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CURSO PRESENCIAL Y ONLINE DE REGLAMENTACIÓN Y MODELAMIENTO DEL CAUDAL ECOLÓGICO. 35 MAR 2017
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MNU
Tutorial de SWAT para el Río San Juan
n este tutorial se verá un ejemplo ásico usando el plugin de WAT para MapWindows. La maoría de datos se importarán de archivos preexistentes, por lo que este ejemplo es sólo ilustrativo de los alcances la manera de traajar de WAT. Para este ejemplo inicial usaremos la cuenca de an Juan, en México.
Con guración inicial Arimos MapWindows nos dirigimos a Plug-ins, allí hailitamos MWWAT 2012, hapefile editor Watershed Delineation.
Luego, una vez que a aparecieron estos 3 plugins en la arra de herramientas, arimos MWWAT dándole click a la pestaña MWWAT2012. Una vez allí aparecerá una pantalla gestora de MWWAT. Damos click en New Project, nos aparecerá una ventana para elegir la uicación donde se guardará nuestro proecto. uscamos la uicación de la carpeta an Juan, dentro de ella, en el mismo rango que la de J_MAP, creamos nuestro proecto, al cual nomraremos J_MWWAT:
Cuando graemos, automáticamente aparecerá un recordatorio sore los siguientes puntos:
Todos los mapas deen estar en una proección de áreas iguales (por ejem. en UTM), que las unidades de medida de los mapas estén en metros. e ha seleccionado el plugin Delineación de cuencas. i es necesario volver a proectar algunos de los mapas puede utilizar la arra de herramientas de MapWindow para hacerlo. Comproar que se estalece en la opción file formats (Project/ettings/Application ettings/File formats) una configuración de Automatic o LoadAsGrid, pues no se podrá procesar algunos de los mapas, si se estalece en LoadAsImage.
Paso siguiente se desloqueará el primer paso del MWWAT: Delineate Watershed.
Primer paso: Delineación de la cuenca Le hacemos click a Delineate Watershed aparecerá una ventana en la que tenemos que seleccionar la DM (modelo digital del terreno) que vamos a usar. n J_Maps/Geo_processed uscamos sj_dem_clip_utm.tif le damos ok. Luego ponemos Process DM.
Aparecerá una ventana de configuración (guiarse siempre de la imagen posterior), en la que primero en etup and Reprocessing, tenemos que verificar que estemos traajando en metros. Ahora, le damos click a Use a Focusing Mask para nosotros especificar el área de análisis que el programa no coja simplemente el área total que se visualiza. legimos la opción Use grid or shapefile for Mask adjuntamos el archivo shp de la cuenca; el cual lo uscamos como sj_washd_utm.shp en J_Maps/Geo_processed. Luego le ponemos RUN para que corra la delimitación de cuenca principal. Teniendo a delimitada la cuenca principal, en Network Delineation Threshold Method, camiamos las unidades de millas cuadradas (sq.mi) a kilómetros cuadrados (km.sq), camiamos el valor del área a 50 km2 (esto corregirá automáticamente el número total de cuadrados en la grilla a 7200). Paso seguido le damos click al segundo RUN para crear las traectorias de los ríos en la cuenca.
Ahora, antes del último paso, con la auda de la herramienta lupa en la esquina superior izquierda, hacemos zoom a la zona de descarga de los ríos de la cuenca. Una vez hecho el acercamiento, se marca la casilla Use a Custom Outlets/Inlets Laer, en Custom Outlets/Inlets Laer, le damos click a Draw Outlets/Inlets nos aparecerá un mensaje para crear un nuevo shapefile de Outlets/Inlets, aceptamos lo creamos con el nomre sj_out. Acto siguiente tenemos que estalecer el outlet dando un click en el punto que consideramos como el inicio de la cuenca hidrográfica, al que descarga su agua, como indica la siguiente figura:
Damos click en Done, luego en RUN para correrlo se verá que se ha dividido la cuenca principal en varias sucuencas.
i todo está ien, se cierra la ventana cuando volvamos a la ventana de configuración general de MWWAT, veremos que se ha desloqueado el siguiente nivel: Create HRU’s.
