Caudal Ecologido de Diseño con PHABSIM

Diseño de Caudal Ecológico bajo IFIM
PHABSIM Model System y River2D
Yoch Ponte Torres
Young Professional IAHR-UNMSM
Lima, setiembre de 2015
UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLAREAL

Diseño de Caudal Ecológico 2
TEMARIO
Viernes 18, setiembre: Overview
14:00 – 18:00 h
 Instream Flow Incremental Methodology - IFIM.
 Introducción a Physical Habitat Simulation System – PHABSIM.
 Modelamiento Hidráulico con PHABSIM.
 Criterios de Hábitat Sustentable en PHABSIM.
 Modelamiento de Hábitat con PHABSIM.
 Análisis de PHABSIM dentro de IFIM.
 Interfaz de PHABSIM.
 Desarrollo de PHABSIM Project.

Sábado 19, setiembre: Workshop
09:00 – 13:00 h
 Elevaciones de superficie de agua - Stage-Discharge Approach.
 Elevaciones de superficie de agua - MANSQ Model.
 Elevaciones de superficie de agua - WSP Model.
 Modelado de velocidades – VELSIM Model.
 Criterio de Hábitat Sustentable – PHABSIM.
 Modelado de Parámetros Hidráulicos - AVDEPTH and AVPERM Models.
 Cantidad y Calidad de Hábitat Disponible - HABTAE Model.
Lunes 21, setiembre: Workshop
14:00 – 18:00 h
 Simulaciones Condicionales de Velocidad para Hábitat.
 Modelado de Migraciones Laterales en Secciones Transversales – HABTAM Model.
 Modelado de Hábitat Efectivo – HABEF Model.
 River2D - Habitat
 River2D - R2D_Ice

Overview

Caudal Ecológico
Se entenderá como caudal ecológico al volumen de agua que
se debe mantener en las fuentes naturales de agua para la
protección o conservación de los ecosistemas involucrados, la
estética del paisaje u otros aspectos de interés científico o
cultural.
Reglamento de la Ley de Recursos Hídricos
Decreto Supremo N° 001-2010-AG
Titulo V – Capitulo VIII
Articulo 153 – Inciso 1

Características del caudal ecológico
Los caudales ecológicos pueden presentar variaciones a lo largo del año, en cuanto a
su cantidad, para reproducir las condiciones naturales necesarias para el
mantenimiento de los ecosistemas acuáticos y conservación de los cauces de los ríos.
Artículo 154º
Metodología para determinar el caudal ecológico
Las metodologías para la determinación del caudal ecológico, serán establecidas
por la Autoridad Nacional del Agua, en coordinación con el Ministerio del Ambiente,
con la participación de las autoridades sectoriales competentes, en función a las
particularidades de cada curso o cuerpo de agua y los objetivos específicos a ser
alcanzados.
Artículo 155º

Observaciones Ecológico – Ambientales en el Perú
1. Caudal ecológico = caudal mínimo.
2. Caudales constantes para todo el año.
3. Muchos carecen de sustentos biológicos y de otra naturaleza.
4. No hay un registro nacional.
5. Hay una gran diferencia en las características de los ríos a nivel nacional,
con diferentes tipos de régimen hidrológico.
6. Las metodologías empleadas no sustentan aspectos biológicos.

Revisión Bibliográfica

La expresión caudal ecológico (Qeco), referida a un río o a cualquier otro cauce de agua
corriente, es una expresión que puede definirse como el agua mínima necesaria para
preservar los valores ecológicos del cauce, entendidos estos como:
 Los hábitats naturales de la flora y fauna.
 Las funciones de dilución de contaminantes.
 Los parámetros climatológicos e hidrológicos.
 El paisaje.
 Su uso antrópico.
I. Introducción

II. Metodologías
Las metodologías existentes para determinar caudales ecológicos son
numerosas a nivel mundial. Sin embargo, las más aceptadas se pueden agrupar
en los siguientes métodos:
1. Hidrológicos
2. Hidráulicos
3. Simulación de hábitat
4. Holísticos

1. Métodos hidrológicos
Esta metodología considera que los organismos de las comunidades ribereñas
están adaptados a las variaciones estacionales propias de un régimen hídrico.
Estas variaciones naturales afectan el comportamiento, los ciclos biológicos y la
producción biológica de las poblaciones.

