Un nuevo índice de similitud hidrológica para la simulación precipitación - escorrentía en sistemas de llanura

Abstract

In this thesis, variable source areas (VSAs) processes in plain systems, are investigated. A new hydrologic similarity Index, ISH, replacing the original topographic Index (Beven and Kirby, 1979), ITop is proposed in order to adapt the model TopModel to the physical characteristics of plain systems. Top index, which is a function of both the slope and the upstream contributing area per unit width orthogonal to the flow direction, represents the probability of saturation of each point of the basin and describes appropriately drainage features in highland basins. Instead, in flatland systems, with slopes less than 2% loses its physical meaning. The very low slope values generates large index values, for any size of the drained area. The ISH includes the topography and drainage characteristics of the basin and the physical properties of soil. The new index incorporates the effects on soil produced by the high frequency and shallow water tables in the VSAs in plain systems. This particular feature of these systems is utilized in the formulation of ISH. The ISH was determined for the Santa Catalina basin (Azul, Buenos Aires) and the performance of the TopModel (Beven and Kirby, 1979) with the new index was analized. Results shown that with ISH index a better representation of the hydrological response of plain systems can be achieved. When groundwater levels are high, the dunnean mechanism predominates in the total runoff. Instead, when groundwater levels are low, only high intensity rainfall generated runoff, which in this case the "Hortonian" processes dominates the hydrograph.

En esta tesis se investigan los procesos de las áreas fuentes variables (VSAs) en sistemas de llanura y se propone un nuevo Índice de Similitud Hidrológica distribuido, ISH, en reemplazo del Índice Topográfico original (Beven y Kirby, 1979), ITop, para adaptar el modelo TopModel a las características físicas de estos sistemas. El ITop representa la probabilidad de saturación de cada punto de la cuenca y describe adecuadamente las características de drenaje en zonas serranas. En cambio, en sistemas de llanura con pendientes inferiores al 2% pierde su significado físico debido a su expresión para determinarlo. El ISH propuesto contempla no sólo las características topográficas y de drenaje de la cuenca, sino además las propiedades físicas del suelo. El nuevo índice incorpora los efectos sobre el suelo producidos por la alta frecuencia y permanencia de niveles freáticos próximos a la superficie del terreno en las VSAs de los sistemas de llanura. Esta característica particular de estos sistemas es aprovechada en la formulación del ISH. Se determinó el ISH para la cuenca del Arroyo Santa Catalina (Azul, Buenos Aires) y se evaluó la performance del TopModel (Beven y Kirby, 1979) con el nuevo índice. Los resultados obtenidos indican que el modelo con el ISH representa satisfactoriamente la variación de las VSAs. Cuando los niveles freáticos se encuentran altos, el mecanismo "dunneano" predomina en el escurrimiento total y cuando los niveles freáticos son bajos, generalmente solo las precipitaciones de alta intensidad generan escurrimiento, por lo que el proceso "hortoniano" domina el hidrograma.