Guia Hidrologia Unsch

Universidad Nacional San Cristóbal de Huamanga Facult acultad de Ingeniería de Minas Geología Geología y civil Escuela Profesional de Ingeniería Civil

Guías de Clase Hidrología General - IC441 Semestre Semestre Académico Académico 2012-I Docente

Ing. Edmundo Canchari Gutiérrez

Ayacucho 8 de octubre de 2012

Introducción

Borrador - Guías de clase Asignatura Hidrología Computacional - Universidad Nacional San Cristóbal de Huamanga

i

Índice general

Introducción

i

Índice general

ii

Índice de figuras

iv

Índice de cuadros

v

1. Delimitaci Delimitación ón de Cuencas Cuencas Hidrográfica Hidrográficass

1

1.1. Información Información Necesaria Necesaria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.1. Identificaci Identificación ón del Punto Punto de Inter Interés és . . . . . . . . . . . 1.1.1. 1.1.1.1. 1. Median Mediante te GPS . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.1. 1.1.1.2. 2. Median Mediante te Google Google Eart Earth h . . . . . . . . . . . Configurar Google Earth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Añadir Puntos de Interés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Exportar Puntos de Interés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.2. 1.1.2. Carta Carta Naciona Nacionall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2. Procedimient Procedimientoo para la Delimitaci Delimitación ón . . . . . . . . . . . . . . 1.2.1. 1.2.1. Establ Establecer ecer Carpeta Carpeta de Trab Trabajo ajo en ArcGIS ArcGIS . . . . . . 1.2.2. 1.2.2. Unir Unir Cuadra Cuadrant ntes es IGN IGN . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.2. 1.2.2.1. 1. Red Hídric Hídricaa . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.2. 1.2.2.2. 2. Curv Curvas de Nivel Nivel . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.2. 1.2.2.3. 3. Otras Otras Temátic emáticas as . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.3. Crear el Modelo Digital Digital del Terreno Terreno (MDT) (MDT) . . . . . 1.2.3. 1.2.3.1. 1. Crear Crear Archiv Archivoo TIN TIN . . . . . . . . . . . . . . 1.2.3. 1.2.3.2. 2. Crear Crear Arc Archiv hivoo Raste Rasterr . . . . . . . . . . . . . 1.2.4. Delimitar Delimitar Cuenca Específica . . . . . . . . . . . . . . 1.2.4. 1.2.4.1. 1. Rellenar Rellenar Sumider Sumideros os . . . . . . . . . . . . . . 1.2.4. 1.2.4.2. 2. Direcci Dirección ón de flujo . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.4. 1.2.4.3. 3. Acum Acumula ulació ción n de Flujo Flujo . . . . . . . . . . . . 1.2.4. 1.2.4.4. 4. Establ Establecer ecer Punt Puntoo de Salida para para la Cuenca Cuenca . ii

. . . .

. . . .

1 1 1 2

. . . . .

2

. . . . .

3

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

5 5 7 8 9 9 9 10 10 11 12 13 14 15 16 17

1.2.4.5. 1.2.4.6. 1.2.4.7. 1.2.4.8.

Delimitar la Cuenca Hidrográfica Convertir Archivo Raster a .shp . Red Hídrica de la Cuenca . . . . Curvas de Nivel de la Cuenca . .

2. Análisis Morfométrico de Cuencas hidrográficas

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

22 23 24 25

26

2.1. Resultados Generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.1.1. Superficie de la Cuenca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.1.2. Perímetro de la Cuenca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Bibliografía

27

iii

Índice de figuras

1.1. Coordenadas punto de aforo cuenca hidrográfica 1.2. Menú Herramientas Google Earth . . . . . . . . 1.3. Configurar Google Earth . . . . . . . . . . . . . 1.4. Ubicación del Puente Chacco en Google Earth 1.5. Ventana Google Earth - New Placement . . . . 1.6. Ventana Save file - Google Earth . . . . . . . . 1.7. Cartografía - Cuadrantes Requeridos . . . . . . 1.8. Puente Chacco - Archivos Ordenados . . . . . . 1.9. ArcGIS - Integrar Carpeta de Trabajo . . . . . 1.10. Unir Cuadrantes Red Hídrica . . . . . . . . . . 1.11. Convertir archivo .shp a TIN . . . . . . . . . . . 1.12. Convertir archivo TIN a Raster . . . . . . . . . 1.13. Ventana Export Raster Data . . . . . . . . . . . 1.14. Rellenar Sumideros . . . . . . . . . . . . . . . . 1.15. Dirección de Flujo de Cada Celda . . . . . . . . 1.16. Flujo Acumulado . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.17. Importar Archivo KMZ con Xtools Pro . . . . . 1.18. Vista del Punto Importado en ArcMap 10 . . . 1.19. Ventana Crear Archivo .shp ArcMap 10 . . . . . 1.20. Importar Coordenadas para el Archivo .shp . . 1.21. Establecer Punto de Aforo para la Cuenca . . . 1.22. Ventana Snap Pour Point  . . . . . . . . . . . . 1.23. Ventana Watershed  . . . . . . . . . . . . . . . 1.24. Ventana Raster to Polygon  . . . . . . . . . . . 1.25. Ventana Clip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.26. Cuenca Delimitada y Red Hídrica . . . . . . .

iv

en Microsoft Excel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 3 3 4 4 6 7 7 8 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 23 24 25

Índice de cuadros

1.1. Coordenadas punto de aforo cuenca hidrográfica . . . . . . . . . . . .

v

1

Capítulo 1

Delimitación de Cuencas Hidrográficas

1.1.