1.1. Método de Curva de Permanencia ( Q330 − Q347 )
Consiste en la construcción de una curva a partir de datos de caudales diarios,
mensuales o anuales, donde se presenta la relación entre los rangos de caudal con el
porcentaje de tiempo en que cada rango de caudal es igualado o excedido. Este método
permite, por ejemplo, determinar el caudal medio diario que es excedido durante 330 ó
345 días de un año (𝑄330 𝑜 𝑄345), que corresponden respectivamente, al 90% y 95%
del tiempo (respecto a 365 días).

1.2. Método de caudal mínimo de siete días con período de ocurrencia de 10 años (7Q10)
Este método entrega el valor de un caudal mínimo estadístico, que corresponde al valor que en
promedio de cada diez años (10), será igual o menor que el caudal medio (Q) en cualquier
evento de siete días (7), de sequía consecutivas (7𝑄10). También existen otras aproximaciones
similares, utilizando la estadística hidrológica que describe las condiciones de sequía como el
7𝑄2 y 10𝑄5. El método supone que a valores menores, se puede generar un estrés ecológico,
ya que la falta de agua produce una sobrecarga de tensión que se ve reflejada en el ecosistema,
por la aparición de anomalías y anormalidades que impiden el normal desarrollo y
funcionamiento de las comunidades biológicas.

1.3. Método de Aproximación por Rangos de Variabilidad (Range of Variability Approach - RVA)
Este método ha sido ideado para casos en que se tenga como primer objetivo de manejo la
conservación de los ecosistemas. Se basa en datos de largos períodos, donde se describe la
variabilidad hidrológica antes y después de instalada una represa. Consiste en tener una
descripción del flujo natural, a través de 32 parámetros claves en el funcionamiento del
ecosistema, para luego estimar un rango de variación máximo de estos parámetros.

1.4. Método de Tennant
Está basado en un estudio realizado por la US Fish and Wildlife Service, en 11 arroyos
ubicados en Estados Unidos de Norteamérica, en los Estados de Montana, Nebraska y
Wyoming. El objetivo del mismo fue encontrar una relación entre el caudal y la
disponibilidad de hábitat para la biota acuática. Tennant (el investigador líder), dividió el
año en un período seco y otro lluvioso, para los cuales propuso caudales expresados
como porcentajes del caudal medio anual (CAM), relacionándolos con grados de
conservación. A partir del mismo, se determinó que el hábitat comenzaba a degradarse
cuando el flujo era inferior a 10% del flujo medio anual; esto asociado a una velocidad
media de 0,25 m/s, a una profundidad media de 0,3 m (Tennant 1976).

1.5. Método de Diagnóstico y Tratamiento de Ecosistemas (Ecosystem Diagnosis
and Treatment (EDT) Method)
El método EDT fue diseñado para proporcionar datos para el desarrollo y ejecución de
planes de manejo de cuencas hidrográficas con un enfoque integral. Utiliza 43 atributos
diferentes, con los que los usuarios deben calificar la condición de un ecosistema fluvial, y
luego comparar el hábitat ideal para las necesidades de la especie objetivo. El resultado
es una predicción de la abundancia de los peces y la distribución potencial en puntos
determinados en el tiempo, que pueden ayudar a identificar los factores ambientales que
más limitan a una especie determinada (Lestelle et al. 1996).

2. Métodos hidráulicos
Se considera que variables hidráulicas simples como el perímetro mojado o la
profundidad máxima, juegan como factores limitantes en la biota. Estos métodos,
generalmente, se basan en estudios de una sección transversal de un río, para
así relacionar la magnitud de la descarga con la profundidad de los cauces,
velocidad y perímetro mojado.

