MODELO HIDROLÓGICO SWAT EN QGIS (QSWAT)

SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA (SIG)

En esta oportunidad hablaremos de los SIG y de cómo utilizar la herramienta de modelamiento hidrológico QSWAT (QGIS, SO Software Libre), en respuesta a una inquietud manifestada en el artículo https://tu-alternativa-academica.blogspot.com/2019/09/cad-software-libre-y-jovenes-ocupados.html.

De acuerdo a esto debemos saber que los SIG son un conjunto de equipos (hardware), aplicaciones (software) y personal capacitado que se encuentra organizado para captar, analizar, almacenar, consultar y mostrar cualquier información que pueda guardar relación con una referencia geográfica, es decir, es una base de datos espacial.

Modelación QGIS

Los objetos con los cuales se carga información pueden ser de dos tipos: formato raster (archivo de imagen) y vectorial (cobertura).

FORMATO RASTER: La información se puede obtener por medio de scanners, satélite, fotografía aérea, cámaras de video. Son fotografías, imágenes digitales o información digital de un mapa, que trabaja con celdas de igual tamaño, las cuales definen el tamaño de la información. En este modelo, el espacio geográfico es dividido en sectores de forma regular denominada “pixel”. Así se establece una malla coordenada de pixeles en la que cada pixel va a tomar el valor de la información geográfica que se encuentre en su posición.

Cuanto más pequeño sea el tamaño de pixel más precisa será la representación de la información. Los formatos soportados son JPEG, TIFF, MrSid, IMG, PNG.

FORMATO VECTORIAL: Este formato (shape) se puede obtener a partir de fuentes de información espacial existentes o lo puedes generar desde ArcGIS, QGIS, etc., donde podemos añadir elementos. Los objetos pueden estar representados por puntos, líneas y polígonos.

Las aplicaciones para crear un SIG más comunes son ArcGIS y QGIS, de las cuales hablaremos a continuación:

ArcGIS: Posee una interface gráfica de usuario, de manejo sencillo con el ratón, donde posibilita cargar datos espaciales y tabulares para ser mostrados en forma de mapas, tablas y gráficos. A su vez, posee herramientas para consultar y analizar datos representarlos como mapa con calidad de presentación. ArcGIS se compone de tres aplicaciones que están incluidas en Arcinfo, ArcEditor y ArcView, las cuales son ArcMap, ArcCatalog y ArcToolbox (Orduña, 2007).

QGIS: Es un SIG de código libre para plataformas GNU/Linux, Unix, Mac OS, Microsoft Windows y Android. Permite manejar formatos raster y vectoriales a través de las bibliotecas GDAL y OGR, así como bases de datos. Algunas de sus características son: Soporte para la extensión espacial de PostgreSQL, PostGIS. Manejo de archivos vectoriales Shapefile, ArcInfo coverages, Mapinfo, GRASS GIS, DXF, DWG, etc. Soporte para un importante número de tipos de archivos raster (GRASS GIS, GeoTIFF, TIFF, JPG, etc.)

MODELO HIDROLÓGICO SWAT EN QGIS (QSWAT)

SWAT es un modelo de simulación de dominio público que se aplica sobre SIG para usos en cuencas. El complemento SWAT es una herramienta de evaluación de suelo y agua para el manejo de cuencas; la interface para QGIS es QSWAT.

Qswat en Qgis

Desarrolladores de SWAT

Originalmente SWAT fue desarrollado a inicios de los 90´s por el Servicio de Investigación en Agricultura (ARS) del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) como modelo a escala y es ampliamente utilizado en manejo de cuencas. Actualmente es soportado por el USDA-ARS y la Texas A&M AgriLife Research, parte de la Universidad de Texas A&M.

Para simular cuencas y determinar su impacto se siguen los siguientes pasos:

1. Delineación de la cuenca
   - Hacemos click en el botón ‘delineación de la cuenca’. Esto abrirá un cuadro de diálogo donde seleccionaremos ‘Seleccionar DEM’.
   - Buscamos el archivo Hdr.adf. Para ajustar los valores debes seleccionar ‘Burn in existing stream network’ carga el documento con la versión .shp
   - El DEM seleccionado se copiará en la carpeta del proyecto y será necesario convertirlo a formato GeoTif (.tif). Si las unidades de tu archivo DEM no está en metros, puedes seleccionar las propiedades del DEM y cambiarlas.

