Delimitar automáticamente una cuenca hidrográfica en QGIS

Una cuenca hidrográfica es un área de tierra que captura el agua, la misma que fluye finalmente a través de un único punto o salida como los ríos, embalses, y el océano.

QGIS 3 dispone de un conjunto de herramientas de hidrología para delimitar automáticamente una cuenca hidrográfica usando las herramientas de GRASS, en esta entrada se muestra el procedimiento paso a paso para ejecutar este procedimiento (usando la versión de QGIS 3.10), previamente se recomienda descargar el archivo DEM para la práctica.

Para ejecutar las herramientas de GRASS se recomienda en tenerlas activadas en la configuración de QGIS 3, o en su defecto lo más sencillo es abrir (en Windows desde el menú Inicio) la aplicación QGIS Desktop 3.10 with GRASS 7.8.0

En un nuevo proyecto de QGIS 3 es necesario cargar el DEM, ahora dirigirse a al panel Processing Toolbox y ejecutar las herramientas de hidrología en la siguiente secuencia:

• r.fill.dir
• r.watershed
• r.water.outlet
• r.to.vect
• r.stream.extract

Para eliminar imperfecciones y corregir el DEM se usa la herramienta r.fill.dir. En el campo Elevation usar como capa ráster de entrada el DEM de la cuenca a delimitar.

Toolbox > GRASS > Raster (r.*) >

El siguiente proceso consiste en obtener los rásteres de acumulación y dirección, para ello ejecutar la herramienta r.watershed.

Toolbox > GRASS > Raster (r.*) >

En la herramienta r.watershed se recomienda configurar solamente los siguientes campos:

• Elevation.- Selecciona del DEM corregido (previamente).
• Minimun size of exterior watershed basin.- Selecciona el tamaño de celda del DEM, lo puedes ver en la información de las propiedades de la capa (en este caso 3).
• Enable Single Flow Direction (D8).- Activa la casilla.
• Number of cells that drain through each cell.- Selecciona un directorio y nombre para el ráster de acumulación.
• Drainage direction.- Selecciona un directorio y nombre para el ráster de dirección.

Ahora para delimitar la cuenca fijarse en el ráster de acumulación (que muestra la «red hídrica») y determinar el punto de salida (punto rojo), luego abrir la herramienta r.water.outlet.

Toolbox > GRASS > Raster (r.*) >

En el campo Name of input raster map selecciona el ráster de dirección, y en Coordinates of outlet point selecciona la coordenada del punto de salida de la microcuenca (se lo puede agregar directamente con el marcador que trae la herramienta, en este ejemplo 704322.378310,9555967.672071 [EPSG:31977]).

Si todo marcha correcto debemos tener un ráster como se muestra en la siguiente imagen.

Para obtener el polígono de la microcuenca tan solo basta en convertir el ráster a vector tipo polígono (shapefile, geopackage, etc.), esto se lo puede hacer con la herramienta r.to.vect.

Toolbox > GRASS > Raster (r.*) >

En Input raster layer selecciona el ráster de la cuenca delimitada, activa la casilla Smooth corners of area features para dar un suavizado a los bordes, y en Advanced parameters > v.out.ogr selecciona area. En el último campo da la opción para guardar en polígono en diversos formatos vectoriales.

Si se requiere obtener la red hídrica sea en formato vectorial o ráster usar la herramienta r.stream.extract.

Toolbox > GRASS > Raster (r.*) >

En la herramienta r.stream.extract se recomienda configurar solamente los siguientes campos:

• Input map: elevation map.- Selecciona del DEM corregido.
• Minimun flow accumulation for streams.- Selecciona un valor para establecer la densidad de la red hídrica, en este ejemplo se usa 2500, pero se lo puede aumentar o disminuir (este valor depende del tamaño del píxel del ráster, si se requiere disminuir la densidad se debe aumentar el valor o viceversa, esto también se puede hacer con una calculadora ráster).
• Advanced parameters > v.out.ogr.- selecciona line.
• Unique streams ids (rast).- Selecciona un directorio y nombre para el ráster de la red hídrica.
• Unique streams ids (vect).- Selecciona un directorio y nombre para el vector de la red hídrica.

El resultado de la delimitación de la microcuenca se muestra en la siguiente imagen.

Para mayor comprensión de la metodología usada en este ejercicio, se recomienda visualizar el siguiente Videotutorial.