Thomas R. Payne and Associates, RHABSIM 2.1

RHABSIMVersión 2.1
Thomas R. Payne and Associates
890 L Street, Arcata, California USA 95521
P.O. Box 4678, Arcata, California USA 95518
(707) 822-8478

RHABSIM ("Riverine HABitat SIMulation") es un programa completamente integrado para la modelización hidráulica de ríos y la simulación del hábitat fluvial mediante la metodología IFIM ("Instream Flow Incremental Methodology"). Se trata de una amplia adaptación del modelo original de simulación hidrobiológica desarrollado por el Servicio de Pesca y Vida Silvestre de Estados Unidos ("U.S. Fish and Wildlife Service"). El programa funciona bajo entorno Windows y DOS.

ÍNDICE TEMÁTICO

CARACTERÍSTICAS de RHABSIM.
DESCRIPCIÓN de los módulos de RHABSIM.
ESPECIFICACIONES, requisitos de sistema y limitaciones del programa.
OPINIONES de los usuarios actuales.
PREGUNTAS FRECUENTES sobre RHABSIM.
ADQUISICIÓN DEL PROGRAMA: información e instrucciones.
ENLACES con recursos de hidrología e hidrobiología.

Puede ver la versión en Español en INGLÉS (view in English).

CARACTERÍSTICAS

CONVERT - Conversión, importación y exportación de ficheros.

Importación y exportación de ficheros de PHABSIM (formatos IFG4, MSQ y WSP).
Importación de ficheros en formato ASCII con los datos de las coordenadas X e Y, las velocidades y los atributos.
Importación de ficheros generados con "Acoustic Doppler" (ADCP). Generación automática de velocidades medias en las celdas. Posibilidad de cálculo de la orientación de las secciones transversales. El módulo gráfico permite ajustar fácilmente las velocidades en cada sección transversal, visualizar la trayectoria de la embarcación, la sección transversal calculada y los puntos erróneos. El informe permite comparar el caudal generado mediante ADCP con el calculado por RHABSIM.
Conversión de las unidades empleadas en los ficheros: Sistema Métrico y Sistema Norteamericano.

FIELDAT - Entrada de los datos de campo, el perfil transversal, las velocidades y los atributos.

Sencilla entrada de datos y detección de posibles errores.
Hoja de cálculo para la entrada de los datos de cada sección transversal:

El perfil transversal puede definirse directamente mediante las coordenadas x/y o utilizando la altura del nivel topográfico, la lectura de la mira y las profundidades. Si exisistiesen varias mediciones en alguna sección, las coordenadas definitivas pueden definirse a partir de la media aritmética de las anteriores, del valor máximo o del mínimo.
Las velocidad de cada celda se pueden introducir directamente o utilizar la ecuación particular del correntímetro con las revoluciones, el tiempo y el ángulo.

Hoja de cálculo para la entrada de datos de Profundidades-Caudales ("Stage-Discharge") incluyendo la profundidad, el caudal dado (mejor estimación), el caudal calculado y la cota de caudal nulo CQN ("Stage of Zero Flow": SZF) que puede estimarse mediante un algoritmo de "mejor ajuste" de R².
Los datos de Profundidades-Caudales pueden ordenarse en cada sección transversal de forma independiente o globalmente en todas las secciones.
Hoja de cálculo para la entrada de datos del peso de cada sección, la distancia entre secciones y la pendiente del lecho en cada sección. Pueden utilizarse los pesos y distancias entre secciones o el porcentaje de cada sección respecto a la longitud total del tramo. Mediante un gráfico del tramo en planta puede observarse la representatividad de cada sección transversal dentro del tramo.
Cuatro gráficos disponibles:

Levantamiento topográfico de la sección transversal y curvas isotacas de las velocidades observadas..
Perfil longitudinal del tramo mostrando las orillas, la superficie libre SL ("Water Surface Level": WSL), el "thalweg" y la cota de caudal nulo CQN.
Vistra tridimemsional de cada sección y del tramo con posibilidad de rotarlo en las tres direcciones X/Y/Z..
Histograma de velocidades de cada sección aislada o de todas las secciones de forma simultánea.

Informes completos de cada sección transversal.

Identificación de datos faltantes y análisis de la consistencia de los datos. Identifica situaciones problemáticas como que la superficie libre desborde la sección transversal, las celdas mojadas no tengan datos de velocidades y las celdas en seco tengan datos de velocidades .
Información de la calibración de los datos de profundidades-caudales.
Informe de los parámetros hidráulicos de cada sección: número de celdas mojadas, sección mojada, perímetro mojado, ancho superficial, radio hidráulico y profundidad media.
Informe tabulado con los valores de las velocidades medias y las velocidades con o sin ángulos.
Velocidad en cada celda de la sección transversal.

