Calibración y validación del modelo hidrológico SWMM en cuencas hidrográficas de alta pendiente en Costa Rica

• Autores: Maikel Méndez Morales
• Localización: Tecnología en Marcha, ISSN 0379-3982, ISSN-e 2215-3241, Vol. 26, Nº. 2, 2013, págs. 20-31
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Calibration and validation of the SWMM hydrological model on steep terrain watersheds in Costa Rica
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• Resumen
  • español

    Se aplicó el modelo hidrológico SWMM en las cuencas experimentales del río Toyogres y la quebrada Zopilote en Cartago, Costa Rica. En la calibración/ análisis de sensibilidad del modelo se utilizó el software PEST. La parametrización inicial se fundamentó en información espacial de alta resolución. En el proceso de calibración/validación se utilizaron 13 tormentas registradas entre septiembre y noviembre de 2011. Los resultados muestran una eficiencia NS media de 0.85±0.07 en calibración y 0.87±0.04 en validación para la cuenca del Toyogres, mientras que para el Zopilote, estos valores alcanzan 0.80 ± 0.04 y 0.77 ± 0.01 respectivamente.  Los coeficientes de rugosidad en flujo superficial sobre el área impermeable (nimp), flujo superficial sobre el área permeable (nper) y tránsito hidráulico (ncha) fueron los parámetros más sensibles. Su comportamiento resultó ser parcialmente dependiente de la intensidad y el volumen total de precipitación.  Igualmente, existe una profunda dependencia con respecto al estado de humedad antecedente del suelo y los estados de flujo hidráulico, tanto a nivel de superficie como de red de drenaje.  Esto indica que no existe un único set óptimo de parámetros que se adapte satisfactoriamente a todas las condiciones. Aun cuando los coeficientes de variación de los parámetros son relativamente altos, SWMM demostró ser lo suficientemente flexible como para ser utilizado en condiciones donde no existen datos de calibración/validación.

  • English

    The hydrologic model SWMM was applied in the experimental watersheds of the Toyogres and Zopilote rivers in Costa Rica. The suite PEST was used for model‘s parameter optimization and sensitivity analysis. Initial parameterization of the model was based on high-resolution spatial information.  In the calibration/validation process, 13 rainstorms, recorded between September and November 2011, were used. Results show an average NS efficiency of 0.85±0.07 in calibration and 0.87±0.04 in validation for the Toyogres River, whereas 0.80 ± 0.04 and 0.77 ± 0.01 were respectively found for the Zopilote River. The Manning‘s roughness coefficient for runoff generation over impervious area (nimp), runoff generation over pervious area (nper) and hydraulic transit (ncha) were the most sensitive parameters of them all. Their behavior is partially dependent on total volume and rainfall intensity. Furthermore, there is a profound dependency with the antecedent soil moisture conditions and the state of the hydraulic flow in both, surface runoff generation and drainage network. It is concluded that there is no unique set of optimum parameters capable to satisfy every possible condition. Even when the coefficients of variation of the sensitive parameters are relatively high, SWMM has shown sufficient flexibility to be used even in conditions where three is no calibration/validation data.