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
DICI
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
ENER
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
FEBR
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
MARZ
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
ABRI
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
MAYO
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
JUNI
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
JULI
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8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
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8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
SEPT
8
8
8
6
8
8
8
8
8
8
8
Figura 33 Elección de pareja de estaciones para la estación 08308
Se puede acceder a completar los datos bien directamente desde el menú
Completado de datos o desde el módulo de Dobles acumulaciones. En el primer
caso, el proceso de completado se inicia con todas las estaciones del fichero de
datos, mientras que si se accede por el menú de dobles acumulaciones, el
completado se efectuará a partir de la unión de los grupos de estaciones generados
previamente. Si se accede directamente por el módulo de completado, se despliega
inicialmente la ventana de selección de estaciones a completar:
Figura 34 Ventana de selección de estaciones a completar
Al igual que la ventana de dobles acumulaciones, esta ventana dispone del plano de
situación de las estaciones y del estadístico para facilitar la selección. La selección
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MEDIO AMBIENTE
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38
Manual de CHAC
se realiza directamente con el ratón y los botones flecha. Al pulsar Proceder al
Completado de Datos, se despliega la ventana de parámetros del completado:
Año inicial que se completa
Año final que se completa
Exponente de priorización
Umbral de priorización
Figura 35 Ventana de parámetros del completado
Se Acepta y aparece, cuando sea preciso, una ventana de aviso por rechazo de
estaciones:
Figura 36 Ventana de aviso de estaciones desechadas para el completado
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Al aceptar la eliminación de estaciones propuesta, se efectúa el completado. El
nuevo fichero de precipitaciones completadas se almacena en fichero ASCII con
nombre genérico Series Completadas.txt y formato LEMA. El código pasa a ser
PMC, en lugar de PMT, para distinguir el completado del original. La presentación de
resultados se muestra en la ventana final:
Figura 37 Ventana del fichero de datos completados
Se dispone de un botón de vuelta atrás por si el resultado no fuera satisfactorio, otro
para Copiar el fichero resultado al portapapeles, así como de otro para realizar el
Estadístico de los datos completados:
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40
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Figura 38 Estadístico de los datos completados
3.8
PONDERACIÓN DE SERIES LEMA
Este módulo permite la ponderación y cálculo de series de variables hidrológicas,
por ejemplo para el cálculo de una precipitación media areal. La asignación es
estación-peso, wi, ponderando toda la serie de cada estación ( Pi ). La media areal se
obtiene según la formulación:
P
i
( x, y) Pi
i 1, n
Escogiendo la opción Ponderación de series Lema dentro de Series Temporales
se accede a Ponderación directa. Al pulsar esta opción se despliega la ventana
siguiente:
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Figura 39 Selección de estaciones para el cálculo areal
De nuevo, como para las dobles acumulaciones, podemos escoger las estaciones
seleccionadas para el estudio pinchando sobre la flecha. Tras aceptar la selección,
aparece la ventana en que deben indicarse por teclado los pesos asignados a cada
estación. La ventana del menú permite ponderar las series mensuales utilizando un
único coeficiente común a todos los meses o introducirlos mes a mes. Si se opta por
esta segunda opción, en las casillas del peso anual aparece un peso promediado.
Figura 40 Pesos para el cálculo areal
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Tras asignar los pesos y pulsando el botón de Generar fichero de datos areales,
se pasa a la siguiente ventana en la que debe indicarse el ciclo anual de cálculo, las
coordenadas y el código del punto al que se asignará el valor areal obtenido. Por
ejemplo, el código de una estación de aforos si lo que se pretende representar las
precipitaciones medias areales de esa cuenca vertiente.
