Aplicación de los modelos lluvia-escorrentía GR2M y GR4J en la cuenca del Río Gualí para la gestión de los recursos hídricos
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2019-05-06
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Universidad Santo Tomás
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Resumen
El objetivo de este proyecto, fue evaluar la aplicabilidad de los modelos hidrológicos lluvia- escorrentía GR2M y GR4J para la determinación de caudales diarios y caudales mensuales. Dicha evaluación fue llevada a cabo tomando como área de estudio a la cuenca del rio Guali ubicada al norte del departamento del Tolima, esto con el fin de atender una de las problemáticas que se presentan en dicha cuenca debido a la escasez de información en sus estaciones. Así mismo se determinó la eficiencia de los modelos hidrológicos, teniendo en cuenta el ajuste de estos a las condiciones de la cuenca evaluada, para así determinar finalmente si los modelos GR2M y GR4J son eficientes al aplicarlos en Colombia.
Se realizó un análisis hidroclimatologico programado en el software PYTHON con el fin de determinar la calidad de los datos climatológicos disponibles y a su vez realizar una depuración y reclasificación de las estaciones climatológicas, de tal forma que se obtuviera una base de datos completa que hiciera más eficiente los modelos. Posterior a esto, se calibraron ambos modelos teniendo en cuenta la precipitación y evapotranspiración potencial, dicha evapotranspiración fue calculada por el método de thornthwaite.
Seguido a esto se ejecutaron los dos modelos con los datos correctamente calibrados, para esto se utilizó un lenguaje de programación PYTHON y las hojas de Excel programadas por CEMAGREF (Centro de Investigación Agrícola e Ingeniería Ambiental de Francia, que ayudo a que los modelos fueran aún más eficientes, en cuanto al tiempo de ejecución. De acuerdo a los resultados obtenidos con las modelaciones, se pudo evidenciar que el modelo GR2M obtuvo una eficiencia en la etapa de calibración según el criterio de Nash del 67 % y del 79.1% en la etapa de validación que indica que el modelo GR2M fue ajustable en la cuenca del Rio Guali. Para el modelo GR4J se obtuvo una eficiencia en la etapa de calibracion del 76,2% y en la etapa de validacion del 80%, lo que indica que este modelo es aplicable y ajustable en la cuenca del Rio Guali. Se calculó la oferta hídrica total con el fin de darle una aplicación a los dos modelos en la cuenca del Rio Guali. Finalmente se concluye que estos modelos son de gran importancia e impacto debido a que con sólo con datos de precipitación, evapotranspiración y caudal se logra un proceso de optimización efectivo, y de esta manera obtener la mejor aproximación entre los caudales estimados y los observados. Se recomienda finalmente aplicar este tipo de modelos a cuencas en Colombia que presenten dicho problema por la falta de disponibilidad de datos en sus estaciones de monitoreo.
Abstract
The objective of this project was to evaluate the applicability of the hydrological rainfall-runoff models GR2M and GR4J to determine the daily and monthly flows. This evaluation was made taking as a study area the basin of the Guali river located in the north of the department of Tolima, with the purpose of helping to solve the problems that appeared in this basin, for not having enough information in its stations. thats why we determine the efficiency of the hydrological models, having this information and adjusting this to the conditions of the evaluated basin, we can finally determine if the GR2M and GR4J models are efficient to apply them in Colombia
we made a hydroclimatological analysis programmed in the software PYTHON, to get to determine the quality of the available climatological data and at the same time to make a purification and reclassification of the climatological stations, to obtain a complete database that would make the models more efficient. After this, both models were calibrated having the data of precipitation and potential evapotranspiration, said evapotranspiration was calculated by the thornthwaite method.
After this the two models were executed with the correctly calibrated data, to achieve this we used a PYTHON programming language and the Excel pages programmed by CEMAGREF (Center for Agricultural Research and Environmental Engineering of France), which helped to make the models even more efficient, in terms of execution time. According to the results obtained with the modeling, it was observed that the GR2M model shows an efficiency in the calibration stage according to the Nash criterion of 67% and 79.1% in the stage of validation that indicates that the GR2M model was adjustable in the Guali River basin. For the GR4J model, an efficiency in the calibration stage of 76.2% and in the validation stage of 80% is obtained, which indicates that the The model is applicable and adjustable in the Guali River basin.
Finally we can conclude that these models are of great importance and impact because with only data of precipitation, evapotranspiration and flows, we can achieve an optimal and effective process, in this way we obtain better approximation between the estimated and observed flows. Finally, it is recommended to apply this type of models in the basins in Colombia that present this problem for not having enough data available in their monitoring stations.
Idioma
spa
Palabras clave
Citación
Rincón, Achury. L.V. (2019). Aplicación de los modelos lluvia-escorrentía GR2M y GR4J en la cuenca del Río Gualí para la gestión de los recursos hídricos (Trabajo de grado de pregrado de Ingeniería Ambiental). Universidad Santo Tomás. Bogotá, Colombia