Captulo 2

Propiedades Morfomtricas deCuencas Hidrogrficas

Universidad Nacional San Cristbal de HuamangaEscuela Profesional de Ingeniera CivilGuas de clase: IC-441/Semestre 2012-I

Docente: Ing. Edmundo Canchari Gutirrez

2.1. GeneralidadesCon la finalidad de obtener las propiedades morfomtricas de la cuenca hidro-

grfica es necesario disponer de los archivos siguientes:

Archivo vectorial (.shp) generalmente tipo polgono que represente la cuencahidrogrfica delimitada, archivo mostrado en la figura 2.1

Archivo con extensin .tin - Red de Triangulacin Irregular (Triangular Irregu-lar Network) de todos los cuadrantes que contiene la cuenca, archivo mostradoen la figura 2.7

A partir de estos archivos se generarn otros archivos necesarios en la obtencinde las propiedades morfomtricas de la cuenca, stos archivos contendrn porseparado informacin especfica para la cuenca, entre ellos: red de triangulacinirregular, Modelo digital de elevacin, direccin de flujo de cada celda, flujoacumulado para cada celda.

Otra alternativa para la obtencin de informacin especfica para la cuencaen estudio es a partir de los archivos generados en la delimitacin de la cuencahidrogrfica, se dispone de toda la informacin requerida (red de triangulacinirregular, Modelo digital de elevacin, direccin de flujo de cada celda, flujoacumulado para cada celda) para todos los cuadrantes que contiene a la cuencahidrogrfica, solamente bastara con delimitar (cortar) cada uno de los archivos ala forma de la cuenca. Para acceder a la herramienta que permite cortar un archivoraster seguir la siguiente secuencia.

+ ArcToolbox Spatial Analysis Tools Extraction

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Figura 2.1: Archivo SHP que Contiene la Cuenca Delimitada

Extraction by Mask

En la caja de Herramientas Extraction se dispone de mltiples alternativas paracortar un archivo raster, en nuestro caso siempre se dispondr de una archivo vec-torial tipo polgono que represente el rea de inters - la cuenca hidrogrfica - laopcin Extraction by Mask permite cortar el archivo raster a la forma contenida porel archivo vectorial(cuenca hidrogrfica). En la ventana Extract by Mask mostradoen la figura 2.3 es necesario especificar los siguientes campos:

En el campo etiquetado con Input raster indicar la ruta completa y el nombredel archivo (modelo digital de elevacin) que contiene la superficie a ser cortado

En el campo etiquetado con Input Raster or Feature Mask Data indicar la rutacompleta del archivo vectorial tipo polgono que contiene la cuenca; as comosu nombre o indica en esta opcin se puede especificar de igual manera unaarchivo raster

En Output Raster direccin y nombre del archivo de salida

Aceptar los argumentos pulsando sobre el botn ok y ser generado el modelodigital de elevacin para el rea de inters. Con el mismo procedimiento se obtienenlos archivos especficos conteniendo la direccin de flujo y acumulacin de flujo parael rea en estudio.

2.2. Obtencin de Archivos NecesariosLos archivos que se obtendrn en esta seccin son especficamente para el rea

de inters (cuenca hidrogrfica), es necesario disponer de archivos conteniendo, in-dividualmente, la informacin siguiente:

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Figura 2.2: Archivo TIN de los Cuadrantes que Contiene a la Cuenca

Red de triangulacin Irregular

Modelo digital del terreno

Modelo digital del terreno indicando la direccin de flujo de cada celda

Modelo digital del terreno indicando el flujo acumulado de cada celda

2.2.1. Red de Triangulacin Irregular

Debido que el archivo en formato vectorial (con extensin .shp, tipo polgono ennuestro caso) que contiene a la cuenca, generalmente no contiene informacin de ladistribucin de elevacin sobre la superficie; es necesario aadir esta informacinal archivo vectorial tipo polgono que contiene a la cuenca, para acceder a laherramienta que permite realizar este propsito seguir la secuencia.

+ ArcToolbox 3D Analyst Tools Functional Surface

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Figura 2.3: Ventana Extract by Mask

Interpolate Shape

En la ventana Interpolate Shape mostrado en la figura 2.3 es necesario establecerlos siguientes argumentos:

En la caja de opciones etiquetado con Input Surface seleccionar el archivo quecontenga informacin de la distribucin de altura sobre la superficie, en estecaso, se seleccionar el archivo que contiene la red de triangulacin irregular(archivo con extensin .tin) de los cuadrantes que contiene a la cuenca

En la caja de opciones etiquetado con Input Feature Class seleccionar el archivoque contiene a la cuenca delimitada, el archivo a seleccionar debe tener unformato vectorial (archivo con extensin .shp)

En el campo etiquetado con Output Feature Class indicar la ruta completa yel nombre para el archivo de salida

Aceptar los datos con pulsando el botn ok desde la ventana Interpolate Shape yse crear un archivo con extensin .shp (formato vectorial) conteniendo informacinde la distribucin de altura sobre la superficie.

