AguaEcdMar2011

idrisihttp://idrisi.unl.edu.ec/

Ciclo de Conferencias

La hoya de Loja

Imagen satelital del 2000 (GLS2000RGB453) con modelo de altitud



Hoya de Loja : altitud y subcuencas

Seminario-taller internacional

“Gestión integrada del agua, cambio climático”

Centro de Recursos Idrisi en Ecuador(CRI-UNL, [email protected])


Modelación geomática para la

gestión integrada del agua

Emmanuelle Quentin, Ph.D.



Hidrogeomática :

= hidrología

+ geosfera

+ informática

Hidro – Geomática

Uso de SIG para problemáticas del agua :

Utilizar un modelo de datos georeferenciados para el análisis

y la modelación de los procesos hídricos.

Hidrología espacial :

estudio de la hidrología

desde una perspectiva SIG.

ambiental :

considerando factores

del medio exterior.

Sistema de

Información

Geográfica

AguaHidrología :

estudio de la

hidrosfera

SIG



Modelar el ciclo del agua



Sistema de Información Geográfica (SIG)

Álgebra cartográfica



Cantidad de agua

Precipitation P

P

Q

Coeficiente de flujo C = Q/P

Flujo Q

Flujo acumulado



Simulación de inundación



Modelo

Numérico de

Altitud

Precipitación Flujo

Concentración

Carga = Flujo x Concentración

Carga

Uso del suelo

Tabla de

coeficientes

Calidad de agua

Carga acumulada



El agua, una responsabilidad compartida

2 Informe de las Naciones Unidas sobre el Desarrollo de los Recursos Hídricos en el MundoResumen ejecutivo, UN-WATER/WWAP/2006/3

Programa Mundial de Evaluación de los Recursos Hídricos, www.unesco.org/water/wwap/index_es.shtml

Los diversos asuntos relacionados con el agua son interdependientes

(se) ha de considerar un enfoque holístico y centrado en los ecosistemas,

conocido como la Gestión Integrada de los Recursos Hídricos (GIRH),

(o de las Cuencas Hidrográficas).

Contar con datos fiables

Se necesitan indicadores sólidos para poder supervisar los progresos

Capítulo 15: Conclusiones y recomendaciones para pasar a la acción

¿Qué es la gestión integrada del agua?



¿Cómo varían según el lugar?

¿Qué interrelaciones existen entre todoslos aspectos ambientales y humanos?

¿Cuáles son lasnecesidades hídricasde las sociedades?

¿Cómo tomardecisionesequitativas?

¿Cuál es elestado de los

recursoshídricos?

¿Cómo evolucionan a través del tiempo?



Espacio

Visión integrada

Recursoshídricos

Sociedadeshumanas

Aspectospolíticos y

económicos

Ecosistemas

Tiempo



Recursos hídricos

Perspectiva geomática : analizar y modelar los aspectos estáticos y dinámicos

de este sistema complejo, en particular desde el punto de vista de la variabilidad espacial así como temporal

Elementos de la

Gestión integrada del aguaEcosistemas

Sociedades humanas

Aspectospolíticos y económicos

cantidad

salud

aire / nubes

suelo

faunaflora

energía

pobreza

calidad

uso

ubicación

características

agua superficial

agua subterránea

urbano

agrícola

industrial

“todos los componentes del ciclo hidrológico

– precipitaciones, infiltración, escorrentía, evaporación y transpiración –

deben tenerse en cuenta a la hora de elaborar los programas de gestión del agua”Capítulo 4: El estado del recurso

“papel central que desempeña el uso y abastecimiento del agua

en el alivio de la pobreza y el desarrollo socio-económico”Capítulo 1: Vivir en un mundo en constante cambio

“El agua resulta fundamental para aliviar la pobreza”(primer de los objetivos de desarrollo del Milenio)

Capítulo 15: Conclusiones y recomendaciones para pasar a la acción“El nivel de salud de la comunidad es, por tanto, el indicador definitivo del éxito o

fracaso del desarrollo y gestión integrados de los recursos hídricos”Capítulo 6: Proteger y promover la salud humana



Metodología de desarrollo

GestiónIntegradadel Agua Análisis temporalAnálisis espacial

Modelación conceptual

Modelación geomática

Implementación(Idrisi-Delphi)

En el marco de lacolaboración con

Clark Labs

Andes



Geomática con Idrisi

Andes



Clark Labs

• Filosofía de desarrollo del paquete Idrisi :

– Docencia enfoque didáctico (tutoriales

originales con explicaciones teóricas

completas)

– Investigación impulsar creación de

nuevos módulos novedosos (a prueba)