Figura 41 Periodo de generación de datos areales
Al aceptar, CHAC genera el fichero con formato .txt de datos ponderados y
automáticamente presenta en pantalla una ventana para direccionar y guardar tanto
éste como el fichero de pesos de forma que más adelante podremos recuperar este
último para nuevos cálculos sin más que acceder a Recuperar fichero de datos
dentro de Ponderación de series LEMA
Figura 42 Fichero de salida de datos ponderados
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Figura 43 Fichero de pesos
Figura 44 Recuperación del fichero de pesos previamente grabado
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Figura 45 Recuperación del fichero de pesos
3.9
LEYES DE FRECUENCIA
Los estudios de frecuencia de series temporales anuales se realizan desde este
menú, Leyes de Frecuencia, que se ha estructurado de la siguiente manera:
LEYES DE FRECUENCIA
FRECUENCIA NO PARAMÉTRICA:
Siendo:
Gringorten
P
–i: orden del dato en la serie ordenada de mayor a menor
i 0.44
n 0.12
–n, número total de datos anuales en la serie
LEYES DE FRECUENCIA DE AJUSTE PARAMÉTRICO: CHAC calcula la siguientes funciones permitiendo el ajuste
de parámetros indicado para cada una:
FUNCIÓN:
TIPOS DE AJUSTE POSIBLES
NORMAL:
2 parámetros :
-Media
f x
1
2
e
1 x
2
2
Momentos
-Escala
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LEYES DE FRECUENCIA
GUMBEL •
Momentos
x u
e
2 Parámetros:
Máxima verosimilitud
F ( x) e
-Localización,
x u
x u
-Escala
1
f ( x)
Coeficiente de sesgo=1,14
e
Momentos ponderados probabilísticamente
·e
SQRT
2
Parámetros:
-Forma
F ( x) e
x 0
k· 1
·x
· x ·e
Máxima verosimilitud
-Escala
LogPEARSON III
1
·x u
r
· (r )
f ( x)
3 Parámetros:
-Localización
r
-Escala
x u
r 1
·e
Individual con sesgo muestral
0
-Forma
GEV
1 k·
F ( x)
x u
1
k
Momentos
e
3 Parámetros:
-Localización
f ( x)
1
· 1 k·
1
x u
k
1
1 k·
x u
·e
-Escala
k
-Forma
0,
0,
x
u
1
k
Máxima verosimilitud
Momentos ponderados probabilísticamente
k
: Parámetro de escala
Siendo para todas ellas los parámetros:
K: Parámetro de forma
u: Factor de localización
MOM: por momentos (tipo de ajuste utilizado por defecto) o LMOM por momentos de los logaritmos
ML: por máxima verosimilitud
PWM: por momentos ponderados probabilísticamente
Máxima verosimilitud fijando sesgo
Ajuste individual con sesgo muestral
Tabla 11. Formulario de las leyes de frecuencia
Al seleccionar esta opción mediante el botón correspondiente o el menú Leyes de
frecuencia se despliega la ventana:
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Figura 46 Ventana de leyes de frecuencia
En ella se dispone de un campo con cursor para seleccionar la estación,
así como botoneras para seleccionar el tipo de ley de frecuencia y el
método de cálculo.
Los métodos de cálculo propuestos para cada ley son los descritos
previamente y aparecerán activos unos u otros en función de la ley escogida.
También se generará un gráfico con la escala adecuada (normal o Gumbel):
Figura 47 Representación de función de distribución sin ajuste paramétrico en papel Gumbel
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Figura 48 Representación de función de distribución sin ajuste paramétrico en papel normal
Figura 49 Ejemplo de ajuste paramétrico de una función NORMAL
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Figura 50 Ejemplo de ajuste paramétrico de una función Gumbel
Figura 51 Ejemplo de ajuste paramétrico de una función SQRT et max
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Figura 52 Ejemplo de ajuste paramétrico de una función Log Pearson III
Figura 53 Ejemplo de ajuste paramétrico de una función GEV
Se dispone de botones para Imprimir el gráfico y los valores de la distribución.