El archivo conteniendo la Red de Triangulacin Irregular(archivo con extensin.tin) para la cuenca en estudio, se obtendr cortando el archivo de Red de Triangu-lacin Irregular de todos los cuadrantes que contiene a cuenca; en ArcMAP 10 seaccede a esta herramienta mediante:

+ ArcToolbox 3D Analyst Tools TIN Management Edit TIN

Lo que dar accedo a la ventana Edit TIN mostrado en la figura 2.5, en estaventana establecer los parmetros siguientes:

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Figura 2.4: Ventana Interpolate Shape

En la caja de opciones Input TIN seleccionar el archivo tipo Red de Triangu-lacin Irregular de todos los cuadrantes que contiene a la cuenca, el archivoseleccionado ser cortado teniendo el cuenca la forma de la cuenca

En la caja de opciones etiquetado con Input Feature Class, seleccionar el ar-chivo que contiene a la cuenca, el archivo seleccionado ser del tipo vectorial(formato .shp tipo polgono) conteniendo informacin de la distribucin dealtura sobre la superficie de la cuenca

Aceptar los cambios con ok desde la ventana Edit TIN. El procedimiento crearel archivo de Red de Triangulacin Irregular para la cuenca especfica.

Es necesario aclarar que el procedimiento realizado desde la ventana Edit TINmostrado en la figura 2.5, editar el archivo TIN indicado como argumento, sise desea conservar el archivo TIN original se recomienda crear una copia, conesta finalidad, desde arcMAO 10 acceder a la herramienta Copy TIN mediante lasecuencia:

+ ArcToolbox 3D Analyst Tools TIN Management Copy TIN

Procedimiento que dar acceso a la ventana Copy TIN mostrado en la figura2.6, donde es necesario establecer los argumentos siguientes.

En la caja de opciones Input TIN seleccionar el archivo TIN del cual se deseagenerar una copia

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Figura 2.5: Ventana Edit TIN

En el campo etiquetado con Output TIN, establecer el nombre y la direccincompleta del archivo que ser generado

Dejar los otros campos con los argumentos mostrados por defecto

Aceptar los cambios con ok desde la ventana Copy TIN y ser generado unacopia del archivo tipo Red de Triangulacin Irregular.

Figura 2.6: Ventana Copy TIN

La cuenca hidrogrfica en formato TIN (Triangular Irregular Network) delimi-tado para el rea de inters, Cuenca Chacco, muestra la figura 2.7.

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Figura 2.7: Cuenca Hidrogrfica en formato TIN

2.2.2. Modelo Digital del Terreno

A partir del archivo con formato TIN para la superficie de inters se crearel Modelo Digital del Terreno1, la modalidad de acceso a esta herramienta desdeArcMAP 10, as como la descripcin de los datos requeridos y los archivos ob-tenidos ya fueron explicados en el captulo que trata sobre la delimitacin de lacuenca hidrogrfica, el procedimiento y las herramientas utilizadas son las mismas,excepto el argumento de entrada, que en este caso ser la Red de Triangulacin Irre-gular(archivo con extensin .TIN) definida especficamente para la cuenca de inters.

Para acceder a la herramientas TIN To Raster seguir la siguiente secuencia:

+ ArcToolbox 3D Analyst Tools Conversion From TIN TIN to Raster

Procedimiento que dar lugar a la ventana TIN to Raster mostrada en la figura2.8, en esta ventana es necesario especificar las siguientes capos:

En la caja de opciones etiquetado con Input TIN, establecer el archivo conformato TIN del rea de inters

1un Modelo Digital del Terreno (MDT) constituye una forma de representacin de la superficiedel terreno en formato Raster

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Figura 2.8: Ventana TIN to Raster

En el campo Output Raster, indicar la ruta completa y el nombre del archivode salida

En la caja de opciones Sampling Distance (Optional), seleccionar SELLSIZE ycambiar el valor mostrado por defecto a 50, con esto indicamos que el tamaode celda para el archivo raster que se crear ser de tamao 50x50 unidades;establecer un valor adecuado es muy importante, un valor muy pequeo re-presentar mucho mejor la superficie del terreno pero requiere mayor tiempopara las consultas u operaciones realizadas, en cambio un valor mayor, puedaque no represente de manera adecuada la informacin requerida

Las otras opciones aceptar las mostradas por defecto

Aceptar con ok los cambios realizados en la ventana TIN to Raster y ser creadoel archivo raster para la superficie de inters, el mismo que es mostrado en la figura2.9.

2.2.3. Rellenar Sumideros

Seguidamente es necesario modificar el archivos raster para el rea de inters, Re-llenando los sumideros en el rster de superficie para quitar pequeas imperfeccionesen los datos. Acceder a la herramientas Fill desde ArcMap 10 mediante la secuencia.

+ ArcToolbox Spatial Analyst Tools Hydrology Fill

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Figura 2.9: Cuenca Hidrogrfica en Formato Raster

Procedimiento que mostrar la ventana Fill mostrada en la figura 2.10, dondees necesario especificar los siguientes campos.

En la caja de opciones etiquetado con Input surface raster, seleccionar el ar-chivo raster para la superficie de inters - en este caso la cuenca hidrogrfica

En el campo etiquetado con Output surface raster establecer la ruta completay el nombre del archivo de salida

Los otros campos aceptar los argumentos establecidos por defecto

Aceptar los cambios con ok desde la ventana Fill, el nuevo archivo ser creadocon los sumideros rellenados en el raster de superficie, a partir de este archivo secrear el raster de direccin de flujo y el raster de acumulacin de flujo para cadacelda de la superficie.

2.2.4. Direccin de Flujo

La direccin del flujo para cada celda de la superficie de inters, a esta herra-mienta, desde ArcMap 10, acceder mediante la siguiente secuencia.

+ ArcToolbox Spatial Analyst Tools Hydrology Flow Direction

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Figura 2.10: Ventana Fill

Lo que dar acceso a la ventana Flow Direction, la misma que se muestra en lafigura 2.11. En esta ventana es necesario establecer los siguientes argumentos.

