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Timestamp: 2018-12-15 12:03:53+00:00

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Blanca Vidal Redondo
3 FIGURA 2. Area del territorio español [en azul) donde se estudian los recursos hídricos procedentes de la acumulación nival. Programa ERHIN. lite para la cuantificación de las superficies innivadas, realización de estudios para la aplicación de métodos hidrológico-estadísticos para la cuantiñcación de nieve acumulada y previsión de aportaciones, desarrollo de modelos de simulación hidrológica para la gestión de embalses de cabecera y su integración con el SAIH (Sistema Automático de Información Hidrológica) para facilitar el acceso a la información en tiempo real y la publicación de diversos libros con los resultados obtenidos de los trabajos desarrollados. Apoyada en todos estos trabajos se plantea en el apartado siguiente la metodología que actualmente se está desarrollando para ayudar a la toma de decisiones en embalses de cabecera afectados por el fenómeno nival. 4. METODOLOGÍA PROPUESTA PARA AYUDAR A LA GESTIÓN DE LOS EMBALSES 4.1. ESTRUCTURA Se plantea un conjunto de técnicas y metodologías seleccionadas e integradas en un único modelo para la cuantiñcación de la cubierta nival y previsión de los caudales derivados de la fusión. Esta integración tiene como objetivo principal la compatibilización de los datos nivales obtenidos del análisis de las mediciones directas en campo y la fotografía satélite, con los resultados nivales calculados por el modelo hidrológico de simulación a partir de datos meteorológicos, para aprovechar el efecto sinérgico del tratamiento simultaneo de toda la información disponible. Como resultado final se ha desarrollado un sistema (aplicable en tiempo real) que, partiendo de unas previsiones meteorológicas, proporcione los resultados más probables de la evolución del manto nival (distribución y cuantificación del volumen de agua almacenado en forma de nieve) y de las aportaciones provenientes de su fusión. La aplicabihdad de estos resultados es evidente, ya que ayuda a la gestión de los embalses, tanto en situación ordinaria, como en situación extraordinaria. La metodología adoptada incluye dos modelos conceptuales diferentes. El primero es un modelo de simulación hidrológica (precipitación-escorrentía) y el segundo es un modelo geoestadístico que permite la cuantificación del manto nival para una fecha en la que se disponen de observaciones nivales (mediciones de campo y fotografía satélite). Estos dos modelos están sustentados sobre un mismo soporte de trabajo dando lugar al modelo conjunto (ver fig. 3). Para la simulación hidrológica se ha seleccionado el modelo distribuido de simulación continua denominado AS- TER, desarrollado específicamente para su aplicación en cuencas con relieves aííruptos, y con cambios meteorológicos muy marcados en el tiempo y en el espacio. Como principales ventajas del modelo debe destacarse la posibilidad de poder seleccionar las resoluciones espaciales y temporales para la simulación en función de las necesidades del usuario, el tratamiento desagregado que hace de las variables precipitación y temperatura y el análisis específico del fenómeno nival. El modelo geoestadístico desarrollado para el tratamiento de la información nival se soporta sobre un SIG y permite realizar un tratamiento de la información puntual (pértigas y telenivómetros) y areal (fotografía satélite) mediante la aplicación de la siguiente expresión. CEA; = F ( X, y f(cota),t,t)
4 FIGURA 3. Esquema detallado de la metodología propuesta. Donde: CEA; - Columna equivalente de agua para un punto i(x, y, z) de la cuenca estudiada F - Función de interpolación seleccionada f(cota) - Ley de innivación que tiene en cuenta de forma determinista la variabilidad del volumen de agua en forma de nieve con respecto a la cota T - Procedencia del dato t - Instante temporal Diseñado este modelo conjunto, la simple inclusión de una hipótesis meteorológica (precipitación y temperatura), permite realizar previsiones de la evolución de la cubierta nival y los caudales circulantes por el punto de control COMPATIBILIZACIÓN DE INFORMACIÓN Dado que existen diversos orígenes de información para el modelo planteado, como son el modelo digital del terreno (MDT), el propio modelo hidrológico distribuido, las estaciones hidro-meteorológicas, la fotografía satélite y las pértigas y/o telenivómetros de medida de nieve en campo, es necesario plantear un sistema preciso, pero sencillo, para su organización y gestión. Por ello, se ha adoptado el uso de un Sistema Información Geográfico, que se ha desarrollado sobre Are View. El SIG permite un tratamiento ágil y efectivo especialmente en el caso de la cubierta nival, íntimamente relacionada con la morfología del terreno, donde se puede disponer de información puntual (medidas de campo) y areal (fotografía satélite) CRITERIOS DE AJUSTE Y CALIBRADO El modelo planteado hace necesario el desarrollo de una metodología para el tratamiento conjunto de la información proporcionada por el modelo geoestadístico y el modelo hidrológico, todo ello dirigido a optimizar los resultados alcanzados en la simulación de la cubierta nival y los caudales derivados de la fusión. El modelo hidrológico proporciona una información continua del estado de la cubierta nival y los caudales circulantes en el punto de control, mientras que el modelo geoestadístico permite calcular el estado de la cubierta nival para el día en que se dispone de los datos observados