– Temas de preocupación : ambientales con

impactos sociales



Gestión de

geobase

SIG

Clasificación de operaciones geomáticas

Entrada de

datos brutos

Salida de

datos nuevos

•Consultas

•Análisis

•Modelación

•Simulación Calidad

Cantidad

Atributos

Espaciales



Modelación con Idrisi

REM %1 : nombre del río principal (shapefile)

REM %2 : nombre de la cuenca resultante

SHAPEIDR x 1*%1*%1*mex27utm14*m*1.0

INITIAL x %1*3*1*0*1*m1lrmmna*

LINERAS x %1*%1

WATERSHED x m1lrmmna*%2*N*%1*Y*0

AREA x %2*2*6*%2

PROFILE x 1*%1*m1lrmmna*Y*%1

POLYVEC x %2*1*%2*Y*0

SHAPEIDR x 2*2*%2*%2



Fuentes

externas

Organismos que

recopilan datos

(tabulares):

- climatológicos

- censales

- salud

Formatos muy

diversos

Modelación geomática

Matricial

Celdas

Vectorial

Puntos

Líneas

Polígonos

Tabular

Tablas

Registros

Campos

Mapas

Gráficas

Reportes

(Structured Query

Language)

SQL AtributosAtributos

Vectorial

Matricial

Operación

espacial

Matricial

Vectorial

Análisis y

modelación

espacial

ResultadosBase de

geodatos

Preprocesamiento



Aplicaciones verticales

• A diferencia de las funciones horizontales queson operaciones bases para diferentesaplicaciones, los desarrollos verticales son unasecuencia organizada de operaciones para laresolución de un problema complejo :– Apoyo a la toma de decisión por evaluación

multicriterios

– Modelador de Cambio de Uso de Suelopara Sostenibilidad Ecológica (edición Andes)

– Modelador de series temporales de imágenes(edición Taiga, a salir en 2009)

– Gestión Integrada del Agua (en desarrollo en elCentro de Recursos Idrisi en México, disponible en susitio Internet)



Apoyo a la toma de decisión



Triángulo de la decisión



Land Change Modeler (LCM)



Etapas del LCM

Analizar

cambio pasado

Modelar

transicionesPredecir

futuro

Evaluar

impactosPlanear

intervenciones



Modelador de tendencias

http://www.clarklabs.org/







Apoyo a la gestión del agua :

Balance hídrico



Introducción

“todos los componentes del ciclohidrológico - precipitaciones, infiltración,escorrentía, evaporación y transpiración -deben tomarse en cuenta a la hora deelaborar los programas de gestión delagua”

Fuente: UNESCO, 2 Informe sobre el Desarrollo de los Recursos Hídricos en el Mundo. Marzo de 2006. Pág. 12.



Análisis de requerimientos



Precipitación

Evapotranspiración

Datos

climatológicos

Estaciones

climatológicas

Datos

climatológicos

Modelos

hidrológicos Delimitación y

parámetros de

cuenca

Modelo conceptual

../AppData/PresentacionesTesis/18_Julio_2006/Tabla 3.doc



../AppData/Local/PresentacionesTesis/18_Julio_2006/Tabla 3.doc



Precipitación

Evapotranspiración

Escurrimiento

Datos

climatológicos

Modelos

hidrológicos

Por balance

Estaciones

climatológicas

Datos

climatológicos

Infiltración

PROY-NOM-140-SEMARNAT-2005

Delimitación y

parámetros de

cuenca

Modelo conceptual






../AppData/Local/PresentacionesTesis/18_Julio_2006/Tabla 3.doc



Información requerida para el ciclo



= Cuencas Grupo de cuencas

División de cuencas a

partir del río principal

Delimitación de cuenca

../../../PresentacionesTesis/18_Julio_2006/Tabla 3.doc





= Cuencas Grupo de cuencas

División de cuencas a

partir del río principal

Delimitación de cuenca






Parámetros fisiográficos de cuenca

Área (A)

Perímetro (P)(Idrisi) area perim

Altitud media

Pendiente media(Idrisi) slopeextract

Relación de circularidad

2

4

P

ARci

Cociente entre el área de la cuenca y el área de un

círculo de igual perímetro que la cuenca, entre 0 y 1

1 cuenca circular, 0.785 cuenca cuadrada

Coeficiente de compacidad

A

PKc

2

1Cociente entre el perímetro de la cuenca y el perímetro

de un círculo de igual área que la cuenca, siempre 1

1 cuenca circular, 3 cuenca alargada

0.282

Cuencas

Curva hipsométrica

SsSi

Relación

hipsométrica

Equilibrio

Joven

Vieja Rh<1 joven (potencial erosivo)

Rh=1 equilibrio

Rh>1 vieja (sedimentaria)

i

sh

S

SR

Estaciones

hidrométricas
















Cuencas

Área (A)