Figura 2.11: Ventana Flow Direction

En la caja de opciones etiquetado con Input Surface Raster, elegir el raster dela superficie de inters previamente tratado por la presencia de los sumideros

En el campo etiquetado con Output flow direction raster, establecer la rutacompleta y el nombre para el archivo raster de salida

Otros campos aceptar los argumentos mostrados por defecto

Aceptar los cambios con ok desde la ventana Flow Direction y se crear el archivotipo raster conteniendo la direccin de flujo para cada celda, mostrada en la figura2.11

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Figura 2.12: Direccin de Flujo para Cada Celda

2.2.5. Flujo Acumulado

En esta seccin se obtendr el archivo tipo raster conteniendo informacindel flujo acumulado para cada celda de la superficie de inters, desde ArcMap 10acceder a esta herramientas mediante:

+ ArcToolbox Spatial Analyst Tools Hydrology Flow Accumulation

Procedimiento que mostrar la herramienta Flow Accumulation, mostrado porla figura 2.13, donde es necesario establecer los siguientes argumentos

En la caja de opciones etiquetado con Input Flow Direction Raster, seleccionarel raster que contiene la direccin de flujo de cada celda de la superficie deinters

En el campo etiquetado con Output accumulation raster, indicar la direcciny el nombre del archivo a ser creado

los otros campos aceptar los argumentos mostrados por defecto

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Figura 2.13: Ventana Flow Accumulation

Aceptar los cambios con ok desde la ventana Flow Accumulation, seguidamenteser mostrado el archivo raster conteniendo informacin del flujo acumulado paracada celda, figura 2.14.

Figura 2.14: Acumulacin del Flujo para el rea de Inters

2.3. Superficie de la CuencaEn esta seccin se obtendrn parmetros relacionados directamente con la su-

perficie de la cuenca hidrogrfica mediante ArcMap 10, los parmetros consideradosson: Area, Permetro, Coordenadas del centro de gravedad de la superficie, cotasmxima y mnima, curva hipsomtrica, pendiente promedio de la cuenca.

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2.3.1. Superficie

Para obtener la superficie de la cuenca hidrogrfica, simplemente se realiza unaconsulta a las propiedades del archivo vectorial (.shp) tipo polgono que contienea la cuenca, mostrado en la figura 2.1, para realizar la consulta proceder, desde laventana Table of Contents, de la siguiente manera:

Seleccionar la capa que contiene a la cuenca - es necesario que esta capa seauna archivo vectorial tipo polgono, el de la figura 2.1

Click derecho (anti-click) sobre el nombre del archivo desde la Ventana Tableof Contents en ArcMap 10 y desde el men emergente seleccionar la opcinOpen Attribute Table, lo que dar acceso a la ventana Table mostrada en lafigura 2.15

Figura 2.15: Ventana Table

Desde la ventana Table, acceder al men Table Options que se encuentra en laesquina superior izquierda y del men desplegado seleccionar Add Field . . ., loque dar acceso a la ventana Add Field, en esta ventana establecer un nombrepara la campo y seleccionar el tipo de dato que contendr el campo, en estecaso datos numricos de doble precisin; el campo aadido muestra la figura2.16

Figura 2.16: Aadir Campo para Mostrar la Superficie

En la ventana Table, click derecho sobre el campo AREA y del men emer-gente seleccionar Calculate Geometry, lo que dar acceso a la ventana Calcu-late Geometry, desde esta ventana es posible elegir para cada campo una solapropiedad, las propiedades disponibles son: area, permetro, cotas mximas y

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mnimas, coordenadas del centro de de la superficie de la cuenca, tal comomuestra la figura 2.17

Figura 2.17: Ventana Calculate Geometry

Desde la ventana Calculate Geometry mostrada en la figura 2.17, seleccionarla propiedad Area y en el campo units elegir la unidad square km (kilmetroscuadrados), aceptar los cambios con ok y se obtendr la superficie de la cuenca,figura 2.18; la superficie para la cuenca actual es de 1096.81km2

Figura 2.18: Superficie

El procedimiento para obtener otras propiedades disponibles en la ventanaCalculate Geometry el el mismo, crear un campo y sobre ste consultar lapropiedad requerida.

2.3.2. Permetro

El procedimiento es el mismo como se obtuvo la superficie: crear un campo espe-cificando el tipo de dato que almacenar, luego desde la ventana Calculate Geometryseleccionar Perimeter y en Units kilmetros; para la cuenca en estudio el permetromide 174.82km, tal como muestra la figura 2.19

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Figura 2.19: Permetro de la cuenca

2.3.3. Cota Mxima y Cota Mnima

Para obtener las cotas mxima y mnima de la Cuenca Chacco, debe realizarse laconsulta al archivo vectorial tipo polgono que contiene a la cuenca, que previamentehaya sido aadido la distribucin de la altura sobre la superficie de la cuenca, talcomo se detall en la seccin 2.2.1 de la pgina 29.

