Delimitación de cuencas hidrograficas

1. Elaborado por:
Ing. Ambiental
Steven Ricardo Mora González
Coordinator SIG - Reserva Natural Ecoparque
Sabana
Ing. Ambiental
Steven Ricardo Mora González
Cand MSc + Science in GIS student
Universität Salzburg
Coordinator SIG y Medio Ambiente
Reserva Natural Ecoparque Sabana – Parque Jaime Duque

2. FLUJO DE TRABAJO PARA DELIMITAR
CUENCAS HIDROGRAFICAS EN
SPATIAL ANALYST TOOLS
Figura 12. Flujo de procesamiento para la delimitación de cuencas
hidrográficas en SIG.

3. En muchas ocasiones la información de partida
utilizada para genera un Modelo de Elevación, puede
contener errores topológicos Esto, unido a la
resolución de los datos o el redondeo de las elevación
al valor entero mas cercano puede dar como resultado
incoherencias en el modo obtenido y estas
incoherencias se reflejan como la existencia de
sumideros y/o picos en el modelo digital (Figura 13).
Figura 13. Acumulación de flujo que presenta sumediros y/o picos.

4. Antes Después
Comenzamos rellenando los sumideros para la cual
seleccionamos la herramienta correspondiente;
ArcToolbox Spatial Analyst Tools > Hydrology > Fill.
Una vez corregido el MDT, nos dirigimos a la calculadora
raster e indicamos el valor mas alto de nuestro MDT y lo
restamos con el raster de elevación (Figura 14).
Seguido realizamos el mismo procedimiento de relleno de
sumideros FILL, y nuevamente nos dirigimos a la
calculadora raster, indicamos el valor mas alto del primer
modelo de elevación y restamos el ultimo corregido. Este
proceso nos permite obtener una corrección de sumideros
y picos. El resultado se presenta en la Figura 15.
Figura 14. Herramienta Fill y Raster Calculator.
Figura 15. DEM previo y posterior a la corrección de Fill

5. • Tras haber obtenido el MDT de la zona y haber realizado su corrección para rellenar los sumideros y picos existentes, lo
primero que debemos hacer para calcular las cuencas vertientes a los puntos que nos interesa es obtener el mapa de
dirección de flujo (Figura 16)
• Una celda puede presentar 8 valores diferentes, pues son
las 8 posibles direcciones que podrá tomar el flujo desde
una celda hacia sus adyacentes (figura 16). De esta
forma, a partir de un MDT que contiene el dato
altitudinal de cada celda, se obtiene la dirección que
seguirá el flujo y se le asigna un valor concreto en
función de la dirección que presenta (64 = dirección
norte, 4 = dirección sur, 16 = oeste, etc.)
Para ello, vamos a Arctoolbox Spatial Analyst Tools >
Hydrology Flow Directión (Figura 17).
Figura 16. Codificación del mapa de dirección de flujo.
Figura 17. Generación de mapa de dirección de flujo.

6. • El mapa de acumulación de flujo permite conocer cuáles son las celdas en las que se acumula el agua al fluir desde las
celdas con mayor altitud; este mapa representa por tanto el flujo acumulado en cada celda como el número de celdas que
fluye en cada una.
• De esta manera, aquellas celdas que presentan
acumulación de flujo altas serán área donde el flujo se
concentra, lo que probablemente dé lugar a la existencia
de canales de arroyos. Por el contrario, aquellas celdas
que presentan valores de acumulación de flujo igual a
serán alturas topográficas locales.
Para ello, vamos a Arctoolbox Spatial Analyst Tools >
Hydrology Flow Accumulatión (Figura 19).
Figura 18. Codificación del mapa de acumulación de flujo
Figura 19. Generación de mapa de flujo de acumulación.

