modelos integrados en la plataforma fews-dss duero
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MODELOS INTEGRADOS EN LA PLATAFORMA FEWS-DSS DUEROTRANSCRIPT
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