La cota mxima y mnima para la cuenca en estudio es:

Cota mnima: 2500 metros sobre el nivel del mar

Cota mxima: 4400 metros sobre el nivel del mar

2.3.4. Centroide de la Cuenca

Las coordenadas del centroide del rea de inters se obtiene realizando una con-sulta al archivo vectorial que contiene a la cuenca delimitada, la figura 2.20 muestrala ventana Calculate Geometry, donde:

En la caja de opciones etiquetado con property, seleccionar la coordenada X,Y o la altura Z

En Coordinate System, por defecto se muestra el sistema de coordenadas, laproyeccin y la zona del archivo actual

En la caja de opciones etiquetado con Units, seleccionar la unidad deseada, eneste caso metros

Los resultados obtenidos para el rea de estudio son:

X coordinate of centroid: 596975.15276 m

Y coordinate of centroid: 8537730.43093 m

Z coordinate of centroid: 3713.261342 msnm (metros sobre el nivel del mar)

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Figura 2.20: Coordenadas del Centroide de la Cuenca

2.3.5. Curva Hipsomtrica

Para dibujar la curva hipsomtrica de la cuenca hidrogrfica es necesario conocerla superficie entre curvas de nivel; el rea proyectado al plano horizontal entre curvasde nivel desde ArcMap 10 se obtiene mediante los siguientes pasos.

2.3.5.1. Reclasificar Valores de Altitud

Para re-clasificar valores de altitud en el intervalo deseado, desde ArcMap 10acceder a la herramienta Reclassify mediante la siguiente secuencia:

+ ArcToolbox Spatial Analyst Tools Reclass Reclassify

Que dar acceso a la ventana Reclassify, mostrada en la figura 2.21, en estaventana establecer los siguientes argumento.

En la caja de opciones Input Raster, seleccionar el archivo raster delimitadopara el rea de inters

En el campo de opciones Reclass Field, elegir el campo del archivo raster a re-clasificar, por defecto se muestra la distribucin de la altura sobre la superficie

En el campo Reclassification, se muestra el nmero de intervalos, el rango paracada intervalo de altitud, etc. Con el botn Classify . . . se accede a la ventanaClassification desde donde es posible configurar el nmero de intervalos y ta-mao de cada intervalo mediante varias opciones, para el archivo presente seelige 12 intervalos de igual tamao

En el campo Output raster, indicar la ruta completa y el nombre del nuevoraster a ser generado

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Aceptar los cambios pulsando sobre el botn ok desde la ventana Reclassify y secrear un archivo raster con las propiedades establecidas.

Figura 2.21: Ventana Reclassify

Desde la ventana Reclassify, pulsando sobre el botn Classify . . . se accede a laventana Classification mostrada por la figura 2.22, desde esta ventana es posibleconfigurar:

El campo etiquetado con Classification, permite seleccionar el mtodo paragenerar intervalos de altitud y el campo Classes el nmero de intervalos

en la caja de texto etiquetado con Classification statistic, muestra las esta-dsticas de la distribucin de altitud sobre la superficie, tales como la altitudmxima, mnima y la altitud promedio

En el campo Break values se muestra los valores de altitud re clasificados encorrespondencia al nmero de intervalos configurado

Aceptar los cambios pulsando sobre el botn ok desde la ventana Classification

2.3.5.2. De Raster a Vectorial

El archivo raster re-clasificado en intervalos de altitud sobre la superficie de lacuenca, transformarlo a un archivo vectorial (.shp) tipo polgono, el archivo vectorialcontendr los intervalos entre curvas de nivel como polgonos independientes en elmismo archivo.

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Figura 2.22: Ventana Classification

El procedimiento para transformar un archivo en formato raster a uno vectorialtipo polgono se detall en la seccin 1.2.4.6 de la pgina 24, siguiendo el mismoprocedimiento, teniendo en cuenta el archivo desde el cual se obtendrn lospolgonos entre curvas de nivel es el raster re-clasificado en valores de altitud, seobtiene el archivo vectorial para la cuenca hidrogrfica y se muestra en la figura2.24 previa modificacin de sus propiedades para visualizar cada regin generado.

Accediendo a los atributos (para acceder a los atributos de un archivo vectorial,desde la ventana Table of Contents de ArcMap 10, click derecho sobre el archivo deinters y del men emergente seleccionar Open Attribute Table) del archivo vectorialtipo polgono que contiene los polgonos para cada intervalo de altitud, se obser-va varios campos, entre ellos el campo GridCode que muestra la identificacin decada polgono teniendo en cuenta los intervalos de altitud al que pertenece; parala presente cuenca se re-clasific su archivo raster para 12 intervalos de altitud, encorrespondencia se dispone de 12 polgonos en el archivo vectorial, tal como estdefinido en el campo GridCode.

2.3.5.3. Estadsticas del Archivo

Simplemente queda obtener el valor de la superficie para cada intervalo conside-rado, una manera de obtenerlo es consultado la estadstica para el archivo vectorialtipo polgono que contiene los polgonos entre curvas de nivel. Desde ArcMap 10acceder a la herramienta Zonal Statistic As Table mediante.

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Figura 2.23: Cuenca Chacco - Valores de Altitud Re - Clasificado

+ ArcToolbox Spatial Analyst Tools Zonal Zonal Statistic As Table

Lo que mostrar la ventana Zonal Statistic As Table mostrada en la figura 2.25,donde es necesario establecer los siguientes argumentos.

