Les pluges torrencials del 16 al 19 de desembre de l’any 2016 a les Comarques Centrals Valencianes

-en construcció-

El fenomen meteorològic esdevingut entre els dies 16 i 19 de desembre del 2016 és un clar  exemple de la intensitat, la irregularitat i la durabilitat que hi poden arribar a tenir les pluges en l’àrea occidental mediterrània, i concretament en la zona de les Comarques Centrals Valencianes (CCV). Segons el Levante-EMV (2016) “les precipitacions converteixen aquest mes de desembre en el més humit des del 1989”.

Les pluges registrades a les CCV s’atribueixen a un temporal de llevant què, fruït del recorregut marítim la massa d’aire anà alimentant-se d’humitat i, en aplegar a les zones muntanyoses properes a la mar descarregaren en força per efecte orogràfic durant els tres dies. Aquesta situació va activar les conques de drenatge dels rius Serpis, Gallinera, Girona, Gorgos… fent augmentar el cabal de manera considerable.

Circulació Atmosférica

Segons el Cap de la Secció de Climatologia d’AEMET, José Ángel Núñez, “l’origen del temporal va estar en la formació d’una extensa àrea de baixes pressions en el nord d’Àfrica i d’un potent anticicló entre les Illes Britàniques i bona part de la resta d’Europa” (Núñez, 2016), enmig d’aquesta configuració atmosfèrica es va generar un corredor  de llarg recorregut marítim amb direcció Est-Oest, que es convertí en “un riu d’humitat amb més de 2000 km de recorregut” (Núñez, 2016).  El dia 16 de desembre va començar a descarregar en la façana occidental del Mediterrani.

00_temporal1

Les precipitacions registrades

En els registres pluviomètrics d’Avamet del 16 al 19 de desembre de 2016 hi destaca l’Orxa, antiga Perpuxent, on es varen acumular 621 mm. A la cua de l’Orxa quedaren Planes amb 543,7mm; Benimassot amb 524mm; Benissili (la Vall de Gallinera) amb 514,7mm; Beniaia (la Vall d’Alcalà) amb 513mm; la Vall d’Ebo amb 497,4mm; Castell de Castells amb 461,7mm; Planes amb 458,8mm;  Balones amb 445mm; Benimaurell (la Vall de Laguar) amb 439mm; Beniarrés amb 433,4mm; Castelló de Rugat amb 426,6mm; Fageca amb 421,1mm…

En el mapa següent s’observa com va distribuir-se la pluja acumulada entre els tres dies  a les Comarques Centrals Valencianes.

pv2016-12-16B_epis.png.jpeg

El comportament de l’aigua en superfície

El circular de l’aigua en superfície no va comportar cap destrossa important, llevat d’esllavassades a xicoteta escala, efectes piping o de buidatge en carreteres i camins, caiguda d’arbres per les fortes ràfegues de vent… fet que va obligar a tallar carreteres, a suspendre classes en molts col·legis d’Alacant i València (Levante-EMV, 2016)…

A continuació hi teniu algunes fotografies de com circulava l’aigua precipitada en superfície en els entorns del Riu Girona i del Riu Gorgos.

presa-disber

Fotografia 1. El Riu Girona al seu pas per la Presa d’Ísber, 19 de desembre del 2016.

img-20161219-wa0021

Fotografia 2. El Riu Gorgos al límit de desbordar-se al seu pas per Xaló, 19 de desembre del 2016.

 

img-20161219-wa0002

Fotografia 3. La Font de Can Busot desbordada, capçaleres del riu Girona, 19 de desembre del 2016.

 

Referències:

AVAMET: www.avamet.org

LEVANTE-EMV (2016): “El temporal deja más de 400 l/m2 y trae más frío”. Notícia del 19/12/2016. URL: http://www.levante-emv.com/comunitat-valenciana/2016/12/19/precipitaciones-dejan-111-litros-metro/1506088.html

Núñez Mora, José Ángel (2016): “Temporal de Levante en la Comunidad Valenciana: 16-19 diciembre 2016”, tiempo.com. URL:  www.tiempo.com/ram/299742/temporal-de-levante-en-la-comunidad-valenciana-16-19-diciembre-2016/

Deixa un comentari

Filed under 2.3.2. Base de dades

El cabal màxim o cabal punta

Concepte i formulació

El cabal és la “magnitud que expressa la quantitat d’un fluid que, per unitat de temps, travessa una secció” (Butinyà, 1988), expressant-se en m3/s. La quantitat de fluid que passa per una secció vindrà determinada per la intensitat de la pluja, per l’àrea que ocupa la superfície de drenatge i pel comportament de les diferents superfícies d’escolament.

Arreu del món continua utilitzant-se el mètode racional per a calcular el cabal màxim d’escolament pluvial amb l’objectiu de dissenyar sistemes de drenatge (López, 2001). Aquesta fórmula també se l’anomena Llei de freqüència de cabals màxims (MOPU, 1987) i parteix d’un model hidrometeorològic que permet obtenir el cabal punta d’escolament a partir de diferents períodes de retorn (López, 2001).

