Desarrollo de un modelo empírico para estimación de caudales máximos a partir de variables morfométricas en cuencas hidrográficas del distrito de Medellín. Semestre de Industria
La estimación de caudales extremos es crucial para la gestión del riesgo hídrico en entornos urbanos. Este estudio propone una metodología empírica para determinar caudales máximos en cuencas urbanas de Medellín, con un periodo de retorno de 100 años, a partir del área de la cuenca. La metodología i...
- Autores:
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Sánchez Patiño, Angie Natalia
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2025
- Institución:
- Universidad de Antioquia
- Repositorio:
- Repositorio UdeA
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- Acceso en línea:
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Desarrollo de un modelo empírico para estimación de caudales máximos a partir de variables morfométricas en cuencas hidrográficas del distrito de Medellín. Semestre de Industria Urban watersheds Política ambiental Environmental policy Caudal de la corriente de agua Stream flow Correlación Correlation Cuenca urbana Urban watersheds http://aims.fao.org/aos/agrovoc/c_1cb3b243 http://aims.fao.org/aos/agrovoc/c_8d0ad924 http://aims.fao.org/aos/agrovoc/c_30ffa695 http://vocabularies.unesco.org/thesaurus/concept7888 |
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La estimación de caudales extremos es crucial para la gestión del riesgo hídrico en entornos urbanos. Este estudio propone una metodología empírica para determinar caudales máximos en cuencas urbanas de Medellín, con un periodo de retorno de 100 años, a partir del área de la cuenca. La metodología incluye la construcción de una base de datos georreferenciada con datos morfométricos y de caudal de aproximadamente 500 puntos de aforo. El territorio se dividió en 4 zonas (noroccidental:1, nororiental:2, suroccidental:3, suroriental:4), cada una en tres grupos por área de cuenca mediante el método Natural Breaks, generando 12 ecuaciones de regresión lineal. La validación incluyó el cálculo del RMSE y la comparación con eventos de precipitación históricos del SIATA en 4 cuencas (1 por zona), usando la fórmula racional como referencia. Los resultados mostraron mejor ajuste, alto R2 y bajo RMSE en cuencas de menor área (aproximadamente menores a 10 km2), probablemente por mayor disponibilidad de datos. Una ventaja clave del modelo es que las ecuaciones lineales propuestas producen caudales significativamente mayores que el método racional, ofreciendo una referencia rápida y sencilla que incorpora efectos de escorrentía y residuos presentes en las quebradas, sin necesidad de muchos datos. Sin embargo, el modelo presenta limitaciones: solo es aplicable a cuencas de Medellín, funciona mejor en cuencas pequeñas, no se recomienda el uso de las ecuaciones en la zona 4 debido a la baja correlación de datos y grandes errores, y es crucial usar la ecuación específica de cada zona para evitar errores. |
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Medina Peña, Neiler de JesúsSánchez Patiño, Angie Natalia2025-11-05T16:06:02Z2025https://hdl.handle.net/10495/48131La estimación de caudales extremos es crucial para la gestión del riesgo hídrico en entornos urbanos. Este estudio propone una metodología empírica para determinar caudales máximos en cuencas urbanas de Medellín, con un periodo de retorno de 100 años, a partir del área de la cuenca. La metodología incluye la construcción de una base de datos georreferenciada con datos morfométricos y de caudal de aproximadamente 500 puntos de aforo. El territorio se dividió en 4 zonas (noroccidental:1, nororiental:2, suroccidental:3, suroriental:4), cada una en tres grupos por área de cuenca mediante el método Natural Breaks, generando 12 ecuaciones de regresión lineal. La validación incluyó el cálculo del RMSE y la comparación con eventos de precipitación históricos del SIATA en 4 cuencas (1 por zona), usando la fórmula racional como referencia. Los resultados mostraron mejor ajuste, alto R2 y bajo RMSE en cuencas de menor área (aproximadamente menores a 10 km2), probablemente por mayor disponibilidad de datos. Una ventaja clave del modelo es que las ecuaciones lineales propuestas producen caudales significativamente mayores que el método racional, ofreciendo una referencia rápida y sencilla que incorpora efectos de escorrentía y residuos presentes en las quebradas, sin necesidad de muchos datos. Sin embargo, el modelo presenta limitaciones: solo es aplicable a cuencas de Medellín, funciona mejor en cuencas pequeñas, no se recomienda el uso de las ecuaciones en la zona 4 debido a la baja correlación de datos y grandes errores, y es crucial usar la ecuación específica de cada zona para evitar errores.The estimation of extreme flows is crucial for water risk management in urban environments. This study proposes an empirical methodology to determine peak flows in urban watersheds of Medellín, with a return period of 100 years, based on the watershed area. The methodology includes the construction of a georeferenced database with morphometric and flow data from approximately 500 gauging points. The territory was divided into 4 zones (northwest:1, northeast:2, southwest:3, southeast:4), each in three groups by watershed area using the Natural Breaks