Posibilidad de insertar, borrar, copiar y reordenar las secciones transversales para crear nuevos ficheros de datos.
Posibilidad de exportar los datos de cada sección a ficheros con formato ASCII o a una hoja de cálculo.

HYDSIM - Calibración hidráulica, Profundidades/Caudales, Simulación de lasuperficies libres y las velocidades de cada celda.

Maneja hasta 30 caudales durante la calibración.
Tres modelos de simulación hidráulica de superficies libres con sus variaciones particulares.

Regresión logarítmica ("LOG-LOG REGRESSION") incluyendo la posibilidad de un ajuste Dual (" Dual Stage") y aportando un informe detallado de los cálculos estadísticos y de los resultados.
Ecuación de Manning ("CHANNEL CONVEYANCE : MANSQ"), incluyendo la posibilidad de utilizar la ecuación de Manning o la de Chézy, tres tipos de ajuste del parámetro Beta y la utilización del radio hidráulico modificado por la CQN. Los gráficos interactivos permiten un análisis rápido y sencillo del efecto de cada una de las opciones en el resultado de la simulación.
Método del paso stándar ("STEP-BACKWATER: WSP"), incluyendo la posibilidad de calibración del coeficiente de rugosidad de Manning en cada sección o en entre secciones, el empleo de los coeficientes de contracción y expansión de las secciones y el cálculo automático de los coeficientes de modificación de la rugosidad CMR ("Roughness modifier coeficients: RMOD").

Pueden utilizarse diferentes modelos de simulación de superficies libres y velocidades en cada una de las secciones, dependiendo de sus características hidráulicas (remansos, rápidos, tablas, etc.)
Calibración de velocidades con múltiples opciones:

Empleo de dos algorítmos: Rugosidad y Factor de Distribución de Velocidades FDV ("Velocity Distribution Factor: VDF").
Tres métodos de calibración: 1-Velocidad, Regresión y Profundidad..
Empleo del Coeficiente de Variación de la Rugosidad CVR ("Variable Roughness Coefficient"), un valor máximo de B en la regresión y cinco métodos de control del parámetro Beta.
Utilización de valores máximos, mínimos y calculados del coeficiente de rugosidad de Manning en cada celda.
Empleo del Factor de Ajuste de la Velocidad FAV ("Velocity Adjustment Factors: VAF").

Visualización de ocho gráficos:

Curva de gasto (SL/Q) de cada sección.
Perfil longitudinal de las superficies libres para cada caudal de simulación.
Perfil longitudinal de la superficie libre para cada caudal de calibración.
Simulación de superficies libres y velocidades en cada sección.
Ajuste de regresión para la simulación de superficies libres.
Curva de FAV/Q.
Curva de calibración del modelo de Manning.
Valores del coeficiente de rugosidad de Manning en cada celda de la sección.

Informes completos de la simulación hidráulica

Parámetros hidráulicos de la calibración.
Parámetros hidráulicos de la simulación.
Métodos y opciones utilizados en la simulación.
El informe del Factor de Ajuste de la Velocidad (FAV) incluye los valores de las superficies libres, los caudales de calibración (y Duales si procede), los caudales de simulación y los FAV.

Exportación a ficheros con el formato PHABSIM Tape3/Tape4.

CRITERIA - Curvas de preferencia

Manejo de la colección de curvas de preferencia de las especies:

Importación y exportación entre los ficheros con formato PHABSIM (.RCV) y ASCII.
Posibilidad de unir diferentes ficheros y desglosar un fichero en otros nuevos.
Gráfico de los datos de la curva de preferencia de cada especie/estadio o de cada variable.
Clasificación de las curvas de preferencia según su identificador (ID), la especie, el estadio de crecimiento o las variables de su hábitat.
Conversión de unidades entre el Sistema Métrico y unidades Norteamericanas.
Informe individualizado o conjunto de las curvas de preferencia.

HABSIM - Simulación del Hábitat y cálculo de la Superficie Ponderada Útil SPU ("Weighted Usable Area: WUA").

