Efectos del tamaño de grilla sobre la modelación matemática distribuida del escurrimiento superficial en cuencas de llanura

• Autores: Stenta, Hernan R.
• Año de publicación: 2008
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Riccardi, Gerardo Adrián; Basile, Pedro A.
• Materia: cuencas rurales de llanura; modelación matemática distribuida; tamaños de celda; escurrimiento superficial; similitud hidrológica-hidráulica
• Institución: Universidad Nacional de Rosario

En el presente trabajo se analizan los efectos del tamaño de grilla sobre la modelación matemática distribuida del escurrimiento superficial en cuencas de llanura y se propone el escalamiento de parámetros con la finalidad de obtener respuestas hidrológicas e hidráulicas similares entre las diferentes discretizaciones para el escurrimiento superficial. Para el estudio se utiliza el modelo matemático cuasi-bidimensional CTSS8 (Riccardi, 2001); basado en esquemas de celdas con aproximación de onda difusiva. Se propone un procedimiento para el escalamiento de parámetros y se cuantifica el grado de similitud alcanzado entre las variables de flujo de las diferentes discretizaciones. La similitud entre esquemas se plantea para las variables de flujo: caudal, velocidad y alturas medias de agua en todo el dominio de la cuenca. Los parámetros a escalar son: i) coeficiente de rugosidad para flujo superficial en celda y ii) la geometría de almacenamiento y conducción en celda parametrizada por la pendiente transversal en celda (ITC). Los resultados obtenidos de las simulaciones hidrológicas indican que a medida que se incrementa el tamaño de la grilla es necesario incrementar el coeficiente de resistencia del flujo entre celdas o bien reducir el parámetro ITC; para lograr similitud hidrológica e hidráulica. Se obtiene mayor similitud hidrológica e hidráulica mediante el escalamiento del parámetro ITC respecto al escalamiento de coeficiente de rugosidad para flujo superficial en celda.
The effects of grid-cell size on landscape representation and derived topographic attributes due to different spatial resolution levels in a basin are analyzed. The scaling of parameters in aggregated schemes is proposed to obtain similarity in hydrological response for surface runoff modeling between different degrees of spatial discretization. A distributed mathematical model quasi 2-D based in schemes of interconnected cells with diffusive wave approximation, denominated CTSS8 (Riccardi, 2001) is applied. A procedure to scale parameters is proposed and the degree of similarity in flow variables between different schemes is calculated. Flow variables analysed in the whole domain are: discharge, flow velocity and water depth. The parameters to scale are: i) the overland roughness coefficient and ii) the cell storage and discharge geometry parameterized by the transverse slope in cell. For the hydrological simulations, the results indicate that as the grid cell size is increased it is necessary to increase the overland roughness coefficient or reduce the transverse slope in cell to obtain similarity in hydrological response. The best results in hydrological similarity are achieved when the transverse slope in cell parameter is scaled in comparation to the scaling of the overland roughness coefficient.
Fil: Fil: Stenta, Hernán R. Departamento de Hidráulica – Escuela de Ingeniería Civil (FCEIA – Universidad Nacional de Rosario) y Centro Universitario Rosario de Investigaciones Hidroambientales (FCEIA – Universidad Nacional de Rosario), Rosario, Argentina.