Selección de eventos de lluvia para la calibración de un modelo lluvia-escorrentía en SWMM

Una herramienta indispensable para llevar a cabo una óptima gestión del recurso hídrico es la modelación hidrológica, cuyo funcionamiento y asertividad dependen del proceso de construcción del modelo, en donde se resalta la importancia de las fases de calibración y validación. Esta investigación bus...

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Autores:
Suárez Alvarado, Paula Andrea
Tipo de recurso:
Masters Thesis
Fecha de publicación:
2021
Institución:
Universidad Santo Tomás
Repositorio:
Repositorio Institucional USTA
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.usta.edu.co:11634/42719
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/11634/42719
Palabra clave:
Rainfall-runoff model, Calibration, SWMM,
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description Una herramienta indispensable para llevar a cabo una óptima gestión del recurso hídrico es la modelación hidrológica, cuyo funcionamiento y asertividad dependen del proceso de construcción del modelo, en donde se resalta la importancia de las fases de calibración y validación. Esta investigación busca resaltar la importancia de llevar a cabo una etapa de selección de los eventos de lluvia a implementar en el modelo lluvia-escorrentía SWMM con el propósito de guiar a los modeladores en el desarrollo de esta etapa y en la construcción de su modelo hidrológico, a partir de la recopilación y análisis de los criterios de modelación tomados por varios investigadores acerca de este proceso. Para el desarrollo de la investigación, se realizó un compilado de estudios en donde se implementaron series de lluvia con características de duración e intensidad variadas, así como también la selección de un número determinado de eventos de lluvia para el proceso de calibración. Dentro de los principales resultados obtenidos en esta investigación, se encuentra que en una modelación hidrológica, se utilizan más eventos para calibrar que para validar y estos eventos se caracterizan por tener intensidades altas. En cuanto a su duración, se utilizan eventos discretos, de corta duración para la calibración, mientras que para el proceso de validación se implementan series temporales de precipitación, con lo cual se observa el comportamiento del modelo ante aguaceros intensos y extremos, así como en diferentes épocas de sequía o de escaza lluvia. Así mismo, es importante verificar el estado de la información de la precipitación y su medición. Se recomienda realizar un completado de datos faltantes implementando análisis de regresión y técnicas de correlación. De igual forma, se recomienda implementar series que no tengan vacíos importantes, preferiblemente que hallan vacíos inferiores al 10% de la serie. La medición de los eventos de lluvia como la de la respuesta hidrológica de la cuenca influyen en significativamente en la calidad del modelo y su precisión en la simulación, lo cual se ve reflejado en incrementos de tiempo de calibración y en número de iteraciones. Este todavía sigue siendo un problema que se hace notorio en algunas regiones en donde falta instrumentación en las cuencas hidrográficas y urbanas, para mejorar la gestión del recurso hídrico. Aunque los análisis de sensibilidad son fundamentales para un óptimo proceso de calibración, todo parte de la respuesta que genera el modelo con un evento de lluvia, haciendo que esta variable tenga una gran importancia en la modelación hidrológica y en la eficiencia de los modelos.
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Esta investigación busca resaltar la importancia de llevar a cabo una etapa de selección de los eventos de lluvia a implementar en el modelo lluvia-escorrentía SWMM con el propósito de guiar a los modeladores en el desarrollo de esta etapa y en la construcción de su modelo hidrológico, a partir de la recopilación y análisis de los criterios de modelación tomados por varios investigadores acerca de este proceso. Para el desarrollo de la investigación, se realizó un compilado de estudios en donde se implementaron series de lluvia con características de duración e intensidad variadas, así como también la selección de un número determinado de eventos de lluvia para el proceso de calibración. Dentro de los principales resultados obtenidos en esta investigación, se encuentra que en una modelación hidrológica, se utilizan más eventos para calibrar que para validar y estos eventos se caracterizan por tener intensidades altas. En cuanto a su duración, se utilizan eventos discretos, de corta duración para la calibración, mientras que para el proceso de validación se implementan series temporales de precipitación, con lo cual se observa el comportamiento del modelo ante aguaceros intensos y extremos, así como en diferentes épocas de sequía o de escaza lluvia. Así mismo, es importante verificar el estado de la información de la precipitación y su medición. Se recomienda realizar un completado de datos faltantes implementando análisis de regresión y técnicas de correlación. De igual forma, se recomienda implementar series que no tengan vacíos importantes, preferiblemente que hallan vacíos inferiores al 10% de la serie. La medición de los eventos de lluvia como la de la respuesta hidrológica de la cuenca influyen en significativamente en la calidad del modelo y su precisión en la simulación, lo cual se ve reflejado en incrementos de tiempo de calibración y en número de iteraciones. Este todavía sigue siendo un problema que se hace notorio en algunas regiones en donde falta instrumentación en las cuencas hidrográficas y urbanas, para mejorar la gestión del recurso hídrico. Aunque los análisis de sensibilidad son fundamentales para un óptimo proceso de calibración, todo parte de la respuesta que genera el modelo con un evento de lluvia, haciendo que esta variable tenga una gran importancia en la modelación hidrológica y en la eficiencia de los modelos.Hydrological modeling is an indispensable tool for optimal water resource management, whose performance and assertiveness depend on the model construction process, where the importance of the calibration and validation phases is highlighted. This research seeks to highlight the importance of carrying out a selection stage of the rainfall events to be implemented in the rainfall-runoff model SWMM with the purpose of guiding modelers in the development of this stage and in the construction of their hydrological model, based on the compilation and analysis of the modeling criteria taken by several researchers about this process. For the development of the research, a compilation of studies was carried out where rainfall series with varied duration and intensity characteristics were implemented, as well as the selection of a determined number of rainfall events for the calibration process. Among the main results obtained in this research, it is found that in a hydrological modeling, more events are used to calibrate than to validate, and these events are characterized by having high intensities. As for their duration, discrete events of short duration are used for calibration, while for the validation process, precipitation time series are implemented, with which the behavior of the model is observed in the face of intense and extreme downpours, as well as in different periods of drought or scarce rainfall. It is also important to verify the status of precipitation information and its measurement. It is recommended to complete missing data by implementing regression analysis and correlation techniques. Likewise, it is recommended to implement series that do not have significant gaps, preferably with gaps of less than 10% of the series. The measurement of rainfall events and the hydrological response of the basin have a significant influence on the quality of the model and its accuracy in the simulation, which is reflected in increased calibration time and number of iterations. This is still a problem that is notorious in some regions where there is a lack of instrumentation in watersheds and urban basins to improve water resource management. Although sensitivity analyses are fundamental for an optimal calibration process, everything starts from the response generated by the model with a rainfall event, making this variable of great importance in hydrological modeling and model efficiency.Magíster en Ingeniería Civil con Énfasis en HidroambientalMaestríaapplication/pdfspaUniversidad Santo TomásMaestría Ingeniería Civil con Énfasis en HidroambientalFacultad de Ingeniería CivilSelección de eventos de lluvia para la calibración de un modelo lluvia-escorrentía en SWMMRainfall-runoff model, Calibration, SWMM,Rainfall-runoff modelCalibrationSWMMHidrologíaModelo lluvia-escorrentíaCalibraciónSWMMTesis de maestríainfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdccinfo:eu-repo/semantics/masterThesisAbierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2CRAI-USTA TunjaAbaunza Tabares, K., Chaparro Andrade, F., & Cortés-Zambrano, M. (2020). 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