2.1. Método Toe-Width Washington
Está diseñado para determinar el caudal que proporciona la profundidad y velocidad más
adecuada en una sección transversal del cauce, donde los peces prefieren desovar. Las
mediciones estiman un promedio de los anchos del canal estudiado.
Dichos números se utilizan en ecuaciones que generan un valor único de caudal
preferido por truchas y salmones para el desove. Los valores típicamente generados son
más o menos comparables con los obtenidos, a través del IFIM con PHABSIM. Aunque
este método es simple, económico, rápido y útil para determinar caudales, se considera
que sólo es aplicable a peces que viven en pequeños arroyos de Washington occidental,
y por lo tanto, no se recomienda a nivel científico.

2.2. Método del Perímetro Mojado
Este es uno de los más conocidos y comúnmente utilizados. En él, se asume que la
integridad del hábitat está directamente relacionada con el área húmeda. Consiste,
básicamente, en la construcción de curvas que muestran la relación entre el caudal con
el perímetro mojado. A partir de ellas, puede observarse que hasta un cierto volumen de
agua, el perímetro crece rápidamente a medida que aumenta la descarga, pero
sobrepasado este volumen, el perímetro se mantiene casi constante. Generalmente, el
flujo recomendado es aquel cerca de este punto de inflexión, pues se presume es el nivel
óptimo para el desove de peces o para la producción de invertebrados.

3. Métodos de simulación de hábitat
Las especies de peces están mejor adaptadas a ciertas características hidráulicas,
estructurales y geomorfológicas. Al conocer cómo afecta el caudal a estas
características, se puede predecir el caudal óptimo para mantener las poblaciones
de estos peces.

3.1. Instream Flow Incremental Methodology (IFIM)
La metodología Instream Flow Incremental Methodology (IFIM), fue desarrollada por
el US Fish and Wildlife Service, e integra modelos hidráulicos con parámetros de
calidad del agua, sedimentos, estabilidad de los cauces, temperatura y otras variables
que afectan a los peces.
El IFIM contiene un modelo que relaciona el caudal con los datos de hábitat (Physical
Habitat Simulation System - PHABSIM). El modelo construye índices que exponen el
grado de adaptación de las especies objetivo, a diferentes valores de velocidad,
profundidad y características geomorfológicas específicas del río.

3.2. Método de Simulación Física de Hábitat
El PHABSIM, es el método más utilizado para calcular caudales ecológicos, ya que
produce un modelo que muestra la relación entre los niveles de caudal y corriente con el
hábitat físico de varias especies de peces, en diferentes etapas de su vida.
El modelo utiliza mediciones reales (profundidad, velocidad y material de base) del lecho
a través del río para crear modelos hidráulicos. Estos se combinan con “criterios de
idoneidad de las especies” (curvas de habitabilidad), para producir un índice que da
cuenta de la cantidad de hábitat que es capaz de aprovechar un pez (una o varias
especies) en las diferentes fases de su desarrollo, según diferentes niveles de caudal.
El uso más valioso del PHABSIM es identificar y cuantificar las áreas de un cauce
que no son adecuadas para las etapas específicas de la vida de un pez, pues se
considera mejor determinar el umbral más bajo de caudal que el umbral óptimo. Los
críticos se quejan que este método ha sido muy empleado por consultores, sin que las
necesidades de hábitat de muchas especies de peces sean conocidas.

4. Métodos holísticos
Estos métodos asumen que si son identificadas las características esenciales del
flujo hídrico que pueden generar un impacto ecológico y son incorporadas dentro
de un régimen de flujo modificado, entonces la biota y la integridad funcional del
ecosistema será mantenida. Los métodos holísticos, generalmente, tienen dos
aproximaciones distintas.

4.1. Método de Building Block - Aproximación Bottom-up
Se realiza sobre la base de grupos de trabajos multidisciplinarios, tomando en cuenta
trabajos de investigación ya realizados, modelos para entender la respuesta caudal-
características hidráulicas y juicios de expertos. Uno de los pasos críticos es la
estimación de la importancia económica y social del área de estudio, realizándose una
evaluación de la dependencia social y económica de los ecosistemas ribereños.
Se determinan y describen en términos de duración y magnitud los f lujos que se
recomendarán. La descripción de cada uno de los componentes del flujo son
considerados como los building block, conformando los “Requerimientos de Caudal”
para una cuenca o río (Instream Flow Requirements - IFR). Se denomina de tipo
Bottom- Up, ya que el caudal recomendado es estimado a partir de un flujo mínimo
hacia valores más altos.