method, generating 12 linear regression equations. Validation included the calculation of RMSE and comparison with SIATA historical precipitation events in 4 basins (1 per area), using the rational formula as a reference. The results showed a better fit, high R2 and low RMSE in basins of smaller area (approximately less than 10 km2 ), probably due to greater data availability. A key advantage of the model is that the proposed linear equations produce significantly higher flows than the rational method, providing a quick and simple reference that incorporates runoff and runoff effects present in the streams, without the need for a lot of data. However, the model has limitations: it is only applicable to Medellín watersheds, it works best in small watersheds, it is not recommended to use the equations in zone 4 due to low data correlation and large errors, and it is crucial to use the specific equation for each zone to avoid errors.PregradoIngeniero Sanitario48 páginasapplication/pdfspaUniversidad de AntioquiaIngeniería SanitariaDepartamento de Ingeniería Sanitaria y AmbientalMedellín, ColombiaFacultad de IngenieríaCampus Medellín - Ciudad Universitariahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessAttribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 Internationalhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Urban watershedsPolítica ambientalEnvironmental policyCaudal de la corriente de aguaStream flowCorrelaciónCorrelationCuenca urbanaUrban watershedshttp://aims.fao.org/aos/agrovoc/c_1cb3b243http://aims.fao.org/aos/agrovoc/c_8d0ad924http://aims.fao.org/aos/agrovoc/c_30ffa695http://vocabularies.unesco.org/thesaurus/concept7888Desarrollo de un modelo empírico para estimación de caudales máximos a partir de variables morfométricas en cuencas hidrográficas del distrito de Medellín. Semestre de IndustriaTrabajo de grado - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPTexthttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcceinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisinfo:eu-repo/semantics/draftAlcaldía de Medellín. (01 de 07 de 2025). Funciones y composición de la Secretaría de Medio Ambiente. Recuperado el 07 de 2025, de https://www.medellin.gov.co/es/secretaria-medio-ambiente/que-hace/Chang, J., Zhang, H., Wang, Y., & Zhu, Y. (22 de 04 de 2016). Assessing the impact of climate variability and human activities on streamflow variation. Scopus, 20. Recuperado el 07 de 2025, de https://www.scopus.com/pages/publications/84966430786Córdova, J., Mendéz, W., & Bravo de Guenni, L. (2015). Modelos predictivos de caudales máximos instantáneos para cuencas. 10. 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Recuperado el 2025, de https://sired.udenar.edu.co/6671/1/6671.pdfMiller, J. H. (2017). Impacts of urbanization on peak streamflow and runoff volumes in the Piedmont region, USA. Journal of Hydrology. Recuperado el 03 de 2025, de Impacts of urbanization on peak streamflow and runoff volumes in the Piedmont region, USA.Olumide, S. (08 de 08 de 2023). Root Mean Square Error (RMSE). Recuperado el 07 de 2025, de Arize: https://arize.com/blog-course/root-mean-square-error-rmse-what-you-need-to-know/Otto, M., & Niesel, T. (2011). Regionalisation of flood quantiles for ungauged catchments in Germany. 42. Recuperado el 07 de 2025Ricardo Smith Q, M. V. (1997). Hidrología de Antioquia. Medellín. Recuperado el 04 de 2025Rus Arias, E., & Ludeña, J. A. (07 de 01 de 2023). Recta de regrasión. Recuperado el 07 de 2025, de Econompedia: https://economipedia.com/definiciones/recta-de-regresion.htmlShaun Turney. (22 de 04 de 2022). Coefficient of Determination (R²). 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Estimación de caudales extremos no instantáneos en cuencas de la región nororiental andina de Colombia. Revista UIS Ingenierías, 11. Recuperado el 07 de 2025, de https://revistas.uis.edu.co/index.php/revistauisingenierias/article/view/14803/13492Villón Béjar, M. (2002). Hidrología . Cartago, Costa Rica. Recuperado el 07 de 2025, de https://es.scribd.com/document/399597388/Libro-Hidrologia-Maximo-Villon-pdfWilliams Méndez, J. C. (2015). Predictive models of instantaneous maximum discharges for catchments of mountainous environments, supported by morphometric parameters. SciELO. Recuperado el 03 de 2025, de https://ve.scielo.org/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0254-07702015000300006PublicationORIGINALSanchezAngie_2025_ModeloEstimacionCaudales.pdfSanchezAngie_2025_ModeloEstimacionCaudales.pdfTrabajo de grado de pregradoapplication/pdf2054455https://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstreams/ef0e0f89-bebf-4599-b91e-b0530486dd58/download6af07d7593840375be04723aa02c459dMD52trueAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-81160https://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstreams/870bb728-8295-4ce9-b956-1ed9796705fc/download5643bfd9bcf29d560eeec56d584edaa9MD53falseAnonymousREADLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-814837https://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstreams/bdbed2c8-c9d2-4afc-b1fc-9dc5910a98ef/downloadb76e7a76e24cf2f94b3ce0ae5ed275d0MD54falseAnonymousREADTEXTSanchezAngie_2025_ModeloEstimacionCaudales.pdf.txtSanchezAngie_2025_ModeloEstimacionCaudales.pdf.txtExtracted 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