Para cada estación analizada, CHAC genera un fichero informe que consta de una
cabecera con los datos muestrales, los mismos datos ordenados de menor a mayor,
la probabilidad de ocurrencia utilizando la fórmula de Gringorten y los parámetros y
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cuantiles derivados del ajuste paramétrico de la función de distribución seleccionada.
Por defecto se asume que el nombre de los ficheros corresponde al código de la
estación seguido de .txt.
Figura 54 Fichero informe de leyes de frecuencia
3.10 PONDERACIÓN DE INFORMES DE LEYES DE FRECUENCIA
La ponderación de los cuantiles de las leyes de frecuencia se realiza desde un menú
distinto al de la ponderación anterior de ficheros LEMA. En este caso los datos a
ponderar son los cuantiles de las leyes de frecuencia que se encuentran en los
informes del directorio de trabajo. CHAC identifica estos informes y los códigos de
estaciones aparecen en el menú para seleccionar las estaciones y asignar los
pesos. La selección se lleva a cabo utilizando los botones flecha como en menús
anteriores.
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Figura 55. Selección de estaciones para ponderación de cuantiles de leyes de frecuencia
Figura 56. Asignación de pesos a las estaciones
Figura 57. Ventanas para guardar fichero de resultados y pesos
En el fichero de resultados aparecen los cuantiles ponderados en una única
columna. El orden de estos datos corresponde al de las probabilidades asociadas a
los periodos de retorno 2, 5, 10, 25, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 5000, 10000 y
20000 años.
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4
CALCULO DE APORTACIONES
El apartado de Cálculo de aportaciones permite la obtención de los valores de
evapotranspiración potencial (ETP) así como la transformación de los datos de
precipitación mensuales en aportaciones mediante la aplicación del modelo de
Témez.
4.1
OBTENCIÓN DE LA ETP
4.1.1 Métodos de cálculo
Se considera como evapotranspiración potencial o del cultivo de referencia a la tasa
máxima a la que se podría evapotranspirar agua bajo condiciones óptimas de
suministro con el suelo existente. Accediendo al menú de ETP dentro de la opción
de Cálculo de aportaciones, el programa permite el cálculo de la
evapotranspiración potencial por tres métodos diferentes, dos de ellos
experimentales (Thornthwaite y Blaney-Criddle) y un tercero físicamente basado
(Penman Monteith)
Figura 58 Ventana de cálculo de la ETP
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CÁLCULO DE LA ETP
Método de Thornthwaite.
10 T
ETP 16,2 b
I
a
ETP
C T
Donde:
I: índice de calor anual
a
12
Ti
0º C : I
i 1
a: exponente de la formulación
a
Ti
5
1,51
f ( I ) 0,49 0,0179 I
0,000077 I 2
0,000000675 I 3
b: número de horas de sol mensuales
b
f (lat , dec )
Tabla 12 Formulario de cálculo de la ETP por Thornthwaite
CÁLCULO DE LA ETP
Método de Blaney-Criddle.
f
p 0,46 T
8,13
a
0,0043 hr ,mín
n
N
b
f (hr ,min ,
n
, ud ,2 )
N
0,0059684 hr ,min
Siendo:
n
N
1,41
0,81917 0,0040922 hr ,min 1,0705
n
N
0,065649 u d , 2
0,0005967 hr ,min u d , 2
•f, factor de consumo
T, temperatura media mensual en ºC
p, porcentaje medio de horas de sol con relación al año
hr,min la humedad relativa media de las mínimas diarias
n/N el ratio entre las horas de sol reales y las máximas posibles
ud,2 la velocidad del viento media diurna (7 a 19h) medida a 2 m de altura
Tabla 13 Formulario de cálculo de la ETP por Blaney Criddle
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ALIMENTACIÓN Y
MEDIO AMBIENTE
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CÁLCULO DE LA ETP
Método de Penman Monteith
Rn
G
a
cp
ETPr
w
rc
f ( LAI )
LAI
ra
ETPc
r
1 c
ra
lv
200
LAI
eas e
ra
rc
G 0,38 (Tdía ,n Tdía ,n 1 )
69
24 hherbáceo
f (u )
Donde:
Kc ETPr
G 0,07 (Tmes,n Tmes,n 1 )
208
u2
•ra, la resistencia aerodinámica a los flujos de vapor y calor sensible
•rc, la resistencia a los flujos de vapor a través de la planta y superficie evaporante, f(tipo de
planta, estado y cobertura)
Tabla 14 Formulario de cálculo de la ETP por Penman Monteith
Puesto que cada metodología se basa en unos parámetros y datos meteorológicos,
el programa requerirá unos ficheros de datos de entrada diferentes. Así:
1. Si se selecciona el cálculo por Thornthwaite aparecerán activos los botones
de “parámetros” y “Temperaturas” y al pinchar sobre ellos aparecerá un
cuadro de dialogo donde deberemos indicarle la dirección de dichos ficheros.