Perímetro (P) = Idrisi

Coeficiente de compacidad Relación de circularidad

Curva hipsométrica

Altitud media

Pendiente media = Idrisi

Relación hipsométrica

Equilibrio

Joven

Vieja

=Ss

Si
















Cuenca Río principal

Altitud inicial (Amax)

Longitud del eje (Ld)

Coeficiente de sinuosidad

Amax

AminAltitud final (Amin)

Longitud del río (Le)Ld

Le

Cauce principal



















clave de la cuenca (ClvRgn)

superficie de la cuenca en km2 (A)

perímetro en km (P)

Elevación media de la cuenca en msnmm (H)

pendiente media de la cuenca en grados (S )

pendiente media de la cuenca en % (S%)

coeficiente de compacidad (Kc)

relación de circularidad (Rci)

relación hipsomértica (Rh)

longitud del eje del río principal en km (Lc)

longitud directa del río principal en km (La)

coeficiente de sinuosidad hidráulico (Sh)

elevación máxima del río principal en msnmm (Hmx)

elevación mínima del río principal en msnmm (Hmn)

pendiente promedio del río principal (Sc)

tiempo de concentración de Kirpich en horas (Tc1)

tiempo de concentración de California Highways and Public Works en horas (Tc2).






TtRiETo '0075.0Ri’ = transformación a lámina de agua evaporada en

mm/mes

Tt = temperatura media expresada en F.

La transformación a lámina de agua evaporada en

mm/mes, se lleva a cabo a partir de la transformación de

la Radiación Solar Incidente en mm/mes (Ra),

consideración la latitud y el día 15 de cada mes,

mediante la fórmula de Almorox y Hontoria (2004),

siendo d igual al número de días para cada mes.

d.Ra'Ri 017080

Evapotranspiración de referencia

Método de Hargreaves-Samani






Pendiente

•1 (0-1)

•2 (1-5)

•3 (5-20)

•4 (20-50)

•5 (>50)

Cobertura del suelo

•1 (sin vegetación)

•2 (cultivos)

•3 (pastos y vegetación ligera)

•4 (hierba)

•5 (bosque y vegetación densa)

Tipo de suelo

•1 (impermeable)

•2 (semipermeable)

•3 (permeable)

Ipj= Pj – (Pj * Kej)

•Ipj = Infiltración potencial mensual, en mm.

•Pj = Precipitación mensual promedio, en mm.

•Kej = Coeficiente de escurrimiento mensual, adimensional.

•j = Indicador del mes considerado.

Irj= Ipj – ETpj

•Irj = Infiltración mensual real, en mm.

•EToj = Evapotranspiración de referencia mensual, en mm.

Infiltración








Estaciones hidrométricas






aspectos de población



Contenido

• Modelo conceptual

• Presión demográfica

• Impacto : Uso del agua

Referencia

Manzano Solís, L.R. (2007). Diseño de base de geodatos demográficos e

implementación geomática de indicadores e índices hídricos. Tesis de

Maestría en Ciencias del Agua. Dirección de tesis : E. Quentin y C. Díaz-

Delgado. Centro Interamericano de Recursos del Agua, Universidad

Autónoma del Estado de México. 201 p.



DISEÑO CONCEPTUAL

Características

del uso de agua

(evaluar los impactos)

Características

demográficas

(evaluar la presión)

Evaluación

(evaluar la presión

versus los impactos)

1 2

3



CARACTERÍSTICAS

DEMOGRÁFICAS

Población

Distribución Consumo

de agua

Crecimiento Con recursos

hídricos

compartidos

General Según zonas

climáticas

1 2 3 4

a b

1. Indicador de Distribución de la Población (1a)

2. Indicador de Población en Zonas Áridas (1b)

3. Indicador de Consumo Doméstico Estimado de Agua (2)

4. Indicador de Crecimiento de la Población (3)

5. Índice de Estrés Hídrico (4)



CARACTERÍSTICAS

DEL USO DE AGUA

Condiciones de

Acceso a

Agua potable Saneamiento

Sanitario Drenaje

Agua por

habitante

Adaptación a

la escasez

1

a

2 3

b

1. Indicador de No Acceso a Agua (1a)

2. Indicador de No Acceso a Sanitario (1bi)

3. Indicador de No Acceso a Drenaje (1bii)

4. Indicador de Agua Per-Cápita (2)

5. Índice Social de Estrés Hídrico (3)

i ii



EVALUACIÓN

FINAL

¿Presión? ¿Insuficiencia?

