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Introducción a la Modelación Hidrológica Miguel Barrios miguelbarrios001@gmail.com Facultad de Ingeniería Forestal Universidad del Tolima ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Contenido ❖ El ciclo hidrológico y sus procesos ❖ La cuenca hidrográfica ❖ El balance hídrico ❖ Los modelos hidrológicos ❖ Tipos de modelos Ciclo Hidrológico ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal El ciclo hidrológico ❖ Movimiento del agua en la Tierra ▪ La Hidrología se centra en la parte terrestre => excluye la atmósfera y los mares y océanos ❖ Fuente de energía = el sol ❖ El ciclo se compone de: ▪ Almacenamientos ▪ Flujos (procesos) ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Almacenamientos ❖ En superficie ▪ Abstracciones iniciales ▪ Manto de nieve ▪ Dinámico sobre ladera (efímero) ❖ Suelo superior: hasta profundidad efectiva de raíces • Para la mayor parte de las plantas entre 1,5 y 2 m • En suelos estrechos la profundidad efectiva puede ser inferior P ET ED FS F R S FB P ET ED FS F R S FB P ET ED FS F R S FB ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Almacenamientos ❖ Zona de transición: suelo inferior y/o sustrato (rocoso o no consolidado) ❖ Acuífero: formación geológica saturada inferior (suelo y/o sustrato). Límite superior su nivel freático ❖ Cauces P ET ED FS F R S FB P ET ED FS F R S FB P ET ED FS F R S FB ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Procesos hidrológicos ❖ Precipitación (P) • Lluvia • Nieve • Rocío ❖ Fusión de nieve ❖ Escorrentía cortical ❖ Infiltración (F) y exfiltración P ET ED FS F R S FB P ET ED FS F R S FB P ET ED FS F R S FB ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Procesos hidrológicos ❖ Evapotranspiración (ET) • Evaporación de la intercepción y charcos • Transpiración desde parte superior del suelo P ET ED FS F R S FB P ET ED FS F R S FB P ET ED FS F R S FB ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Procesos hidrológicos ❖ Escorrentía directa (ED) ▪ En la superficie: P ET ED FS F R S FB P ET ED FS F R S FB P ET ED FS F R S FB ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Procesos hidrológicos ❖ Interflujo o flujo subsuperficial o flujo hipodérmico (FS) ▪ Flujo saturado ▪ Paralelo a la ladera ▪ Macroporos P ET ED FS F R S FB P ET ED FS F R S FB P ET ED FS F R S FB ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Procesos hidrológicos ❖ Microsurcos superficiales y tubificación del interflujo ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Procesos hidrológicos ❖ Percolación (R) • Movimiento en zona no saturada • Recarga de acuíferos P ET ED FS F R S FB P ET ED FS F R S FB P ET ED FS F R S FB ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Procesos hidrológicos ❖ Flujo subterráneo • Flujo interior del acuífero • Flujo base (FB) • Pérdidas subterráneas (S). Flujo que no aparece en el desagüe: – Aguas abajo mismo acuífero – Aguas abajo al mar – Otro acuífero o formación geológica contiguos o inferiores P ET ED FS F R S FB P ET ED FS F R S FB P ET ED FS F R S FB ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Procesos hidrológicos ❖ Propagación en cauces ▪ Flujo en lámina libre ▪ Velocidades mayores ▪ Posibilidad reinfiltración P ET ED FS F R S FB P ET ED FS F R S FB P ET ED FS F R S FB ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Características de los estudios de Crecidas ❖ Período de simulación: duración de las tormentas (6 horas a 2 días) ❖ Discretización temporal: 10 min a 1 hora ❖ Procesos importantes: ▪ Precipitación y/o fusión de nieve: magnitud y estructura temporal ▪ Infiltración ▪ Propagación ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Características de los estudios de Recursos ❖ Período de simulación: años ❖ Discretización temporal: 1 día a 1 año ▪ Resultados normalmente mensuales ❖ Procesos importantes: ▪ Precipitación y/o fusión de nieve: magnitud ▪ Evapotranspiración: principal salida del sistema a largo plazo ▪ Flujo subterráneo: flujo base La Cuenca Hidrográfica ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal La cuenca hidrográfica ❖ Definida para cada punto de la superficie terrestre (desagüe) ❖ Importancia por: ▪ Los procesos hidrológicos son independientes del exterior ▪ Proporciona el orden de magnitud # # # ## # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # La F oi a M ON TE S D EL SEN OR - SIER R A D E OR O P ES A C antal obo s Barranco d e C a n ta lo b o s N-340 E -26 A-7 Mas de Pavia A gu ed a 328,0 303,4 303,5 298,7311,7 307,2 299,5 289,7 241,5 244,3 249,8 240,9 236,3 261,0 193,9 187,0 186,8 179,0 182,8 177,2 146,8 67,3 66,3 54,0 56,1 54,3 48,4 53,6 84,5 54,6 64,6 45,2 42,1 137,0 75,8 73,0 224,3 260,0 276,1 268,3 266,0 275,8 268,5262,8 294,6 298,9 293,3 328.0 303.4 303.5 298.7311.7 307.2 299.5 289.7 241.5 244.3 249.8 240.9 236.3 261.0 193.9 187.0 186.8 179.0 182.8 177.2 146.8 67.3 66.3 54.0 56.1 54.3 48.4 53.6 84.5 54.6 64.6 45.2 42.1 137.0 75.8 73.0 224.3 260.0 276.1 268.3 266.0 275.8 268.5262.8 294.6 298.9 293.3 328.0 303.4 303.5 298.7311.7 307.2 299.5 289.7 241.5 244.3 249.8 240.9 236.3 261.0 193.9 187.0 186.8 179.0 182.8 177.2 146.8 67.3 66.3 54.0 56.1 54.3 48.4 53.6 84.5 54.6 64.6 45.2 46.0 42.1 137.0 75.8 73.0 224.3 260.0 276.1 268.3 266.0 275.8 268.5262.8 294.6 298.9 293.3 Mas de Pau 314,0 307,2 312,9 327,5 308,6 0.1 0 0.1 0.2 Kilo me ters ESCALA 1:10.000 Km N EW S ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Identificación divisoria de aguas ❖ Densificación red fluvial ▪ Buscar: ríos, barrancos, acequias, fuentes, puentes (cruces obras lineales) ▪ Seguir vaguadas a.arriba • Crenulaciones: – máx. concavidad de curvas de nivel – Máx. pendiente hacia aguas abajo • Criterio de Morisawa: prolongar hasta última crenulación # # # ## # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # La F oi a M ON TE S D EL SEN OR - SIER R A D E OR O P ES A C antal obo s Barranco d e C a n ta lo b o s N-340 E -26 A-7 Mas de Pavia A gu ed a 328,0 303,4 303,5 298,7311,7 307,2 299,5 289,7 241,5 244,3 249,8 240,9 236,3 261,0 193,9 187,0 186,8 179,0 182,8 177,2 146,8 67,3 66,3 54,0 56,1 54,3 48,4 53,6 84,5 54,6 64,6 45,2 42,1 137,0 75,8 73,0 224,3 260,0 276,1 268,3 266,0 275,8 268,5262,8 294,6 298,9 293,3 328.0 303.4 303.5 298.7311.7 307.2 299.5 289.7 241.5 244.3 249.8 240.9 236.3 261.0 193.9 187.0 186.8 179.0 182.8 177.2 146.8 67.3 66.3 54.0 56.1 54.3 48.4 53.6 84.5 54.6 64.6 45.2 42.1 137.0 75.8 73.0 224.3 260.0 276.1 268.3 266.0 275.8 268.5262.8 294.6 298.9 293.3 328.0 303.4 303.5 298.7311.7 307.2 299.5 289.7 241.5 244.3 249.8 240.9 236.3 261.0 193.9 187.0 186.8 179.0 182.8 177.2 146.8 67.3 66.3 54.0 56.1 54.3 48.4 53.6 84.5 54.6 64.6 45.2 46.0 42.1 137.0 75.8 73.0 224.3 260.0 276.1 268.3 266.0 275.8 268.5262.8 294.6 298.9 293.3 Mas de Pau 314,0 307,2 312,9 327,5 308,6 0.1 0 0.1 0.2 Kilo me ters ESCALA 1:10.000 Km N EW S ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Identificación divisoria de aguas ❖ Densificación red fluvial ❖ Localización aproximada: ▪ Nunca cortar red fluvial ▪ Nunca coincidir con curva de nivel ▪ A veces, coincidencia con límites administrativos # # # ## # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # ## # # # # # # # La F oi a M ON TE S D EL SEN OR - SIER R A D E OR O P ES A C antal obo s Barranco d e C a n ta lo b o s N-340 E -26 A-7 Mas de Pavia A gu ed a 328,0 303,4 303,5 298,7311,7 307,2 299,5 289,7 241,5 244,3 249,8 240,9 236,3 261,0 193,9 187,0 186,8 179,0 182,8 177,2 146,8 67,3 66,3 54,0 56,1 54,3 48,4 53,6 84,5 54,6 64,6 45,2 42,1 137,0 75,8 73,0 224,3 260,0 276,1 268,3 266,0 275,8 268,5262,8 294,6 298,9 293,3 328.0 303.4 303.5 298.7311.7 307.2 299.5 289.7 241.5 244.3 249.8 240.9 236.3 261.0 193.9 187.0 186.8 179.0 