GeoQ: Herramienta geoespacial para la zonificación de la escorrentía en QGis®

GeoQ: Geospatial tool for runoff zoning in QGis®

Autores/as

  • Fabio Alejandro Montealegre Medina FCAyF-UNLP. CICPBA,
  • Fernanda Julia Gaspari FCAyF-UNLP.

DOI:

https://doi.org/10.47069/estudios-ambientales.v9i2.1289

Palabras clave:

Modelación Hidrológica, Sistemas de Información Geográfica, Número de Curva, GeoQ, Hydrologic Modeling, Geographic Information Systems, Curve Number

Resumen

La modelización de fenómenos hidrológicos por medio de herramientas de Sistemas de Información Geográfica y geoprocesos, permite calcular o cuantificar, para una determinada zona de estudio, la cantidad de precipitación de una tormenta que se infiltra o escurre superficialmente, teniendo en cuenta sus características de uso y cobertura del suelo y textura edáficos. Utilizando el software geográfico libre QGis, se logró desarrollar una herramienta denominada GeoQ, que por medio de modelización de cálculos y procesos espaciales representa este fenómeno, aplicando la metodología del Número de Curva (NC). En el presente trabajo se implementó esa herramienta en 4 cuencas hidrográficas testigo al interior de la provincia de Buenos Aires - Argentina, las cuales poseen diferentes características topográficas, edáficas, usos y cobertura del suelo, con el objetivo de determinar la escorrentía superficial originada por una tormenta modal de 80,1 mm. Se calcularon coeficientes de escorrentía, infiltración y abstracciones iniciales, con el fin de observar el comportamiento de estas variables hidrológicas al interior de cada cuenca testigo y analizar la efectividad del modelo. Se utilizaron como insumo de capas vectoriales con datos edáficos y cobertura del suelo, estructurándolos con base al NC, sobre 3 condiciones de humedad antecedente. La implementación del modelo arrojó información acertada del fenómeno precipitación-escorrentía en las zonas de estudio, permitiendo cartografiar las variables hidrológicas e interpretar los resultados de forma clara, tanto en cuencas de zonas de llanura como serranas, contribuyendo a un mejor entendimiento del fenómeno y aportando información relevante para la planificación del territorio.

Abstract

The modeling of hydrological phenomena, by means of Geographic Information Systems tools and geoprocesses, allows calculating or quantifying, for a given study area, the amount of precipitation from a storm that infiltrates or runs off superficially, taking into account the characteristics of land use, land cover and soil texture. Using the free geographic software QGis, it was possible to develop a tool called GeoQ, which by means of modeling calculations and spatial processes represents this phenomenon, applying the Curve Number (CN) methodology. In the present work, this tool was implemented in 4 control watersheds within the province of Buenos Aires, Argentina, which have different topographic, edaphic, land use and land cover characteristics, with the objective of determining the surface runoff originated by a modal storm of 80.1 mm. Runoff coefficients, infiltration and initial abstractions were calculated in order to observe the behavior of these hydrological variables within each control basin and to analyze the effectiveness of the model. Vector layers with soil cover and edaphic data were used as input, structuring them based on the NC, over 3 antecedent moisture conditions. The implementation of the model yielded accurate information on the rainfall-runoff phenomenon in the study areas, allowing the hydrological variables to be mapped and the results to be interpreted clearly, both in basins in plains and mountainous areas, contributing to a better understanding of the phenomenon and providing relevant information for land-use planning.

Biografía del autor/a

Fabio Alejandro Montealegre Medina, FCAyF-UNLP. CICPBA,

Becario doctoral en Manejo de Cuencas Hidrográficas. Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales. Universidad Nacional de La Plata. Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires, Ingeniero catastral, Mg. Manejo Integral de Cuencas Hidrográficas.

Fernanda Julia Gaspari, FCAyF-UNLP.