Información Necesaria

1.1.1.

Identificación del Punto de Interés

Para delimitar una cuenca hidrográfica es necesario especificar un punto de interés; el punto de interés generalmente está ubicado en el cauce de la red hídrica, zona en el cual se construirá una estructura hidráulica para el aprovechamiento de los recursos hídricos generados por toda la superficie que contribuye a dicho punto elegido. En el presente caso de aplicación, el punto de aforo será el Puente Chacco, que se ubica en el río del mismo nombre, en la Región Ayacucho, Departamento Ayacucho, específicamente en el camino entre la Ciudad de Ayacucho y Huanta. Identificar el punto de interés mediante las siguientes alternativas: Mediante GPS(Global Positioning System) Mediante Google Earth

1.1.1.1.

Mediante GPS

Para registrar las coordendas mediante un GPS es necesario visitar al punto de interés y registrar las coordenadas de dicho punto, luego ordenar las coordenadas registradas preferiblemente en Microsoft Excel con los detalles que muestra la Tabla 1.1 y la figura 1.1 Cuadro 1.1: Coordenadas punto de aforo cuenca hidrográfica ID

X

Y

P1 585960.93 P2 592853.97

8551897.94 8548864.48

En la tabla 1.1 la columna etiquetado con ”ID” contiene el texto asociado a cada puntos de aforo, la columna etiquetado con ”X” y la columna etiquetada 1

Figura 1.1: Coordenadas punto de aforo cuenca hidrográfica en Microsoft Excel con ”Y” contienen la latitud y la longitud del punto de interés respectivamente, en este caso el punto ”P1” se encuentra ubicado en Latitud 585960.93m Este  y Longitud 8551897.94 Sur  en el sistema UTM-WGS1984 Zona 18s, no es necesario establecer la altura sobre el nivel del mar, debido a que estos puntos solamente se utilizarán como referencia para identificar el punto de aforo sobre el modelo digital del terreno, procedimiento que se detallará más adelante. El punto ”P1” se registró sobre el Puente Chacco y se delimitará la cuenca aportante a este punto, el punto ”P2” se encuentra a 5km aguas arriba en el mismo río. La ventaja de tener los puntos de interés ordenados en Microsoft Excel como muestra la figura 1.1, radique en que ARCGIS 10 reconocerá por defecto como una capa ubicando los puntos en las coordenadas indicadas por ”X”, ”Y”. Otras alternativas para obtener los puntos de interés evitando la visita al lugar es mediante mapas de libre distribución: Google Maps1 Yahoo Maps2 , Google Earth3 , etc. Simplemente ubicar los puntos de interés y copiar sus coordenadas.

1.1.1.2.

Mediante Google Earth

Mediante esta aplicación es posible identificar los puntos de interés con la ayuda de mapas satelitales y exportar el archivo en un formato ”.mks” y luego importar el archivo desde ArcGIS 10, el archivo importado contiene información de la ubicación exacta de los puntos identificados: latitud, longitud y altura sobre el nivel del mar. Mediante esta alternativa no es necesario copiar las coordenadas de los puntos seleccionados.

Configurar Google Earth Descargar Google Earth desde la dirección indicada anteriormente, luego de ejecutar el programa, acceder al menú: 

Herramientas

1

Página web: http://maps.google.es/ Página web: http://espanol.maps.yahoo.com/ 3 Descargar desde: http://www.google.com/earth/index.html 2

2

í

Opciones

Procedimiento que indica la figura 1.2, luego se mostrará la ventana Google Earth  Options  similar a la figura 1.3.

Figura 1.2: Menú Herramientas Google Earth Es conveniente cambiar las opciones por defecto del programa Google Earth, en la caja de agrupación de botones etiquetado con Show Lat {Long  (mostrar latitud y longitud), seleccionar el radio-botón etiquetado con Universal Transverse Mercator  (Sistema de Coordenadas Universal Transversal de Mercator) y en la caja de agrupación de botones etiquetado con Units of Measurement (unidades de medida) seleccionar el radio-botón etiquetado con Meters, Kilometers  (metros, kilómetros); tal como muestra la figura 1.3, para salir de la ventana de Google Earth Options  aceptar los cambios.

Figura 1.3: Configurar Google Earth

Añadir Puntos de Interés Mediante las herramientas de navegación se logra ubicar el punto de interés desde 3

Google Earth, en este caso el puente Chacco, lo que se muestra en la figura 1.4.

Figura 1.4: Ubicación del Puente Chacco en Google Earth Encontrado el punto de interés lo que sigue es añadir una identificación para el puente en Google Earth, se le identificará mediante un punto que representa el punto de aforo para la cuenca, que será delimitado teniendo en cuenta como punto de salida al puente Chacco. Para añadir el punto de identificación desde el menú de Google Earth: 

Add í

Placemark

Y mostrará la ventana Google Earth - New Placement  de la figura 1.5.

