MANUAL DE SIMULACIN CONTINMEDIANTE EL MODELO DE TMEZFredy Jipson Cueva Castillo.Dr. Fernando Rodrigo Oate ValdiviesoSimulacin continua mediante el modelo de Laboratorio Virtual de HidrologaUniversidad Tcnica Particular de Loja DE SIMULACIN CONTINMEDIANTE EL MODELO DE TMEZ Preparado por:Fredy Jipson Cueva Castillo. Dr. Fernando Rodrigo Oate Valdivieso a mediante el modelo de Tmez es una herramienta de clculo del:Laboratorio Virtual de Hidrologa www.hydrovlab.utpl.edu.ec Universidad Tcnica Particular de LojaEcuador-2010 DE SIMULACIN CONTINUA MEDIANTE EL MODELO DE TMEZ Dr. Fernando Rodrigo Oate Valdivieso es una herramienta de clculo del: http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulacin/sContinua/mtemez.aspx1 NDICE Disclamer ............................................................................................................................. 2 SIMULACIN CONTINUA MEDIANTE EL MODELO DE TMEZ ...................................... 3 CARACTERSTICAS DE LOS ARCHIVOS DE DATOS ....................................................... 5 DESCARGAREJEMPLOS DE LOS ARCHIVOS DE DATOS: PRECIPITACIN, EVAPOTRANSPIRACIN Y CAUDALES REGISTRADOS ....................................................... 12 CARGAR ARCHIVOS DE DATOS Y EFECTUAR ANLISIS ............................................. 12 RECALIBRAR ..................................................................................................................... 14 DIBUJAR ............................................................................................................................ 15 BIBLIOGRAFA: .................................................................................................................. 17 http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulacin/sContinua/mtemez.aspx2 Disclamer

El autor no se responsabiliza por la aplicacin que se le d a la presente herramienta y/oporperjuiciosdirectosoindirectosquesederivendelusoinadecuadodela misma. El mismo que ha sido desarrollado con fines investigativos, y su confiabilidad estanenprocesodeevaluacin.Elusoyaplicacindelmismoquedabajo absoluta responsabilidad del usuario. Si durante la aplicacin de la herramienta Simulacin continuamediante el modelo deTmezsurgeninconvenientes,porfavorinformesobreelproblemaa:fjcueva@gmail.com ofronate.v@gmail.com . http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulacin/sContinua/mtemez.aspx3 SIMULACIN CONTINUA MEDIANTE EL MODELO DE TMEZ ElmodelodeTmezesunmtodomatemticosimplificadodelluvia-escorrentade pasomensual,cuyasentradasprincipalessonlasprecipitacionesmensuales, evapotranspiracionesmensualesylassalidascorrespondanalasaportacionesdel ri para esos periodos.La escorrenta total es la suma de la componente superficial y de la subterrnea. La componente superficial es la fraccin no infiltrada ni evaporada de la precipitacin; mientras que la componente subterrnea resulta de un modelo simple tipo celda. Figura 1. Descripcin esquemtica del modelo de Tmez. http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulacin/sContinua/mtemez.aspx4 PROCESO DE CLCULO MENSUAL DEL MODELO DE TMEZ Siendo Po: Umbral de escorrenta. (mm) Hmx: Parmetro de humedad mxima. (mm/mes) C: Parmetro de excedente. Imx: Parmetro de infiltracin mxima. (mm/mes) : Parmetro coeficiente de descarga del acufero. (das-1) 2De=K: Parmetro coeficiente de uso de suelo medio sobre ETP Pi: Precipitacin; mes (i). (mm) Hi-1: Humedad antecedente; mes (i-1).(mm) EPi: Evapotranspiracin potencial, afectada por el coeficiente de usos de suelo; mes (i). (mm) ERi: Evapotranspiracin real; mes (i). (mm) Ti: Excedente; mes (i). (mm) Vi: Volumen almacenado; mes (i). (mm) Ii: Infiltracin; mes (i). (mm) D: Nmero de das del mes(i) S: Superficie de la cuenca(Km2) Amn : Aportacin mnima (mm) AF: Aportacin de un intervalo (mm) Ai: Aportacin buscada (mm) X: Total de agua disponible (mm) Hi: Humedadremanente al final del intervalo (mm) fi : Aportacin subterrnea al cauce (mm) Evapotranspiracin potencial:K ER EPi i* = Umbral de escorrenta,P0( )1 0 =i mxH H C PExcedente, Ti