En la caja de opciones Input raster or feature zone data, seleccionar el archivovectorial que contiene los polgonos para cada intervalo de altitud. Puede se-leccionar de igual manera el archivo raster de re-clasificado para la superficiede inters

En la caja de opciones etiquetado con Zone field, seleccionar el campo delcual se desea consultar la estadstica, en nuestro caso el campo que contieneel ndice para cada intervalo se encuentra en el campo GridCode

En la caja de opciones Input value raster, seleccionar el raster re-clasificadoen intervalos de altitud de la superficie de inters

Espeficiar la ruta completa y el nombre para el archivo de salida en el campoOutput table

Aceptar los cambios con ok desde la ventana Zonal Statistic As Table para crearel reporte. El archivo generado es una tabla, se tendr acceso desde la ventana Table

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Figura 2.24: rea entre Curvas de Nivel Cuenca Chacco

Figura 2.25: Ventana Zonal Statistic As Table

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Figura 2.26: Estadsticas rea entre Curvas de Nivel

of Contents de ArcMap 10, seleccionar el archivo y click derecho sobre el archivoseleccionado, del men emergente seleccionar Open, procedimiento que dar accesoa la ventana Table mostrado en la figura 2.26

A partir de los datos mostrado en la figura 2.26 es posible obtener:

la curva hipsomtrica, mostrada en la figura 2.27

polgono de frecuencia de altitudes, mostrado en la figura 2.27

altitud media, para la cuenca en estudio es de 3713.26 metros sobre el niveldel mar

altitud ms frecuente, para la cuenca en estudio es de 4004.17 metros sobre elnivel del mar

y la altitud de frecuencia media, para la cuenca en estudio es 3561.724314metros sobre el nivel del mar

En la tabla 2.1 se muestra los resultados obtenidos desde ArcMap 10 : en la co-lumna uno el nmero de intervalos, desde la columna dos hasta cuatro las cotas quedefinen el intervalo, se dispone de la cota mnima, cota mxima y la cota prome-dio que representa la intervalo; desde la columna cinco hasta la columna ocho semuestra la superficie para cada intervalo, la superficie acumulada tanto en valores yporcentaje.

2.3.6. Pendiente Promedio

En esta seccin se obtendr la pendiente promedio de la cuenca hidrogrfica,desde ArcMap 10 es necesario realizar secuencialmente los pasos siguientes.

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Figura 2.27: Curva Hipsomtrica y Polgono de Frecuencia de Altitudes

Cuadro 2.1: rea entre Curvas de Nivel

NroCota(msnm) Area (km2)

Mnimo Mximo Prom Intervalo Acumulado % Acum % Inter1 2500 2658.33 2579.17 29.94 1096.33 100.00 2.732 2658.33 2816.67 2737.50 72.68 1066.39 97.27 6.633 2816.67 2975.00 2895.83 97.52 993.70 90.64 8.894 2975.00 3133.33 3054.17 95.62 896.19 81.74 8.725 3133.33 3291.67 3212.50 89.67 800.57 73.02 8.186 3291.67 3450.00 3370.83 122.44 710.91 64.84 11.177 3450.00 3608.33 3529.17 103.56 588.47 53.68 9.458 3608.33 3766.67 3687.50 91.75 484.91 44.23 8.379 3766.67 3925.00 3845.83 103.97 393.15 35.86 9.4810 3925.00 4083.33 4004.17 167.78 289.19 26.38 15.3011 4083.33 4241.67 4162.50 115.67 121.41 11.07 10.5512 4241.67 4400.00 4320.83 5.74 5.74 0.52 0.52

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2.3.6.1. Crear Mapa de Pendientes

Teniendo el archivo raster delimitado para la cuenca hidrogrfica, es posiblecrear otro archivo raster conteniendo informacin de la pendiente para cada celdaque forma la superficie de inters. Desde ArcMap 10 acceder a la herramienta Slopemediante la siguiente secuencia.

+ ArcToolbox Spatial Analyst Tools Surface Slope

Otra alternativa para acceder a la herramientas Slope es mediante.

+ ArcToolbox 3D Analyst Tools Raster Surface Slope

Procedimiento que mostrar la ventana Slope, de la figura 2.28, donde es nece-sario establecer los siguientes argumentos.

Figura 2.28: Ventana Slope

En la caja de opciones Input raster, seleccionar el archivo raster delimitadopara la cuenca

En el campo Output raster, indicar la ruta completa y el nombre donde secrear el archivo

Seleccionar porcentaje en el campo de la caja de opciones etiquetado con Out-put measurement v

Los otros campos aceptar los argumentos que muestra por defecto

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Figura 2.29: Pendiente de la superficie - Cuenca Chacco

Aceptar los datos con ok desde la ventana Slope y se crear un archivo raster enla direccin indicada, mostrndose por defecto en la ventana Table of Contents deArcMap 10, el archivo generado se muestra en la figura 2.29

2.3.6.2. Re-Clasificar Mapa de Pendientes

Teniendo el archivo raster conteniendo informacin de la pendiente superficialpara cada celda del rea de inters, es posible re-clasificarlo en intervalos de pendientede nuestro inters.

Desde ArcMap 10 Acceder a la herramienta Reclassify siguiendo el mismoprocedimiento indicado se la seccin 2.3.5.1 de la pgina 42, teniendo en cuenta queel raster de ingreso es el archivo conteniendo informacin de la pendiente para cadacelda. Para la cuenca actual se trabaja con 10 intervalos y se clasifica los lmites dependiente para cada intervalo en porcentajes, as el primer intervalo ser desde 0%hasta 10% y el ltimo intervalo 90% hasta 100%.

La figura 2.30 muestra el archivo raster con pendientes reclasificados en 10 in-tervalos.