Fórmula per obtindre el cabal màxim:

Q = C·I·A (López, 2001)

També s’aplica:

Q = (C·I·A) / 3 = C (I·A) / 3 (MOPU, 1987)

On Q és el cabal punta de la secció a calcular, en m3/s; I la intensitat de pluja considerada en el període de retorn, en mm/h; A la superfície de la conca o subconca que drena el punt a calcular, en km2; i C el coeficient d’escolament de la conca, amb valors de 0 a 1.

Hipòtesis de les que parteix el mètode racional (López, 2001):

a) La intensitat de precipitació és homogènia i no varia en el temps.

b) El cabal màxim produït per una determinada intensitat és equivalent al temps de concentració de la conca (tc).

c) El coeficient d’escolament es manté uniforme en el temps i en la superfície de l’àrea drenant considerada.

d) El període de retorn del cabal màxim és el mateix que el de la intensitat mitjana màxima de càlcul.

e) El magatzem d’aigua a la conca és insignificant.

Les oportunitats i els avantatges que proporcionen els SIG

Els SIG presenten diferents oportunitats per perfeccionar la Llei de freqüència de cabals màxims.

El mètode no té en compte la variabilitat espacial de les precipitacions i convé tindre’l en compte, ja que hi ha vessants muntanyoses on la intensitat de la pluja precipitada és major o menor a la d’altres situades en una mateixa conca o subconca. En aquest sentit, els SIG i gràcies a la progressiva instal·lació de pluviògrafs en les estacions meteorològiques, la variabilitat espacial de les puges s’hi pot considerar.

En el disseny d’una tempesta hi intervenen diferents factors geogràfics com la orientació, l’altitud, la direcció del vent en superfície… aspectes que poden ser considerats en els SIG. Aquest fet n’és de gran ajuda per a conéixer el comportament d’una conca drenant davant la influència d’un determinat esdeveniment de pluges torrencials.

Fotografia: Barranc dels Olbis 2011(Vall de Laguar)

Fotografia: Cabal a micro-escala que circulava pel Barranc dels Olbis (Vall de Laguar), primavera de l’any 2011.

 

El mètode limita els temps de concentració espacial per la grandària d’una conca, es recomana aplicar-lo en superfícies de 0,65 i 13 km2 (López, 2001). Amb els SIG també pot ser millorat aquest aspecte de manera integrada, ja que permeten considerar-hi diferents temps de concentració a partir d’una regionalització de la conca en les subconques que la componen (veure entrada en el blog).

Per altre costat,  pel que fa als coeficients d’escolament, en la recerca portada a terme en el seu dia (Moll, 2013), es configura un mètode per valorar les diferents superfícies d’escolament en una conca, atenent a paràmetres com la cobertera, el pendent i les formacions superficials existents en una conca.

A tall de conclusió, els aspectes esmentats perfeccionen gradualment el tractament de les variables hidrometeorològiques que intervenen en la generació de cabals.

Referències bibliogràfiques

BUTINYÀ I JIMÉNEZ, Júlia (1988): Diccionari Barcanova de la Llengua Bàsic. Editorial Barcanova, S.A. Barcelona.

LÓPEZ ALONSO, Raúl (2001): “Propuesta de modificación del método racional”. Cimbra: Revista del Colegio de Ingenieros Técnicos de Obras Públicas, núm. 342, pp. 24-28

MOLL BARBER, Marcos (2013): “Aplicaciones cartográficas para la valoración de superficies de escorrentía, Riu Girona (Alicante)”, Investigaciones Geográficas núm. 60.  pp. 101-116

MOPU (1987): “Cálculo hidrometeorológico de caudales máximos en pequeñas cuencas naturales” Tecnología. Madrid, 49 p.

Deixa un comentari

Filed under 2.1. Conceptes clau

Les aplicacions HEC-RAS i HEC-GeoRAS

HEC-RAS és un software lliure i de codi tancat que va ser desenvolupat per l’Hydrologic Engineering Center (HEC) pertanyent al United State Army Corps of Engineers (USACE) per tal de confeccionar el River Analysis System (RAS). Aquest programari permet calcular i processar el flux hidràulic que generaria un conducte o un riu en superfície exposat a unes determinades condicions meteorològiques. El càlcul que realitza HEC-RAS és unidimensional i s’efectua en unes condicions de làmina d’aigua lliure. Entenent per flux en làmina lliure aquell moviment produït en les lleres i els conductes que estan en contacte amb l’atmosfera.