Figura 1.5: Ventana Google Earth - New Placement 4

En esta ventana es posible personalizar los siguientes campos: en caja de texto etiquetado con Name  escribir un nombre característico para el punto, los siguientes cajas de texto contienen la zona, latitud y longitud que indica la ubicación del punto, estas cajas de texto son editables o cambian en tiempo real mientras se arrastra con el ratón la marca del punto, la caja de texto etiquetado con Zone  indica la zona 18s que corresponde a Perú (Ayacucho), la caja de texto etiquetado con Easting  contiene la latitud del punto seleccionado, en este caso 585957.13 m Este y la caja de texto etiquetado con Northing  contiene la longitud; 8551908.35 m Sur para el punto seleccionado en el sistema de orientación configurado mediante la figura 1.3.

Exportar Puntos de Interés Definido los puntos de interés es necesario exportarlo desde Google Earth a un archivo con extensión .kmz , el archivo contendrá información previamente definida del punto de interés o de los puntos de interés si se tuvieran que definir varias cuencas. Para exportar los puntos definidos desde Google Earth: 

File í

Save í Save Place As . . .

Lo que dará acceso a la ventana Save File ... de Google Earth mostrada en la figura 1.6, donde es necesario especificar la dirección para exportar el archivo y un nombre para identificarlo.

1.1.2.

Carta Nacional

La información cartográfica nacional que servirá de base en la delimitación de cuencas hidrográficas se encuentra en las siguientes direcciones: a)- Instituto Geográfico Nacional - IGN, página web http://www.ign.gob.pe/ b)- Dirección General de Asuntos Ambientales Agrarios - DGAAA, página web http://dgaaa.minag.gob.pe/

c)- Autoridad Nacional de Agua - ANA, página web http://www.ana.gob.pe/ d)- Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología - SENAMHI, página web http: //www.senamhi.gob.pe/

e)- Sistema Nacional de Información Ambiental - SINIA, página web http:// sinia.minam.gob.pe/, acceder a Geo-Servidor, el Perú en Mapas. f)- Ministerio de Educación - MINEDU, página web http://www.minedu.gob. pe/

g)- Ministerio del Ambiente - MINAM, página web http://www.minam.gob.pe/

5

Figura 1.6: Ventana Save file - Google Earth Desde

la página de Ministerio

de Educación, específicamente desde http://escale.minedu.gob.pe/descargas/mapa.aspx, es posible descargar información cartográfica en distintas temáticas: red hídrica, curvas de nivel, ciudades, lagunas, etc. en formato .shp para ArcGIS o cualquier otro programa de tratamiento de sistemas de información geográfica. Inspeccionado la red hídrica afluente al punto de interés, se observa que la cuenca del río Chacco se encuentra contenido en los cuadrantes establecido por el Instituto Geográfico Nacional: 26ñ, 26o, 27ñ, 27o. La información cartográfica necesaria para los cuadrantes requeridos y todo el territorio nacional, se encuentra en la página web del MINEDU, para su descarga libre; es posible descargar por cada cuadrante, indicando la zona determinada(para el territorio nacional las zonas 17 sur, 18 sur y 19 sur) opción que mostrará en una lista todos los cuadrantes correspondientes a dicha zona o indicando la ubicación(departamento, provincia, distrito) que mostrará igualmente los cuadrantes correspondientes a la ubicación indicada, el sistema de coordenadas geográficas utilizado es el GCS WGS 1984. La figura 1.7 muestra la disposición de la información necesaria para delimitar la cuenca del río Chacco, descargar los cuadrantes requeridos y ordenar los archivos en una carpeta para su acceso inmediato.

6

Figura 1.7: Cartografía - Cuadrantes Requeridos

1.2.

Procedimiento para la Delimitación

Todos los archivos necesarios para obtener la cuenca definida por el punto de interés - el punto de aforo ubicado sobre el puente Chacco, del río del mismo nombre, definirá toda la superficie tributaria - deben ser ordenados en una carpeta y de acceso inmediato; los archivos obtenidos se almacenan para el trabajo actual en la siguiente dirección local D : zP T E C H A C C O. Los archivos contenidos por la carpeta puente Chacco - PTECHACCO - muestra la figura 1.8 y son los siguientes:

Figura 1.8: Puente Chacco - Archivos Ordenados

shp26ñ - archivos correspondientes al cuadrante 26ñ en formato .shp, contiene diferentes temáticas, entre ellos la red hídrica, curvas de nivel, ciudades, lagunas, etc shp26o - archivos correspondientes al cuadrante 26o en formato .shp shp27ñ - archivos correspondientes al cuadrante 27ñ en formato .shp shp27o - archivos correspondientes al cuadrante 27o en formato .shp 7

PTE_CHACCO - archivo .kms  exportado desde Google Earth conteniendo información del punto de interés PUNTOS - archivo Microsoft Excel conteniendo información de los puntos de interés

1.2.1.

Establecer Carpeta de Trabajo en ArcGIS

Ejecutar el programa ArcGIS 10 con la siguiente secuencia(desde Windows 7, configuración como idioma predeterminado del sistema el español): Inicio í Todos los programas í ArcGIS í ArcMap 10. 

Start í All Programs í ArcGIS í ArcMap 10 ...

Luego, desde la venta principal del programa, seguir la secuencia para conectar la carpeta de trabajo con ArcGIS 10 (desde el menú Windows , sub menú Catalog , opción Connect to Folder  . . . ) : 

Windows í Catalog í Connect to Folder . . .