7. El mapa de acumulación de flujo nos muestra las celdas donde
se acumula el flujo lo que en realidad representa la red de
drenaje existente en la zona (cauces y arroyos). Lo que podemos
hacer es definir esta red si así lo consideramos a un mayor o
menor nivel de detalle. Por ejemplo, podemos considerar que
forman parte de un cauce las celdas donde la acumulación de
flujo es de 1000, es decir, las celdas en las cuales vierten 1000
celdas adyacentes.
Para ello utilizaremos la calculadora raster. Arctoolbox Spatial
Analyst Tools Map Algebra Raster Calculator (Figura 20).
. Figura 20. Generación de mapa de flujo de acumulación

8. Mediante la segmentación de los cauces realizamos la individualización de los mismos de manera que todo el recorrido se
divide en segmentos que conectan dos uniones sucesivas, una unión y un punto de desagüé o una unión y una división del
área de drenaje. Para ello, Arctoolbox > Spatial Analyst Tools > Hydrology > Stream Link (Figura 21).
Figura 21. Cauces Segmentados

9. La red de órdenes se utiliza para clasificar los arroyos asignando un orden numérico que permite identificarlos y clasificarlos
basándose en la cantidad de afluentes que presenta.
En este método se asigna de 1 a todos los arroyos sin
afluentes, conocidos como arroyos de primer orden.
Cuando dos arroyos del mismo orden interceptan, su
clasificación aumenta; así el arroyo que se forma por
unión de dos afluentes de primer orden será un arroyo de
segundo orden, la intersección de dos arroyos de segundo
orden creará un arroyo de tercer orden, y así
sucesivamente.
Tiene en cuenta todos los arroyos de la red, igual que en
el método de Strahler, se asigna orden 1 a todos los
arroyos exteriores (sin afluentes) pero en este caso los
órdenes son aditivos. Así por ejemplo la intersección de
dos arroyos de primer orden crea un arroyo de segundo
orden, la intersección de un arroyo de primer orden y uno
de segundo crea un arroyo de tercer orden y así
sucesivamente.
METODO STRAHLER 1957 METODO DE SHREVE 1966

10. Para crear la red de órdenes seleccionamos la herramienta correspondiente Arctoolbox Spatial Analyst Tools > Hydrology
> Stream Order.
Tendremos que indicar cual es el raster que contiene los cauces originales (input stream ráster). Indicamos también cuál es el
mapa de direcciones (Input Flow Directión Ráster) y asignamos un nombre a la capa de salida. Por ultimo, tendremos que
seleccionar el método que queremos aplicar (method of stream ordering); para este caso será el de “Strahler”

11. Seleccionamos una simbología (1) por categorías de valores únicos (2) (categories – unique values) y con el
desplegable (3) indicamos que queremos mostrar el código que tenían en el raster (value filed – grid code).
Para que muestre los valores debemos pulsar en “Add All Values”.

12. A través de la herramienta de hidrología podemos calcular
las cuencas de captación acumuladas, es decir, aquella que
engloba todas las cuencas de captación existentes aguas
arriba y que por tanto, drenan a la misma cuenca.
Esté calculo se basa únicamente en el mapa de dirección de
flujo.

13. Las cuencas de captación actúan como embudos
recopilando el agua que drena toda su superficie de
manera que el agua escurre a través de los ríos/arroyos y
se canalizan en un único punto final denominado punto de
salida/drenaje.
ArcGIS dispone de una herramienta que permite
determinar los puntos donde se cortan cada uno de los
drenajes, es decir convierte los vértices a punto. Así,
podríamos determinar un punto al inicio, la mitad o al
final de cada tramo de corriente; en este caso nos interesan
los puntos finales que es donde hay acumulación de flujo y
es el punto importante para delimitación de las cuencas.
Para ellos utilizaremos la herramienta

14. .
La delimitación de cuencas se realiza con base a la dirección de flujo y
lógicamente tendremos que indicar cuál es la capa que contiene el punto
sobre el que vamos a lanzar el cálculo (input raster or feature Point data).

15. Posibles Errores.
Cuando calculamos la cuenca vertiente es muy importante que
el punto para el cual se calcula se sitúe encima de una celda
perteneciente a la red de drenaje (donde exista acumulación
de flujo); de lo contrario no obtendremos ninguna cuenca. Por
ejemplo imaginemos que tenemos un punto en una nueva
ubicación y al lanzar el cálculo observamos lo siguiente.
En este caso el programa ha calculado la cuenca pero ésta es
incoherente. Al visualizar el punto sobre el mapa de
acumulación de flujo comprobamos que éste no es sitúa
sobre ninguna celda donde el flujo se acumula si no una
donde no existe acumulación (FAC=0). En este caso
tendremos que mover manualmente el punto hasta la celda
de acumulación más cercana (utilizando las herramientas del
editor)