HEC-GeoRAS fou desenvolupat per la mateixa entitat amb l’ajuda de l’Environmental Systems Research Institute (ESRI), per tal de ser integrat en la interfície d’ArcGIS d’ESRI. Aquest mòdul permet introduir dades geomètriques georeferenciades d’una conca com per exemple la llera o llit del riu, les seccions transversals, les altituds… i importar-les a l’entorn de treball d’HEC-RAS per tal de modelitzar cabals.

Amb la conjunció d’ambdós aplicacions es poden calcular de manera automatitzada diferents aspectes vinculats amb paràmetres de perillositat, com són el calat i la velocitat que prendrà un determinat cabal en superfície.

Al cap i a la fi es tracta d’un conjunt d’eines i processos que permeten el tractament de dades georeferenciades (Molero, 2013) i què, gràcies a la complementació amb els Sistemes d’Informació Geogràfica (SIG) s’hi poden quantificar, pronosticar i avaluar certes avingudes associades a “x” període de retorn mitjançant l’elaboració de mapes de perillositat, així com posteriors mapes de risc d’inundació.

Referències bibliogràfiques

Molero Melgarejo, Emilio (2013): “Manual básico de HEC-GeoRAS 10“. Laboratorio de Urbanismo y Ordenación del Territorio, Universidad de Granada. URL: www.urbanismogranada.com 

Deixa un comentari

Filed under 2.2.3. SIG

El SAIH: introducció, aplicabilitat i nous reptes

El Sistema Automàtic d’Informació Hidrològica (SAIH) va començar a implantar-se a Espanya en la dècada dels 1980. Va ser impulsat pel Govern d’Espanya sota dos programes, per una banda sota el Programa de la Dirección General del Agua (DGA) del Ministerio de Medio Ambiente (Gobierno de España, 2009) i per l’altra, sota el Programa General de Seguridad y Explotación de las Presas del Estado (Milla, 1996).

El primer punt de control va ser instal·lat a la conca hidrogràfica del Xúquer l’any 1983, arran de la Pantanada de Tous succeïda el 20 d’octubre de 1982, la qual va inundar extenses zones de les comarques de la Ribera Alta i Baixa.

El Sistema està gestionat pels organismes públics i autònoms corresponents a les Confederacions Hidrogràfiques,  del Segura, del Xúquer, del Guadiana, del Tajo… també denominades últimament com Demarcacions Hidrogràfiques.

Entre els objectius del SAIH, hi destaca -pel que ací interessa- la gestió d’avingudes per tal de disminuir els possibles efectes catastròfics de les mateixes. En aquest sentit, el SAIH hi proporciona informació hidrometeorològica i hidràulica a temps real -cada cinc minuts- de cadascun dels punts de control distribuïts estratègicament per les conques. Aquesta informació pot consultar-se a la web de cadascuna de les Confederacions.

captura_chx

Figura 1. Captura de pantalla del SAIH de la Confederació Hidrogràfica del Xúquer.

A grans trets, aquesta monitorització i consegüent telecomunicació de les dades, permet aprofundir en el coneixement de la dinàmica fluvial de les conques hidrogràfiques. És per això que les bases de dades que proporciona aquest sistema són vitals per aplicar-hi models de previsió hidrològica i hidràulica.

En el que ací interessa: les avingudes, les riuades o les crescudes de rius, el SAIH  disposa de nombroses aplicacions informàtiques que ajuden en la previsió de les mateixes. En aquest aspecte, hi destaquen HEC-RAS, MIKE… entre altres, els quals permeten modelitzar determinats cabals per tal d’avançar-se a les possibles repercussions que tindran certes quantitats de precipitació i amb això prendre mesures per minimitzar danys.

En la xarxa de previsió i d’alarma d’avingudes destaca la classificació de conques en funció del temps de resposta, havent-hi dos tipologies de conques, de resposta ràpida i de resposta lenta. Les conques de resposta lenta hi són les més dificultoses per avançar-s’hi al fenomen i previndre’l. En aquest sentit i a mode d’exemple, cal citar la riuada del Riu Girona del 12 d’octubre de 2007 (Moll, 2013) i la crescuda inesperada del  Barranc de la Cala de Finestrat el 22 d’octubre de 2011 (Pagés, 2011).

Pel que fa a la gestió d’avingudes i posteriors inundacions, els nous reptes que ha d’afrontar el SAIH en el segle XXI hi són:

  • Continuar ampliant el número de punts de control, intentant al mateix temps cobrir totes les xicotetes conques hidrogràfiques de l’Estat.
  • Millorar i aprofundir el sistema en les conques hidrogràfiques de resposta ràpida.
  • Integrar informació de les diferents estacions meteorològiques existents en cadascuna de les conques, sobretot d’aficionats a la meteorologia sempre i quan complisquen els requisits exigits per l’Agència Estatal de Meteorologia (AEMET).
  • Proporcionar tota la informació emmagatzemada al llarg de la seua implantació de cadascun dels punts de control.