Segundo paso: Crear las Unidades Hidrológicas de Respuesta (HRU’s) Antes de empezar guardamos nuestro proyecto haciendo click en el símbolo de disquette en la ventana principal de MapWindows. Ahora le damos click a Create HRUs nos aparecerá un error producido por una indeida lectura del archivo shp de sucuencas generado en el paso anterior, que impide al programa activar automáticamente la leenda de capas o shapefiles que aparecerá en la parte izquierda de la pantalla principal de MapWindows. Para corregir este pequeño impase simplemente se tiene que hailitar esta opción manualmente desde la arra de herramientas de MapWindows. Como por ahora no la necesitamos continuaremos con el modelado más adelante la activaremos. iguiendo con el procedimiento, aceptamos el mensaje de advertencia se arirá una ventana auxiliar. Ahora implantaremos en el modelo los usos que se le da al suelo o usos del suelo, los tipos de suelo que se encuentran espacialmente distriuidos en la cuenca. stos files se encuentran en J_Maps/Geo_processed.
n Landuse Map examinamos el ícono de carpeta seleccionamos el archivo sj_land_clip_utm.tif, luego en oil Map, hacemos lo propio elegimos el archivo sj_soil_clip_utm.tif. iguiendo con el procedimiento definiremos las talas de ase de datos que MWWAT tomará como referencia para el análisis. n Landuse Tale elegimos gloal_landuses en oil Tale, lo hacemos con gloal_soils. Ahora es momento de definir el umral de pendiente, es decir, el valor que sudivide los valores de pendiente del terreno en dos grupos. n nuestro caso, definimos esta pendiente
intermedia en 10%, entonces los dos grupos serían 0-10% 10-999% (el 999 hace referencia a una pendiente casi vertical). n et ands for slope (%) ingresamos 10 luego le damos a Insert. n las opciones avanzadas (parte inferior), plit Landuses sirve para dividir más precisamente los usos del suelo manualmente en más sugrupos, xempt Landuses nos permite asegurar que el uso de suelo se mantiene en el cálculo de las HRU incluso si cae por deajo de los umrales que se definirán más adelante. n este ejemplo no se usará ninguno de los dos. Finalmente le damos en RAD, para que lea los mapas que le hemos dado al programa para procesar.1 Luego de leer los mapas tendremos que definir el enfoque que le daremos a la creación de los HRUs, para esto elegiremos entre 3 opciones: Dominant HRU: selecciona el más grande de los HRUs potenciales en cada sucuenca hace que su rango de uso del suelo, tipo de suelo pendiente sean los elegidos para toda la sucuenca. Dominant landuse, soil, slope: elige el uso de suelo con el área más grande de la sucuenca, el tipo de suelo con el área más grande de la sucuenca el rango de pendiente con el área más grande de la sucuenca los utiliza para toda la sucuenca. Multiple HRU: ignorará cualquier HRU potencial para la que el uso de la tierra, el tipo de suelo o la pendiente sea menor que el umral seleccionado, que es el porcentaje de la sucuenca. Las áreas de HRUs que son ignoradas son redistriuidas proporcionalmente entre las que se conservan. Para el ejemplo elegiremos el tercero, para lo cual hacemos click ingle/Multiple HRU, seleccionamos Multiple HRUs, luego percentage.
Ahora se definirán los umrales con los que se van a traajar. ntonces elegimos 20% para Landuse, 10% para oil, 5% para lope. Luego le damos click en Create HRUs. i todo está ien saldrá un cuadro de diálogo que confirmará la creación de 195 HRUs en 47 sucuencas. Aceptamos la ventana de traajo se cerrará automáticamente, volviendo al menú principal de WAT.
i hemos logrado otener la imagen anterior haremos terminado con esta fase, pasando a la siguiente: WAT etup and Run.
Tercer paso: Establecer y correr SWAT Cuando volvamos al menú de configuración principal veremos que se ha desloqueado el nivel WAT etup and Run.