( )0020020P PP PP PTP P Tiiiii i> += =siendo 1 + =i mxH H ETP Infiltracin, Ii mx iimxI TTI I+=Aportacin mnima, Amn ( )SLnf DAi21 4 . 86 *12min =Aportacin de un intervalo, AFI I A AF+ = *min Aportacin buscada, AiI T A Ai i + =min BALANCE DE LA HUMEDAD DEL SUELO Total de agua disponible, XT P H Xi i + =1 Humedadremanente al final del intervalo, Hi

ETP X ETP X HETP X Hii = = 0 Aportacin subterrnea al cauce, fi ((

=DILnSf Sfii 2 4 . 864 . 861 http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulacin/sContinua/mtemez.aspx5 CARACTERSTICAS DE LOS ARCHIVOS DE DATOS: Los archivos de precipitacin, evapotranspiracin y caudales mensuales son archivos ASCII con extensin .txten el que muestra las series temporales mensuales con las coordenadas del punto de medida (estacin meteorolgica o hidromtrica); en el que cadacolumnadelarchivoseencuentraseparadoporunatabulacin,queselo puedeguardardirectamentedeMicrosoftExcelquetienelaopcindeguardarun archivo de texto(delimitado por tabulaciones) (Fig.2) o tambin se lo puede copiar de Microsoft Excel y pegar en un archivo de texto .txt. Figura 2. Como se guarda el archivo de datos directamente de Microsoft Excel. http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulacin/sContinua/mtemez.aspx6 Formato del archivo de PrecipitacionesHYDROVLABPMA Tabla 1.Descripcin de la base de datos del archivo HYDROVLABPMA. COLUMNADATOFORMATOEJEMPLO 1Coordenada X UTMReal o Entero533210 Tabulacin 2Coordenada Y UTMReal o Entero4504990 Tabulacin 3Cdigo de la EstacinTexto3005 Tabulacin 4Tipo de Dato1 (PMA)TextoPMA Tabulacin 5Ao(4 dgitos)Entero1940 Tabulacin 6Precipitacin del mes de EneroReal o Entero132.9 Tabulacin 7Precipitacin del mes de FebreroReal o Entero54.6 Tabulacin 8Precipitacin del mes de MarzoReal o Entero19.3 Tabulacin 9Precipitacin del mes de AbrilReal o Entero152.0 Tabulacin 10Precipitacin del mes de MayoReal o Entero98.7 Tabulacin 11Precipitacin del mes de JunioReal o Entero73.4 Tabulacin 12Precipitacin del mes de JulioReal o Entero112.6 Tabulacin 13Precipitacin del mes de AgostoReal o Entero103.2 Tabulacin 14Precipitacin del mes de SeptiembreReal o Entero66.3 Tabulacin 15Precipitacin del mes de OctubreReal o Entero50.7 Tabulacin 16Precipitacin del mes de NoviembreReal o Entero29.6 Tabulacin 17Precipitacin del mes de DiciembreReal o Entero79.9 Tabulacin 18 Sumatoria de las Precipitaciones (Enero - Diciembre) Real o Entero973.2 1 ElTipodedatoconelcdigoPMAnosindicalaprecipitacinarealmensual(mm)delaestacin pluviomtrica, se debe ingresar este cdigo para que el archivo ingresado sea el correcto. http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulacin/sContinua/mtemez.aspx7 Nota:EsindispensablequeestearchivodedatosHYDROVLABPMAcontenga todos los registros de precipitacin completos. Figura 3.Formato HYDROVLABPMA en un archivo de texto .txt Nota: Como se ve (Fig. 3), el formato del archivo HYDROVLABPMA no contiene en la primera fila contenidos de texto o espacios en blanco. http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulacin/sContinua/mtemez.aspx8 Formato del archivo de Evapotranspiraciones HYDROVLABEPA Tabla 2.Descripcin de la base de datos del archivo