La figura 1.9 muestra la selección de la carpeta de trabajo, en este caso la carpeta es PTECHACCO que se encuentra en la dirección local D : zPTECHACCO.

Figura 1.9: ArcGIS - Integrar Carpeta de Trabajo La carpeta PTECHACCO contiene todos los archivos necesarios para delimitar la cuenca: información cartográfica de cada cuadrante, el punto de interés exportado desde Google Earth y el mismo punto con sus coordenadas en Microsoft Excel, 8

finalmente es conveniente guardar el proyecto creado, desde ArcGIS el menú: 

File í

1.2.2.

Save As í especificar nombre ”PUENTE CHACCO” y ok . . .

Unir Cuadrantes IGN

Se cuenta con información disponible para cada cuadrante por separado, dado que la cuenca Chacco abarca los cuatro cuadrantes, para su tratamiento y delimitación es necesario unir los cuatro archivos dependiendo de cada temática. ArcGIS 10 cuenta con herramientas especializados para realizar el tratamiento de información geográfica, así que no es necesario ninguna aplicación adicional.

1.2.2.1.

Red Hídrica

La red hídrica disponible en formato .shp para cada cuadrante se unirá en un único archivo, seleccionar el archivos de curvas de nivel para el cuadrante 26o y arrastrar y soltar a la ventana del ArcGIS 10, de igual manera para todos los cuadrantes. La secuencia a seguir para la ubicación de la red hídrica del cuadrante 26o es el siguiente - desde la ventana Catalog  - Folder Connections : 

Folder Connections - PteChacco í shp26o í Hd .. . í 26o-rios

Para unir archivos ”shape file” con extensión .shp, es necesario que los archivos dispongan de registros similares en la base de datos, acceder desde el menú de ArcGIS 10: 

Geoprocessing í Merge

El procedimiento accede a la ventana Merge  de ArcGIS 10 mostrada en la figura 1.10 donde es necesario especificar los archivos a unir y el nombre para el archivo de salida. En el campo Imput Datasets  de la figura 1.10 seleccionar los archivos a unir, en este caso la red hídrica de los cuatro cuadrantes. Los archivos seleccionados son mostrados en el campo inmediatamente debajo, en este campo luego de haber añadido los archivos es posible cambiar de ubicación, borrar o añadir archivos; especificar el nombre para el archivo de salida en el campo Output Dataset , en el presente trabajo la red hídrica unida llevará de nombre ríos, para obtener el archivo unido click en ok  de la ventana Merge .

1.2.2.2.

Curvas de Nivel

El procedimiento es el mismo como se hizo para unir la red hídrica, solamente seleccionar las curvas de nivel para cada cuadrante luego de haber arrastrado los 9

Figura 1.10: Unir Cuadrantes Red Hídrica archivos a la ventana de ArcGIS 10. La secuencia a seguir para la ubicación de las curvas de nivel del cuadrante 26o es el siguiente - desde la ventana Catalog  - Folder  Connections : 

Folder Connections - PteChacco í shp26o í Hp í 26o-curvas

De igual manera para todos los cuadrantes, luego acceder a la venta Merge  para seleccionar los archivos a unir y especificar un nombre, en este caso el nombre del archivo de salida será curvas  y aceptar para obtener las curvas de nivel de los cuatro cuadrantes en un solo archivo.

1.2.2.3.

Otras Temáticas

En el caso que fuera necesario disponer de otras temáticas, como ciudades, lagunas, cotas, nombre de cerros, centros poblados, etc. se requiere unir la información de todos los cuadrantes en uno solo, teniendo en cuenta la similitud de los archivos a unir.

1.2.3.

Crear el Modelo Digital del Terreno (MDT)

Un Modelo Digital del Terreno (MDT) constituye una forma de representación de la superficie del terreno en formato Raster. ArcMap 10 dispone de herramientas específicas para obtener el Modelo Digital del Terreno desde archivos shape file  o 10

viceversa, para convertir archivos .shp(formato vectorial) a formato raster es necesario: a)- Los archivos shape file (con formato .shp) transformarlo a archivo tipo red de triangulación irregular(TIN - Triangular Irregular Network) a)- El archivo TIN convertir a Raster El procedimiento desde ArcMap 10 se detalla seguidamente:

1.2.3.1.

Crear Archivo TIN

Acceder a la ventana Ceate TIN  mediante la siguiente secuencia desde Arcmap 10(la ventana ArcToolbox se activa desde en menú Geoprocessing): 

ArcToolbox í 3D Analyst Tools í TIN Management í Create TIN

La figura 1.11 representa a la ventana Ceate TIN , donde es necesario especificar los siguientes argumentos:

Figura 1.11: Convertir archivo .shp a TIN

En la caja de texto etiquetado con Output TIN  especificar la ruta completa y el nombre del archivo de salida, en este caso el archivo de trabajo se encuentra en el disco local D, en la carpeta PteChacco y el nombre del archivo de salida es tin .