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Figura 59 Cálculo de la ETP por Thornthwaite
2. Si la opción de calculo de la ETP escogida es alguna de las otras dos
posibles, aparecerán activos también los botones de “Humedad”, “Horas de
Sol” y “Velocidad del Viento”. En el caso de Blaney – Criddle la humedad es la
media de las mínimas diarias, mientras que para Penman Monteith es la
media de las medias diarias.
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Figura 60 Cálculo de la ETP por Blaney Criddle
4.1.2 Descripción de los ficheros para el cálculo de la ETP:
Los ficheros necesarios para el cálculo de la ETP así como sus formatos, son los
que se describen a continuación
1. Fichero de parámetros: Es el mismo para las tres metodologías; su formato
es:
Figura 61 Fichero de parámetros para el cálculo de la ETP
Es importante que la alineación de los códigos de estación sean idénticas a los
empleadas en el campo correspondiente del fichero LEMA de datos originales. El
orden y tipo de parámetros incluidos es:
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COLUMNAS
1-7
8
9-15
16
17-23
24
25-32
33
34-41
42
43-50
51
52-59
DATO
FORMATO
Código de la Estación
Texto
Espacio en blanco
Longitud: signoGGMMSS
Entero
Espacio en blanco
Latitud: signoGGMMSS
Entero
Espacio en blanco
Altura del anemómetro
Real(1 decimal)
Espacio en blanco
Albedo
Real(2 decimal)
Espacio en blanco
Cociente entre las velocidades diurna y Real(1 decimal)
nocturna
Espacio en blanco
Altitud de la estación (msnm)
Real(1 decimal)
Tabla 15 Descripción del formato del fichero de parámetros
2. Temperaturas medias: El código del tipo de datos es TMD, temperatura
media diaria mensual:
Figura 62 Fichero de temperaturas para el cálculo de la ETP
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3. Humedades relativas: Tanto este fichero como los siguientes se emplean
solo para el cálculo de la ETP por los dos últimos métodos.
En el caso de la metodología de Penman Monteith el código del tipo de dato es
HMM indicativo de humedad relativa media diaria mensual:
Figura 63 Fichero de humedades para el cálculo de la ETP según Penman Monteith
Para el cálculo de la ETP según Blaney Criddle el dato será de humedad relativa
media mensual de las mínimas diarias cuyo código es HMN:
Figura 64 Fichero de humedades para el cálculo de la ETP según Blaney Criddle
4. Horas de sol: Con indicativo HSM de horas de sol mensuales y formato:
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Figura 65 Fichero de horas de sol para el cálculo de la ETP
5. Velocidad del viento: Último fichero cuyo código es VMD de velocidad del
viento media diaria mensual y su formato es:
Figura 66 Fichero de velocidad del viento para el cálculo de la ETP
4.2
MODELO DE TÉMEZ
Para llevar a cabo la transformación de precipitaciones en escorrentías, CHAC
aplica en el apartado de Cálculo de aportaciones el modelo de Témez (Témez, 1977;
Estrela, 1993). Se trata de un modelo agregado de simulación continua de pocos
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parámetros y de paso mensual. Simula los principales procesos de transferencia de
agua en el ciclo hidrológico considerando dos almacenamientos, suelo y acuífero.