2.3.6.3. Consultar Estadsticas

Para realizar una consulta de la estadstica a un archivo no necesariamente debeser del tipo vectorial, la herramienta Zonal Statistic As table permite consultar tantoarchivos vectoriales y de tipo raster, esta herramienta se describi detalladamenteen la seccin 2.3.5.3 de la pgina 44, siguiendo el mismo procedimiento consultar la

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Figura 2.30: Pendientes de la Cuenca Reclasificado

estadstica al archivo raster que contiene informacin reclasificada de las pendientesde la superficie de la cuenca, los resultados obtenidos para el rea de inters semuestra en la figura 2.31.

Figura 2.31: Superficie en Intervalos de Pendiente

En al figura 2.31 se distingue: la columna etiquetado con VALUE representa losintervalos de pendiente, la columna COUNT contiene el nmero de superficie quecorresponde con un determinado rango de pendiente, la columna AREA presentala superficie total para cada intervalo; son todos los resultados que interesan paraobtener la pendiente promedio de la cuenca. Los datos requeridos ordenados se

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muestra en la tabla 2.2.

Cuadro 2.2: Superficie entre Intervalos de Pendiente

NroRango Pendiente (%) Numero de

(1)x(2)Inferior Superior Promedio (1) ocurrencias (2)

1 0 10 5 143560 7178002 10 20 15 137588 20638203 20 30 25 96601 24150254 30 40 35 42366 14828105 40 50 45 13571 6106956 50 60 55 3948 2171407 60 70 65 879 571358 70 80 75 160 120009 80 90 85 22 187010 90 100 95 3 285

TOTAL= 438698 7578580

La pendiente promedio de la cuenca est dado por la ecuacin 2.1, donde cadaparmetro representa: spc pendiente promedio de la cuenca, m es el nmero deintervalos, ni representa el nmero de ocurrencias para cada intervalo, si pendientepromedio del intervalo, n es el nmero de ocurrencias total.

spc m

i1 nisin

(2.1)

Para la cuenca actual se obtiene una pendiente promedio de 17.27%

2.4. Red Hdrica de la CuencaLa presente seccin trata sobre el anlisis de la red hdrica de la cuenca con

ArcMap 10, se obtendr los siguientes parmetros: la longitud del curso principal,orden de la red, longitud para cada orden de la red, suma de longitudes para cadaorden de la red y pendiente promedio de la red hdrica.

2.4.1. Longitud del Cauce Principal

La herramienta Flow Length de ArcMap 10 devuelve un raster conteniendo lalongitud de flujo de cada celda aguas arriba o aguas abajo al punto de drenaje dela cuenca; el punto de drenaje representa la cota ms baja de toda la superficie deinters. Para acceder a la herramienta Flow Length de ArcMap 10 seguir la secuencia.

+ ArcToolbox Spatial Analysis Tools Hydrology

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Flow Length

Lo que dar acceso a la ventana Flow Length, mostrado en la figura 2.32, dondees necesario los siguientes datos.

Figura 2.32: Ventana Flow Length

En la caja de Opciones Input Flow Direction Raster, seleccionar el archivoraster que contiene informacin de la direccin de flujo de cada celda de lasuperficie de inters

Indicar la ruta completa y el nombre para el archivo de salida, en la caja detexto etiquetado con Output Raster

En la caja de opciones Direction of measurement, seleccionar la opcin DownStream para calcular la distancia de cada celda, teniendo en cuenta la pen-diente descendente, hasta el punto de aforo en el borde de la cuenca

Aceptar los datos mostrados por defecto en los otros campos

Aceptar los cambios realizados con ok desde la ventana Flow Length, la figura2.33, desde donde se obtiene la longitud del curso principal, para la cuenca es estudio60.35 km

2.4.2. Orden de la Red Hdrica

Para obtener orden de la red hdrica se parte de un raster que contiene informa-cin de la acumulacin de flujo para cada celda del rea de inters.

2.4.2.1. Algebra de Mapas

La herramienta Raster Calculator permite realizar operaciones algebraicas conarchivos raster, en esta ocasin se utilizar para obtener la red hdrica de cuenca,acceder a esta herramienta desde ArcMap 10 mediante.

+ ArcToolbox Spatial Analysis Tools

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Figura 2.33: Longitud de Flujo de cada Celda

Map Algebra Raster Calculator

Lo que dar acceso a la ventana Raster Calculator, mostrada en la figura 2.34,en esta ventana es necesario establecer los datos siguientes.

Figura 2.34: Ventana Raster Calculator

Desde la caja de opciones que se encuentra en el margen superior derecho, en laventana Raster Calculator seleccionar el operador Log10() y como argumentodel operador debe ingresar el nombre del archivo raster que contiene el flujoacumulado de la cuenca, tal como se muestra en la figura 2.34

En la caja de texto etiquetado con Output raster indicar direccin y nombre

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para crear el nuevo archivo

Aceptar los cambios con ok desde la ventana Raster Calculator para crear elarchivo raster red-facclog. Seguidamente es necesario realizar otra operacin tomandocomo argumento el archivo raster red-facclog generado anteriormente; acceder a laherramienta Raster Calculator y establecer los datos requeridos tal como se muestraen la figura 2.35, aceptar los cambios realizados en la herramienta Raster Calculatorcon ok para generar el archivo raster con nombre red-con, que contiene la red hdricade la cuenca, el archivo generado se mostrar por defecto en la ventana Table ofContents de ArcMap 10.

Figura 2.35: Condicional Ventana Raster Calculator

2.4.2.2. Enlace entre Corrientes de Flujo

La herramienta Stream Link asigna identificadores, valores nicos en la inter-seccin entre dos corrientes de flujo. Acceder a esta herramienta desde ArcMap 10mediante.