Antes de comenzar, nos percatamos que ha aparecido tamién en la parte inferior izquierda un pequeño menú de informes. Los 3 tipos de informes que presenta son los siguientes: levation report: proporciona información sore la cantidad de terreno que está en cada elevación desde la más aja a la más alta, tanto para la cuenca en su conjunto para cada sucuenca. asin report: en él se enumeran las áreas del uso del suelo, el tipo de suelo la pendiente para cada sucuenca. HRUs report: inclue los usos del suelo, los tipos de suelo los grupos de pendiente después de la selección de HRUs, tamién da detalles de las HRUs que han sido formadas. s decir, si ien el asin report da detalles de las áreas del uso del suelo, el tipo de suelo la pendiente para cada sucuenca; estos son del total, sin aplicar ningún filtro. in emargo, el HRUs report sólo muestra aquellas que han sorepasado el umral impuesto para cada categoría. Por ejemplo, un informe de HRUs sería el siguiente:
Ahora sí ha llegado el momento de activar la leenda manualmente deido al prolema mencionado antes. Para esto vamos a View/Panels originamos un check en Legend. Ahora de todas maneras visualizaremos la leenda. ntonces ahora, tamién en la pantalla principal de MapWindows, podemos apreciar que se ha creado una leenda con las diferentes capas que se han corrido en el modelo: grupos de pendientes, tipos de suelo, usos de suelo Full HRUs. Desmarcando todas las opciones (4 en total) luego marcando una por vez, se puede ver la variailidad espacial de los parámetros (la capa del DM, está por encima de las primeras 3, por lo que es necesario desactivarlo para que recién se puedan ver). Un ejercicio práctico es dar click derecho en FullHRUs luego click en Attriute Tale ditor para arir la tala de atriutos. Allí se puede ver que los shapefiles generados están ordenados por: hape_ID (número de generación del shapefile) uasin (sucuenca a la que pertenecen) Landuse (uso del suelo), oil (tipo de suelo) lope_and (grupo de pendiente al que pertenece) Area (área en Ha) % uasin (porcentaje de su área con respecto al área de la sucuenca a la que pertenecen)
HRUGI (código de HRU con el que se identifica). Como podemos apreciar en HRUGI ha casillas que son rellenadas con ‘NA’, es decir, sin valor. sto es deido a que dichas áreas no han superado los umrales antes definidos han sido despreciadas por el programa, lo que ocasiona que no se les asigne ningún código identificador de HRU, porque simplemente no están siendo consideradas en el análisis.
Ahora sí iniciaremos con el paso 3, pero antes de empezar guardamos nuestro proecto haciendo click en el símolo de disquette en la ventana principal de MapWindows. Le damos click en WAT etup and Run nos aparecerá una nueva ventana emergente. Lo primero que realizaremos será definir el período de análisis, para lo cual vamos a Period of simulation estalecemos el 1 de enero de 2000 como tart date (inicio de la simulación), al 31 de diciemre de 2001 como Finish date (inicio de la simulación). Paso siguiente en Weather ources, le damos click en Choose. n la nueva ventana se dee definir las condiciones climáticas del modelo. Un modo común es el uso de datos meteorológicos reales de temperatura precipitación máxima mínima, un archivo generador de tiempo que simulará otros factores climáticos (radiación solar, velocidad del viento humedad relativa). Así que ha que proporcionar un archivo generador climático para la cuenca , por otro lado, los datos de precipitación temperatura. Lo óptimo es ingresar datos de muchas estaciones meteorológicas para traajar con maor precisión. i se quisiera ingresar un archivo con varias estaciones se marca en Weather ources la opción Gloal files, entonces MWWAT usca las 6 estaciones meteorológicas más cercanas en ese archivo, genera los datos de temperatura precipitación para ellos, luego asocia cada sucuenca con la estación meteorológica más cercana de entre los seis. n este caso, hemos decidido utilizar sólo una estación meteorológica para toda la cuenca, para lo cual se copió el archivo de texto de la estación en particular (sanjuan1.txt), más dos files adicionales, uno de precipitación (765850.pcp), otro de temperatura (765850.tmp). Finalmente, en Weather ources estalecemos la opción Local files, entonces en Weather tations File se adjunta el archivo sanjuan1.txt uicado en J_Maps. Ahora, ajo Weather Generator, seleccionamos File, en Weather Generator File encontramos en J_Maps\GeoProcessed\ el archivo sj.wgn. Dejaremos u-Dail Precipitation sin marcar hacemos clic en Done para terminar con este paso.