Precipitación
PRINCIPIO DE CONTINUIDAD
O CONSERVACION DE MASA
Excedente
SUELO
Zona no saturada
VEGETACION
Escorrentía
superficial
Infiltración
Escorrentía
total
Escorrentía
subterránea
ACUIFERO
Zona saturada
Figura 67 Esquema del Modelo de Témez
PROCESO DE CÁLCULO MENSUAL DEL MODELO DE TÉMEZ
P0: Umbral de escorrentía. mm
Hmáx: Parámetro de humedad máxima. mm/mes
C: Parámetro de excedente.
Imáx: Parámetro de infiltración máxima. mm/mes
: Parámetro coeficiente de descarga del acuífero. días
-1
K: Parámetro coeficiente de uso de suelo medio sobre ETP
Pi: Precipitación; mes (i). mm
Hi-1: Humedad antecedente; mes (i-1). mm
Siendo:
EPi: Evapotranspiración potencial, afectada por el coeficiente de usos de suelo; mes
(i). mm
ERi: Evapotranspiración real; mes (i). mm
Ti: Excedente; mes (i). mm
Vi: Volumen almacenado; mes (i). mm
Ii: Infiltración; mes (i). mm
ASUP_i: Escorrentía superficial; mes (i). mm
ASUB_i: Escorrentía subterránea; mes (i). mm
3
Qi: Caudal subterráneo; mes (i). m /s
ATOT_i: Escorrentía total; mes (i). mm
Umbral de escorrentía, Po
Excedente, Ti
P0
C Hmáx Hi
Pi
Po
Ti
Pi
Po
Ti
H max Hi
1
0
Pi
Pi
1
2
Po
2 Po
siendo
EPi
MINISTERIO
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MINISTERIO
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ALIMENTACIÓN Y MEDIO
AMBIENTE
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DE OBRAS PÚBLICAS
Manual de CHAC
Balance de agua en el suelo, Hi
Hi
Max 0, Hi
Evapotranspiración real, ERi
ERi
min Hi
Infiltración, Ii
Ii
Aportación superficial, ASUP_i
ASUP _ i
Caudal drenado por el acuífero, Qi
Qi
Pi Ti
1
EPi
Pi Ti , EPi
1
Ti
Ti I máx
I máx
Ti
Ii
Vi
Qi
Aportación subterránea, ASUB_i
ASUB _ i
Vi
Aportación total, ATOT_i
ATOT _ i
ASUP _ i
1
Vi
Qi
1
e
t
Ri e
t
2
Ri t
ASUB _ i
VARIANTES DEL MODELO
Parámetro número de días con precipitación
Dos ramas de descarga del acuífero:
Siendo
1: Coeficiente de descarga del acuífero. días
-1
2: Coeficiente de descarga del acuífero. días
-1
Parámetro de reparto de recarga: tanto por uno
Tabla 16. Formulario del modelo de Témez
4.2.1 Calibración
Este apartado facilita el ajuste del modelo mediante la calibración de los parámetros
Hmáx, C, Imáx, y coeficiente de cultivo, apoyándose en evaluación de errores y en la
comparación visual de los hidrogramas registrados y simulados. Bajo el epígrafe de
Calibración, CHAC permite llevar a cabo dos procesos básicos en la aplicación de
modelos para el cálculo de aportaciones. Son:
- Calibración: Ajuste de los parámetros del modelo durante un periodo por
comparación entre valores simulados y los caudales reales medidos en
estaciones de aforo. Comprobación de la capacidad descriptiva del modelo
- Validación: Comprobación de la capacidad predictiva del modelo aplicando
los parámetros de la calibración durante un periodo no empleado para ésta
Dentro del módulo de Cálculo de aportaciones se accede al apartado de
Calibración presentándose la siguiente ventana:
MINISTERIO
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Fichero de caudales para CALIBRACIÓN
Periodo de calibración
Parámetro del modelo
Figura 68 Calibración. Datos iniciales
En este punto deberán seleccionarse los ficheros de datos de entrada al modelo de
Precipitaciones areales (código PMA) y ETP areal (código ETA) previamente
calculados, así como el fichero de Caudales registrados (código AMQ). Además,
debe indicarse el periodo de calibración (validación) así como la superficie de
cuenca, el número de días de lluvia por mes y el número de ramas de descarga
(máximo: 2).
