Estudio hidrológico del embalse de Velilla del Río Carrión

Trabajo sobre SIG
Título	Estudio hidrológico del embalse de Velilla, Río Carrión
Autores	Guillermo Alfaya Franklin, Christian Balic Stefanovic, Gonzalo A. Felices Beceiro, Manuel Huerta Duque
Asignatura	Sistemas de Información Geográfica Aplicados a la Ingeniería Civil
Curso	Curso 18/19
Este artículo ha sido escrito por estudiantes como parte de su evaluación en la asignatura

1 Introducción

En este trabajo se va a realizar un estudio de las áreas de influencia de los pluviómetros más cercanos a las cuencas analizadas respecto a las áreas de las subcuencas. Se considera dentro del estudio completo de una cuenca hidrográfica relativa al embalse de Velilla del Río Carrión. A su vez, se recogen datos significativos de los principales ríos de las subcuencas, como longitudes o pendientes, que sirven como herramienta para obtener el cálculo del caudal de avenida.

2 Metodología

Para la realización de este trabajo se ha utilizado la hoja de MDT a escala 1:25.000 relativa a la provincia de Palencia y el procedimiento empleado ha sido el siguiente:

- En primer lugar, hay que realizar una combinación de las hojas ráster en una única capa utilizando el complemento de Clipper que proporciona QGIS 2.18.16. Las hojas utilizadas son la 105, 106, 131, 132 y 81.

- Crear directorio Grass para poder trabajar con este programa en QGIS.

- Exportar a Grass la capa creada y obtener las subcuencas con un número mínimo de celdas para cada cuenca de 35000.

- Seguidamente, hay que convertir la capa Cuencas en vectorial y exportarla a QGIS.

- De todas las subcuencas existentes, se escoge la correspondiente creando una nueva capa vectorial, usando la opción selección de objeto y el editor de capas vectoriales.

- Repetir el proceso anterior para extraer las subcuencas de la cuenca seleccionada. De esta forma, quedan 5 subcuencas en una única capa vectorial.

- Para el estudio hidrológico se necesitarán algunas propiedades geométricas de la cuenca. Se añade el área a la tabla de atributos de la cuenca.

- Las coordenadas de los pluviómetros y su elevación se extraen del Excel descargado de AEMET. Tras pasarlas a formato .txt se pueden introducir como una capa vectorial de puntos en el proyecto.

- Realizar un buffer de 13000 m desde el centroide de la cuenca para seleccionar los pluviómetros más cercanos. Se crea una nueva capa vectorial con la herramienta de intersección entre las capas del buffer y de los pluviómetros.

- Con la herramienta vectorial polígonos de Voronoi se obtienen los polígonos de Thiessen. Se crean capas con cada una de las 5 subcuencas, las cuales intersectan con los polígonos, obteniendo así la parte de cada uno correspondiente a cada subcuenca.

- Se extraen las áreas a una hoja de Excel para poder calcular, dentro de cada subcuenca, qué porcentaje de precipitación aporta cada pluviómetro. Trabajando otra vez en Grass, se extraen los ríos de un tamaño mínimo de celda de 1000 unidades. Se convierte en líneas vectoriales dentro de Grass y se exporta a QGIS como capa vectorial.

- Se intersecta la capa de ríos con la cuenca y las subcuencas. Para poder obtener las propiedades del río en cada subcuenca se combinan los elementos para poder asociar cada tramo de río con una subcuenca.

- Medir las longitudes de los ríos para, posteriormente, exportarlas a Excel.

- Finalmente, se hacen perfiles sobre la capa de MDT combinada y a partir de las elevaciones y de la longitud del río, se calculan las pendientes.

2.1 Situación y localización

Una de las bases para la realización del trabajo es la localización y situación de la subcuenca. Para ello, se utiliza el visor IBERPIX, perteneciente al IGN. En base a los datos proporcionados por esta herramienta, la localización de la subcuenca es la siguiente:

• Latitud: 42.864112° • Longitud: -4.825278° • Coordenadas UTM:

- X: 350728.0m - Y: 4746996.0 m - Zona: 30N

Las hojas utilizadas son la 0105, 0106, 0131, 0132 y 0081 relativas al centro de descargas de la colección de mapas del IGN 1:50000 ráster y los datos de las estaciones meteorológicas se han obtenido de la página de AEMET.

2.2 Ríos

El río (en este caso el río Carrión) que abastece a la cuenca, se determina a través de la herramienta de GRASS "r.watershed" sobre la hoja MDT25 antes mencionada, obteniendo así una capa vectorial que contiene al principal segmento de corriente. Tras obtener el segmento de corriente correspondiente al arroyo, mediante la herramienta de QGIS llamada "profile Tool", se determinará su perfil.

2.3 Cuenca hidrográfica

Mediante la herramienta GRASS, y utilizando los mapas del MDT25, se obtiene la subcuenca de estudio a partir de la herramienta de GRASS llamada "r.watershed", para el análisis de cuencas. La imagen mostrada corresponde a las cuencas en formato vectorial.

2.4 Pluviómetros y estaciones de aforo

A continuación, presentamos los datos de los pluviómetros con un radio de 25 kilómetros, situándonos como centro en Velilla del Río Carrión, Palencia. Los datos fueron extraídos de la Agencia Estatal de Meteorología, obteniendo así, información de 33 posibles pluviómetros con los cuales trabajar, de los cuales se usan los siguientes:

3 Resultados

En el siguiente apartado se encuentra la información obtenida de la cuenca y los pluviómetros necesarios para el estudio hidrológico de nuestro embalse.

3.1 Cuenca Hidrográfica

La primera imagen muestra la cuenca estudiada. Dentro de ella se incluyen tres subcuencas para la realización del estudio.

En la siguiente imagen se puede apreciar la subcuenca 1:

A continuación, se muestra las subcuencas 1 y 2:

Finamente, se observan las subcuencas 1,2 y 3:

3.2 Pluviómetros

En el siguiente mapa se muestran los puntos donde estan situados los pluviómetros.

A continuación, se muestran los polígonos de Thiessen y los pluviómetros seleccionados.

En la siguiente gráfica se recogen los 11 pluviómetros seleccionados con sus áreas y la aportación de cada uno de ellos

Seguidamente, se pueden encontrar los materiales presentes en la zona estudiada así como los distintos usos del suelo, clasificados en la leyenda:

4 Conclusión

El objetivo de este trabajo ha sido deducir las precipitaciones máxima y media diaria en cada subcuenca a partir de los datos obtenidos. Sin embargo, se debe aplicar un coeficiente de reducción por área para poder asumir la homogeneidad de la lluvia en cada subcuenca. Gracias a los datos de lluvia para cada pluviómetro se pueden ejecutar los cálculos anteriores mediante la distribución estadística que mejor se adapte para conocer el valor en periodos de retorno altos. Por tanto, la obtención de estos datos resulta fundamental para comenzar con el estudio hidrológico y el cálculo de los hietogramas.