Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino

CONFEDERACIÓN HIDROGRÁFICA DEL DUEROSISTEMA AUTOMÁTICO DE INFORMACIÓN HIDROLÓGICA

Valladolid 19 Septiembre 2011

DocumentoMODELOS INTEGRADOS EN LA PLATAFORMA FEWS

AutorE. 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.).

Combinación Radar – Pluviómetros:

RAINMUSIC50 km

50

km

Bkriging área compuesta por 5 celdas

de 2 km (tamaño del píxel del radar)Bkriging área compuesta por 5 celdas

de 2 km (tamaño del píxel del radar)

Macro área compuesta por 5 Bkriging

áreas, utilizada en el caso de

realizarse combinación con satélite

Macro área compuesta por 5 Bkriging

áreas, utilizada en el caso de

realizarse combinación con satélite

Combinación Radar – Pluviómetros:

RAINMUSIC04/01/2010 14:00

Radar - Block Kriging - Combinación

04/01/2010 17:00

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.).

Propagación en cauce

Infiltración

Percolación

Evapo-traspiración

Escorrentía superficial

Flujo subsuperficial

Nieve

Embalses

El modelo hidrológico TOPKAPI

Construcción del modelo TOPKAPI en el Duero

Hidrografía MDT

Litología (tipos del suelo) Usos del suelo

El modelo hidrológico TOPKAPI

Un ejemplo: la cuenca de San José

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)

Variables de OUTPUT

(caudal en el desagüe

de la cuenca)

ANN

Las redes neuronales (ANN): incertidumbre

Modelo sin incertidumbre

Modelo con Incertidumbre

No Alarma

Alarma depende de daños y prob. desbord.

Probabilidad de desbordamiento

Nivel esperado

Predicción y=f(Q)

Daños

Nivel

Modelo de incertidumbre

asociado a ANN

Definición de bandas de

incertidumbre con

probabilidad asociada

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)

0

50

100

150

200

250

01/02/06

08/02/06

15/02/06

22/02/06

01/03/06

08/03/06

15/03/06

22/03/06

29/03/06

05/04/06

12/04/06

19/04/06

26/04/06

03/05/06

10/05/06

17/05/06

24/05/06

31/05/06

07/06/06

14/06/06

21/06/06

28/06/06

Fecha (dd/mm/aaaa)

Q (m3/s)

AF067 Cabezón

Sim AF067 - Cabezon Calibración

Perfil longitudinal del río

Pisuerga

El modelo hidráulico SOBEK

Río Tormes

Calibra Salamanca (2001)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

01/01/01

08/01/01

15/01/01

22/01/01

29/01/01

05/02/01

12/02/01

19/02/01

26/02/01

05/03/01

12/03/01

19/03/01

26/03/01

02/04/01

09/04/01

16/04/01

23/04/01

30/04/01

Fecha (dd/mm/aaaa)

Q (m3/s)

MA571 - Salamanca

Sim MA571 - Salamanca

Nota: Los caudales de entrada al modelo son los caudales aguas arriba del embalse

de VillaGonzalo cuando deberían ser los de

aguas abajo.

El modelo hidráulico SOBEK

Río Duero

Calibra Zamora (2004)

0

100

200

300

400

500

600

31/08/03

14/09/03

28/09/03

12/10/03

26/10/03

09/11/03

23/11/03

07/12/03

21/12/03

04/01/04

18/01/04

01/02/04

15/02/04

29/02/04

14/03/04

28/03/04

11/04/04

25/04/04

09/05/04

23/05/04

06/06/04

20/06/04

04/07/04

18/07/04

01/08/04

15/08/04

29/08/04

12/09/04

Fecha (dd/mm/aaaa)

Q (m3/s)

MA002 - Zamora

Sim MA002 - Zamora Calibración

Perfil longitudinal del río

Duero