11

En la caja de texto etiquetado con Spatial Reference  especificar el sistema de coordendas, la proyección y la zona de trabajo; la ubicación para el nuevo archivo es el mismo que de las curvas de nivel o la red hídrica, por esta razón se importará el sistema de coordenadas y la zona, para esto click  en el botón a la derecha de la caja Spatial Reference  lo cual draá acceso a la ventana Spatial  Reference Properties , en este ventana seleccionar el botón Import  y añadir el archivo Curvas.shp; importará por defecto el sistema de coordenadas del archivo Curvas.shp En la caja de texto etiquetado con Input Feature Class  seleccionar y añadir los archivos .shp desde el cual se creará el archivo TIN Convertir aceptando los datos con ok 

1.2.3.2.

Crear Archivo Raster

Acceder a la ventana TIN to raster ( TIN a Raster) mediante la siguiente secuencia desde Arcmap 10. 

ArcToolbox í 3D Analyst Tools í Conversion í Fron TIN



TIN to raster

La figura 1.12 representa a la ventana TIN to raster , donde es necesario especificar los siguientes argumentos:

Figura 1.12: Convertir archivo TIN a Raster En el cuadro de texto etiquetado con Input TIN  seleccionar el archivo TIN el cual se desea convertir a raster, indicando la dirección completa 12

En el cuadro de texto etiquetado con Output Raster  especificar la ruta completa y el nombre del archivo de salida tipo raster Las otras opciones - campos aceptar los valores mostrados por defecto Convertir aceptando los datos con ok 

1.2.4.

Delimitar Cuenca Específica

La ventana Table of Contents  en la configuración por defecto de Arcmap 10 está activo, en caso que no estuviera activar desde: 

Windows í Table of Contents

En la figura 1.13 muestra la ventana Export Raster Data . En esta ventana cambiar los valores considerados por defecto por:

Figura 1.13: Ventana Export Raster Data

En los cuadros de texto etiquetado con Cell Size(cx,cy) especificar el tamaño de celda del archivo raster, cuanto más pequeño sea el tamaño de la celda la caracterización será mucho mejor a cambio requerirá mayor memoria y tiempo para su conversión 13

Especificar la dirección para exportar el nuevo archivo, la dirección será la carpeta de trabajo seleccionado tal como muestra la figura 1.13 En el cuadro de texto etiquetado con Name  especificar el nombre con el cual el archivo será exportado, en el presente trabajo se le asigna el nombre de cuenca  y será el archivo con el cual se generará la delimitation de la cuenca Chacco En el campo etiquetado con format  seleccionar GRID Aceptar las modificaciones, guardar el archivo con Save . Este procedimiento es optativo dependiendo de la necesidad de cambiar el tamaño de celda en archivos tipo raster.

1.2.4.1.

Rellenar Sumideros

Corregir imperfecciones en el archivo raster, la presencia de imperfecciones puede ser a causa de la existencia de sumideros, lagunas, etc. Desde ArcMap 10 seleccionar: 

ArcToolbox í Spatial Analyst Tools í Hydrology í Fill

Procedimiento que mostrará la ventana Fill  de ArcMap 10; la figura 1.14 muestra dicha venta donde es necesario especificar los siguientes campos:

Figura 1.14: Rellenar Sumideros En la caja de texto Input surface raster  seleccionar el archivo a corregir sus imperfecciones; como muestra la 1.14 el archivo seleccionado es cuenca  En la caja de texto Output surface raster  indicar la dirección completa donde será exportado el archivo corregido e indicar su nombre, el nombre del nuevo archivo en el presente trabajo es Fill_cuenca1 14

Las siguientes opciones aceptar las mostradas por defecto Aceptar los cambios realizados con ok  y en la ventana Table Of Contents  de ArcMap 10 se añadirá la capa creada.

1.2.4.2.

Dirección de flujo

Establecer desde el archivo raster la dirección de flujo de cada celda teniendo en cuenta la pendiente del terreno y las celdas vecinas. Desde ArcMap 10 seleccionar: 

ArcToolbox í Spatial Analyst Tools í Hydrology í Flow Direction

Ejecutado secuencialmente la órdenes indicadas mostrará la ventana Flow Direction  de ArcMap 10, el de la figura 1.15 donde es necesario especificar los siguientes campos:

Figura 1.15: Dirección de Flujo de Cada Celda En el campo etiquetado con Input Surface Raster  seleccionar el archivo tipo raster desde el cual se creará la nueva capa de dirección de flujo de cada celda; se selecciona el archivo que fue corregido los sumideros ”Fill_cuenca1” En el campo etiquetado con Output flow direction raster  especificar la dirección completa del nuevo archivo raster, de igual manera indicar su nombre, en este caso FlowDir_Fill1 Las siguientes opciones aceptar las mostradas por defecto Aceptar los cambios con ok  y el archivo raster indicando la dirección de flujo de cada celda se mostrará en ArcMap 10. 15

1.2.4.3.

