Análisis de la capacidad de simulación hidrológica del modelo distribuido SHIA ante la caracterización por tramos de la geometría hidráulica del cauce

Abstract

Un componente importante de la modelación hidrológica es la capacidad de simulación hidráulica. La simulación adecuada de caudales en ocasiones esta desligada de la simulación de variables hidráulicas del flujo las cuales son muy importantes para ciertas aplicaciones. La configuración hidráulica de los cauces es un concepto que difícilmente puede ser descrito de manera puntual, mas bien es el producto de un conjunto de factores que están relacionados con las características longitudinales. En este trabajo se proponen algunas mejoras al componente hidráulico del modelo hidrológico SHIA propuesta por (Vélez, 2001) las cuales están basadas en la caracterización hidráulica de las corrientes por medio de tramos de configuración típica y que pueden ser visualizados como un elemento de comportamiento similar en un contexto longitudinal y no puntual. Por otra parte, debido a que en ciertas aplicaciones no se cuenta con la información necesaria para la modelación distribuida se propone una versión por laderas que esta ligada a la caracterización por tramos de corriente. Adicionalmente se presenta una metodología para clasificar cada unidad de discretización espacial (celda) en base a la potencia especifica y el área de drenaje acumulada. Tambien se asumen algunas consideraciones para la condición de flujo por fuera de la banca llena tales como la no linealidad de las variables hidráulicas, la remoción de partí- culas del lecho y los cambios considerables en la concentración de solidos asociados con los aumentos de velocidad en el flujo. Se realizan aplicaciones para validar las metodologías propuestas en cuanto a la estimación de la resistencia al flujo, condiciones por fuera de la banca llena, modelación de flujos hiperconcentrados en forma de flujos de escombros, y cambios en la resolución espacial. Todas las aplicaciones están basadas es una asignación previa del tipo de celda y una caracterización previa de los tramos de corriente. Las cuencas empleadas para las aplicaciones son la cuenca de Río Grande (416,56Km2 ) en la región central de Antioquia y la cuenca de la quebrada La Liboriana (52,13Km2 ) ubicada en el suroeste de Antioquia.

Abstract: An important component of the hydrological modeling is the ability to hydraulic simulation. Proper flow simulation is sometimes detached from the simulation of hydraulic variables flow which are very important for certain applications. The channels hydraulic configuration is a concept that hardly is described lacally, rather It is product of factors which are related to the longitudinal characteristics. This research work proposes some improvements to the hydraulic component of the SHIA hydrological model proposed by (Velez, 2001) which are based on hydraulic characterization of the streams sections through typical configuration that are visualized as an element of similar behavior in a longitudinal and nonpoint context. Moreover, because in certain applications not available the information necessary for modeling distributed a model is proposed for hillside above the stream characterization. Additionally proposes a methodology for classification spatial discretization unit (cell) based on the specific power and accumulated drainage area. Also some considerations for flow condition outside the bankfull such as non-linearity of the hydraulic variables, the removal of bed particles and significant changes in solids concentration associated with increases in velocity. Applications are performed to validate the proposed; estimation of the flow resistance, conditions outside the bankfull, model hyperconcentrated debris flows and changes in spatial resolution. All applications are based is a pre-allocation type cell and previous characterization streams. The basins used in applications are Rio Grande basin in the central region of Antioquia and Liboriana basin located in the southwest of Antioquia.