4.2. Benchmarking - Aproximación Top-down
Se basa en principios similares al método Building Block. A diferencia del mismo, el caudal
es determinado desde un flujo máximo aceptable, hacia valores menores (aproximación
Top-Down).
Con la información disponible, modelos conceptuales y juicio de experto, se identifican
indicadores hidrológicos que son considerados ecológicamente relevantes. Con estos
indicadores, son caracterizados cauces escogidos dentro de un río como benchmark o de
referencia.
En estos cauces de referencia no existe necesariamente un caudal natural, pero cumplen
con los variados niveles de caudal que se requieren en la cuenca. Posteriormente, en
estos sitios se relacionan determinados impactos ecológicos en función de cambios en el
caudal. De esta manera, se investiga cuánto puede cambiar el caudal antes que el
ecosistema sea degradado

III. Introducción a Physical Habitat Simulation System – PHABSIM.
IFIM se basa en el análisis de hábitat para los organismos que viven en arroyos
menores para tratamientos alternativos de gestión. Uno podría preguntarse por qué
lógicamente hábitat fue elegida como la variable de decisión en IFIM cuando hay tantos
otros factores (como la productividad arroyo o la mortalidad por pesca) que
potencialmente pueden influir en las poblaciones de peces. La razón más simple para
basar el análisis sobre el hábitat es que IFIM fue diseñado para cuantificar los impactos
ambientales y los impactos en el hábitat.

PHABSIM v.1.5.1
USGS – Fort Collins Science Center
El propósito del sistema de simulación del hábitat físico (PHABSIM) es simular una
relación entre el caudal y el hábitat físico para diferentes etapas de la vida de una especie
de pez o una actividad recreativa. El objetivo básico de la simulación del hábitat físico es
obtener una representación del flujo físico de manera que la corriente puede estar
vinculado, a través de consideraciones biológicas, al mundo social, político y económico.
Los dos componentes básicos de PHABSIM son las simulaciones hidráulicas y de hábitat
de un tramo de río que utilizan parámetros hidráulicos definidos y criterios de idoneidad del
hábitat. Simulación hidráulica se utiliza para describir el área de una corriente que tiene
varias combinaciones de profundidad, la velocidad y el índice de canal como una función
del flujo. Esta información se utiliza para calcular una medida hábitat llamado Ponderado
de Superficie Útil para el segmento de vapor a partir de la información idoneidad basada
en el muestreo de campo de las diversas especies de interés.

Aplicación de PHABSIM
Los nueve pasos que participan en la aplicación de PHABSIM dentro del contexto IFIM incluyen:
1. La determinación del alcance: la identificación de las necesidades de información del hábitat y
los objetivos de estudio, selección de métodos.
2. La selección de las especies objetivo, de selección o desarrollo de microempresas apropiada y
criterios de idoneidad o macrohábitat.
3. Segmentación del área de estudio y selección de sitio de estudio.
4. Colocación de la sección de estudio y la recolección de datos de campo.
5. Modelización hidráulica.
6. Modelado de Hábitat.
7. Derivación de la serie hábitat tiempo total, micro y macrohábitat.
8. Determinación de los cuellos de botella de hábitat.
9. Evaluación de alternativas de gestión y resolución de problemas.

Modelación hidráulica
Modelado de elevación de la superficie del agua
El primer paso en el modelado hidráulico dentro PHABSIM es la calibración y
simulación de elevaciones de la superficie del agua. Dependiendo de la
naturaleza de los datos de campo disponible, los siguientes programas y
enfoques pueden ser utilizados:
• STGQ
• MANSQ
• WSP

Modelado de velocidad
El programa VELSIM es la principal herramienta utilizada para simular las distribuciones
de velocidad dentro de una sección transversal en el rango requerido de descargas. La
técnica se basa en un conjunto empírico de observaciones de velocidad que actúan como
una plantilla para distribuir las velocidades a través de un canal en la ecuación de Manning
(en este contexto 'n' actúa como un factor de distribución de la rugosidad a través del
canal).