HYDROVLABEPA. COLUMNADATOFORMATOEJEMPLO 1Coordenada X UTMReal o Entero533210 Tabulacin 2Coordenada Y UTMReal o Entero4504990 Tabulacin 3Cdigo de la EstacinTexto3005 Tabulacin 4Tipo de Dato2 (EPA)TextoEPA Tabulacin 5Ao(4 dgitos)Entero1940 Tabulacin 6Evapotranspiracin del mes de EneroReal o Entero38.6 Tabulacin 7Evapotranspiracin del mes de FebreroReal o Entero22 Tabulacin 8Evapotranspiracin del mes de MarzoReal o Entero6.9 Tabulacin 9Evapotranspiracin del mes de AbrilReal o Entero9.5 Tabulacin 10Evapotranspiracin del mes de MayoReal o Entero38.8 Tabulacin 11Evapotranspiracin del mes de JunioReal o Entero66.4 Tabulacin 12Evapotranspiracin del mes de JulioReal o Entero75.6 Tabulacin 13Evapotranspiracin del mes de AgostoReal o Entero84.9 Tabulacin 14Evapotranspiracin del mes de SeptiembreReal o Entero127.3 Tabulacin 15Evapotranspiracin del mes de OctubreReal o Entero137.5 Tabulacin 16Evapotranspiracin del mes de NoviembreReal o Entero110.7 Tabulacin 17Evapotranspiracin del mes de DiciembreReal o Entero80.4 Tabulacin 18 Sumatoria de las Evapotranspiraciones (Enero - Diciembre) Real o Entero798.6 2 ElTipodedatoconelcdigoEPAnosindicalaevapotranspiracinarealmensual(mm)dela estacin a analizar, se debe ingresar este cdigo para que el archivo ingresado sea el correcto. http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulacin/sContinua/mtemez.aspx9 Nota: Es necesario que este archivo de datos HYDROVLABEPAcontenga todos los registros de evapotranspiracin completos. Figura 4.Formato HYDROVLABEPA en un archivo de texto .txt Nota: Como se ve (Fig. 4), el formato del archivo HYDROVLABEPA no contiene en la primera fila contenidos de texto o espacios en blanco. http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulacin/sContinua/mtemez.aspx10 Formato del archivo de CaudalesHYDROVLABAMQ Tabla 3.Descripcin de la base de datos del archivo HYDROVLABAMQ. COLUMNADATOFORMATOEJEMPLO 1Coordenada X UTMReal o Entero533210 Tabulacin 2Coordenada Y UTMReal o Entero4504990 Tabulacin 3Cdigo de la EstacinTexto3005 Tabulacin 4Tipo de Dato3 (AMQ)TextoAMQ Tabulacin 5Ao(4 dgitos)Entero1940 Tabulacin 6Caudal del mes de EneroReal o Entero11.41 Tabulacin 7Caudal del mes de FebreroReal o Entero31.34 Tabulacin 8Caudal del mes de MarzoReal o Entero13.56 Tabulacin 9Caudal del mes de AbrilReal o Entero90.64 Tabulacin 10Caudal del mes de MayoReal o Entero106.98 Tabulacin 11Caudal del mes de JunioReal o Entero86.97 Tabulacin 12Caudal del mes de JulioReal o Entero62.6 Tabulacin 13Caudal del mes de AgostoReal o Entero81.28 Tabulacin 14Caudal del mes de SeptiembreReal o Entero37.2 Tabulacin 15Caudal del mes de OctubreReal o Entero21.14 Tabulacin 16Caudal del mes de NoviembreReal o Entero12.86 Tabulacin 17Caudal del mes de DiciembreReal o Entero10.39 Tabulacin 18Promedio de los Caudales (Enero - Diciembre)Real o Entero47.24 3 ElTipodedatoconelcdigoAMQnosindicaelcaudalregistradomensual(mm)delaestacin hidromtrica, se debe ingresar este cdigo para que el archivo ingresado sea el correcto. http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulacin/sContinua/mtemez.aspx11 Nota:EnelarchivoHYDROVLABAMQlafaltadeloscaudalesregistradosse indicarconelvalorde-100.0,tantoenelmesfaltantecomoenelpromedio (columna 18) del ao correspondiente a dicho mes. Figura 5.Formato HYDROVLABAMQ en un archivo de texto .txt Nota: Como se ve (Fig. 5), el formato del archivo HYDROVLABAMQ no contiene en la primera fila contenidos de texto o espacios en blanco. Elnmerodeaosdelarchivodeprecipitaciones,evapotranspiracinycaudales registradosdebeserelmismoentodoslosarchivos,portantoelnmerodefilasy columnas de todos los archivos