De vuelta en la ventana anterior, en la arra derecha, damos click en elect All Files, luego en la parte inferior a Write Files.
xiste un programa para calcular las unidades de calor necesarias para el crecimiento de las plantas, a partir de datos climáticos, pero sólo está disponile para .UU. i el proecto se encuentra dentro de .UU., se desea utilizar este programa de estimación, entonces acepte el valor predeterminado en el formulario haga clic en Done. i se desea utilizar en vez un valor fijo, haga clic en esa opción camie el valor numérico si lo desea, haga clic en Done.
A los proectos fuera de .UU. se les da automáticamente el valor predeterminado fijo de 1800, como en el ejemplo de an Juan. l valor de las unidades de calor aparece en los archivos mgt., se puede editar luego utilizando el WAT ditor. Puede guardar su corrida en ave Run, pero si modifica los archivos de los pasos anteriores, esta fallará. Con dit files se puede editar cualquiera de los archivos de entrada los archivos de ase de datos con WAT ditor, si así lo desea. Finalmente, damos click en RUN WAT para que corra en DO. i el proceso no se realiza correctamente la ventana de DO se mantendrá aierta con un mensaje que indica que ha que pulsar nter para salir. e puede volver a correr WAT pero con la casilla activada de Run WAT in Deug Mode (justo arria de Write Files), para que pueda informar el error en detalle. Para soporte técnico se puede contactar a http://swat.tamu.edu/support/ i todo sale ien aparecerá un mensaje de Run successful. alimos de la ventana con Close notaremos que se ha desloqueado el último nivel: Visualise results.
Cuarto paso: Visualizar los resultados Antes de empezar guardamos nuestro proyecto haciendo click en el símbolo de disquette en la ventana principal de MapWindows. La idea es hacer un shapefile de los resultados mostrando las sucuencas , a continuación, mostrar uno de los outputs de WAT, coloreando las sucuencas de acuerdo con el valor del output. sto implica hacer de los valores del output un atriuto del shapefile.
Hacemos click en Visualize aparece una ventana en la cual finalmente los resultados se pueden visualizar de forma estática o dinámica.
Resultados estáticos n el caso estático podemos añadir muchos outputs si se quiere, que nos permite hacer varias visualizaciones desde un mismo shapefile. n primer lugar, vamos a Choose Run. n nuestro caso sólo ha una opción, Default, a que no hemos guardado alguna corrida anterior. Tenga en cuenta que sólo se puede crear el shapefile de resultados para una corrida anterior si tuviera los mismos parámetros de delineación de cuencas que la ejecución actual, a que el shapefile de resultados se crea a partir del shapefile actual de la cuenca depende en particular de la división en sucuencas. De modo que, si se desea camiar los parámetros de las cuencas hidrográficas, es una uena idea crear el shapefile de resultados tan pronto como se haa completado la corrida de WAT. Cuando se guarda la corrida tamién se guardará el shapefile de resultados, si lo ha creado en la carpeta por defecto. l shapefile que se creará es F\cenarios\Default\TalesOut\results.shp. Default es la carpeta de archivos para la corrida Default. i huiéramos elegido una corrida graada se haría utilizado su carpeta. TalesOut es la carpeta que utiliza el WAT ditor para guardar productos en una ase de datos a existe. Ahora, en Choose WAT Output encontraremos las opciones Reach uasin. eleccionar Reach luego la opción de tatic Data. l cuadro por deajo de Choose Variales ahora contiene las variales definidas en el archivo de salida de WAT output.rch, que van desde FLOW_INcms a CMTAL#3kg5. Podemos seleccionar agregar (Add) una a la vez en el archivo de resultados o podemos seleccionar todas (All). e puede seleccionar eliminar (Del) variales, seleccionar mover hacia arria o hacia aajo, o orrar la lista completa. Tamién se puede volver al cuadro anterior de Choose WAT output seleccionar uasin (o HRU si está disponile) añadir más variales de output.su (o output.hru). Las variales de diferentes archivos de salida pueden mezclarse.