Subdirectora CEIDE. Profesora de Manejo de Cuencas Hidrográficas. Cátedra de Manejo de Cuencas, Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales. Universidad Nacional de La Plata. Ingeniera Forestal, Mg. Conservación y Gestión del Medio Natural y Dra. en Ingeniería. 

Citas

Aguayo, M. I., Wiegand, T., Azócar, G. D., Wiegand, K., & Vega, C. E. (2007). Revealing the driving forces of mid-cities urban growth patterns using spatial modeling: a case study of Los Ángeles, Chile. Ecology and Society, 12(1).

Chow, V. Te, Maidment, D. R., Mays, L. W., Saldarriaga, J. G., & Santos G., G. R. (1994). Hidrología Aplicada. In Bogotá, Colombia. McGraw-Hill.

de Antueno, L., Gaspari, F. J., & Guaraca, A. G. (2020). Análisis del efecto del cambio en el uso del suelo sobre el escurrimiento en la cuenca alta del río Sauce Chico, Argentina. Revista Estudios Ambientales-Environmental Studies Journal, 8(1), 20–42.

Eastman, J. R. (2006). IDRISI Andes guide to GIS and image processing. Clark University, Worcester, 328.

Gaspari, F J, & Senisterra, G. E. (2006). Zonificación del número de la curva (CN) en la Cuenca del Arroyo Pillahuincó Grande. Coronel Pringles. Tercer Congreso de La Ciencia Cartográfica, 26.

Gaspari, Fernanda Julia. (2002). Plan de ordenamiento territorial en cuencas serranas degradadas utilizando sistemas de información geográfica (SIG). Universidad Internacional de Andalucía.

Gaspari, Fernanda Julia, Díaz, A. R., Delgado, M. I., & Senisterra, G. E. (2015). Evaluación del Servicio Ambiental de provisión hídrica en cuencas hidrográficas del sudeste bonaerense . Argentina. Rev. Fac. Agron. La Plata, 114(1), 214–221.

Gaspari, Fernanda Julia, Díaz Gómez, A. R., & Montealegre Medina, F. A. (2021). Variabilidad espacial del rendimiento hídrico ante el cambio de uso del suelo y escenarios pluviales en la cuenca alta del río Sauce Chico, Argentina. Tecnología y Ciencias Del Agua, ISSN-e 2007-2422, Vol. 12, No. 1, 2021 (Ejemplar Dedicado a: Enero-Febrero), Págs. 74-112, 12(1), 74–112. https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=7708827&info=resumen&idioma=SPA

Gaspari, Fernanda Julia, Rodríguez Vagaría, A. M., & Montealegre Medina, F. A. (2019). Manejo de cuencas hidrográficas: Herramientas de sistemas de información geográfica (U. N. de La Plata (ed.)). http://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/87641

Gaspari, Fernanda Julia, Rodríguez Vagaría, A., Senisterra, G., Delgado, M. I., & Besteiro, S. (2013). Elementos metodológicos para el manejo de cuencas hidrográficas (Universidad Nacional de La Plata (ed.)). Editorial de la Universidad Nacional de La Plata (EDULP).

Gaspari, Fernanda Julia, Senisterra, G. E., Delgado, M. I., Rodríguez Vagaría, A. M., & Besteiro, S. (2009). Manual de manejo integral de cuencas hidrográficas (1st ed.).

Henríquez, C., & Azócar, G. (2006). Cambio de uso del suelo y escorrentía superficial: aplicación de un modelo de simulación espacial en Los Ángeles, VIII Región del Biobío, Chile. Revista de Geografía Norte Grande, 36, 61–74. https://doi.org/10.4067/S0718-34022006000200004

INTA. (2009). Proyecto PNECO 1643. Monitoreo de la cobertura y el uso del suelo a partir de sensores remotos.

Kent, K. M. (1968). method for estimating volume and rate of runoff in small watersheds. SCS- TP-149. 63.

Kent, K. M. (1973). method for estimating volume and rate of runoff in small watersheds (SCS-TP-149 (ed.)). USA Soil Conservation Service.