Enlaza el resultados de la simulación hidráulica con las curvas de preferencia seleccionadas para simular los hábitats acuáticos.
Procesa varios caudales de simulación simultáneamente (hasta 30).
Utilización de cualquier combinación de curvas de preferencia.
Posibilidad de utilizar hasta dos atributos (Sustrato/Cobertura) en la simulación.
Revisión automática de la consistencia de los datos (datos completos, disponibilidad de las variables consideradas y asignación correcta de los atributos).
Manejo de ficheros de trabajo para las diferentes opciones seleccionadas en la simulación del hábitat, permitiéndose la comparación entre los resultados de varias simulaciones.
Selección de los métodos y parámetros utilizados en la simulación:

Cuatro métodos para el cálculo del Coeficiente de Conformidad: estándard, media geométrica, límite inferior y media ponderada (el usuario fija los pesos correspondientes).
Posibilidad de utilizar los valores cero de los atributos.
Las celdas pueden considerarse como centradas sobre las verticales o entre dos verticales.
Posibilidad de utilizar el método de Puesto de Alimentación "Feeding Station" indicando las distancias de búsqueda, las velocidades iniciales, y seleccionando una de las dos opciones disponibles para la fijar la velocidad límite y el método de exploración.

Informes completos de los resultados de la Simulación del Hábitat y del cálculo de la SPU.

Tablas con el caudal simulado, la superficie total (ST), la superficie ponderada útil (SPU) y el porcentaje de superficie útil (SPU%).
Información de cada celda, incluyendo la anchura superficial, la profundidad, las velocidades y los coeficientes de conformidad para cada variable.
Resumen de la simulación en cada sección transversal incluyendo la longitud que representa dentro del tramo y - para cada caudal simulado - los valores de la superficie libre, la superficie total (ST), la superficie ponderada útil (SPU), la superficie útil por 1000 unidades de longitud del tramo(SPUM) y el porcentaje de superficie útil (SPU%) para cada curva de preferencia.

Gráficos de la Simulación del Hábitat y del cálculo de la SPU.

Gráficos con los valores de Q/SPU (o de Q/SPU%) para cualquier combinación de curvas de preferencia.
Gráfico de cada sección transveral mostrando - para cada caudal simulado- la superficie libre y los valores de velocidad y los coeficientes de conformidad de cada parámetro en cada celda. La selección de datos permite analizar las interacciones entre las variables.
Vista en planta del tramo donde se muestra la longitud que representa cada sección y los valores del ancho superficial y el coeficiente de conformidad de cada celda. La asociación de los valores del coeficiente de conformidad con colores, permite localizar fácilmente los lugares del tramo con mejor hábitat.

Pueden compararse varias simulaciones del hábitat y observar sus resultados gráficamente y en un informe detallado, lo que permite analizar la influencia de cada método y parámetro en la simulación.

TIME SERIES - Análisis de la Serie Temporal de Caudales y de la Duración del Hábitat.

La matriz de datos de caudales puede configurarse libremente como los 31 días de un mes, los 12 meses de un año, las 52 semanas de un año o las 24 horas de un día hasta un total de 600 columnas de datos (50 años con valores diarios).
Posibilidad de importar directamente los datos de caudales desde ficheros con formato ASCII o desde los ficheros suministrado por el U.S.G.S. (United States Geological Service).
Asignación automática de nombres en los encabezados de cada columna.
Posibilidad de seleccionar los datos para procesar mediante cualquier combinación de filas o columnas (selección de ciertos años, meses o días del mes).
El informe de la serie de caudales incluye el valor mínimo, el máximo, la media y el número de datos de cada columna.
El gráfico de la serie permite seleccionar las filas y/o columnas a mostrar y calcular el gráfico de duración de caudales.
Los datos de SPU pueden importarse de ficheros de con formato RHABSIM, PHABSIM (Tape 8) y ASCII o introducirse directamente.
Las opciones de Interpolación y Extrapolación permiten un ajuste lineal y no-lineal (polinomios de 2º y 3^ergrado) que se puede analizar mediante un interesante gráfico interactivo.
Las opciones de regulación del caudal en el tramo permiten unos valores mínimos y máximos del caudal derivado. Un máximo de 10 caudales mínimos pueden utilizarse para calcular la curva de duración del hábitat.
El régimen natural de caudales puede procesarse (serie de caudales y curva de duración) incluso aunque no existan datos de hábitat.
Los gráficos e informes pueden mostrar los resultados de un máximo de 20 valores de percentiles. Los gráficos pueden utilizar una escala referida a los percentiles seleccionados o al total de percentiles (1 to 99).
Selección de los datos incluidos en los informes:

Tablas con los valores de caudal y del hábitat.
Resúmenes en columnas de los valores de caudales y de SPU.
Para la serie natural de caudales y cada caudal mínimo, se aportan tablas con los percentiles, la duración de los caudales y la duración del hábitat.
Tabla resumen con los valores de los caudales mínimos y los percentiles.

