ArcHydro: determinación de las cuencas hidrográficas de un territorio (1)

Usaremos ArcHydro para calcular las diferentes cuencas hidrográficas de
un territorio. Es importante conocer los diferentes pasos para alcanzar el
resultado, pero también saber en qué suposiciones se basan. De hecho, las
hipótesis utilizadas por ArcHydro no son las únicas que existen para este
trabajo, pero son las únicas disponibles en el marco de ArcGis.

La determinación de las cuencas se realiza siguiendo los siguientes pasos:

1- Determinación de la dirección
del flujo.
2- Determinación de la acumulación de flujo.
3- Determinación de la red de flujo.
4- Segmentación de la red de flujo.
5- Determinación del área de la cuenca de cada sección de la red de drenaje.
6- Fusión de las cuencas de cada elemento para construir las cuencas del tamaño
deseado.

1- Determinación de la dirección del flujo.

Cada celda del DTM está rodeada por otras 8
celdas.   

El principio de ArcHydro es establecer a qué celda fluye el agua, desde
la celda central. Para ello, calcula la pendiente entre la celda central y las
8 celdas circundantes. Considera que el agua fluye hacia la celda con la pendiente
más pronunciada.
Esta hipótesis es una de las bases de ArcHydro, pero no es universal. Otros
algoritmos (no disponibles en ArcGis) consideran que, aunque existe un flujo
más importante hacia la celda con mayor pendiente, también existe un flujo
hacia todas las celdas .

Para seguir el proceso, usaremos el DTM corregido en los artículos
anteriores (ArcHydro: 2- Preparación de un DEM corregido para
hidrología – Parte 1
y ArcHydro: Preparación de un DEM corregido para hidrología –
Parte 2
).

Para calcular la dirección del flujo haga clic
en « Terrain Preprocessing »-> « Flow direction » 

El
resultado muestra las diferentes direcciones de flujo calculadas a partir del
DTM.

2- Determinación de la acumulación de flujo.

El segundo paso es calcular cuántas células
fluyen (en sentido ascendente) hacia cada una de las células del DTM.

Cuando ninguna celda fluye a la celda en cuestión, el valor es 0. Cuando
varias celdas fluyen a la celda en cuestión, el valor es igual a la suma de los
valores de flujo de cada una de las celdas.

Para calcular la dirección del flujo haga clic en « Terrain
Preprocessing »-> « Flow accumulation »
 Los únicos campos para ingresar son el
raster de entrada (Flow direction) y el nombre del raster de salida.

El resultado es el siguiente:   

3- Determinación de la red de flujo.

¿Por qué red de flujo y no la red hidrográfica? La red hidrográfica
enumera todas las   “corrientes de agua”. La calificación del flujo se
basa esencialmente en los siguientes dos criterios:

• la
presencia y permanencia de un lecho natural en el origen, distinguiendo así un
curso de agua de un canal o zanja excavada por la mano del hombre;

• La
permanencia de un flujo mínimo determinado la mayor parte del año.

En nuestro caso, estos criterios no serán tomados en cuenta. Construiremos
una red solo a partir de los datos de acumulación. Construimos una red a partir
de un umbral de acumulación, por ejemplo, 150. Es decir, desde el momento en
que la acumulación alcanza 150 células, consideramos que estamos en una
secciٖón de nuestra red hidrográfica. Esto es completamente independiente del
hecho de que esta célula está o no en el camino de un curso de agua «
  oficial   «. Está claro que a partir de determinado umbral, necesariamente
se encontrarán los cursos de agua “oficiales”.

La definición de umbral no cumple ninguna regla absoluta. Depende del objetivo
del estudio, el tamaño del área de estudio, el tipo de terreno, en resumen, de muchos
parámetros. Pero, ¿cómo encontrar el valor correcto?

Digamos que su objetivo es obtener una fotografía de todo su territorio.
Entonces el valor a elegir para crear su red hidrográfica será similar al grano
de su foto. Es el tamaño más pequeño con el cual se puede tener información. Dependiendo
de su propósito, y sabiendo que cuanto mayor sea la definición a su foto, más complicado
será el proceso, deberá negociar un compromise adecuado. Es inútil agregar una
definición muy alta si solo está buscando una visión global, y sería
inapropiado elegir un grano grande si sus objetivos son estudios detallados de
su territorio.

Para calcular la red de flujo haga clic en « Terrain
Preprocessing »-> « Stream definition ». Se abre la ventana
de definición:   

Puede ingresar el número de celdas de acumulación o el área promedio de
cuenca a partir del cual se considera que hay »   curso de agua
  «. Lo que es muy práctico, es que cuando se ingresa uno de los dos
valores, ArcHydro calcula automáticamente el otro.

Para nuestro ejemplo, ingresamos 150 celdas, lo que corresponde a una Cuenca
de aproximadamente 0,84 km².

El resultado es el siguiente:

En
el siguiente artículo usaremos el cálculo de esta red  para obtener las cuencas hidrográficas

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