Per concloure, el SAIH ha suposat un gran avanç en els sistemes de gestió de l’aigua i de prevenció d’avingudes (Gobierno de España, 2009) el qual ha de continuar amb la tasca d’eixamplar la monitorització per tal d’arribar a consolidar-se com a sistema base de tota previsió i control de futures riuades a l’Estat.

Referències Bibliogràfiques:

GOBIERNO DE ESPAÑA (2009): “El programa S.A.I.H: Descripción y funcionalidad. El presente y futuro del sistema”. Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino, Secretaria de Estado de Medio Rural y Agua, Dirección General del Agua. URL: www.magrama.gob.es

MILLA RIERA, Antonio (1996): “Origen, objetivos y desarrollo del Sistema Automático de Información Hidrológica (SAIH)”, Revista de Obras Públicas, núm. 3.350, pp. 13-19. URL: www.ropdigital.ciccp.es

MOLL BARBER, Marcos (2013): “Aplicaciones cartográficas para la valoración de superficies de escorrentía, Riu Girona (Alicante)”, Investigaciones Geográficas, núm. 60, pp. 101-116. URL: www.investigacionesgeograficas.com

PAGÉS, R. (2011): “Se muere un matrimonio inglés en una riada”, Diario Información. URL: www.diarioinformacion.com

Deixa un comentari

Filed under 2.3.2. Base de dades

La utilitat de Rain Alarm i AVAMET en situacions d’emergència

Aquesta entrada s’estructura de la següent manera: primerament s’introdueix el fenomen atmosfèric a tractar i el lloc on va esdevenir; en segon lloc, s’especifiquen les fonts d’informació consultades; en tercer lloc, es comenta breument el comportament dels núvols, les precipitacions, la temperatura… al llarg del dia; per finalment fer una valoració de la utilitat de Rain Alarm.

Introducció

El fenomen atmosfèric o meteor que breument es descriu en aquesta entrada està lligat a núvols d’evolució diürna que varen esdevindre -de forma molt localitzada- a la conca alta del Riu Girona el dia 23 de setembre de 2014, les quals van donar lloc a pluges d’elevada intensitat horària entre la 13:00 i les 14:00 a la Vall de Laguar.

Els núvols “d’evolució diürna”, també anomenats “de desenvolupament vertical” -per la seua envergadura en la vertical-, són núvols de la família dels cumulonimbus, els quals solen desenvolupar-se en zones muntanyoses i generar fortes pluges localitzades (Sano et al. 2006), fet que s’afirma en les observacions realitzades, com posteriorment es comenta. Cal destacar-hi que molts agricultors valencians anomenen a aquestes tempestes com a “tronades d’estiu” o “d’interior”.

En paraules del geògraf i meteoròleg Florenci Rey, “es tracta de núvols, la dimensió vertical dels quals és més important que la seua extensió horitzontal (…), (originats per) l’escalfament de la superfície en les hores diürnes (que) provoca que la capa d’aire més pròxima a la superfície s’escalfi i tendeixi a ascendir (…), (arribats a aquest punt) si en aquest moviment el corrent d’aire càlid troba aire més fresc, continuarà l’ascens, s’expandirà i es refredarà, condensant-se la humitat que arrossegui (…)” (Rey, 2014).

Eines de seguiment de les condicions atmosfèriques

Rain Alarm es tracta d’un  software creat per Michael Diener, que instal·lat en smartphonetablets o ordinadors, permet -mitjançant connexió a internet- visualitzar de manera animada informació processada de Radars amb informació geogràfica d’Open Street Map (OSM) de base. A més a més, compta amb un sistema d’alerta que avisa de la proximitat de pluges (en cas d’activar el GPS), així com de la intensitat de les mateixes. Aquesta aplicació ha servit per veure el comportament i l’activitat dels núvols que afectaren el dia 23 de setembre de 2014 a la conca del Riu Girona i comparar-los i/o complementar-los amb la informació -a temps real- proporcionada per l’Associació Valenciana d’Aficionats a la Meteorologia (AVAMET).

AVAMET actualment compta amb una estació meteorològica a la Vall d’Ebo i una altra a Benimaurell (la Vall de Laguar), entre altres. Ambdós estacions, localitzades a la conca alta del Riu Girona, han estat claus per conéixer i fer un seguiment de les condicions atmosfèriques del dia 23 de setembre del 2014, gràcies a que en el seu portal d’internet la informació s’actualitza cada 5 minuts.

Seguiment i comportament de les pluges del 23 de setembre de 2014 a la conca del Riu Girona

En la matinada del 23 de setembre a la conca alta del Riu Girona i, concretament en la zona corresponent a la Serra de la Carrasca entre el Barranc de Racons i el Barranc de l’Infern, varen anar ascendint per la vall masses d’aire càlides i humides què, en refredar-se i condensar-se, varen donar lloc a núvols d’evolució diürna. Entre les 12:00 i les 16:00 aquestes nuvolades varen expandir-se per la conca més alta i baixa del Riu Girona amb direcció SO-NE (Figura 1).