Tras aceptar, aparece la ventana que permitirá tantear el ajuste de parámetros. Se
muestra la gráfica de evolución en el año hidrológico medio de los caudales
simulados y los históricos. CHAC permite modificar los parámetros del modelo para
ajustar los caudales simulados a los reales. En la parte superior de la ventana de
contraste del año medio se da información sobre distintos términos de error.
Figura 69 Calibración o validación de parámetros
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Los errores calculados entre caudales simulados y reales CHAC corresponden a la
siguiente formulación:
Términos de error
Error medio relativo: Para cuadrar volúmenes
medios
Error cuadrático-estandarizado medio, relativo al
caudal medio registrado: Índice del ajuste en
caudales altos
Error cuadrático-estandarizado medio, relativo a
cada caudal registrado: Índice del ajuste en
caudales bajos
emr
esmr
esmrl
1
ni
Qsim _ i
Qreg
meses
1
ni
Qreg _ i
Qsim _ i
2
Qreg
meses
Qsim _ i
1
ni
Qreg _ i
meses
Qreg _ i
2
Qreg _ i
Tabla 17 Formulario de los términos de error
Desde Gráficos se accede a las pantallas básicas para el ajuste de los parámetros.
Éstos pueden ser:
GRÁFICOS CALIBRACIÓN
Hidrograma de año medio
Caudal registrado menos Caudal simulado (Datos anuales)
Caudal registrado y Caudal simulado (Datos anuales)
Caudal registrado y Caudal simulado (Datos mensuales)
Residuos (Datos mensuales)
Precipitación (Datos mensuales)
Precipitación y ETP (Datos mensuales)
ETP y ETR (Datos mensuales)
Precipitación y ETR (Datos mensuales)
Caudales registrados (Datos mensuales)
Caudales simulados y Caudales subterráneos (Datos mensuales)
Tabla 18 Gráficos de calibración
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ALIMENTACIÓN Y
MEDIO AMBIENTE
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Figura 70 Generación de gráficos tras la calibración. Caudal registrado y caudal simulado (año)
Figura 71 Generación de gráficos tras la calibración. Caudal registrado y caudal simulado (mes)
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ALIMENTACIÓN Y MEDIO
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Y EXPERIMENTACIÓN
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Desde la ventana de Gráficos de datos calibrados se puede Volver Atrás, Salir,
Imprimir los gráficos y en algunos casos modificar la escala horizontal mediante la
opción Ampliar. En esta opción se pueden indicar los años inicial y final de la serie a
representar.
Figura 72 Ampliar escala abscisas en Gráficos
Tras realizar una calibración, se generan automáticamente numerosos ficheros
temporales (empiezan por $ y tienen la extensión tmp). Algunos con los resultados
de la calibración, otro con valores auxiliares y otros con los parámetros de la
calibración.