+ ArcToolbox Spatial Analysis Tools Hydrology Stream Link

Procedimiento que dar acceso a la ventana Stream Link, mostrada en la figura2.36, donde es necesario especificar los siguientes datos.

En la caja de opciones Input Stream Raster, seleccionar el archivo raster quecontiene la red hdrica de la cuenca

En la caja de opciones Input Flow Direction Raster, seleccionar el raster dedireccin de flujo de la cuenca

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Figura 2.36: Ventana Stream Link

Indicar ruta completa y el nombre con el cual ser generado el archivo, desdeel campo Output Raster

Aceptar los datos con ok desde la ventana Stream Link.

2.4.2.3. Asignar Orden a la Corriente

Asignar identificador nica a cada grupo de la corriente - conocido como ordende la red hdrica, en ArcMap 10 para asigna un orden numrico a los segmentosde un raster que representan las ramas de una red lineal, se realiza mediante laherramienta Stream Order y se accede mediante.

+ ArcToolbox Spatial Analysis Tools Hydrology Stream Order

Que da acceso a la ventana Stream Order, mostrado en la figura 2.37, donde esnecesario establecer los argumentos siguientes.

En la caja de texto Input Stream raster, seleccionar el archivo raster que con-tiene la red de flujo en el cual est identificado la interseccin de las corrientes,archivo red-slink obtenido en la seccin 2.4.2.2

En el campo Input Flow Direction Raster, seleccionar el archivo raster dedireccin del flujo de la cuenca

Indicar el nombre y ruta completa para generar el archivo, desde el campoOutput raster

Aceptar datos con ok desde la ventana Stream Order.

2.4.2.4. Red hdrica en formato vectorial

La herramienta que permite convertir un archivo en formato raster a unovectorial conteniendo informacin de la red hdrica, interseccin entre corrientes y

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Figura 2.37: Ventana Stream Order

Figura 2.38: Ventana Stream to Feature

la clasificacin de la red hdrica, es la herramienta Stream to Feature, desde ArcMap10 mediante.

+ ArcToolbox Spatial Analysis Tools Hydrology Stream to Feature

Que dar acceso a la ventana Stream to Feature, mostrado en la figura 2.38,donde es necesario establecer los siguientes argumento.

En la caja de opciones etiquetado con Input Stream Raster, seleccionar elarchivo raster que contiene la red hdrica, incluyendo la clasificacin de lasintersecciones de las corrientes y el orden de cada corriente; el archivo fuegenerado en la seccin 2.4.2.3

En la caja de opciones Input Flow Direction Raster, seleccionar el archivoraster de direccin de flujo de la cuenca

En el campo Output Polyline Features, indicar la ruta y nombre para crear elarchivo

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Figura 2.39: Orden de la Red Hdrica

Aceptar los cambios realizados con ok, lo que crear el archivo de red hdrica enformato vectorial mostrado en la figura 2.39, previa configuracin de sus propiedades.

2.4.3. Longitud de Cada orden de la Red Hdrica

Obtener la longitud para cada orden de la red hdrica simplemente realizandouna consulta a sus stributos al archivo red-shp.shp obtenido en la seccin 2.4.2.4;acceder a los atributos del archivo mediante Open Attribute Table, crear los camposnecesarios y consultar las longitudes para cada orden de la red hdrica, tal como seindic en la seccin 2.3.1, la figura 2.40 muestra, entre otros resultados, orden decada red hdrica y su correspondiente longitud.

Desde la ventana mostrada en la figura 2.40 acceder a la ventana Summarizemediante: click derecho sobre la etiqueta de la columna GRID-CODE y del menemergente seleccionar Summarize , lo que dar acceso a la ventana Summarizemostrado en la figura 2.41, donde es necesario establecer los siguientes argumentos.

En la caja de texto etiquetado con Select a field summarise, seleccionar elcampo que se desea consultar

En la caja de texto Choose one or more summary statistic to be include in theinput table, elegir el campo longitud y activar la el campo sum

En Specify output table, indicar la ruta y el nombre para el archivo de salida

Aceptar los cambios realizados desde la ventana Summarize con ok, la tablagenerada se aade a la ventana Table of Contents, para mostrar su contenido, click

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Figura 2.40: Longitud para cada Orden de la Red Hdrica

derecho sobre la tabla y del men emergente seleccionar Open, luego debe mostrarseen una tabla la suma de las longitudes para cada orden de la red hdrica de la cuencaen estudio, en metros, tal como muestra la figura 2.42.

Figura 2.41: Ventana Summarise

La sumatoria de la longitud para cada orden de la red hdrica y la sumatoriade la longitud total de la red hdrica de la cuenca hidrogrfica, se muestra en la

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Figura 2.42: Sumatoria de la Longitud Red Hdrica

tabla 2.3, para la Cuenca Chacco, la sumatoria de la longitud de la red hdrica esde 1435.9325km.

Cuadro 2.3: Longitud para cada Orden de la Red Hdrica

Orden Longitudde la Red enHdrica Km

1 707.9314782 384.4239813 199.8274254 86.88918895 47.1185016 9.74192755

Total= 1435.9325

2.4.4. Pendiente Promedio de la Red Hdrica

En esta seccin se obtendr la pendiente promedio de la red hdrica, es necesarioseguir los siguientes pasos.

2.4.4.1. Herramienta Interpolate Shape

Es necesario interpolar el archivo vectorial que contiene a la red hdricacon el archivo raster que contiene las pendientes de la superficie de la cuencare-clasificadas, acceder a la herramienta Interpolate Shape mediante.