Núvols d'evolució a la conca del Riu Girona el 23/09/2014, composició feta partir de Rain Alarm

Figura 1: Expansió de núvols d’evolució a la conca del Riu Girona el 23/09/2014 entre 13:00 i les 14:00 del migdia.  A partir d’imatges de Rain Alarm (versió Android).

L’ascens d’aire humit va quedar patent a l’estació meteorològica de Benimaurell on entre les 11:25 i la 13:25 la humitat relativa en l’aire va augmentar en un 25%, passant del 52% al 77%.

A més a més, en la mateixa estació, mencionada anteriorment, s’evidencia un descens de temperatura prou considerat. Entre les 11:42 del matí i la 13:25 del migdia, la temperatura va descendir 3,4 ºC, de 22,7 ºC es va passar a 19,3 ºC.

En quant al punt o temperatura de rosada a la 13:25 es trobava a 15,1ºC, moment en què s’enregistrava a Benimaurell (a 540 m.s.n.m) una temperatura de 19,3ºC. En aquest sentit, cal fer una reflexió: considerant que el gradient pseudoadiabàtic és de 0,5 ºC per cada 100 m, la condensació d’aigua es produí als 1.380 m.s.n.m., a tan sols 380 m per damunt de la Penya Blanca (Serra de la Carrasca).

Les intensitats màximes de pluja que varen enregistrar-se a l’estació meteorològica de Benimaurell foren bastant elevades. A la 13:25 es comptabilitzà una intensitat de 44 mm/h i, 17 minuts després, a la 13:42 aquesta va arribar als 65,5 mm/h.

Entre les 15:00 i les 16:00 de la vesprada el temporal ja havia escampat a la part alta de la conca del Riu Girona. A l’estació meteorològica de Benimaurell, la humitat relativa en l’aire havia descendit, del 77% enregistrat a la 13:25 al 67% de les 16:00.

Al pluviòmetre de l’estació meteorològica de Benimaurell es comptabilitzaren 21,8 mm d’aigua precipitada. Per contra, a l’estació meteorològica de la Vall d’Ebo, tan sols s’enregistraren 0,8 mm. En aquest sentit, es desconeix la precipitació caiguda a la resta de la conca.

Aplicabilitat de Rain Alarm

En matèria de prevenció de Riscos Natural, i pel que fa als sistemes per alertar a la població de la probabilitat de que hi haja pluges torrencials, és molt important destacar que l’aplicació pot ajudar a minimitzar danys. Pot ser-ne d’utilitat gràcies a la expansió que han viscut les noves tecnologies en la societat, sobretot l’accés a “dispositius mòbils intel·ligents”, cada cop més a l’abast i més extens entre la població.

L’aplicació, per tant, es presenta en societat de forma molt útil, sobretot en aquells llocs on sovint esdevenen pluges d’elevada intensitat horària i, que a més a més compten amb estacions de Radar.

Referències bibliogràfiques

REY, Florenci (2014): “Que són els núvols d’evolució diürna?”, Segre – El consultemps , Grup SegreURL: www.segre.com 

SANO, Tetsuya; TSUBOKI, Kazuhisa (2006): “Structure and evolution of a cumulonimbus cloud developed over a mountain slope with the arrival of sea breeze in summer”. Journal of the Meteorological Society of Japan. Vol. 84, num. 4, pp. 613-640. URL: www.rain.hyarc.nagoya-u.ac.jp

Deixa un comentari

Filed under 4. Sistema d'alertes

La reconstrucció topogràfica en espais intensament transformats

Amb motiu del XVI Congrés Nacional de Tecnologies de la Informació Geogràfica, celebrat a la Universitat d’Alacant els dies 25, 26 i 27 de juny d’enguany,  Pablo Giménez i jo, Marcos Moll, vàrem presentar una comunicació – amb el seu corresponent pòster-, anomenada “Propuesta metodológica para la restitución topográfica de espacios intensamente transformados“, centrada en dos sectors diferenciats del Barranc de la Cala de Finestrat (Marina Baixa).

esquema01

Figura 1. Procediment portat a terme per a la restitució de la topografia històrica.

La recerca, que es pot descarregar a la pàgina del congrés i que complementa l’article “Aplicaciones catrográficas para la valoración de superficies de escorrentía” (Moll, 2013),  consta en remodelar la topografia què, com a conseqüència de l’acció antropogènica  i consegüents canvis d’usos del sòl, actualment apareix intensament transformada, be per la implantació de vies de comunicació, per noves urbanitzacions o per l’abandó de terrasses de cultiu.

Figura5

Figura 2. Comparativa de resultats en la zona 1; on a) és el pendent una vegada remodelada la topografia (cotes històriques) i b) és el pendent actual de la zona.