Ficheros con los resultados de la calibración
•$APORC.tmp:
Caudales totales simulados (m3/s)
•$APSUB.tmp:
Caudales subterráneos simulados (m3/s)
•$EREAL.tmp:
ET real (mm)
•$ETP1.tmp:
ETP (mm) afectada por el coeficiente de cultivo
•$HUMEDAD.tmp:
Humedad del suelo a final de mes (mm)
•$PA.tmp:
Precipit. y escorrentía simulada anuales (mm)
•$PQ.tmp:
Precipit. y escorrentía registrada anuales (mm)
•$RESIDUO.tmp:
Residuos mes absolutos (simulado-histórico)
•$VOLSUB.tmp:
Volumen en acuífero a final de mes (Hm3)
Tabla 19 Ficheros con los resultados de la calibración
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Ficheros auxiliares en la calibración
•$aporh.tmp:
Caudales totales registrados (m3/s)
•$APORH1.tmp:
Caudales totales registrados (m3/s)
•$aporhc.tmp:
Caudales totales registrados (m3/s)
•$etp.tmp:
ETP (mm)
•$fpm0.tmp:
Caudales totales registrados (m3/s)
•$Pre.tmp:
Caudales totales registrados (m3/s)
•$pre1.tmp:
Caudales totales registrados (m3/s)
•$precip.tmp:
Precipitación (mm)
•$PRECIP1.tmp:
Precipitación (mm)
Tabla 20 Ficheros auxiliares generados durante la calibración
Ficheros de control y con los parámetros de la calibración
•$AñosSimu.tmp:
Años hidrológicos inicial y final de la calibración
•$consola.tmp:
Parámetros y condiciones iniciales
•$CONTROL.tmp:
Nº años, superficie, nº ramas, nº días mes
•$param.tmp:
Años de cálculo
•$ResultadosSimula.tmp: Parámetros, condiciones iniciales y errores
Tabla 21 Ficheros de control y con los parámetros de la calibración
4.2.2 Simulación
Una vez calibrado y validado el modelo de evaluación de recursos, se pasa a la
simulación con los parámetros ajustados previamente cuyo fin puede ser:
–Completar y ampliar las series de registros históricos de caudales
–Simular los recursos hídricos en cuencas no aforadas
–Predicción de caudales considerando series meteorológicas dadas
Tras acceder al módulo de Simulación en Cálculo de aportaciones, se despliega
la ventana de selección de ficheros de cálculo para la simulación
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Fichero
Ficherode
decaudales
caudalesSIMULADOS
SIMULADOS
Periodo
Periodode
deSIMULACIÓN
SIMULACIÓN
Figura 73 Datos de entrada para la simulación
Al igual que en la calibración, se cargan los ficheros y datos requeridos y se Acepta.
A continuación se despliega la ventana de Simulación:
Figura 74 Simulación
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En ella deben seleccionarse los valores de los parámetros previamente calculados
en la fase de calibración para Calcular los Caudales simulados.
Figura 75 Generación de gráficos de simulación. Hidrograma de año medio
Desde esta ventana se puede Volver atrás, Imprimir, Salir y en algunos casos,
igual que sucedía en los gráficos de calibración, Ampliar la escala horizontal
indicando el periodo a representar.
CHAC genera una serie de ficheros temporales como resultado del proceso de la
simulación que son del mismo tipo y con los mismos nombres que los generados en
la calibración. Además, hay se generan dos ficheros con extensión txt que resumen
la información de la simulación y que también se encuentran en el directorio de
proyectos:
CaudalesSimulados.txt : contiene los caudales totales simulados (m3/s)
ResultadosSimula.txt: con los parámetros de simulación
Como en el apartado anterior pueden editarse una serie de gráficos con los
resultados de este proceso. Éstos pueden ser:
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GRÁFICOS SIMULACIÓN
Hidrograma de año medio
Precipitación (datos mensuales)
Precipitación y ETP (datos mensuales)
ETP y ETR (datos mensuales)
Precipitación y ETR (datos mensuales)
Caudales simulados y Caudales subterráneos (datos mensuales)
Tabla 22 Gráficos de simulación
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ALIMENTACIÓN Y
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5.1
SIMULACIÓN DE CRECIDAS:
MÉTODO RACIONAL
El método racional estima el caudal punta que puede producir una cuenca en
función del área de la cuenca, A, la intensidad de lluvia máxima diaria, I, y un
coeficiente de escorrentía, C, función de las características geológicas y de
vegetación. La versión que emplea CHAC es una modificación de la formulación
clásica (Temez, 1991) que permite su aplicación para pequeñas cuencas con
tiempos de concentración menores a 24 horas y de hasta 3000 km 2.
