Deep Learning Methods

 Área, pendiente y ancho

El área y la pendiente fueron determinadas con base en la información cartográfica del Plan de Ordenación y Manejo de la cuenca del río Pasto del año 2008, la cual fue construida con base en imágenes SPOT del mismo año. El procesamiento de esta información fue realizado con el software ARCGIS 9.3, obteniendo las características morfométricas correspondientes.

Inicialmente el ancho W de las subcuencas a ser incorporado en el modelo SWMM (RUNOFF) fue considerado el principal parámetro de ajuste del modelo. Este parámetro fue determinado, para cada subcuenca, con base en la longitud de la red de drenaje de cada una de las subcuencas establecidas (Figura IV-4), en donde la línea punteada corresponde a dicho parámetro. Los resultados de la medición de estas variables se presentan en la Tabla IV-1 y Tabla IV-2.

Autor: Ing. Francisco Ricardo Mafla Chamorro Director: Dr. Ing. Juan Carlos Bertoni

 Impermeabilidad

Ttécnicas de procesamiento digital de imágenes de satélite fueron utilizadas con el fin de identificar a una escala apropiada, el grado de impermeabilidad de la cuenca, el cual también se encuentra asociado al crecimiento urbano de ella. Este análisis tuvo como insumo la imagen ASTER del año 2011 de resolución 30 metros/pixel de 9 bandas.

Figura IV-4 Forma de estimación del ancho W de la cuenca. Fuente: (EPA, 1992)

Tabla IV-1 Área y ancho de las sub-cuencas rio Pasto.

Cuenca Área Rural (Km²) Área Urbana (Km²) Área Total (Km²) Ancho W(Km)

Alta Rio Pasto 67.28 0.32 67.60 494.68

Miraflores 64.47 8.50 72.97 381.47

Buesaquillo-Blanco 26.04 5.30 31.34 216.57

S. Miguel-Mijitayo 19.43 6.71 26.14 275.93

Tescual 4.73 1.51 6.24 153.34

Chancos Figueroa 4.64 4.36 9.00 181.16

Autor: Ing. Francisco Ricardo Mafla Chamorro Director: Dr. Ing. Juan Carlos Bertoni

Tabla IV-2 Pendiente de la cuenca y del cauce principal de las sub-cuencas rio Pasto.

Cuenca Pendiente Cuenca (%) Pendiente Cauce Principal (%)

Alta Rio Pasto 29.48 6.36

Miraflores 12.13 5.86

Buesaquillo-Blanco 26.69 10.28 S. Miguel-Mijitayo 23.23 12.51

Tescual 36.20 20.33

Chancos Figueroa 20.71 18.80

Nota. Obtenido con base en geoprocesamiento de información cartográfica IGAC de la cuenca.

Para su procesamiento se utilizó el software de tratamiento digital de imágenes ERDAS, el cual permite realizar las respectivas correcciones geométricas y radiométricas, es decir, georeferenciarlas y aumentar el contraste o mejorar la visualización de ellas, para extractar al máximo la información de interés.

La metodología empleada fue por CLASIFICACIÓN SUPERVISADA; ésta supone la identificación de las principales coberturas dentro del área de estudio, enfocándose principalmente en la identificación de áreas construidas o urbanizadas. Los resultados se presentan en la Tabla IV-3.

Tabla IV-3 Grado de impermeabilidad sub-cuencas rio Pasto.

Cuenca Área Total (Km²) Área Impermeable (Km²) Área Impermeable %

Alta Rio Pasto 67.62 0.37 0.55

Miraflores 72.97 4.26 5.84

Buesaquillo-Blanco 31.35 1.61 5.14

S. Miguel-Mijitayo 26.15 4.62 17.67

Tescual 6.24 0.93 15.01

Chancos Figueroa 9.02 2.52 28.00

Autor: Ing. Francisco Ricardo Mafla Chamorro Director: Dr. Ing. Juan Carlos Bertoni

Por su parte el modelo de trayectoria del flujo adoptado entre sub-áreas que conforman la sub-cuenca fue el denominado IMPERVIUS debido a la distribución de áreas permeables e impermeables en la cuenca.

