Innovaciones al procesamiento, estructuración de la información y visualización de variables hidrológicas-ambientales en tiempo quasi real.

Clave UAEMex  3272/2012M

Investigadores Responsables
Dr. Carlos Díaz Delgado. Dr. Otniel Portillo Rodríguez

 

Hoy en día, existen sistemas comerciales que utilizan avances tecnológicos tales como la electrónica y sistemas de cómputo para la observación de variables hidrológicas. Sin embargo, el alto costo de operación de sistemas que capturen, almacenen y procesen  datos de variables hídricas, ha llevado al fracaso al tratar de implementarlas en países como el nuestro.

 Lo que este subproyecto propone es definir el componente organizacional, aquí señalado como Orgware,  que está referido al conjunto de definición de los campos de la información a tratar y el subconjunto de procesos necesarios para darle calidad a los datos y transformarlos en información espacio-temporal. Este conjunto de procesos e infraestructura se le denominará Sistema Hidrológico – Ambiental y facilitará el desarrollo de investigación y de aplicaciones prácticas que beneficiarán a la sociedad. Además, permitirá un avance significativo en la toma de decisiones hidrológico-ambiental. Los desarrollos tecnológicos que de aquí surjan tendrán otras aplicaciones de monitoreo y control remoto de procesos en tiempo quasi-real. Pero sin duda lo más importante será que la tecnología desarrollada será propia al grupo de investigación y apropiada a las condiciones del país.

 La definición de las dimensiones de las obras hidráulicas, la disponibilidad de agua y la evaluación de la seguridad hidrológica de una ciudad o cuenca depende de la información y los análisis adecuados que sobre ésta se realicen. En efecto, los sistemas de alerta y el dimensionamiento de obras hidráulicas se llevan a cabo con base en el conocimiento de los gastos máximos asociados a un cierto periodo de retorno o crecientes de diseño. Particularmente el polígono de inundación es una función del tamaño e intensidad de las crecidas. Estas planicies de inundación son delineadas con base en estimaciones de tipo probabilístico de los registros de caudales máximos anuales y cuyos resultados se denominan predicciones. En cuencas urbanas, y en cuencas rurales sin aforos hidrométricos, la estimación de las crecientes de diseño se efectúa a través de métodos hidrológicos, los cuales con base en las características fisiográficas de la cuenca en estudio, transforman las precipitaciones de diseño en las predicciones buscadas.

Estos procesos que facilitan la transformación de precipitaciones de diseño requieren de la construcción de las curvas Intensidad-Duración-Frecuencia (IDF), curvas que sintetizan las características de las tormentas de la zona. Este tipo de curvas se construyen con base en los registros pluviográficos. Es decir, este proceso tiene en consideración la precipitación acumulada en un periodo de tiempo continuo, estos pasos de tiempo suelen ser a cada 10 minutos y sus múltiplos. El equipo tradicional para registrar estos valores es el pluviógrafo, el cual gráficamente presenta el volumen acumulado de lluvia. Posteriormente se realiza una integración móvil del área bajo la curva, se obtiene el valor de lluvia acumulada y su intensidad para el paso de tiempo deseado. Por otro lado, el análisis probabilístico se realiza con la selección, para cada paso de tiempo, del valor máximo anual y se construye un modelo matemático para representar dicha variable.

 Sin duda, los avances tecnológicos hoy disponibles exigen una actualización de la medición de las variables ambientales, particularmente de la precipitación. Por ello, ya existen equipos que registran la pluviometría y almacenan los datos para que posteriormente un técnico les recupere para su procesamiento. Lamentablemente, este tipo de infraestructura y personal calificado no está disponible en cantidad y calidad en el país. Aún cuando se han realizado inversiones significativas para la modernización de la red de monitoreo pluviométrico nacional, ésta opera en forma ineficiente y no cuenta con un monitoreo adecuado de precipitación en zonas urbanas. Este hecho tiene repercusiones importantes en el dimensionamiento de obras hidráulicas urbanas, generando construcción de infraestructura que no puede garantizar un funcionamiento óptimo. Además de desconocer si en realidad la inversión fue la suficiente para proteger al ciudadano o a pesar de la inversión hecha, el nivel de peligro aún es significativo.

Debido a la relevancia de la variable precipitación en el ciclo hidrológico y particularmente para México, el Cuerpo Académico de Hidrología ha llevado a cabo diversas investigaciones relacionadas con el fenómeno natural en cuestión (Vilchis-Francés et al. 2009, Vilchis et al. 2011, Iñiguez et al. 2011, Bâ y Serrat-Capdevila, 2012). Todos estos estudios han tenido por objeto la estimación de la precipitación con mayor precisión utilizando la red de estaciones disponible o la estimación de esta variable con métodos alternativos.  Los resultados de las investigaciones efectuadas son un soporte suficiente que justifican el desarrollo tecnológico aquí propuesto pues su éxito será garantía de mejores elementos de diseño y toma de decisiones en recursos hídricos.

Objetivo general

Desarrollar innovaciones al procesamiento, estructuración de la información y visualización de variables hidrológicas-ambientales en tiempo quasi real.

Objetivos particulares

• Desarrollar un protocolo (conjunto de procedimientos) para  la estructuración de la Base de Datos de variables hidrológicas-ambientales.
• Definir e implementar un protocolo (conjunto de procedimientos) para la validación de datos hidrológicos-ambientales que garanticen la calidad de la Base de Datos correspondiente.
• Diseñar e implementar el módulo informático para consulta de la Base de Datos hidrológicos-ambientales vía internet.
• Diseñar e implementar el módulo informático para actualización de la Base de Datos hidrológicos-ambientales  ante interrupción temporal de transmisión de datos del nodo al servidor en tiempo quasi-real.
• Diseñar e implantar el protocolo (conjunto de procedimientos) de almacenamiento temporal a falta de conexión de internet, el reenvío y actualización de bases de datos al reiniciar la conexión de transferencia.
• Diseñar e implementar el módulo informático para explotación de la Base de Datos hidrológicos-ambientales en tiempo-quasi-real.