Acumulación de Flujo

Mediante este procedimiento se crea la red hídrica de la cuenca en formato raster, es necesario crear una nueva capa con la finalidad de mostrar la acumulación de flujo para cada celda tomando en cuenta las celdas vecinas y la pendiente del terreno. Desde ArcMap 10 seguir la siguiente secuencia: 

ArcToolbox í Spatial Analyst Tools í Hydrology í Flow Accumulation

Procedimiento que mostrará la ventana Flow Accumulation  de ArcMap 10. La figura 1.16 muestra la ventana Flow Accumulation  de ArcMap 10, donde es necesario establecer los siguientes argumentos:

Figura 1.16: Flujo Acumulado

En la caja de texto Input flow direction raster  seleccionar el archivo tipo raster de dirección de flujo, anteriormente, en la sección 1.2.4.2 se creó el archivo tipo raster de dirección de flujo de cada celda y se le denominó FlowDir_Fill1 y es el archivo a seleccionar en este campo En la caja de texto Output accumulation raster  indicar la dirección completa del nuevo archivo raster del flujo acumulado, se le da el nombre de FlowAcc_Flow1 Las siguientes opciones aceptar las mostradas por defecto Aceptar los cambios con ok  y la nueva capa tipo raster conteniendo el flujo acumulado se creará, el mismo que es visible desde la ventana Table Of Contents  de ArcMap 10. 16

1.2.4.4.

Establecer Punto de Salida para la Cuenca

Para establecer el punto de interés que determinará la superficie tributaria de la cuenca, es necesario disponer de un punto guía que indique la posible ubicación del punto salida de la cuenca; se hará uso del archivo .kmz  exportado desde Google Earth, específicamente el archivo lleva de nombre PTE_CHACCO.kmz  el mismo que se detalló en la sección 1.1.1.2. Para importar el archivo PTE_CHACCO.kmz  se utilizará la extensión XtoolsPro4 compatible com Arcmap 10. Luego de haber instalado la extensión es necesario reiniciar ArcMap 10, para acceder a la extensión desde ArcMap 10 seguir la siguiente secuencia: 

Customize í Toolbars í Xtools Pro

Procedimiento que mostrará la ventana Xtools Pro, seguidamente, en esta ventana seleccionar desde el menú Xtools Pro el sub menú Import Data from KML, lo que dará acceso a la ventana Import Data from KML de la extensión Xtools Pro el mismo que se muestra en la figura 1.17.

Figura 1.17: Importar Archivo KMZ con Xtools Pro En la figura 1.17 es necesario especificar los siguientes campos: En la caja de texto etiquetado con Input file  seleccionar la dirección completa del archivo a importar, en este caso el archivo .mkz  Las otras opciones aceptar la configuración por defecto Aceptar los cambios con ok  y una nueva capa contiendo el punto se añadirá a la ventana Table Of Contents  de ArcMap 10; el punto importado se ubicará muy 4

Descargar una versión de evaluación Extensión XtoolsPro de la siguiente página http:// xtoolspro.com/

17

cerca del punto de aforo de la cuenca, tal como muestra la figura 1.18, donde la línea entrecortada de color blanco representa la red hídrica y el punto importado se muestra de color rojo.

Figura 1.18: Vista del Punto Importado en ArcMap 10 Ahora es necesario crear una capa que contendrá el punto interés, este punto de interés debe estar ubicado en la red hídrica cerca al punto importado; en consecuencia, el punto importado solamente sirve como un indicador para dibujar el punto de interés. Para añadir la capa que contendrá el punto es necesario ubicarse en la carpeta de trabajo desde ArcMap 10 mediante la siguiente secuencia: 

Windows í Catalog í Folder Conncections í D:zPTECHACCO

Seguidamente click derecho sobre la carpeta PTECHACCO desde ArcMap 10, del menú emergente seleccionar New  y de las opciones Shapefile ... y se mostrará la ventana Create New Shapefile  el de la figura 1.19, en esta ventana es necesario especificar lo siguiente: En el cuadro de texto etiquetado con Name  definir un nombre para el archivo creado, en este caso el archivo creado se denominará PUNTO En el botón de opciones etiquetado con Feature Type  seleccionar el tipo de entidad que contendrá que contendrá el archivo creado Para añadir las características contenidas por el campo description , es necesario establecer el sistema de coordenadas y la zona donde serán representados los puntos del archivo creado Para especificar el sistema de coordenadas para el nuevo archivo, click en el botón Edit... de la figura 1.19, lo que dará acceso a la ventana Spatial  18

Reference Properties  mostrado en la figura 1.20, desde esta ventana es posible especificar el sistema de coordenadas para el archivo creado

Figura 1.19: Ventana Crear Archivo .shp ArcMap 10 Desde la ventana Spatial Reference Properties  mostrada en la figura 1.20 es posible especificar un sistema de referencia mediante las siguientes opciones: Eligiendo el sistema de coordenadas desde la base de datos de ArcMap 10, para esta opción es necesario pulsar el botón Select... , luego elegir el sistema de coordenadas Desde el botón Import... es posible definir el sistema de coordenadas importando las coordenadas de un archivo existente Desde el botón New... , para crear sistema de coordenadas basado en el sistema de coordenadas Geográficas o el sistemas de coordenadas proyectado El botón Modify... , para modificar el sistema de coordenadas luego de haberlo establecido El botón Clear... , limpia el sistema de coordenadas del archivo, quita el sistema de coordenadas asignado Con el botón ok  se acepta las modificaciones realizadas

19

Para establecer el sistema de coordenadas del archivo creado, se elegirá la opción la opción importar el sistema de coordenadas desde un archivo existente; el punto de salida está ubicado en algún punto de la unión de las cuatro cuadrantes, por esta razón desde la ventana Spatial Reference Properties  click en el botón Import... y seleccionar el archivo Curvas.shp, esta acción importará el sistema de coordenadas establecido en el archivo Curvas.shp y asignará al nuevo archivo creado, aceptar los cambios realizados para asignar el sistema de coordenadas y crear el archivo nuevo. Una capa denominado PUNTO se añadirá a la ventana Table Of Contents  de ArcMap 10.