ser el mismo. http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulacin/sContinua/mtemez.aspx12 DESCARGAREJEMPLOS DE LOS ARCHIVOS DE DATOS: PRECIPITACIN, EVAPOTRANSPIRACIN Y CAUDALES REGISTRADOS Paradescargarunejemplodelosarchivosde:precipitacin,evapotranspiraciny caudalesregistradosconlosformatosde:HYDROVLABPMA, HYDROVLABEPAyHYDROVLABAMQrespectivamenteparaellohacemos click en los siguientes botones. Figura 6.Descargar ejemplo del archivo de Precipitaciones HYDROVLABPMA Figura 7.Descargar ejemplo del archivo de Evapotranspiraciones HYDROVLABEPA Figura 8.Descargar ejemplo del archivo de Caudales registrados HYDROVLABAMQ Enlosejemplosdescargadossetienen56aosregistro,desde(1940-1995),los valores de caudales que no tienen registro se los representa con -100.0. CARGAR ARCHIVOS DE DATOS Y EFECTUAR ANLISIS Antes de cargar los archivos se deber ingresar el rea de la cuenca en (km2). Figura 9.Superficie de la cuenca http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulacin/sContinua/mtemez.aspx13 Luegoseexaminarlaubicacindecadaunodelosarchivosestosson: Precipitacin,EvapotranspiracinyCaudalesmensualesregistradosenlosbotones deExaminarsegncorrespondanparacadaunodeelloscomosemuestraenla siguiente figura. Figura 10.Ruta de los archivos de Precipitacin, Evapotranspiracin y Caudales mensuales registrados. Luego se hace click en el botn Al momento que subimos los archivos, en la parte inferior nos indica el estado de los archivos, si los archivos son correctos o no: Figura 11.Estado de los archivos cargados. Como tambin nos seala el ao hidrolgico inicial y final para el cual se realizar el anlisis. Figura 12.Ao hidrolgico inicial y final http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulacin/sContinua/mtemez.aspx14 Por defecto aparecen cargados los valores que se muestran en la Fig. 13, con estos parmetros se determina los caudales simulados. Figura 13.Caudales mensuales medios registrados y simulados. RECALIBRAR Se podr modificar los parmetros mostrados y volver a graficar haciendo click en: Luego obtenemos la nueva simulacin con los valores modificados, se modificar los parmetrosnecesarioshastaqueloscaudalessimuladosconlosregistradosse asemejen lo mayor posible. http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulacin/sContinua/mtemez.aspx15 DIBUJAR Una vez que se haya recalibrado las veces necesarias en funcin de los parmetros y queloscaudalessimulados,seasemejenlomayormenteposiblealosregistrados, se har click en: Mediante el cual muestra: Figura 14.Caudales observados y simulados. http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulacin/sContinua/mtemez.aspx16 Figura 15.Errores entre los caudales simulados registrados y los nuevos caudales simulados durante ese periodo Paraelclculodeloserroresentreloscaudalessimuladosyloscaudales registrados, se lo realiza utilizando los siguientes mtodos: CoeficientedeCorrelacin(R):Esunamedidarelativaqueindicaelgradode ajuste a una lnea recta entre los datos observados y simulados.Un valor de R igual a1nosindicaunatendencialinealperfectaentrelosdatosperonosignifica necesariamentequestaseade1:1.Esadimensionalysecalculamediantela expresin: 2c 01 ic c o o N12 ) Q (i) )(Q Q (i) (QR||||

\| == CoeficientedeeficienciadeNash&Sutcliffe(EF):Permiteverificarelgradode relacin1:1delosdatosenanlisis(NashySutcliffe,1970).Sepuedenobtener valoresmenoresoigualesa1,valoresde1indicanunajusteperfecto.Unvalorde EF=0 indica que la prediccin es tan precisa como la media del modelo. Un valor de http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/hydrovlexperimentos/simulacin/sContinua/mtemez.aspx17 EF