en la campaña nival y la correspondiente fotografía satélite. Por otro lado, la estación el embalse emplazado en el punto de control permite conocer los caudales circulantes por dicho punto. Esto implica que se dispone para la calibración de información del manto nival y de los caudales fluyentes. Para la calibración del modelo se ha diseñado una metodología de optimización de los parámetros que rigen el comportamiento del modelo hidrológico a partir de los resultados del modelo geoestadístico y los caudales observados en el punto de control (ver fig. 4). En primer lugar, se propone un ajuste del modelo atendiendo al estudio comparativo entre la distribución espacial del manto nival (espesor y densidad, o su equivalente en columna de agua liquida) calculada por el modelo y la obtenida a partir de las mediciones de campo y la fotografía satélite. Esta optimización se debe realizar considerando la distribución espacio-temporal de la cubierta nival, que para cada cuenca vendrá condiciona por la resolución espacial escogida para del modelo distribuido. Gomo función objetivo (criterio de optimización) en este caso se ha adoptado la minimización del error cuadrático entre los resultados proporcionados por el modelo hidrológico y el geoestadístico, extendido a todo el modelo distribuido, tal y como queda representado en la siguiente expresión. F.Objetivo = min^^ (yj^p]^m.simul^un _ yj^pj^m.geoestadtstico j Donde: yj^^^simuiación _ Volumen de agua en forma de nieve obtenido a partir del modelo hidrológico de simulación para la celda i y la fecha a. yj^^meoestadistico _ Volumen de agua en forma de nieve obtenido a partir del modelo geoestadístico para la celda i y la fecha a. n - número de celdas del modelo distribuido que representa la cuenca. f- Número de fechas para las que se dispone de observaciones del manto nival.
5 FIGURA 4. Esquema del procedimiento propuesto para realizar el calibrado. Ajustados los parámetros que condicionan la evolución de la cubierta nival se plantea el estudio comparativo, para la resolución temporal adoptada, entre los caudales fluyentes registrados en el punto de control y los calculados por el modelo hidrológico para el mismo lugar del cauce. En este caso la función objetivo adoptada es la minimización del error cuadrático entre los resultados de caudales observados y calculados, extendía a todo el periodo de simulación incluido en la fase de calibración. F.Objetivo = min j, {Qf""'"'^ - Qf' Donde: Qqhíxrvado _ g^udal observado en el punto de control en el instante i. Qfaicuiado _ gaudal calculado por el modelo hidrológico en el punto de control en el instante i. m - número de instantes para los que se realiza la simulación. Concluida la fase de calibración, el modelo permite incorporar el estado espacio-temporal de la cubierta nival calculado a partir del modelo geoestadístico para posteriores mediciones (fuera del período de simulación) en el modelo hidrológico, para eliminar los posibles errores acumulativos en el cálculo de las reservas hídricas disponibles en forma de nieve CONCLUSIONES Con el planteamiento realizado se ha conseguido diseñar un modelo nival que permite incluir toda la información disponible referente al dicho fenómeno y que en cada momento podrá ser adaptado a la información disponible y las nuevas técnicas que se desarrollen y apliquen (imágenes satélite obtenidas mediante sensores ópticos, densidades y espesores obtenidos de sensores activos, telenivómetros, etc.). Esta estructura permite una previsión continua del fenómeno nival (estado del manto nival y escorrentías procedentes de la fusión), así como su calibración a partir en los datos observados (sistemas de información hidrológica, mediciones de campo, telenivómetros, fotografía satélite, etc.), reduciendo al máximo aquellas desviaciones que se pueden producir entre la situación real y la simulada, que en el caso de la nieve son acumulativas. El modelo también permite la corrección en tiempo real del estado de la cobertura nival calculada a partir de las observaciones realizadas. Con todo ello, se considera que la metodología propuesta proporciona una información nival precisa y muy útil para ayudar a la gestión de los embalses emplazados en cuencas afectadas por este fenómeno, ya que permite estimar el volumen de agua almacenado en forma de nieve aguas arriba del embalse y la evolución temporal de los caudales fluyentes procedentes de su fusión, variables imprescindibles para el responsable de la explotación. Por todo ello, en el territorio español, dentro del programa ERHIN se está procediendo a la implantación de esta metodología para ayudar a la gestión de los embalses de cabecera, tanto en situación ordinaria como extraordinaria. 5. EXPERIENCIA EN LAS CUENCAS ESPAÑOLAS En el territorio español el fenómeno nival, desde el punto de vista de la gestión hídrica tiene relevancia en la cuencas de cabecera de Pirineos, Cordilleras Cantábrica e Ibérica, Sistema Central y Sierra nevada. Dentro del programa ERHIN se ha realizado la instalación de una red de control del manto nival que en el Pirineo consta de 113 pértigas instaladas en los años 1986 y 1987 y que cubren una superficie aproximada de km^, en la Cordillera Cantábrica de 127 pértigas instaladas en los años 1989 y 1990 cubriendo km^, en Sierra Nevada 24 pértigas instaladas en el año 1990 cubriendo una superficie de km^, y en el Sistema Central formada por 4 telenivómetros instalados en el año par cubrir una superficie de kml
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