Figura 1.20: Importar Coordenadas para el Archivo .shp El siguiente paso es añadir el punto requerido, punto de aforo de la cuenca, al archivo PUNTO.shp creado, con esta finalidad, desde ArcMap 10 seguir la secuencia: 

Customize í Toolbars í Editor

Lo que dará acceso a la ventana Editor , desde esta ventana click en Editor  y del 20

menú seleccionar Start Editing  que mostrará la ventana del mismo nombre, en esta ventana elegir la capa en lo que se añadirá el punto, ampliar la ventana del área de dibujo en ArcMap 10 y en el cauce de la red hídrica, cerca del punto de referencia - click en la zona seleccionada - para crear el punto de salida de la cuenca, como se muestra en la figura 1.21, luego desde la ventana Editor  seleccionar Stop Editing  para terminar de editar el archivo creado.

Figura 1.21: Establecer Punto de Aforo para la Cuenca Finalmente para terminar con esta sección, desde AcrMap 10, ejecutar la siguiente secuencia: 

ArcToolbox í Spatial Analyst Tools í Hydrology í Snap Pour Point

Lo que mostrará la ventana Snap Pour Point  mostrada en la figura 1.22, en la cual es necesario establecer los siguientes argumentos: En la caja de opción de texto etiquetado con Input raster of feature pour point  data  seleccionar el archivo que contiene el punto sobre la red hídrica, en este caso el archivo es PUNTO.shp En la caja de opción de texto etiquetado con Output raster  especificar la ruta del archivo completo y el nombre, en este caso el archivo de salida lleva de nombre SnapPou_shp1 Los otros campos no modificar las opciones establecidas por defecto. Click en el botón ok  de la ventana Snap Pour Point  mostrada en la figura 1.22 y se creará el archivo raster SnapPou_shp1 conteniendo el punto final de flujo.

21

Figura 1.22: Ventana Snap Pour Point 

1.2.4.5.

Delimitar la Cuenca Hidrográfica

Establecido los archivos necesarios se delimita la cuenca Hidrográfica Chacco, definido por el punto de aforo sobre el puente del río del mismo Chacco. Desde ArcMap 10, seguir la siguiente secuencia: 

ArcToolbox í Spatial Analyst Tools í Hydrology í Watershed

Procedimiento que mostrará la ventana Watershed  mostrada en la figura 1.23, donde se debe especificar los siguientes campos: En la caja de opción de texto etiquetado con Input flow direction raster  seleccionar el archivo tipo raster que contiene la dirección de flujo, en este caso el archivo FlowDir_Fill1 En la caja de opción de texto etiquetado con Input raster or feature pour point  data  seleccionar el archivo tipo raster que contiene el punto final de flujo, en este caso es el archivo SnapPou_shp1 En al caja de texto etiquetado con Output raster  indicar la dirección completa y el nombre del archivo a ser creado, en este caso el archivo tipo raster que contendrá la cuenca delimitada es Watersh_Flow1 Los otros campos aceptar con los valores mostrados por defecto Aceptar los cambios realizados con ok  desde la ventana Watershed  y será creado el archivo Watersh_Flow1 conteniendo la cuenca delimitada en formato raster.

22

Figura 1.23: Ventana Watershed 

1.2.4.6.

Convertir Archivo Raster a .shp

La superficie de la cuenca delimitada se encuentra en formato raster, es usual presentar la cuenca delimitada en formato .shp(formato vectorial) con la finalidad de obtener propiedades de interés. Desde ArcMap 10 seguir la secuencia para mostrar la ventana Raster to Polygon  mostrada ne la figura 1.24. 

ArcToolbox í Conversion Tools í From Raster í Raster to Polygon

Figura 1.24: Ventana Raster to Polygon 

23

En la ventana Raster to Polygon  mostrada ne la figura 1.24 especificar los siguientes campos: En el campo de opción de texto etiquetado con Input raster  seleccionar el archivo Watersh_Flow1, es decir, el archivo raster para convertir en un archivo .shp En el campo de opción de texto etiquetado con Output polygon features  especificar el nombre y la dirección local completa, el nombre para el archivo exportado en este caso es Cuenca_Chacco Los otros campos aceptar con los valores por defecto mostrados Aceptar los cambios realizados con ok  desde la ventana Raster to Polygon .

1.2.4.7.

Red Hídrica de la Cuenca

Delimitar la red hídrica que se corresponde con la cuenca. En ocasiones es necesario mostrar la red hídrica contenido por la cuenca hidrográfica, para obtener esta red hídrica, desde Arcmap 10 ejecutar la siguiente secuencia: 

ArcToolbox í Conversion Tools í From Raster í Raster to Polygon

Procedimiento que mostrará la ventana Clip de la figura 1.25, donde es necesario especificar las siguientes campos:

Figura 1.25: Ventana Clip

24

En la caja de opción de texto etiquetado con Input Features , seleccionar el archivo que contiene la red hídrica de los cuatro cuadrantes, en este caso el archivo de nombre rios  contiene la red hídrica de la unión de los cuatro cuadrantes En la caja de opción de texto etiquetado con Clip Features , seleccionar el archivo para el cual se requiere la red hídrica, en este caso Cuenca_chacco Desde cada de texto etiquetado con Output Features Class  especificar la ruta completa y el nombre del archivo para la creación de la nueva capa, en este caso se le denomina Red_hídrica Aceptar los cambios realizados con ok  de la ventana Clip. La figura 1.26 muestra la cuenca delimitada y la red hídrica de la cuenca.