La finalitat de la comunicació se centra en cercar mètodes pràctics, senzill i útils per reconstruir la topografia “històrica” per tal de transportar-la a programes com per exemple HEC-RAS que permeten modelitzar determinats cabals i amb això, analitzar i comparar en diferents escenaris evolutius com repercuteix l’alteració topogràfica en la generació de cabals.

cartell

Deixa un comentari

Filed under 5.1. Impacte ambiental de l'activitat humana

L’Anàlisi hidrològic bàsic de SEXTANTE integrat a gvSIG

a) Qüestió:

Com delimitar l’àrea d’una conca hidrogràfica, les subconques que la componen i el traçat que pren la xarxa hidrogràfica utilitzant un Model Digital d’Elevacions?


b) Propòsits: 

L’objectiu d’aquesta entrada se centra en obtindre tres capes d’informació geogràfica en format vectorial i amb informació alfanumèrica de la conca hidrogràfica que conforma el barranc de Santa Llúcia.

CAPA 1: conca hidrogràfica

CAPA 2: subconques

CAPA 3: xarxa hidrogràfica

Les tres capes seran de gran utilitat per estudiar, monitoritzar, analitzar, assajar… tant en grans com en xicotetes conques hidrogràfiques qualsevol aspecte plantejat des d’un marc de conca i/o de subconques, en aquest cas, amb la finalitat de gestionar les inundacions i les riuades.


c) Àrea d’estudi:

La zona que s’ha triat es correspon amb el Barranc de Santa Llúcia, situat a l’extrem nord-est del Montgó (Dénia, Marina Alta). La cartografia que s’obté d’aquest procediment està disponible a l’apartat de Mapes i s’anomenat: Mapa 1: Xarxa hidrogràfica i subconques del barranc de Santa Llúcia (Dénia))


d) Eines i document inicial

Programari: SEXTANTE i gvSIG (versió 1.1.2)

Document de partida: MDT (Model Digital del Terreny) amb pixelat de 5 metres, del Instituto Geográfico Nacional, PNOA; format de l’arxiu .tif


e) Paraules clau: 

Acumulació de flux; mètodes de direcció de flux; anàlisi de cel·les; conca hidrogràfica


f) Esquema de treball

1. Eliminar depressions del Model Digital d’Elevacions

2. Calcular la capa d’acumulació de flux

3. Calcular la xarxa de drenatge

4. Calcular les conques

5. Vectoritzar la capa ràster de conques

6. Calcular les propietats de les geometries

7. Seleccionar per capes per emmarcar la conca hidrogràfica

8. Agrupar les subconques per dissoldre-les en una

1. Eliminar depressions del Model Digital d’Elevacions

Aquest primer pas consta en fer una correcció de les possibles irregularitats que puguen haver al MDE. Aquestes irregularitats solen estar associades a la presència de depressions tancades, sobre les quals l’algoritme procedeix a emplenar-les substituint-les per una superfície plana, o un pla inclinat, en funció de l’angle mínim que hi haja entre cel·les (Equipo SEXTANTE, 2007).

Localització de l’algoritme: grup Anàlisi hidrològic bàsic

A la finestra que s’obri en punxar l’algortime (figura 1) s’ha d’especificar:

  • Quina capa ràster (MDE)  s’utilitzarà: en aquest cas s’utilitza un MDT amb graelles de 5 metres de resolució.
  • A banda d’això, de manera opcional es pot especificar l’angle (º) mínim entre les cel·les: en aquest cas no s’ha modificat el valor que eixia per defecte, perquè és adequat (Equipo SEXTANTE, 2007).
  • El nom de la capa d’eixida, el format (en aquest cas, ascii – .asc -) i el lloc on es guardarà (C:).
Figura 1. Algoritme eliminar depressions

Figura 1. Algoritme eliminar depressions

2. Calcular la capa d’acumulació de flux

Aquest algoritme serveix per determinar les cel·les que drenen a una en particular (Pusineri et al., 2005), és a dir, partint de la superfície ubicada cel·les aigües amunt calcula la major acumulació de flux situada en cel·les aigües avall. Depenent de la precisió de la capa mare l’acumulació de flux es concentrarà en canals, sènies, cunetes, barrancs, rierols o rius, entre altres.

Localització de l’algoritme: grup Anàlisi hidrològic bàsic

En la finestra que s’obri en clicar l’algoritme (figura 2) s’han d’especificar els següents paràmetres d’entrada:

  • Quin MDE s’utilitzarà? Ací és on haurem de ficar la capa ràster processada amb l’algoritme d’eliminar depressions.
  • Utilitzarà una capa ràster per ponderar resultats? Aquest paràmetre és opcional i serveix per ponderar les cel·les situades aigües amunt. Si no s’especifica, l’algoritme processarà les dades utilitzant l’àrea de cadascuna de les cel·les (Equipo SEXTANTE, 2007).
Figura 2. Algoritme acumulació de flux (paràmetres)

Figura 2. Algoritme acumulació de flux (paràmetres)