Laterra, P., Castellarini, F., & Orúe, M. E. (2011). ECOSER: Un protocolo para la evaluación biofísica de servicios ecosistémicos y la integración con su valor social. Valoración de Servicios Ecosistémicos: Conceptos, Herramientas y Aplicaciones Para El Ordenamiento Territorial. Buenos Aires: Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria, 359–389.

López Cadena de Llano, F. (1994). Restauración hidrológico forestal de cuencas y control de la erosión. TRAGSA, TRAGSATEC, Mundi-Prensa.

Marek, M. A. (2011). Hydraulic Design Manual, Texas Department of Transportation (TxDOT). In Design Division (DES), Texas, USA.

Mintegui Aguirre, J. A., & López Unzú, F. (1990). La ordenación agrohidrológica en la planificación. In Departamento de Agricultura y Pesca (Ed.), Servicio central de publicaciones del Gobierno Vasco.

Mishra, S. K., & Singh, V. P. (2013). Soil conservation service curve number (SCS-CN) methodology (Vol. 42). Springer Science & Business Media.

Mockus, V. (1972). Section 4. Hidrology. In Soil Conservation Service SCS (Ed.), National Engineering Handbook (p. 127). US Department of Agriculture,Washington.

Montico, A., Zapperi, P. A., Zilio, M. I., & Gil, V. (2019). Identificación de servicios ecosistémicos urbanos en la ciudad de Bahía Blanca y su aplicación al análisis de la seguridad hídrica. Revista Estudios Ambientales, 7(1), 56–78.

Neilsen, R. D., & Hjelmfelt, A. T. (1998). Hydrologic soil group assignment. Proceedings of Water Resources Engineering, 1297–1302.

QGIS.org, 2021. QGIS Geographic Information System. QGIS Association. http://www.qgis.org

Rango, A. (1985). Assessment of Remote Sensing Input to Hydrologic Models 1. JAWRA Journal of the American Water Resources Association, 21(3), 423–432.

Rodríguez Vagaría, A. M., & Gaspari, F. J. (2010). Herramienta para la determinación del número de curva y escorrentía bajo entorno SIG. Idrisi Andes®. GeoFocus. Revista Internacional de Ciencia y Tecnología de La Información Geográfica, 10, 11–26.

Rodríguez Vagaría, A. M., Gaspari, F. J., & Kruse, E. E. (2014). Simulación espacio-temporal del escurrimiento por la interacción entre los cambios del uso del suelo y evolución pluvial. Revista de Tecnología. Journal of Technology, 13, 38 – 48. http://revistas.unbosque.edu.co/RevTec/article/view/1839

Rodríguez Vagaría, A. M., Gaspari, F., Senisterra, G., Delgado, M. I., & Besteiro, S. (2012). Evaluación del efecto de la restauración agro-hidrológica mediante la aplicación del modelo hidrológico GeoQ. RIA. Revista de Investigaciones Agropecuarias, 38(2), 171–181.

Sandoval, V., & Oyarzun, V. (2004). Modelamiento y prognosis espacial del cambio en el uso del suelo. Quebracho-Revista de Ciencias Forestales, 11, 9–21.

Shi, P.-J., Yuan, Y., Zheng, J., Wang, J.-A., Ge, Y., & Qiu, G.-Y. (2007). The effect of land use/cover change on surface runoff in Shenzhen region, China. Catena, 69(1), 31–35.

Triviño Pérez, A., & Ortiz Rojas, S. (2004). Metodología para la modelación distribuida de la escorrentía superficial y la delimitación de zonas inundables en ramblas y ríos-rambla mediterráneos. Investigaciones Geográficas, 35, 67. https://doi.org/10.14198/INGEO2004.35.08

Volante, J. (2006). Cobertura del suelo de la República Argentina. Año.

Zhan, X., & Huang, M.-L. (2004). ArcCN-Runoff: an ArcGIS tool for generating curve number and runoff maps. Environmental Modelling & Software, 19(10), 875–879.

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Publicado

2021-12-30

Número

Sección

Artículos originales