<proyecto> .phb - proyecto general de información binaria
<proyecto> .pxs - Sección transversal
<proyecto> .ppt – punto de datos
<proyecto> .pxp - punto de sección transversal
<proyecto> .pcl - Calibración de datos
<proyecto> .pcv - idoneidad de datos
<proyecto> .opt - opciones de proyecto
<proyecto> .history - Proyecto archivo
<proyecto> .hyd - hidráulica de salida
<proyecto> .zout # - acumulando archivos
<proyecto> .zvaff - factores de ajuste de velocidad
<proyecto> .zhaqf - hábitat de flujo de salida respecto
<proyecto> .11111e - Salida HABTAE para la curva 11111
<proyecto> .11111m - Salida HABTAM para la curva 11111
<nombre de archivo> - Archivos de comunicación no tienen extensión
<filename> .bin - comunicación interna de archivos binarios
Extensiones de un Proyecto en PHABSIM

IV. Modelamiento Hidráulico con PHABSIM.
Este capítulo presenta los conceptos básicos de simulación hidráulica en PHABSIM
seguido de una explicación detallada de las opciones específicas de calibración y
simulación para cada modelo hidráulico dentro PHABSIM. La calibración y simulación
de elevaciones de la superficie del agua se trata en primer lugar seguido por la
calibración y simulación de velocidades. Se presentan Fases específicas de uso del
software para cada etapa de simulación hidráulica.

Términos y Definiciones
• Cross Section
• Reach Length
• Backwater
• Hydraulic Control
• Water Surface Elevation (WSL)
• Stage
• Depth
• Hydraulic Depth
• Thalweg Depth
• Width

• X-distance (X)
• Bed Elevation (Z)
• X,Y,Z-coordinate
• Cross Section Vertical
• Discharge (q)
• Area (a)
• Cross-sectional Area (A)
• Wetted Perimeter (P)
• Hydraulic Radius (R)
• Mean Channel Velocity (V)

• Hydraulic Slope (Sh)
• Bottom Slope (So)
• Energy Slope (Se)
• Velocity Head

• Longitudinal Profile
• Velocity Adjustment Factor (VAF)
• Conveyance Factor (CFAC)
• Thalweg Slope
• Roughness (n)
• Stage of Zero Flow (SZF)

Ecuaciones utilizadas para la Descripción y Análisis
1. Continuidad y Balance de Masas:
𝑄 = 𝐴. 𝑉
2. Ecuación de Manning:
𝑉 =
1.486
𝑛
𝑅2/3
𝑆1/2
3. Balance de Energía y de la ecuación de Bernoulli:
𝐻 = 𝑧 + 𝑑 +
𝑉2
2𝑔

V. Criterios de Hábitat Sustentable en PHABSIM.
La implementación exitosa de PHABSIM requiere la adquisición de criterios de idoneidad
de hábitat precisos y realistas para el organismo de destino que se está evaluando.
Quizás más importante que la precisión y realismo, sin embargo, es comparar a partir de
los grupos de interés. Debido a la salida de PHABSIM es extremadamente sensibles
incluso a sutiles diferencias en los criterios de idoneidad del hábitat, el establecimiento de
la credibilidad de los criterios puede ser de suma importancia.
A veces, el establecimiento de la credibilidad requiere un estudio diseñado científicamente
para definir las características del hábitat de una especie. En otras ocasiones, la
idoneidad del hábitat es el resultado de la opinión de expertos y la negociación.

Categorías de HSC
La categoría término se refiere al tipo de información y tratamiento de datos
utilizada para generar los criterios. Los criterios que se derivan de la experiencia
personal y la opinión profesional.