A continuació s’ha d’especificar el mètode per calcular la capa d’acumulació de flux. El programa dóna a triar entre:

  • D8: aquest mètode va ser proposat per O’Callaghan & Mark (1984) i consta en que el flux va del centre d’una cel·la fins al centre de l’altra que el rodeja (Equipo SEXTANTE, 2007). En el càlcul de cel·les 3×3 es consideren 8 possibles direccions per on el flux s’evacuarà (Pusineri et al., 2005) i aquestes direccions queden restringides a angles múltiples de 45º, essent aquest un dels inconvenients  del mètode (O’Callaghan & Mark, 1984).
  • Rho8: el mètode aquest és igual que l’anterior però afegint-li un component estocàstic que teòricament el millora (Equipo SEXTANTE). La direcció del flux vindrà determinada pel paràmetre aleatori que dependrà de la diferència entre l’orientació i la direcció de les cel·les adjacents a la direcció en qüestió (Faireld & Leymarie, 1991).
  • D-Infinity: el flux anirà del centre d’una cel·la fins als centres de dos cel·les contigües, per tant, considera el flux de manera bidimensional i millora així les deficiències del mètode D8 (Tarboton, 1998). El flux s’assigna per triangulació dels pendents més pronunciats (Tarboton, 1997).
  • MFD (Multiple Flow Direction): calcula el flux de manera bidimensional. Aquest és el que major qualitat de resultats genera (Equipo SEXTANTE).

En aquest cas, s’utilitza el mètode MFD. Una vegada especificat el programa demana quin valor numèric s’utilitzarà com a factor de convergència (en aquest cas s’ha deixat el valor que ix per defecte).

Tot seguit s’ha d’especificar el nom de la capa que generarà el programa, el format (.asc o .tif,) i el lloc on es guardarà. Abans d’executar l’algoritme, en la pestanya d’eixida ràster (figura 3) s’ha d’especificar l’extensió de la capa; en aquest cas s’utilitza l’opció d’ajustar a dades d’entrada, això vol dir que es respectaran les dimensions i la resolució de la capa mare.

Figura 3. Algoritme acumulació de flux (eixida ràster)

Figura 3. Algoritme acumulació de flux (eixida ràster)

3. Calcular la xarxa de drenatge

Aquest algoritme, a partir de les capes ràster anteriors, genera dos capes noves, una ràster i altra vectorial, on figura el traçat de la xarxa de drenatge. Les geometries vinculades al traçat del cabal s’establiran atenent a la variable contínua establerta en l’acumulació de flux, on s’havia especificat el número de cel·les que vessen a una en concret (Equipo SEXTANTE, 2007). Per aquesta raó el programa demanarà que s’especifique el número de cel·les necessàries per a que s’inicie un cabal.

Localització de l’algoritme: grup Anàlisi hidrològic bàsic

En la finestra que s’obri en punxar l’algoritme (figura 2) s’hauran d’especificar els següents paràmetres d’entrada:

  • Quin MDE s’utilitzarà? Ací és on s’haurà de ficar la capa ràster processada amb l’algoritme d’eliminar depressions.
  • Quina capa llindar s’utilitzarà? Ací es posarà la capa ràster d’acumulació de flux.
  • Quin tipus de llindar s’emprarà? Ací s’ha de determinar la condició que tenen que complir les cel·les de la capa llindar (acumulació de flux) per tal de que s’inicie un cabal (Equipo SEXTANTE, 2007). El programa dóna a triar entre: major que o menor que.
  • Quin valor de llindar s’establirà? Hi ha que introduir un número decimal per tal de definir el número de cel·les vessants necessàries per a que es genere el cabal (Miroslava, 2010). Quant més elevat siga el valor de llindar, menor número de cabals s’obtindran. Depenent de l’escala de treball i de la resolució del MDE, convindrà detallar o simplificar resultats.
Figura

Figura 4. Algoritme xarxa de drenatge (paràmetres)

I pel que fa als objectes o capes d’eixida:

  • Xarxa de drenatge (ràster): s’ha d’especificar la direcció de la carpeta on es guardarà l’arxiu, el nom i el format. Els valors de les cel·les indiquen l’ordre jeràrquic (de Strahler) del cabal que circula a través de cada una de les cel·les (Equipo SEXTANTe, 2007).
  • Xarxa de drenatge (vectorial): lloc on es guardarà l’arxiu, el nom i  no cal especificar el format, per defecte genera una capa en format shape (.shp). Conté la mateixa estructura que la capa ràster però en format vectorial i en geometries lineals.

Abans d’executar l’algoritme cal revisar l’eixida ràster, en aquest cas s’ajusten a les dades d’entrada.

Figura

Figura 5. Algoritme xarxa de drenatge (eixida ràster)

4. Calcular les conques

Aquest algoritme permet generar una nova capa ràster on es regionalitza l’espai atenent a les subconques situades a la zona d’estudi.