Cinco gráficos de los resultados:

Duración del Hábitat. Se muestran los valores de un único caudal o de todos, unos límites en los datos de las SPU y un rango de percentiles entre todos los valores o entre un mínimo y un máximo seleccionados por el usuario.
Caudal y Serie Temporal del Hábitat para cualquier combinación de los caudales disponibles.
Histograma con los valores de la Superficiel Ponderada Útil Acumulada (SPUA), que representa el "área bajo la curva", para el rango de percentiles considerado. Mediante un código de colores se identifican los caudales mínimos que generan valores de SPUA mayores o menores que los correspondientes al régimen actual de caudales..

Comparación de diferentes simulaciones mediante el módulo "Time Series Results Overlay" y generación de una tabla resumen con los valores de los Caudales y las SPU.
Cuatro gráficos comparativos:

Duración de los caudales.
Duración del hábitat.
Histograma con los valores de las SPUA de todos los caudales.
Histograma con el valor de la SPUA de un único caudal.

CARACTERÍSTICAS generales y presentación de gráficos e informes en entorno Windows

Sistema de Ayuda en línea exhaustivo.
Presentación de gráficos e informes mediante el módulo de Rhabsim en entorno Windows.

Completo control de la configuración de las fuentes y las características de impresión.
Configuración pormenorizada de los gráficos para logar la mejor presentación.
Posibilidad de Copiar informes y gráficos directamente al portapapeles de Windows y opción de Pegar posteriormente en otro programa.
El módulo de RHABSIM en Windows genera 10 gráficos y 20 informes.
El módulo TIMESER en Windows genera 10 gráficos y 6 informes.
Todos los gráficos pueden imprimirse en color (en impresoras en color, por supuesto..).

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Descripción de los módulos de RHABSIM

RHABSIM consta de seis módulos principales que realizan un análisis integral del hábitat acuático. Pincha en los enlaces de abajo para ver algunos ejemplos de las pantallas que integran cada módulo.

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ESPECIFICACIONES y limitaciones del programa

RHABSIM requiere las siguientes especificaciones del sistema:

Procesador 486 o Pentium.
Tarjeta gráfica VGA o SVGA.
Sistema operativo: Windows 3.1, Win95 o Win98.
Espacio libre en el disco duro: 6 mb.
Memoria mínima: 16 mb.

Los ficheros de RHABSIM y el procesamiento de los datos tienen las siguientes limitaciones:

Máximo de 100 secciones transversales por fichero.
Máximo de 300 puntos por sección transversal.
Máximo de 5 pares de valores Profundidad/Caudal para la calibración.
Máximo de 30 Caudales para la Calibración (HYDSIM) y la Simulación (HABSIM).
Una o dos variables utilizadas como atributos.
Cada curva de preferencia puede contener hasta cuatro variables (velocidad, profundidad y dos atributos) y 200 datos.
El programa puede almacenar hasta 50 curvas de preferencia.
La simulación del hábitat puede generarse para un máximo de 50 curvas de preferencia, aunque el módulo para comparar simulaciones sólo admite un máximo de 10 curvas.
Los ficheros de series temporales y los parámetros de simulación tienen las siguientes limitaciones:

Máximo de 600 columnas para la entrada de datos de caudales (50 años con valores medios diarios).
Máximo de 10 caudales mínimos.
Máximo de 20 percentiles incluidos en el informe.
Los datos de SPU pueden contener un máximo de 30 caudales y 10 curvas de preferencia.

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PREGUNTAS FRECUENTES

Necesito utilizar el módulo para el análisis de series temporales y duración del hábitat TIMESER. He obtenido los valores de SPU a partir de una simulación PHABSIM, pero no tengo datos de la serie histórica de caudales del tramo de río en estudio. ¿Puede RHABSIM importar los datos desde un fichero del U.S.G.S?

Si, el U.S.G.S. publica los datos foronómicos en su página web que está incluida en la web del National Water Information System (NWIS). Para conocer su dirección URL, consulta nuestros enlaces . Estos datos pueden importarse directamente al módulo TIMESER de RHABSIM (hasta 50 años con valores medios diarios).

NOTA: Si se encuentra en un país diferente de Estados Unidos, utilice ficheros que tenga formato de hoja de cálculo o ASCII.

Si es usuario de RHABSIM y tiene preguntas acerca de la instalación y funcionamiento del programa, consulte nuesta página de solución de problemas.

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