Categoría I
Estos criterios pueden desarrollarse con relativa rapidez ya un costo mínimo, en comparación con
los enfoques más intensivos debido a que los criterios son negociables.
Categoría II
Se basan en distribuciones de frecuencia de atributos microhábitat medidos en lugares utilizados
por la especie objetivo. Estos criterios se conocen como funciones de utilización o de uso de
hábitat, ya que representan las condiciones que estaban siendo ocupadas por la especie objetivo
cuando se hicieron las observaciones.
Criterios III
Están diseñados para reducir el sesgo asociado a la disponibilidad del medio ambiente. Estos
criterios también se conocen como funciones de selectividad o preferencia.
𝐸 = 𝑈/𝐴

VI. Modelamiento de Hábitat con PHABSIM.
En este punto en un análisis de PHABSIM, el modelo hidráulico necesario han sido
aplicados para determinar las características de la corriente en términos de
profundidad y de la velocidad como una función de descarga para toda la gama de
descargas para ser considerado para el estudio. En el proceso de modelado del
hábitat, esta información se integra con los criterios de idoneidad del hábitat (HSC)
para producir una medida de hábitat físico disponible como una función de descarga.

Integración de las curvas Criterios de Idoneidad de Hábitat y Atributos Computacional
Los modelos de hábitat dependen de HSC relativos a las características hidráulicas
del canal y los requerimientos del hábitat de peces, otras especies acuáticas, o
incluso las actividades recreativas. Estos HSC se utilizan para describir la adecuación
de varias combinaciones de profundidad, la velocidad y las condiciones del canal.
𝑊𝑈𝐴 =
𝐴𝑖 𝐶𝑖
𝑛
𝑖=1
𝑅𝑒𝑎𝑐ℎ 𝐿𝑒𝑛𝑔𝑡ℎ
𝐶𝑖 = 𝑉𝑖 𝐷𝑖 𝑆𝑖

Supuestos básicos en Modelado de Hábitat
Los programas de hábitat en general se basan en los siguientes supuestos:
1. Seleccionar las condiciones más deseables para los organismos dentro de una
corriente en estado estacionario.
2. Las condiciones deseables pueden ser adecuadamente representados por curvas
criterios de idoneidad del hábitat.
3. Cada sección transversal se puede evaluar de forma independiente.
4. El área ponderada de hábitat disponible en cada sección es indicativa de las
condiciones totales de hábitat a una descarga específica.
5. El hábitat físico está limitando el tamaño de la población.

VII. Análisis de PHABSIM dentro de IFIM
Durante la fase de análisis de alcance de IFIM, se espera que los actores involucrados en un
problema de flujo dentro de la corriente puedan llegar a un consenso sobre el tipo de análisis
que se utilizarán para el problema, la tecnología que se aplicará, y los enfoques de la
interpretación de los resultados analíticos.

El uso de una especie sensible y su etapa de vida
En muchos estudios de flujo dentro de la corriente, una serie de especies y fases de la vida se
considera que es importante para la evaluación dentro de PHABSIM en una etapa temprana del
proyecto. Después de un esfuerzo considerable en la selección y aplicación de cada una de estas
especies y curvas de índice de la etapa de adecuación vida asociados a etapas de la vida
representativos, el analista puede obtener una familia de WUA frente funciones de.

Post-Análisis
Un enfoque post-análisis puede tomar varias formas dependiendo del contexto de los objetivos
del proyecto y su gestión. Un enfoque que se ha utilizado consiste en la construcción de un
nivel de hábitat frente a la relación de flujo. Una curva de hábitat de la comunidad se puede
construir mediante el hábitat original frente a las relaciones de descarga.

Evaluación de los Criterios de Idoneidad de Hábitat
Los Criterios de Idoneidad del Hábitat (HSC) han sido un tema de gran controversia en
aplicaciones PHABSIM desde su creación. Reconociendo que lugar especifico para HSC
puede reflejar la utilización del hábitat de especies acuáticas.

WORKSHOP

Modelado de Elevaciones de Agua utilizando relaciones Nivel – Descarga:
Solver: STGQ
El objetivo es demostrar modelado elevaciones de la superficie del agua basados
en un enfoque de regresión nivel-caudal.
Relaciones Utilizadas:
𝑊𝑆𝐿 − 𝑆𝑍𝐹 = 𝑎. 𝑄 𝑏
𝑙𝑜𝑔10 𝑊𝑆𝐿 − 𝑆𝑍𝐹 = 𝑙𝑜𝑔10 𝑎 + 𝑏. 𝑙𝑜𝑔10(𝑄)
donde:
Q = Descarga
WSL = Elevación de la superficie del agua
SZF = Etapa de flujo cero
a = Constante derivada de los valores medidos de la descarga – nivel.
b = Constante derivada de los valores medidos de la descarga – nivel.