Localització de l’algoritme: grup Anàlisi hidrològic bàsic

  • Quin MDE s’utilitzarà? Ací és on s’haurà de posar la capa ràster processada amb l’algoritme d’eliminar depressions.
  • Quina capa de xarxa de drenatge s’emprarà? S’ha de posar la capa ràster creada en l’anterior pas.
Figura

Figura 6. Algoritme conques (paràmetres)

  • Quines dimensions mínimes tindran les subconques? aquest paràmetres consta en especificar el nombre de cel·les mínimes necessàries per realitzar l’agrupació de les subconques.

Posteriorment s’especifica el lloc on es guardarà l’arxiu i es comprova que l’eixida ràster s’ajusta a les dades d’entrada.

Figura

Figura 7. Algoritme conques (eixida ràster)

5.  Vectoritzar la capa ràster de conques

La capa ràster que s’obté d’aplicar l’agoritme conques s’ha de vectoritzar per posteriorment calcular les propietats de cada subconca.

Ubicació de l’algoritme: grup vectoritzar

La finestra que sobri (figura 8) s’ha d’especificar: la capa ràster d’entrada que es vectoritzarà i el nom i lloc  on es guardarà.

Figura.

Figura 8. Algoritme de vectoritzar capa ràster (polígons)

6. Calcular les propietats de les geometries

Aquest pas consta en enriquir la informació de la capa vectorial de subconques, per això se li aplica l’algoritme propietats geomètriques de polígons.

Ubicació de l’algoritme: grup ferramentes per a capes de polígons

En la finestra que s’obri (figura 9) s’han d’emplenar els paràmetres següents: la capa vectorial de subconques i el lloc i nom on es guardarà l’arxiu.

Figura 8.

Figura 9. Algoritme propietats geomètriques de polígons

7. Seleccionar per capes per emmarcar la conca hidrogràfica

En primer lloc s’ha de seleccionar la xarxa que es correspon amb la conca d’estudi. En segon lloc, s’activa la capa de subconques i es porta a terme una selecció per capes, on s’especificarà que s’intersecten els elements seleccionats de la capa xarxa de drenatge.

Figura

Figura 10. Selecció per capes.

Finalment, sense desactivar la selecció s’exporten les geometries amb el mateix format (.shp).

8. Agrupar les subconques per dissoldre-les en una

Per tal d’agrupar les subconques per determinar la totalitat de la conca, es carrega a la vista on s’està treballant, la capa vectorial anteriorment generada. A continuació s’edita l’estructura de la taula introduint un camp nou que siga numèric. Seguidament es seleccionen totes les subconques, s’activa el camp creat i amb l’ajuda de la calculadora s’introdueix un número (per exemple 1). Una vegada fet, es desactiva l’edició de la capa i es guarden els canvis realitzats.

Figura.

Figura 11. Edició de la taula d’atributs de la capa subconques

A continuació s’obri el geoprocés de dissoldre, amb ell es fusionaran les geometries (polígons) de subconques utilitzant el camp creat anteriorment i d’aquest mode comptar amb una capa on conste la totalitat de la conca.

Figura.

Figura 12. Geoprocés de dissoldre per entitats

Referències bibliogràfiques

Equipo SEXTANTE (2007): Manual práctico de SEXTANTE en gvSIG. Rev. 15 de mayo de 2008. Llegit el 9 de maig del 2014. URL: http://www.sextantegis.com

Faireld, J., Leymarie, P. (1991): “Drainage networks from grid digital elevation models”, Vol. 27, num 5, pp. 709-717

MIROSLAVA (2010, 14 d’octubre): “Cálculo de una cuenca hidrológica utilizando la extensión SEXTANTE en el software Kosmo”,  La Geocomuna (blog). Llegit el 25 de març del 2014. URL: http://geocomuna.wordpress.com/2010/10/14/calculo-de-una-cuenca-hidrologica-utilizando-la-extension-sextante-en-el-software-kosmo

O’Callaghan, John F., Mark, David M. (1984): “The extraction of dranaige networks from digital elevation data”. Computer Vision, Graphics and Image Processing, vol. 28, num 3, pp. 323-344

PUSIMERI, Graciela; PEDRAZA, Raúl; LOZECO, Cristóbal (2005): “Uso de Modelos Digitales de Elevación y de Sistemas de Información Geográfica en la Modelación Hidrológica”. Llegit el 6 maig 2014. URL: http://hum.unne.edu.ar/revistas/geoweb/Geo4/archivos/pusineri.pdf

Tarboton, D.G. (1997): “A new method for the determination of flow directions and upslope areas in grid Digital Elevation Models”, Water Resources Reserch, 33(2): 309-319. Llegit el 13 de maig de 2014: URL: http://www.neng.usu.edu/cee/faculty/dtarb/dinf.pdf

Deixa un comentari

Filed under 3.1. Regionalització de conques hidrogràfiques