Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino CONFEDERACIÓN HIDROGRÁFICA DEL DUERO SISTEMA AUTOMÁTICO DE INFORMACIÓN HIDROLÓGICA Valladolid 19 Septiembre 2011
Documento MODELOS INTEGRADOS EN LA PLATAFORMA FEWS Autor E. Ortiz, Hidrogaia SL, Valencia
MODELOS RAINMUSIC: combinación bayesiana de datos de lluvias provenientes de distintas fuentes (pluviómetros y radar)
TOPKAPI: modelo hidrológico distribuido físicamente basado para la reproducción de los procesos de transformación de la precipitación en escorrentía
ANN: modelo de redes neuronales para la estimación de caudales en puntos críticos de la red hidrográfica
SOBEK: modelo de simulación hidráulica para la reproducción de la propagación de la onda de crecida
Combinación Radar – Pluviómetros: RAINMUSIC RainMusic interpola datos puntuales de precipitación y los combina con datos de precipitación provenientes de radar (y, eventualmente, de satélite) utilizando técnicas bayesianas (Todini, 2001, Hydrol. and Earth Sys. Sci.).
50 km 50 km
Combinación Radar – Pluviómetros: RAINMUSIC Bkriging Bkrigingárea áreacompuesta compuestapor por55celdas celdas de de22km km(tamaño (tamañodel delpíxel píxeldel delradar) radar)
Macro Macroárea áreacompuesta compuestapor por55Bkriging Bkriging áreas, áreas,utilizada utilizadaen enelelcaso casode de realizarse combinación con realizarse combinación consatélite satélite
Combinación Radar – Pluviómetros: RAINMUSIC
04/01/2010 17:00
04/01/2010 14:00
Radar
-
Block Kriging
-
Combinación
El modelo hidrológico TOPKAPI TOPKAPI es un modelo hidrológico distribuido fisicamente basado que reproduce el comportamiento de las componentes principales del ciclo hidrológico (Todini y Ciarrapica, 2001, Math. Mod. of Large Watershed Hydrol.; Liu y Todini, 2001, Hydrol. and Earth Sys. Sci.). Evapo-traspiración Nieve Infiltración Escorrentía superficial Percolación
Flujo subsuperficial Embalses
Propagación en cauce
El modelo hidrol贸gico TOPKAPI Construcci贸n del modelo TOPKAPI en el Duero Hidrograf铆a
Litolog铆a (tipos del suelo)
MDT
Usos del suelo
El modelo hidrol贸gico TOPKAPI Un ejemplo: la cuenca de San Jos茅
Las redes neuronales: modelo ANN ANN: herramienta matemática DATA-DRIVEN de modelación de procesos no lineales VENTAJAS: Captación de relaciones complejas entre variables hidrológicas (precipitación, caudal, nivel de embalse, …) Velocidad de ejecución en aplicaciones en tiempo real Posible incorporación de variables cualitativas y criterios de clasificación
Variables de INPUT (caudal en estaciones de aforo aguas arriba)
ANN
Variables de OUTPUT (caudal en el desagüe de la cuenca)
Las redes neuronales (ANN): incertidumbre
Nivel Probabilidad de desbordamiento
Modelo de incertidumbre asociado a ANN
Nivel esperado Predicci贸n y=f(Q) Da帽os
Definici贸n de bandas de incertidumbre con probabilidad asociada
Modelo sin incertidumbre
No Alarma
Modelo con Incertidumbre
Alarma depende de da帽os y prob. desbord.
Las redes neuronales (ANN): incertidumbre Un ejemplo: Pisuerga y Benavente
El modelo hidráulico SOBEK Modelo matemático de simulación hidráulica de flujo en lámina libre en régimen variable Herramienta de reproducción de la propagación de una crecida en el territorio Dado un conjunto de hidrogramas de crecida como input (derivados de las previsiones hidrológicas), el modelo calcula, en cada nodo de cálculo y para cada paso de tiempo, los caudales y niveles de agua. Software integrado en la plataforma FEWS
El modelo hidráulico SOBEK Río Pisuerga
Calibra Cabezon (2006-Febrero/Junio) 250 AF067 Cabezón Sim AF067 - Cabezon
Calibración
200
Perfil longitudinal del río Pisuerga
Q (m3/s)
150
100
50
6
28
/0 6
/0
/0
6
6 /0 6 21
/0 6 14
07
/0 6
/0
/0
6
6 /0
/0
/0 5 31
/0 5 24
17
/0 5
/0
6
6
6
6
/0
10
/0 5 03
Fecha (dd/mm/aaaa)
/0 5
/0
6
6
/0 /0 4
26
19
/0 4
/0
/0
6
6 /0 4 12
/0 4 05
29
/0 3
/0
/0
6
6 /0 /0 3
22
/0 3 15
/0 3 08
/0
/0
6
6
6
6
/0
01
/0 3
/0
6 /0
/0 2 22
/0 2 15
/0 2 08
01
/0 2
/0
/0
6
6
0
El modelo hidráulico SOBEK Río Tormes
Calibra Salamanca (2001) 450 Nota: Los caudales de entrada al modelo son los caudales aguas arriba del embalse de VillaGonzalo cuando deberían ser los de aguas abajo.
MA571 - Salamanca
400
Sim MA571 - Salamanca
350
Q (m3/s)
300
250
200
150
100
50
01 /0 4/ 30
23
/0 4/
01
01
01
/0 4/ 16
/0 4/
01 09
/0 4/ 02
/0 3/
01
01
Fecha (dd/mm/aaaa)
26
01
/0 3/ 19
/0 3/
01 12
/0 3/ 05
/0 2/
01
01 26
/0 2/
01 19
/0 2/ 12
/0 2/
01
01 05
01
/0 1/ 29
/0 1/
01 22
/0 1/ 15
/0 1/ 08
01
/0 1/
01
01
0
Fecha (dd/mm/aaaa) 12/09/04
300
29/08/04
400
15/08/04
01/08/04
18/07/04
04/07/04
Sim MA002 - Zamora
20/06/04
MA002 - Zamora
06/06/04
23/05/04
09/05/04
25/04/04
11/04/04
28/03/04
14/03/04
29/02/04
15/02/04
01/02/04
18/01/04
04/01/04
21/12/03
07/12/03
23/11/03
09/11/03
26/10/03
12/10/03
28/09/03
14/09/03
31/08/03
Q (m3/s)
El modelo hidráulico SOBEK Río Duero
600
Calibra Zamora (2004)
500
Calibración
Perfil longitudinal del río Duero
200
100
0