+ ArcToolbox

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Figura 2.43: Ventana Interpolate Shape - Pendiente Promedio de la Red Hdrica

3D Analysis Tools Functional Surface Interpolate Shape

Lo que dar acceso a la ventana Interpolate Shape, mostrada en la figura 2.43,donde es necesario establecer los datos siguientes.

En la caja de opciones Input Surface, seleccionar el archivo raster de mapade pendientes, en este caso, el archivo slp-Reclass contiene la pendiente re-clasificada de la superficie de la cuenca

En Input Feature Class, seleccionar el archivo raster de la red hdrica

En el campo etiquetado con Output Feature class, establecer la direccin com-pleta y el nombre para generar el archivo

Los otros campos, aceptar las mostradas por defecto

Aceptar los cambios con ok desde la ventana Interpolate Shape.

2.4.4.2. Consultar Estadsticas del archivo

Consultar las estadsticas del archivo red-IntSlope obtenido en la seccin 2.4.4.1,acceder a la herramienta Zonal Statistic as Table mediante.

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+ ArcToolbox Spatial Analysis Tools Zonal Zonal Statistic as Table

Lo que mostrar la ventana Zonal Statistic as Table, mostrada en la figura 2.44,donde es necesario ingresar los argumentos siguientes.

Figura 2.44: Datos Ventana Zonal Statistic as Table

Figura 2.45: Pendiente Promedio de la Red Hdrica

En el caja de opciones Input Raster or Feature Zone Data, seleccionar al ar-chivo raster de la red hdrica que contenga de igual manera informacin de

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altitud, archivo obtenido en la seccin 2.4.4.1

En el campo de opciones Zone Fiel, seleccionar el archivo que contiene elcampo del cual se desea consultar la estadstica

En la caja de opciones Input Value Raster, seleccionar el raster de mapa dependientes de la superficie de la cuenca

indicar el donde completo y la direccin para generar el archivo de salida,desde el campo Output Table

Aceptar los cambios con Ok desde la ventana Zonal Statistic as Table y la tablacreada se aadir a la ventana Table of Contents de ArcMap 10, en la figura 2.45se muestra la pendiente promedio para cada orden de la red hdrica, el campo quemuestra la pendiente promedio esMEAN y el orden de la red hdrica en elGrid Code.

La tabla 2.4 muestra los valores ordenados y la pendiente promedio para lacuenca en estudio.

Cuadro 2.4: Obtencin de la Pendiente Promedio de la Cuenca

Orden Nmero Pendientede la Red de Promedio (1)x(2)Hdrica Veces (1) (%)(2)

1 14455 1.86 26818.942 7557 1.79 13536.023 3916 1.75 6836.004 1699 1.91 3248.005 906 1.70 1539.006 194 1.32 256.00

Total= 28727 52233.97Pendiente Promedio= 1.82 %

2.4.5. Pendiente del Cauce Principal

La pendiente promedio del cauce principal se genera a partir de los resultadosobtenidos, mediante la ecuacin 2.2, donde: hmax es la cota mxima de la cuenca,teniendo en consideracin el lmite ms alejado de la cuenca, hmin es la cota mni-ma correspondiente al punto de drenaje de la cuenca, Lc es al longitud del cauceprincipal.

So hmax hminLc

(2.2)

Para la cuenca actual, se obtiene 31.48m{km, valor de la pendiente del cauceprincipal.

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Introduccinndice generalndice de figurasndice de cuadrosDelimitacin de Cuencas HidrogrficasInformacin NecesariaIdentificacin del Punto de IntersMediante GPS Mediante Google EarthConfigurar Google Earth:Aadir Puntos de Inters: Exportar Puntos de Inters:

Carta Nacional

Procedimiento para la DelimitacinEstablecer Carpeta de Trabajo en ArcGISUnir Cuadrantes IGNRed HdricaCurvas de NivelOtras Temticas

Crear el Modelo Digital del Terreno (MDT) Crear Archivo TINCrear Archivo Raster

Delimitar Cuenca EspecficaRellenar SumiderosDireccin de flujoAcumulacin de FlujoEstablecer Punto de Salida para la CuencaExtensin Xtools Pro:Herramienta ''KML To Layer''de ArcMap 10:

Delimitar la Cuenca HidrogrficaConvertir Archivo Raster a VectorialRed Hdrica de la CuencaCurvas de Nivel de la Cuenca

Propiedades Morfomtricas de Cuencas HidrogrficasGeneralidadesObtencin de Archivos NecesariosRed de Triangulacin IrregularModelo Digital del TerrenoRellenar SumiderosDireccin de FlujoFlujo Acumulado

Superficie de la CuencaSuperficiePermetroCota Mxima y Cota MnimaCentroide de la CuencaCurva HipsomtricaReclasificar Valores de AltitudDe Raster a VectorialEstadsticas del Archivo

Pendiente PromedioCrear Mapa de PendientesRe-Clasificar Mapa de PendientesConsultar Estadsticas

Red Hdrica de la CuencaLongitud del Cauce PrincipalOrden de la Red HdricaAlgebra de MapasEnlace entre Corrientes de FlujoAsignar Orden a la CorrienteRed hdrica en formato vectorial

Longitud de Cada orden de la Red HdricaPendiente Promedio de la Red HdricaHerramienta Interpolate ShapeConsultar Estadsticas del archivo

Pendiente del Cauce Principal

Bibliografa