Figura 1.26: Cuenca Delimitada y Red Hídrica

1.2.4.8.

Curvas de Nivel de la Cuenca

. . . El mismo procedimiento que para la red hídrica

25

Capítulo 2

Análisis Morfométrico de Cuencas hidrográficas

2.1.

Resultados Generales

2.1.1.

Superficie de la Cuenca

2.1.2.

Perímetro de la Cuenca

26

Bibliografía

[1] Lourdes Araujo and Carlos Cervigón. Algoritmos Evolutivos un Enfoque Práctico. Alfaomega Ra-Ma, 2009. [2] Michael A. Arbib. The Handbook of Brain Theory and Neural Netwoks . Editorial Advisory Board, 2003. [3] Mark Hudson Beale, Martin T. Hagan, and Howard B. Demuth. Neural Network  ToolBox 7 - User Guide . The MathWorks, Inc, 2010. [4] Josep P. Bigus. Data Minig with Neural Netwoks . McGraw-Hill, 1996. [5] Edgar Nelson Sánchez Camperas and Alma Yolanda Alanís García. Redes Neuronales Conceptos Fundamentales y Aplicaciones a Control Automático. Prentice Hall International, 2006. [6] Pedro Ponce Cruz. Inteligencia Articial con Aplicaciones a la Ingeniería . Alfaomega, 2010. [7] Robert A. Dunne. A Statistical Approach to Neural Netwoks for Pattern Recognition . A John Wiley & Sons, Inc., Publications, 2007. [8] Laurene Fausett. Fundamentals of Neural Netwoks Architectures, Algoritms  and Applications . 2004. [9] James A. Freeman and David M. Skapura. Neural Netwoks Algoritms, Applications and Programming Techniques . Addison-Wesley Publishing Company, 1991. [10] Colyn Fyle. Artificial Neural Netwoks . The University of Paisley, 1996. [11] Alexander I. Galushkin. Neural Networks Theory . Springer Berlin Heidelberg New York, 2007. [12] Daniel Graupe. Principles of Artificial Neural Net . World Scientific, 2007. [13] Martin T. Hagan, Howard B. Demuth, and Mark Beale. Neural Netwoks De . PWS Publishing Company, 1996.

27

[14] Simon Haykin. Neural Netwoks a Comprehensive Foundation . Tom Robbins Acquisitions, 1999. [15] Simon Haykin. Kalman Filtering and Neural Netwoks . John Wiley & Sons, Inc, 2008. [16] Simon Haykin. Kalman Filtering and Neural Netwoks . John Wiley & Sons, Inc, 2001. [17] Simon Haykin. Neural Netwoks a Comprehensive Foundation . Prentice Hall International, 1999. [18] Jeff Heaton. Introducciton to Neural Netwoks for Java . Heaton Reseach, Inc, 2008. [19] Xiaolin Hu and P. Balasubramanian. Recurrent Neural Netwoks . In-Teh, 2008. [20] Yu Hen Hu and Jenq-Neng Hwang. Handbook of Neural Netwoks Signal Processing . CRC PRESS, 2002. [21] Lakhmi Jain and Anna Maria Fanelli. Recent Advances in Artificial Neural Netwoks Design and Applications . The CRC Press International Series on Computational Intelligence, 2000. [22] Lakhmi Jain and N. M. Martin. Fusion of Neural Netwoks, Fuzzy Systems and  Genetic Algoritms: Industrial Applications . CRC Press, 1998. [23] Nikola K. Kasabov. Foundation of Neural Netwoks, Fuzzy Systems, and Knowledge Engineering . Tokyo University, 1998. [24] Nikola K. Kasabov. Foundation of Neural Netwoks, Fuzzy Systems, and Knowledge Engineering . Tokyo University, 1995. [25] Mukesh Khare and S. M. Shiva Nagendra. Artificial Neural Netwoks in Vehicular Pollution Modelling . Springer Berlin Heidelberg New York, 2006. [26] Ben Krose and Patrik van der Smagt. An Introducciton to Neural Netwoks . The University of Amsterdam, 1996. [27] T. Lindblad and J. M. Kinser. Image Processing Using Pulse-Coupled Neural  Netwoks . Springer Berlin Heidelberg New York, 2005. [28] Puyin Liu and Hongxing Li. Fuzzy Neural Netwoks Theory and Applications . World Scientific, 2004. [29] L. R. Medsker and L. C. Jain. Recurrent Neural Netwoks Design and Applications . CRC Press, 2001. [30] Kishan Mehrotra, Chilukuri K. Mohan, and Sanjay Ranka. Element of Artificial  Neural Netwoks . 1996. [31] Juan R. Rabund and Julian Dorado. Artificial Neural Netwoks in Real-Life  Applications . Idea Group Publishing, 2006. 28