Nosotros usaremos todo el conjunto de variales. Haga clic en All para que todas las variales sean agregadas al análisis. Luego elegimos visualizar la variale reach\DCONCmg/kg en ummar escogemos el resumen Maxima. sto significa que vamos a almacenar en el shapefile de resultados mostrar en la pantalla de MapWindow, la concentración máxima de sedimentos para cada tramo durante la corrida de WAT. Finalmente, le damos click a ave.
i a existe el shapefile de resultados, dee confirmar que desea sorescriirlo. (i no lo hace, haga clic en No, seleccione un nuevo shapefile de resultados haga clic en Guardar de nuevo). l shapefile de resultados se crea se añade a la pantalla MapWindow como una capa. Inicialmente tiene un color predeterminado sale un mensaje que tenemos que crear un esquema de colores para ello.
Podemos mirar primero los valores de los atriutos que se han incluido en el shapefile de resultados. Hacemos clic derecho sore results.shp en la leenda seleccione Attriute Tale
ditor. Vemos que ha un HAP__ID, generado por MapWindow internamente, luego el número de sucuenca, luego el área de la sucuenca en km2. Tenga en cuenta que a pesar de que estamos utilizando variales por tramos de río, el área de esta tala es siempre el área de la sucuenca, no de la zona de drenaje en el tramo de río. Los atriutos restantes son los flujos de caudal, evapotranspiración los alances de entrada salida de las demás variales que hemos definido en Choose Variales. Cerramos esta tala. Como oservamos la visualización no es mu uena a que toda la cuenca sigue del mismo color, así que para poner la escala de colores según parámetros estalecidos seleccionamos results.shp luego hacemos click en Categories , en la paleta superior de MapWindows. n la ventana le damos click al otón Generate Categories aparecerá otra ventana emergente, en la cual en Classification elegimos qual Intervals (para partirlo en intervalos iguales) en Classification tpe, 5 en Numer of categories (5 grupos en que se sudivide el parámetro a representar según su concentración), en Classification field elegimos el atriuto que decidimos mostrar, es decir, DCONCmg/kg.
Ahora, en Visualization deemos elegir un color en Color cheme. i se desea otener una escala de colores diferente a los predeterminados se puede hacer click en el ícono al costado aparecerá una ventana emergente en la cual podemos crear un nuevo set de colores. Le damos a dit luego elegimos en las dos primeras casillas los colores que queremos (el que es para los valores más ajos es el primero). i se desea un color intermedio se puede ir activando las casillas adicionales (Color 3, Color 4, etc.). Ponemos en Ok paso siguiente a está disponile para elegirlo en las paletas de Color cheme. Lo seleccionamos, o seleccionamos el que nos apetezca, luego solo nos queda decidir si activamos la casilla de et Gradient for each categor, que le dará un aspecto más suavizado a la gráfica. n nuestro caso, creamos una escala de colores desde lanco a azul. Finalmente, damos Ok, luego al regresar a la ventana inicial le damos Appl luego Ok. Ahora podemos tener una mejor visualización de nuestro modelo al haerle aplicado una escala de colores.
Resultados dinámicos Para otener una animación se dee realizar el mismo procedimiento que en el caso estático, pero elegimos uasins en vez de Reach en la pestaña de Choose WAT Output, luego le damos a Animation Variale. sto are un cuadro adicional en el cual podemos elegir una variale para procesar. olo se puede una variale a la vez, por lo que podría ser difícil hacer una animación rápida si tuviéramos un gran número de variales a mantener. eleccionamos la evapotranspiración (símolo Tmm) hacemos click en ave en la ventana.
Ya sea si se sorescrie o no sore los resultados anteriores, el shapefile de los resultados se actualiza, pero el color no, así que deemos hacer el mismo procedimiento de escala de colores que para el caso estático. Ahora un nuevo otón se ha desloqueado: Animate. Le damos click aparecerá una arra, en la que inicialmente MapWindows refleja los valores de T para enero de 2000 (fecha de inicio de la simulación), pero podemos elegir otras fechas o iniciar una animación de la evolución del parámetro dentro del período de simulación con la auda de los otones auxiliares. La animación se inicia con el otón PLAY, se para con el otón PAUA se reoina con el otón RTROCDR . e puede manejar el progreso directamente con el otón LID controlar la velocidad aumentando o disminuendo el pequeño menú PD. Los valores en el shapefile, como su color, son actualizados a medida que vaamos variando los parámetros antes mencionados.
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Posted on Octoer 14, 2014 Rosa Quiroz and filed under Tutorial and tagged #swat #mapwindows #tutorial.
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