Relación nivel-descarga para
4 secciones transversales a distintos
caudales.
Perfiles de superficie de agua a
diferentes descargas.

Solver: MANSQ
El modelo asume que las variaciones de flujo causadas por cambios en la configuración del
canal son insignificantes. El modelo MANSQ asume que cada sección transversal es
independiente de todas las otras secciones transversales durante la calibración y simulaciones.
El modelo utiliza las ecuaciones de Manning en la siguiente forma:
𝑄 =
1.49
𝑛
𝑆1/2
𝐴𝑅2/3
Que en su forma simplificada es equivalente a:
𝑄 = 𝐾𝐴𝑅2/3

El valor de K se relaciona en función de las descargas o radios hidráulicos.
𝐾 = 𝐾𝑜
𝑄
𝑄 𝑜
𝛽
𝐾 = 𝐾𝑜
𝑅
𝑅 𝑜
𝛽
Donde el subíndice 𝑋 𝑜 indica un valor calibrado para X.
𝛽 es un coeficiente para cada sección transversal con un rango de 0.0 - 0.6.

Tabla de calibraciones en MANSQ

Solver: WSP
El modelo WSP se utiliza para predecir cómo el perfil longitudinal de la elevación de la
superficie del agua cambia sobre una gama de descargas simuladas. El objetivo inicial de
la calibración del modelo es el uso de un procedimiento de ensayo y error para seleccionar
n coeficientes de Manning en cada sección transversal, para replicar el perfil longitudinal de
las elevaciones de la superficie del agua en este único flujo de calibración.
Relación de descarga y rugosidad:
𝑙𝑜𝑔10 𝑅𝑀𝑂𝐷 = −0.2045𝑙𝑜𝑔10 𝑄 + 0.502

Grafica de rugosidades
modificadas luego de ser
simuladas.
Ploteo de la regresión para el
ajuste de RMOD y la
descarga

Modelado de Velocidades:
Solver: VELSIM
VELSIM utiliza conjunto de calibraciones de velocidad específicas para los rangos
específicos de descargas, y una distribución de velocidad en base área de transporte que
puede ser desarrollado cuando no hay velocidades de calibración.
Distribución de velocidad para la sección 0.0.

Factor de ajuste de
velocidad para un flujo
de 75.2 cfs.
Factor de ajuste de
velocidad para un flujo
de 139 cfs.

Factor de ajuste de velocidad
usando MANSQ para el inicio de
un flujo WSL.
Simulación de velocidades en la
sección 0.0. para una descarga de
75.2 cfs.

Criterio de Sustentabilidad de Hábitat:
El principal medio por el cual PHABSIM integra información biológica con fines de
modelación de hábitat es a través del uso de HSC (Criterio de Idoneidad e Hábitat) dentro
de los diversos modelos de hábitat.

Ejemplo de relaciones de velocidad, profundidad y eje
transversal de canal con respecto a criterios de habitad para
especies acuáticas en diferentes estadios.

AVDEPTH and AVPERM Models :
El modelo AVDEPTH/AVPERM caracteriza a un canal de estudio en términos de
sus propiedades hidráulicas en cada sección transversal. El modelo
AVDEPTH/AVPERM puede utilizarse para caracterizar una corriente en términos
de un perímetro mojado registrado en cada descarga simulada.
El modelo AVDEPTH/AVPERM requiere que las propiedades hidráulicas simulados
para el uso dentro del modelo se han generado por uno de los modelos hidráulicos
(STGQ, MANSQ o WSP). Al menos uno de esos modelos deben haber sido
ejecutar antes del uso del AVDEPTH/AVPERM.

Promedios parciales de parámetros hidráulicos y tablas de
profundidad para AVDEPTH / AVPERM.

