MODELOS INTEGRADOS EN LA PLATAFORMA FEWS-DSS DUERO

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