182.8 177.2 146.8 67.3 66.3 54.0 56.1 54.3 48.4 53.6 84.5 54.6 64.6 45.2 42.1 137.0 75.8 73.0 224.3 260.0 276.1 268.3 266.0 275.8 268.5262.8 294.6 298.9 293.3 328.0 303.4 303.5 298.7311.7 307.2 299.5 289.7 241.5 244.3 249.8 240.9 236.3 261.0 193.9 187.0 186.8 179.0 182.8 177.2 146.8 67.3 66.3 54.0 56.1 54.3 48.4 53.6 84.5 54.6 64.6 45.2 46.0 42.1 137.0 75.8 73.0 224.3 260.0 276.1 268.3 266.0 275.8 268.5262.8 294.6 298.9 293.3 Mas de Pau 314,0 307,2 312,9 327,5 308,6 0.1 0 0.1 0.2 Kilo me ters ESCALA 1:10.000 Km N EW S ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Identificación divisoria de aguas ❖ Densificación red fluvial ❖ Localización aproximada ❖ La divisoria pasa por crestas (espolones). Casos particulares: cimas y collados ▪ Máx. curvatura cóncava (hacia abajo) de las curvas nivel ▪ Mín. pendiente hacia aguas abajo ▪ Perpendicularmente cambio de pendiente con derivada nula # # # ## # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # La F oi a M ON TE S D EL SEN OR - SIER R A D E OR O P ES A C antal obo s Barranco d e C a n ta lo b o s N-340 E -26 A-7 Mas de Pavia A gu ed a 328,0 303,4 303,5 298,7311,7 307,2 299,5 289,7 241,5 244,3 249,8 240,9 236,3 261,0 193,9 187,0 186,8 179,0 182,8 177,2 146,8 67,3 66,3 54,0 56,1 54,3 48,4 53,6 84,5 54,6 64,6 45,2 42,1 137,0 75,8 73,0 224,3 260,0 276,1 268,3 266,0 275,8 268,5262,8 294,6 298,9 293,3 328.0 303.4 303.5 298.7311.7 307.2 299.5 289.7 241.5 244.3 249.8 240.9 236.3 261.0 193.9 187.0 186.8 179.0 182.8 177.2 146.8 67.3 66.3 54.0 56.1 54.3 48.4 53.6 84.5 54.6 64.6 45.2 42.1 137.0 75.8 73.0 224.3 260.0 276.1 268.3 266.0 275.8 268.5262.8 294.6 298.9 293.3 328.0 303.4 303.5 298.7311.7 307.2 299.5 289.7 241.5 244.3 249.8 240.9 236.3 261.0 193.9 187.0 186.8 179.0 182.8 177.2 146.8 67.3 66.3 54.0 56.1 54.3 48.4 53.6 84.5 54.6 64.6 45.2 46.0 42.1 137.0 75.8 73.0 224.3 260.0 276.1 268.3 266.0 275.8 268.5262.8 294.6 298.9 293.3 Mas de Pau 314,0 307,2 312,9 327,5 308,6 0.1 0 0.1 0.2 Kilo me ters ESCALA 1:10.000 Km N EW S ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Endorreismos ❖ Zona llana sin desagüe o con dificultades de desagüe (semiendorreismo) ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Obtención automática ❖ A partir de un MED en formato ráster mediante un SIG: Barranco de la Encantada (28km2) en el río Serpis ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Modificación del límite de cuenca ❖ Cuenca: definición superficial ▪ Pero incluye acuíferos: sus flujos no dependen del gradiente topográfico ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Elementos de la cuenca ❖ Ladera: Columna de terreno formada por: • Vegetación • Superficie • Suelo y/o substrato ❖ Acuífero: formación geológica saturada inferior (suelo y/o sustrato) ▪ Límite superior: nivel freático ❖ Cauce: Recoge la escorrentía de ladera y acuífero y la traslada hasta el desagüe ❑ S Elementos = almacenamientos Balance Hídrico ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal La ecuación de balance ❖ Plantear el principio de Conservación de Masa de agua en una parte del Ciclo Hidrológico, para conocer: ▪ Flujos en el sistema • Entradas • Salidas ▪ Almacenamientos ❖ A largo plazo, las variaciones de S son despreciables frente a la acumulación de flujo => t S OI =− 0OI →− ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Balance en el mundo FLUJOS MUNDIALES km3/año Precipitación sobre tierra 108,000 Precipitación sobre el mar 405,000 Desagües a los océanos 47,000 Evapotranspiración en tierra 61,000 Evaporación en océanos 452,000 ALMACENAMIENTOS MUNDIALES km3 % Agua superficial Lagos agua dulce 125,100 0.009 Lagos salinos 104,300 0.008 Ríos y canales 1,300 0.000 Agua subterránea Acuíferos 8,342,800 0.614 Humedad del suelo 66,700 0.005 Capa de hielo 29,199,700 2.147 Atmósfera 12,900 0.000 Océanos 1,322,330,600 97.217 TOTAL 1,360,183,400 100 ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal P F R S FB P ET ED FS S FB Balance en una cuenca ❖ Flujos de entrada: ▪ Precipitación P ❖ Flujos de salida: ▪ Evapotranspiración ET ▪ Flujo en el punto de desagüe: • Escorrentía superficial ED+FS • Flujo base FB ▪ Pérdidas subterráneas S ❖ P – ET – (ED + FS + FB) – S = ΔV/Δt ❖ Máximo recurso aprovechable = P - ET Los modelos hidrológicos ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Definición de modelo matemático ❖ Simplificación de la realidad (cuenca) ❖ Ecuaciones: describen los procesos ❖ Parámetros ▪ Caracterizan la cuenca ▪ Deben ser estacionarios ❖ Variables de estado: ▪ Definen el estado del sistema en cada momento: almacenamientos y flujos ▪ Input: necesario medir Conjunto de: - Ecuaciones - Parámetros - Variables de estado Input Output ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Variables input de la cuenca ❖Precipitación • Lluvia • Nieve • Rocío (climas tropicales y/o muy húmedos) ❖En fusión de nieve: • Temperaturas de atmósfera, precipitación y suelo • Radiación solar neta (orientación, albedo) ❖En evapotranspiración: • ETP – Temperatura y humedad atmósfera, velocidad del viento – Radiación solar neta ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Variables output de la cuenca ❖ Descarga por el punto de desagüe ▪ Normalmente la única v.e. que se mide => para calibración ❖ Evapotranspiración real ❖ Pérdidas subterráneas: flujo que no aparece en el desagüe ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Simulación hidrológica 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 0 :1 0 1 :1 0 2 :1 0 3 :1 0 4 :1 0 5 :1 0 6 :1 0 7 :1 0 8 :1 0 9 :1 0 1 0 :1 0 1 1 :1 0 1 2 :1 0 1 3 :1 0 1 4 :1 0 1 5 :1 0 1 6 :1 0 1 7 :1 0 1 8 :1 0 1 9 :1 0 2 0 :1 0 2 1 :1 0 2 2 :1 0 2 3 :1 0 Tiempo (horas UTC) In te n s id a d ( m m /h ) 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 Els Hostalets El Bruc 0.00 1 00.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 700.00 t iempo (horas UTC) HIDROGRAMA EN MAGAROLA-N-II HIDROGRAMA EN TORRENT MAL-N-II HIDROGRAMA EN CAN DALMASES-N-II Reconstrucción del evento de junio de 2000 en Riera Magarola ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Tipos según las ecuaciones utilizadas ❖ Determinísticos. Tratan de reproducir el sistema lo mejor posible • Incorporan información de todo tipo • Incorporan conocimiento del experto • Extrapolables ❖ Probabilísticos. Explicitan la ignorancia del sistema. • Ecuaciones más simples • Basados sólo en aforos y a veces también en inputs ▪ Estadísticos. Descripción muestra observada ▪ Estocásticos. Series temporales ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Modelos determinísticos ❖ Físicamente basados. Integración ecuaciones que rigen el fenómeno • Parámetros medibles directamente Pero: ▪ ¿A qué escala funcionan las ecuaciones? ▪ ¿Conceptualización del medio es real? ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Modelos determinísticos ❖ Físicamentebasados. Integración ecuaciones que rigen el fenómeno • Parámetros medibles directamente ❖ Conceptuales. Cierto grado de simplificación • Parámetros estimados indirectamente ❖ Empíricos. A partir de experimentación • Estimación por tablas • Problemas de extrapolación ❖ “Caja negra” • No es posible la estimación de parámetros => calibración imprescindible • Problemas de extrapolación ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Objetivos de la modelación hidrológica ❖ Aprender (mejor conocimiento de procesos) • Simulación histórica COMPONENTES DEL HIDROGRAMA (CALIBRACIÓN EN ALTZOLA, DEBA) 0 5 10 15 20 25 30 1 /9 /9 6 1 /1 0 /9 6 1 /1 1 /9 6 1 /1 2 /9 6 1 /1 /9 7 1 /2 /9 7 m m /d ía 0 40 80 120 160 200 240 Ppt media Escorrentía directa Flujo subsuperficial Flujo base Componentes del flujo obtenidas con el modelo TETIS en el río Deba (DIHMA, 2003) ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Objetivos de la modelación hidrológica ❖ Aprender (mejor conocimiento de procesos): completar elementos del balance no medidos (ET, S, …) • Simulación histórica ❖ Incrementar la información de la cuenca ▪ En el espacio (puntos no aforados) ▪ En el tiempo (completado de datos) • Simulación histórica ❖ Predicción • Simulación predicción de la precipitación (o inputs) • Simulación de escenarios futuros de inputs ❖ Diseño de infraestructuras: diseño hidrológico Tipos de modelos (según grado de agregación) ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Tipos de modelos según grado agregación ❖Agregados: La cuenca es una unidad • Parámetros y precipitación ctes. en el espacio • Modelación en cascada de los procesos ▪ Fuertemente sujetos a problemas de escala espacial ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Tipos de modelos según grado agregación ❖Distribuidos. División en mallas (rectangulares, triangulares, etc.) • Variabilidad espacial de parámetros y precipitación • Interacción en los procesos ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Tipos de modelos según grado agregación ❖ Pseudodistribuidos. División en nodos, subcuencas y cauces A B C D E A B C D E 1 2 3 Modelos de evento y modelos continuos ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Problemas a resolver en Hidrología ❖Tipos de problemas: ▪ Recursos hídricos: modelos continuos ▪ Avenidas: modelos de evento • Crecidas cuando hay formación de escorrentía superficial ❖Diferencias en los estudios/modelos en función de: ▪ Qué procesos son más importantes ▪ Discretización temporal ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Modelos de evento clásicos ❖Procesos importantes: ▪ Precipitación y/o fusión de nieve ▪ Producción de escorrentía • Escorrentía directa: infiltración y saturación del suelo • Interflujo ▪ Propagación de la escorrentía (red fluvial) ❖Período de simulación = duración de la tormenta ▪ Discretización temporal = 10 minutos a 1 hora ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal HEC-HMS ❖Programa de evento cuencas naturales, estándar mundial • Antiguo HEC-1 desarrollado por el USACE y de libre distribución (http://www.hec.usace.army.mil/) • “Menú a la carta” para cada proceso – Precipitación: diferentes métodos de interpolación – Producción: sólo modelos de infiltración (no balance) – Propagación en la subcuenca – Propagación en cauces entre subcuencas ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal HEC-HMS ❖Modelo originalmente pseudo-distribuido: ❖ Posibilidades de distribuido: • Producción en celda con SCS • HU distribuido ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Otros modelos/programas de evento ❖ TR20. Versión simplificada para el SCS ❖ TOPMODEL (Beven en UK): a nivel de investigación • Conceptos hidrológicos innovadores en los 80 • Origen agregado, pero hay versiones distribuidas • Múltiples versiones de programa en la web ❖ CASC2D (CSU): todo OC y distribuido ❖ WMS (http://chl.wes.army.mil/software/wms/) interface con HEC1, TR20 y CASC2D. http://chl.wes.army.mil/software/wms/ ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Programas de drenaje urbano ❖Estándares: • SWMM de la EPA • Infoworks de Wallingford Software • Mouse del DHI ❖Separación entre superficie y red de drenaje ▪ Superficie • Producción: simple (e.g.: Horton) • Propagación: embalse no lineal o planos inclinados con OC ▪ Propagación en la red con Saint-Venant 1D ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Modelos continuos clásicos ❖ Procesos importantes: ▪ Precipitación y/o fusión de nieve ▪ Evapotranspiración ▪ Flujo subterráneo • Flujo base ❖ Período de simulación = años ▪ Discretización temporal = 1 día a 1 mes ❖ Basados en balance de agua en distintos almacenamientos ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Principales modelos y programas continuos ❖ Modelos de balance simples con 2 tanques (suelo y acuífero) • Thornwaite y Mather • Témez (utilizado para el PHN como modelo distribuido) ❖ Modelos más complejos conceptuales: ▪ Modelo de Stanford. Primer modelo matemático (1959) • Actualmente en el HSPF ▪ Sacramento Soil Moisture Accounting Model (SAC-SMA) • En muchos programas. E.g., el del US NWS ▪ Modelo de 4 tanques japonés, HBV sueco, NAM del DHI, XINANJANG chino, GR-3J francés, SFB australiano, etc. ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal SAC-SMA Evapotranspiración La cuenca está compuesta por tres unidades morfológicas: al norte, la llanura del Toro, en la mitad oriental la subcuenca baja que se extiende alrededor del embalse, y por lo tanto, presenta una rápida respuesta; y al oeste, la subcuenca alta donde se encuentran las mayores altitudes (Sierra de Javalambre). La cuenca dispone, en la actualidad, de 2 pluviográfos del SAIH localizados en su interior, y de otros 6, que no Precipitación (Input) La cuenca está compuesta por tres unidades morfológicas: al norte, la llanura del Toro, en la mitad oriental la subcuenca baja que se extiende alrededor del embalse, y por lo tanto, presenta una rápida respuesta; y al oeste, la subcuenca alta donde se encuentran las mayores altitudes (Sierra de Javalambre). La cuenca dispone, en la actualidad, de 2 pluviográfos del SAIH localizados en su interior, y de otros 6, que no están localizados al interior de la Evapotranspiración La cuenca está compuesta por tres unidades morfológicas: al norte, la llanura del Toro, en la mitad oriental la subcuenca baja que se extiende alrededor del embalse, y por lo tanto, presenta una rápida respuesta; y al oeste, la subcuenca alta donde se encuentran las mayores altitudes (Sierra de Javalambre). La cuenca dispone, en la actualidad, de 2 pluviográfos del SAIH localizados en su interior, y de otros 6, que no Area permeable Area impermeable Escorrentía directa Flujo en el canal Función de distribución Caudal InterflujoAgua libre Agua capilar Flujo base primario Flujo base suplementario Flujo base total Descarga subsuperficial Agua capilar Agua libre (Almacenamiento principal) ReservaAgua libre (Almacenamiento secundario) Escorrentía superficial Percolación La cuenca está compuesta por tres unidades morfológicas: al norte, la llanura del Toro, en la mitad oriental la subcuenca baja que se extiende alrededor del embalse, y por lo tanto, presenta una rápida Superficie Zona Superior Zona Inferior Modelos distribuidos ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Ventajas modelos distribuidos: ❖ Variabilidad espacial implícita y natural ❖ Posibilidad de interacción horizontal. Ejemplos: ▪ Reinfiltración en ladera o cauce ▪ Saturación por interflujo ▪ Controles de flujo en cauces ▪ Gradiente nivel freático ❖ Posibilidad de explotar información espacial existente ❖ Resultados en cualquier punto de la cuenca❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Desventajas potenciales mod. distribuidos: ❖ Estimación de parámetros ▪ Elevado número de parámetros ▪ Calibración de lo que ocurre en una celda a partir del hidrograma en desagüe Solución: estimación indirecta previa ❖ Gestión de ingente información espacial Solución: SIG ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Modelos globales ❖ Problemas modelos de evento: ▪ Condición inicial de humedad en la cuenca » Solución: modelación continua con balance ❖ Problemas modelos continuos: ▪ Efectos de escala temporal ▪ Volúmenes durante crecidas no simulados » Solución: discretización temporal pequeña => Tendencia a modelos globales distribuidos ❑Universidad del Tolima❑Facultad de Ingeniería Forestal Miguel Barrios miguelbarrios001@gmail.com Facultad de Ingeniería Forestal Universidad del Tolima ¡Gracias por su atención! mailto:miguelbarrios001@gmail.com