Tipo, Grado

Presión demográfica como factor de

insuficiencia en servicios y consumos

hídricos en la población

Zonas y prioridad de atención

1 2

3

4

5

1. Índice de Presión Demográfica sobre el Agua

2. Índice de Características del Uso de Agua

3. Índice de Evaluación Final



DISEÑO LÓGICO GENERALBase de Geodatos:

•Demográficos

•Hidrológicos

•Económicos

•Salud

Procesos geomáticos:

•Sobre-posición de imágenes

•Extracción de atributos

•Cruce de tablas

ENTRADA

PROCESAMIENTO

SALIDA

Base de Geodatos:

•Características demográficas, del uso de agua y Evaluación de la relación

•Datos relevantes



IMPLEMENTACIÓN



Interpol

Tendencia a concentrarseTendencia a

dispersarse

Capital del Estado

Distribución de la población

(propuesta)






Medidas de salud



Riesgo

Cadena de Infección

Fuente de

contaminación

ExposiciónServicios en agua

y salud

Medidas de

saludAcciones



Medidas de salud

Proporción por causa

Incidencia acumulada

Incidencia instantánea

Incidencia ajustada

Población

Casos Defunciones

Proporción por causa

Probabilidad de morir

Tasa de mortalidad

Tasa de mortalidad ajustada

Esperanza de vida

Letalidad

AVD Carga de enfermedades AVP



Base de datos fuente de mortalidad: sin clave única



Determina la importancia de una causa

de enfermedad en relación a otras



Probabilidad de personas no enfermas, para desarrollar

Una enfermedad o morir durante un período de tiempo



Mide la aparición de nuevos casos, por unidad

de tiempo, (velocidad de propagación de las

enfermedades).



Se utiliza para comparar la morbilidad y mortalidad entre 2 o más

poblaciones, se recomienda aplicar para reducir el efecto de una diferencia

en la estructura de edad o sexo de dos poblaciones (factores de

Aplicación de las tasas observadas a una población estándar

Aplicación de una tasa estándar a la población observada



Edad promedio de muerte de una generación



Es un indicador sintético de la morbilidad y de la mortalidad de una poblaciónIndicador compuesto que combina la morbilidad

(años de vida con discapacidad) y la mortalidad (años de vida perdidos debidos

Una muerte prematura)

AVP= Defunciones x Esperanza de vidaAVD= Casos x Peso discapacidad. x duración

Diarreas 0.01-0.03Hepatitis A 0.420Tracoma 0.6

AVAD= AVD + AVP

Duración de la discapacidad en años0 74 años

Esperanza de vidaAños perdidos

x AVP

AVDPeso de la

discapacidad

1

0Salud Discapacidad Muerte





Convenios

• Clark Labs, Clark University

• Centro Interamericano de Recursos del

Agua, Universidad Autónoma del Estado

de México



http://www.clarklabs.org/



Idrisi y los Centro de Recursos

• 1987 : creación de Clark Labs, como centro deinvestigación dentro de Clark University– desarrollador de Idrisi (1100-1166, cartógrafo y

geógrafo mediterráneo) : paquete integrado deanálisis espacial y tratamiento de imágenes

• 1995 : establecimiento de los primeros Centrosde Recursos Idrisi (CRI)

• 2003 : creación del CRI-UAEMéx en México,con sede en el Centro Interamericano deRecursos del Agua (CIRA) creado en 1993

• 2009 : creación del CRI-UNL en Ecuador consede en el Centro Integrado de GeomáticaAmbiental (CINFA) creado en 1994



Sitios de referencia

http://cira.uaemex.mx/

http://idrisi.uaemex.mx/



marzo de 2011 Cuerpo Académico “Gestión

Integrada del Agua”

71

Tesis de maestría

• Integración y análisis espacial de la estimación deprecipitación por imágenes de radar meteorológico(Iván Vilchis Mata, 2009)

• Análisis multicriterio para identificar y jerarquizar fuentes deagua subterránea con mayor necesidad de protección(Angélica Alvarado González, 2009)

• Diseño de base de geodatos demográficos eimplementación geomática de indicadores e índices hídricos(Luís Ricardo Manzano Solís, 2007)

• Desarrollo de una metodología geomática para la evaluaciónpor subcuenca de indicadores de deficiencias entratamiento de aguas residuales (Miguel Angel GómezAlbores, 2005)



marzo de 2011 Cuerpo Académico “Gestión

Integrada del Agua”

72

Tesis de doctorado

• Desarrollo de un modelo pedagógico constructivistapara fomentar la gestión integrada de los recursoshídricos en estudiantes de secundaria, utilizando lageomática (Minerva Manzanares Ramírez, 2010)

• Desarrollo de una metodología hidrogeomática paradeterminar la contaminación difusa en aguassuperficiales de una cuenca (Héctor Martínez Valdés,2010)

• Concepción de un módulo hidrogeomático eimplementación para la evaluación de disponibilidadde recursos hídricos (Roberto Franco Plata, protocolo2005)



http://idrisi.unl.edu.ec/[email protected]

Documents

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