Caracterización del campo de precipitación sobre la microcuenca urbana del campus Universidad Nacional de Colombia - Sede Bogotá

Abstract

Esta investigación presenta las características del ciclo diurno, intra anual e inter anual de la precipitación sobre una micro cuenca urbana, las cuales han sido analizadas empleando registros históricos de precipitación de los años 2007 a 2011 de la red pluviométrica instalada en el campus de la Universidad Nacional de Colombia sede Bogotá, con mediciones duales en las cubiertas de siete edificios del campus Igualmente, se han investigado las características de duración, hora de inicio, profundidad, intensidad promedio, así como el patrón temporal de la precipitación mediante la metodología propuesta por Huff (1967). Los resultados indican en la escala interanual e intraanual el importante impacto que tiene la ocurrencia del fenómeno ENSO sobre la precipitación registrada localmente en la red pluviométrica. Con relación al ciclo diurno los resultados indican que las tormentas predominantemente ocurren entre la 1 y las 3 pm, con duraciones cortas, entre 1 y 2 horas, con profundidades inferiores a 2 mm y máximas en un solo caso de alrededor de 50 mm. Adicionalmente, se obtuvieron curvas adimensionales de masa para la zona de estudio, apropiadas para la estimación de tormentas sintéticas con fines de diseño hidrológico en la parte central de la ciudad de Bogotá. De la misma manera, se ha analizado la forma más adecuada de estimar el campo de precipitación en el área objeto de análisis, a partir de los valores puntuales registrados en la red de monitoreo. Para ello, se aplicaron métodos determinísticos y geoestadísticos de interpolación espacial, con el fin de obtener mapas de precipitaciones, los cuales se evaluaron bajo diferentes tipos de función objetivo, permitiendo así comparar los diferentes resultados obtenidos. Los resultados del análisis espacial de la variabilidad del campo de precipitación, a través del empleo de técnicas de análisis geoestadístico (kriging) con diversos modelos de semivariograma y de técnicas no-geoestadísticas, indican que no necesariamente mayor complejidad en el método de interpolación utilizado brinda los mejores resultados. La aplicación de la metodología de validación cruzada (leave one out) demostró ser de gran utilidad al momento de definir criterios de desempeño y calificación de la calidad e incertidumbre de los dos tipos de interpoladores empleados en este estudio, evidenciando que aún las mejores interpolaciones, en su mayoría, brindan una sobre estimación de la variabilidad del campo de precipitación.

Abstract: This MSc Thesis describes the characteristics of the diurnal cycle, intra annual and inter annual precipitation on an urban micro-basin, which have been analyzed using historical rainfall records for the years 2007 to 2011. The records from the raingauge network installed on the campus of the National University of Colombia in Bogotá, with dual measurements on the roofs of seven buildings on campus, have also allow to investigate the characteristics of duration, start time, depth, average intensity and the temporal pattern of precipitation according to the methodology proposed by Huff (1967). On year-to-year scale the results indicate the important impact of the occurrence of ENSO on rainfall recorded locally on the network. Regarding the diurnal cycle results indicate that storms mainly occur between 1 and 3 pm, with short durations between 1 and 2 hours, with depths of less than 2 mm and maximum, in one case of about 50 mm. Dimensionless mass curves for the study area, appropriate for estimating synthetic storms for hydrological design purposes in the central part of the city of Bogota were also obtained. Similarly, it was analyzed the best way to estimate the precipitation field in the area of study, from the point values recorded in the monitoring network. For doing this, deterministic geostatistical methods and spatial interpolation procedures were applied, in order to obtain precipitation maps, which were evaluated under various objective functions, thus allowing to compare the different results. The results of the spatial analysis of the variability of the precipitation field, through the employment of geostatistical techniques (kriging) with various models of variogram and non-geostatistical techniques, indicate that not necessarily greater complexity in the interpolation method used provides the best results. The application of the methodology of cross-validation (leave one out) proved to be very useful when defining performance criteria and quality grading and uncertainty of the two types of interpolators used in this study, showing that even the best interpolations, mostly provide an overestimation of the variability of the precipitation field.