SIMULACIÓN DE CRECIDAS: MÉTODO RACIONAL MODIFICADO
2
El método racional modificado está calibrado en España para cuencas de hasta 3000 km en régimen
natural y su expresión general responde a la siguiente formulación:
Q
C I A
K
3,6
Siendo:
3
Q: Caudal máximo en m /s
C: Coeficiente de escorrentía
C
( Pd
Po ) ( Pd
( Pd
P0:Umbral de escorrentía
23 Po )
11 Po ) 2
P0:Precipitación diaria
28 0 ,1 Tc 0 ,1
I la intensidad de lluvia considerada en mm/h
ITc
Id
I1
Id
28 0 ,1 1
A el área de la cuenca drenante a cada punto de control en km
2
K el coeficiente de uniformidad
Para el cálculo del caudal máximo de un periodo de retorno dado es necesario disponer de:
Datos de precipitaciones máximas diarias
Parámetro regional de torrencialidad: intensidades medias horarias/ intensidades medias
diarias
I1
Id
Área de la cuenca en Km
Tiempo de concentración
2
Siendo:
Tc: tiempo de concentración (h)
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SIMULACIÓN DE CRECIDAS: MÉTODO RACIONAL MODIFICADO
L: longitud del cauce principal (km)
J: pendiente media del cauce principal (m/m)
Umbral de escorrentía: calculado a partir del número de curva y el parámetro de humedad
Coeficiente de uniformidad
K
Coeficiente reductor por área (ka).
Tc1,25
1
Tc1,25 14
A < 1 km
1
A
2
KA
3000 km
2
1
KA
1
log 10 A
15
Tabla 23. Formulario del método racional modificado
Para aplicarlo se accede a él mediante el menú simul Crecidas o seleccionando
con el ratón el icono correspondiente.
Figura 76 Menú de opciones
Una vez seleccionada esta opción, se despliega la ventana de cálculo. En ella
aparecen los parámetros necesarios para poder aplicar el programa. Se puede
asignar un nombre a cada cálculo pudiendo ser recuperado para posibles
modificaciones.
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Figura 77 Ventana para el cálculo de caudales máximos
Sólo es necesario introducir los datos que pide el programa:
Área (km2)
Tiempo de concentración (horas), que puede introducirse directamente
como dato permitiendo su cálculo por diversas metodologías o puede
calcularse según la fórmula de Temez a partir de los datos de Longitud
(km), cota máxima Zmax (m) y cota mínima Zmin (m).
Umbral de escorrentía P0 (mm)
I1/ID
Coeficiente de uniformidad K, que puede introducirse como dato o se
calcula automáticamente.
Coeficiente reductor de área Ka, que puede introducirse como dato o se
calcula automáticamente.
Precipitaciones máximas para cada periodo de retorno T (mm). Estos
datos se pueden cargar mediante fichero o teclearlos directamente.
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Figura 78 Datos de entrada para el cálculo de caudales máximos
Una vez introducidos los datos, se pulsa la opción calcular y se obtienen los resultados.
Figura 79 Ventana de resultados del cálculo de caudales máximos.
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ESTRELA MONREAL, T. (1990): Los Modelos de Simulación Integral de Cuenca
y su utilización en Estudios de Recursos Hídricos. Ingeniería Civil 72, pág. 8395. CEDEX. Madrid
ESTRELA MONREAL, T. (1993). Modelos matemáticos para la evaluación de
recursos hídricos. Monografías CEDEX, M-25. Ministerio de Fomento. Madrid
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Madrid
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