SanAntonioApp: interactive visualization and repository of spatially distributed flow duration curves of the San Antonio Creek - Uruguay

Abstract

Agricultural irrigation projects require information on the quantity and frequency of streamflow to design irrigation systems. On the one hand, this information is obtained from gauging stations or hydrologic models. On the other hand, there are few gauging stations, and hydrologic models are expensive to implement, especially for small irrigation projects. This work proposes a method for estimating spatially distributed Flow Duration Curves (FDC), and describes the SanAntonioApp interactive application with open access and repository, which is used to share the results of this work. The proposed framework uses three years of records of a rich hydrometeorological network to implement, optimise and cross-validate the WFLOW-HBV distributed hydrologic model in San Antonio Creek (Salto, Uruguay). Then, FDC are generated by extending the simulation period with the long records of an agro-climatological station (30 years). The results of this work contribute to evaluate the water availability of the San Antonio catchment and provide information on how often this availability is guaranteed. In addition, the application allows estimating the probability of exceedance of the daily streamflow for a given month and location. This function could be used to estimate the environmental flow established in the current water regulation in Uruguay.

Los proyectos de riego necesitan información sobre la cantidad y la frecuencia del caudal de los ríos para el diseño y el dimensionamiento del sistema de riego. Por un lado, esta información se obtiene a través de estaciones de aforo o modelos hidrológicos. Por otro lado, las estaciones de aforo son escasas y la implementación de modelos hidrológicos es costosa, especialmente para proyectos de riego pequeños. Este trabajo propone una metodología para estimar las curvas de duración de caudales (FDC, por sus siglas en inglés) espacialmente distribuidas, y describe la aplicación interactiva y el repositorio de acceso abierto SanAntonioApp, que es utilizado para compartir los resultados de esta investigación. El marco propuesto utiliza tres años de registros de una red hidrometeorológica densa para implementar, optimizar y validar de forma cruzada el modelo hidrológico distribuido WFLOW-HBV en el arroyo San Antonio (Salto, Uruguay). Luego, las FDC se generan extendiendo el período de simulación con una estación agroclimatológica de largo registro (30 años). Los resultados de este trabajo ayudan a evaluar la disponibilidad de agua de la cuenca de San Antonio y brindan información sobre la frecuencia con la que se garantiza esa disponibilidad. Además, la aplicación permite estimar la probabilidad de excedencia del caudal diario para un mes y el sitio determinado. Esta característica podría usarse para estimar el caudal ambiental definido por la actual regulación de usos de aguas públicas de Uruguay.

Os projetos de irrigação precisam de informações sobre a quantidade e frequência da vazão do rio para o projeto e dimensionamento do sistema de irrigação. Por um lado, essas informações são obtidas por meio de estações hidrográficas ou modelos hidrológicos. Por outro lado, as estações hidrográficas são escassas e a implementação de modelos hidrológicos é cara, principalmente para pequenos projetos de irrigação. Este trabalho propõe uma metodologia para estimar curvas de permanência de vazão espacialmente distribuídas (FDC, por sua sigla em inglês) e descreve a aplicação interativa e o repositório de acesso aberto SanAntonioApp, que é utilizado para compartilhar os resultados desta pesquisa. A estrutura proposta usa 3 anos de registros de uma rede hidrometeorológica densa para implementar, otimizar e validar o modelo hidrológico distribuído WFLOW-HBV no arroio San Antonio (Salto - Uruguai). Em seguida, os FDCs são gerados estendendo o período de simulação com uma estação agroclimatológica com uma longa série de dados (30 anos). Os resultados deste trabalho ajudam a avaliar a disponibilidade de água na bacia de San Antonio e fornecem informações sobre a frequência com que essa disponibilidade é garantida. Além disso, o aplicativo permite estimar a probabilidade de superação da vazão diária para um determinado mês e local. Esta característica poderia ser usada para estimar a vazão ambiental definida pela atual regulamentação do uso público da água no Uruguai.