modelos integrados en la plataforma fews-dss duero
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MODELOS INTEGRADOS EN LA PLATAFORMA FEWS-DSS DUEROTRANSCRIPT
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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
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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
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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.).
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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
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Combinación Radar – Pluviómetros:
RAINMUSIC04/01/2010 14:00
Radar - Block Kriging - Combinación
04/01/2010 17:00
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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
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El modelo hidrológico TOPKAPI
Construcción del modelo TOPKAPI en el Duero
Hidrografía MDT
Litología (tipos del suelo) Usos del suelo
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El modelo hidrológico TOPKAPI
Un ejemplo: la cuenca de San José
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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
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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
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Las redes neuronales (ANN): incertidumbre
Un ejemplo: Pisuerga y Benavente
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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
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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
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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.
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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