   

   Delineación de la cuenca hidrológica

   
   
   - El siguiente paso es crear los límites. Puedes seleccionar el área en varas unidades m², Km o Ha. Es necesario cambiar los límites a Ha. Cambia el número a 90 Ha y selecciona ‘Crear Cuenca’ o ‘Create streams’.
   - Pulsa ok, de esta manera se cargará la cuenca.

   

   Límites de la cuenca

   
   
2. Creación Unidades Hidrológicas de Respuesta (HRU’s)
   -Presiona ‘Crear HRUs’, seecciona el archivo landuse hdr.ads como ‘Landuse map’ y el archivo bit landuse como ‘landuse table’, selecciona el archivo soil hdr.adf como ‘Soil map’ y robit soil como ‘Soil table’. Selecciona Usersoil como la opción ‘soil data’. Finalmente crea la HRU.

   

   Creación de Unidades Hidrológicas de Respuesta HRU's

   
   
3. Establecer, correr SWAT y visualizas los resultados.

   

   Visualización de los resultados

   
   

¿Cómo instalamos el complemento QSWAT en QGIS?

Para añadir diferentes tipos de “plugins” que aumentan y mejoran la capacidad de este SIG, debemos tener en cuenta que los “plugins” son pequeños programas que se acoplan y adaptan a otros mejorando su funcionalidad y complementándolos contribuyendo con nuevas características, facilitando el trabajo al usuario.

Para comenzar a utilizar el complemento QSWAT, primero vamos a descargarlo, instalamos y activamos en QGIS.

Para descarga: https://swat.tamu.edu/media/115522/qswat-14.zip

Una vez instalado, nos dirigimos a abrir el “administrador de complementos”, haciendo clic en el elemento del menú “complementos” y después de esto “administrar e instalar complementos”.

Añadir complementoQswat en Qgis

Se nos abrirá este cuadro de diálogo con todos los complementos disponibles, en este caso vamos a buscar el denominado “QSWAT”, y lo activamos marcándolo.

Esto es un ejemplo para si ya lo tenemos instalado, pero ¿cómo instalar un nuevo “plugin”?. Vamos a la sección “no instalados”, elegimos por ejemplo “QSWAT” para exportar en una versión imprimible nuestro proyecto, y elegimos instalar.

Una tercera opción es buscar “complementos” que no se han añadido aún al programa. Para eso vamos a “Configuración”, comprobamos que estamos conectados al repositorio oficial de complementos de QGIS y damos a añadir.

Configaración para añadir QSwaten QGis

Si queremos añadir otro repositorio, le damos a añadir y colocamos el nombre y el enlace y habremos añadido nuevos complementos a QGIS.

Este modelo QSWAT requiere para una mayor precisión en la simulación, una diversidad de información como datos espaciales de Suelo, Relieve, Uso de suelo, Cobertura de suelo, Datos de elevación siendo los principales elementos para la modelación los siguientes:

• Clima
• Intercepción
• Infiltración
• Evapotranspiración
• Flujo lateral sub superficial
• Escorrentía superficial
• Estanques
• Canales tributarios
• Flujo de retorno
• Crecimiento de plantas y cobertura
• Erosión
• Nutrientes
• Pesticidas
• Manejo agrícola
• Tránsito hidrológico
• Tránsito en reservorios

Finalmente, con el propósito de simplificar los trabajos de representación de la tierra y representación de áreas o puntos sobre la superficie de la tierra, se han creados estas aplicaciones para aproximar en mayor o menor grado la superficie real de la tierra, nuestro planeta, tercero en el sistema solar, el mayor de los planetas interiores, y al parecer el más complejo desde el punto de vista físico y biológico, el cual presenta una serie de movimientos que generan que tenga una forma no bien definida, como resultado de la influencia de sus diferentes fuerzas internas o externas.