HABTAE Model:
HABTAE permite la integración de las necesidades biológicas de las especies objetivo y
etapas de la vida, representados en forma de Criterios de Hábitat Sustentable (HSC), con
resultados de simulación hidráulica. Esta integración genera una serie de índices de
cantidad de hábitat disponible y calidad. Estos incluyen zonas ponderadas utilizable, área de
bancos y el volumen disponible.
Las principales características de HABTAE son:
a. Método agregado de Computación Combinada con Idoneidad
b. Simulación de Hábitat para las secciones transversales
c. Cálculo de la Calidad del Hábitat
d. Efectos de la velocidad sobre superficies ponderadas útiles (AUA)

Ponderado de áreas útiles
(WUA) para hábitat de la
Trucha Toro
Geometría media de
WUA en función de
hábitat.

Niveles de idoneidad para la Trucha Toro Joven
en función de la descarga.
Hábitat juvenil de Trucha Toro
producida por cuatro plantillas de
velocidades diferentes.

Velocidades Condicionales para Hábitat:
HABTAE permite al usuario generar hábitat disponible donde las condiciones de
velocidad adyacentes se combinan con los criterios de adecuación del hábitat para
determinar el hábitat disponible.
VELSIM se utilizará para todas las simulaciones de distribución de velocidad utilizando
cuatro simulaciones de velocidad diferentes para explorar el impacto en el cálculo del
hábitat disponible dentro HABTAE.

Tabla de resultados de hábitat

Trucha Toro Joven en su vista en
planta para el calculo estándar de
Hábitat.
Trucha Toro Joven en su vista en
planta para el calculo de velocidad
mínima adyacente.

Modelado de Hábitat - HABTAM:
HABTAM se utiliza para simular las condiciones en una sección transversal donde se
permiten a los peces a migrar lateralmente para encontrar un hábitat adecuado
cuando se comparan dos flujos separados.
El usuario suministra un flujo de partida, un flujo final y una distancia de migración
máxima adecuada. El programa calculará la AUA para cada par de descargas y
calculará la cantidad de AUA que se utiliza en el flujo final.
HABTAM no debe confundirse con la migración analizada dentro de un segmento de
alcance, ya que sólo la migración lateral de una sección transversal dada es
considerada en el programa.

Tabla con ID de HSC para diferentes especies en diferentes estadios de vida

HABTAM pondera resultados superficie útil para Truchas Marrones adultas para el
sitio de estudio con una distancia de 15 pies de distancia.
HABTAM pondera resultados superficie útil para Truchas Marrones adultas para
el sitio de estudio con una distancia de 25 pies de distancia.

Modelado de Hábitat - HABEF :
HABEF se puede utilizar para examinar una serie de relaciones entre las condiciones
del hábitat en dos flujos de corriente y/o de dos etapas de la vida a un caudal
específico.
Los seis pasos se dan a través de estas opciones básicas del programa HABEF:
1. Unión de estadios de Vida 1 con otra de estadio 2.
2. Análisis de la Variación de Flujo de Corriente (WUA mínimo).
3. Análisis de la Competencia de especies.
4. Análisis de la Variación de Flujo de Corriente (WUA máximo).
5. Análisis efectivo de desove.
6. Análisis de bancos.

Análisis unificado de salidas de HABEF
Análisis de Competencia para dos especies en HABEF

Bibliografía Recomendada
1. A. Gurnell, G. Petts; Hydrology and Ecology of River Systems; Reference
Module in Earth Systems and Environmental Sciences, from Treatise on Water
Science, Volume 2, 2011, Pages 237-269, Current as of 9 July 2015.
2. Ans M. Mouton, Matthias Schneider, Jochen Depestele, Peter L.M. Goethals, Niels De
Pauw; Fish habitat modelling as a tool for river management; Ecological
Engineering, Volume 29, Issue 3, 1 March 2007, Pages 305-315.
3. A.M. Mouton, A. Dillen, T. Van den Neucker, D. Buysse, M. Stevens, J. Coeck; Impact
of sampling efficiency on the performance of data-driven fish habitat models;
Ecological Modelling, Volume 245, 24 October 2012, Pages 94-102.
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YOCH PONTE TORRES
yoch_1021@hotmail.com
UNMSM

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