 Rugosidad y almacenamiento en depresión

SWMM contempla la rugosidad como un parámetro de ajuste del modelo. Este parámetro es considerado tanto para el flujo superficial encausado como no encausado. El coeficiente “n” de Manning para cada una de las cuencas se adoptó con base en las coberturas presentes en cada una de ellas y en la clasificación propuesta por la FFA (Federeal Highway Administration) de los Estados Unidos; la asignación inicial de este parámetro para cada sub-cuenca se presenta en la Tabla IV-4.

Por su parte, en lo que respecta al almacenamiento en depresión cabe mencionar que como parte del modelo conceptual de escurrimiento superficial de SWMM éste representa el máximo almacenamiento en superficie debido a la inundación que puede tener un terreno, el mojado superficial del suelo y/o los caudales interceptados en la escorrentía por las irregularidades de este. El valor inicial asumido de este parámetro dependió de los diferentes tipos de superficie que conforman cada una de las sub-cuencas en estudio y de acuerdo a los valores estipulados por la ASCE (American Society Civil Engineering) en 1992 como criterios para el diseño y construcción de sistemas de manejo de aguas lluvias.

Autor: Ing. Francisco Ricardo Mafla Chamorro Director: Dr. Ing. Juan Carlos Bertoni

Tabla IV-4 Rugosidad y almacenamiento en depresión sub-cuencas rio Pasto.

Cuenca Rugosidad n de Manning Área Impermeable Rugosidad n de Manning Área Permeable Altura de almacenamiento en depresión “dp” Área impermeable (mm) Altura de almacenamiento en depresión “dp” Área permeable (mm)

Alta Rio Pasto 0.012 0.20 1.5 4

Miraflores 0.012 0.16 1.5 4

Buesaquillo-Blanco 0.012 0.20 1.5 4

S. Miguel-Mijitayo 0.012 0.14 1.5 4

Tescual 0.012 0.16 1.5 4

Chancos Figueroa 0.012 0.16 1.5 4

Nota. Valores asumidos con base en las características físicas de la cuenca.

 Pérdidas

Las pérdidas fueron estimadas por la metodología de la Curva Número del S.C.S para lo cual se realizó:

 Clasificación Hidrológica de Suelos.

Los suelos de la cuenca fueron clasificados en 4 categorías, suelos tipo A,B,C,D, a partir de su textura y espesor. Un esquema orientativo para esta clasificación fue propuesto por el Ministerio de Obras Públicas y Urbanismo de España, M.O.P.U (Médez, 1996), el cual se presenta en la Figura IV-5.

Autor: Ing. Francisco Ricardo Mafla Chamorro Director: Dr. Ing. Juan Carlos Bertoni

Figura IV-5 Grupos hidrológicos de suelo de acuerdo a su espesor y textura Fuente: (Médez, 1996).

La clasificación textural y de espesor de los suelos en la cuenca fue determinada con los perfiles que caracterizaron el orden taxonómico y la consociación de suelos en el departamento de Nariño (IGAC, 2004), Ver Anexo C. Los resultados de esta clasificación se presentan en la Tabla IV-5.

Determinada la composición textural del suelo y con base en el cuadro orientativo del M.O.P.U se procedió a realizar clasificación hidrológica del suelo, la cual fue especializada con técnicas de geoprocesamiento disponibles en ARC GIS 9.3. Los resultados de esta clasificación se presentan en la Tabla IV-6

Autor: Ing. Francisco Ricardo Mafla Chamorro Director: Dr. Ing. Juan Carlos Bertoni

Tabla IV-5 Clasificación textural y de espesor para las diferentes consociaciones de suelo del Departamento de Nariño.

Textura/Consociación ALB ALD AMB AMD AME AQB AQE ARA ARC MEA

Arcilla (%) 6 6 18 18 24 14 22 20 20 4

Limo (%) 38 30 34 34 29 24 30 34 24 24

Arena muy fina (%) 56 64 48 48 47 62 58 46 56 72

Textura/Consociación MEC MEE MHA MHC MHE MLA MLB MLE MLF MQA

Arcilla (%) 10 10 10 22 22 12 22 4 6 10

Limo (%) 18 30 16 47 40 18 24 28 32 34

Arena muy fina (%) 72 60 74 30 53 70 54 68 62 56 Nota. Procesado con base en la información suministrada por (IGAC, 2004).

Tabla IV-6 Grupos hidrológicos de suelos clasificados por consociación

Consociación Suelo ALB ALD AMB AMD AME AQB AQE ARA ARC MEA Grupo Hidrológico B B B B B B B B B A

Consociación Suelo MEC MEE MHA MHC MHE MLA MLB MLE MLF MQA Grupo Hidrológico B B B B B B B B B B

Nota. Procesado con base en la información suministrada por (IGAC, 2004).

 Uso, tratamiento y condición hidrológica de suelos.

La clasificación de usos, tratamiento y condición hidrológica de los suelos para la aplicación de la metodología del CN es la propuesta por S.C.S, razón por la cual se procedió a establecer una equivalencia entre dicha clasificación y la obtenida por la metodología de “Corín Land Cover” (Nivel II), que es con la cual fue realizada el mapa de usos de suelo en la cuenca (metodología propuesta y generalizada en Colombia), ver Tabla IV-7. Los resultados de la combinación de la clasificación hidrológica de suelos con el mapa de uso, tratamiento y condición hidrológica determina el valor de CN para cada sub-cuenca que conforma el área de estudio, ver Tabla IV-8.

Autor: Ing. Francisco Ricardo Mafla Chamorro Director: Dr. Ing. Juan Carlos Bertoni

Tabla IV-7 Equivalencia Usos y tratamiento de suelos metodologías Corín Land Cover y S.C.S Uso de Suelo (Corin Land Cover,

Nivel II) Uso de Suelo (SCS)

CN

A B C D

Bosques Bosques Con buena

Cobertura 25 55 70 77 Áreas Con vegetación Herbácea y

Arbustiva

Bosques Con mala

Cobertura 45 66 77 83 Áreas Descubiertas sin o con poca

vegetación Espacios Abiertos (25%) 39 61 74 80 Cultivos Permanentes Plantaciones Regulares 64 76 84 88 Cultivos Anuales Transitorios Plantaciones Regulares 64 76 84 88 Áreas Agrícolas Heterogéneas Plantaciones Regulares 64 76 84 88

Pastos Pastos 25 59 75 83

Zonas Urbanizadas Zonas Residenciales

(<500m²) 77 85 90 92 Nota. Procesado con base en la información suministrada por (IGAC, 2004) y la clasificación tomada

de (Chow, Maidement, & Mays, 1994)

 Estado de humedad antecedente.

De acuerdo a la metodología el CN de las cuenca fue determinado con una condición humedad antecedente (II), sin embargo para efectos de la modelación de eventos máximos también se calculó el valor del CN para una condición antecedente (III), ya que la lluvia almacenada durante los cinco días anteriores superará los 53 mm de lámina de lluvia, ver Tabla IV-8

Tabla IV-8 CN sub-cuencas que conforman la cuenca alta y media del río Pasto.

Sub-cuenca CN(II) CN( III)

Alta Rio Pasto 65 81

Miraflores 67 83

Buesaquillo-Blanco 68 83 San Miguel-Mijitayo 71 85

Tescual 72 86

Autor: Ing. Francisco Ricardo Mafla Chamorro Director: Dr. Ing. Juan Carlos Bertoni