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MODELOS HIDROLÓGICOS (GR4J, HBV y SOCONT)
- 11 diciembre, 2023
- Categoria: Noticias
La modelación hidrológica es una herramienta de gran importancia para el pronóstico hidrológico, prevenir las inundaciones y alertar a la población. Los modelos hidrológicos presentados son de tipo conceptual, entre ellos el HBV, que fue aplicado bajo diversas condiciones climatológicas, mostrando resultados satisfactorios y serán ejemplificados en breve, el modelo SOCONT (Soil Contribution) también fue estudiado en la predicción de crecidas operativas y la estimación de inundaciones y el modelo GR4J con aplicaciones en la modelación y pronóstico hidrológico en cuencas de Francia y Suiza, en cuencas de Perú y el impacto de cambio climático en Iraq.
En tal sentido, la modelación hidrológica depende en gran medida de la calidad y cantidad de datos disponibles para el proceso de calibración y validación, asimismo el uso de varios modelos hidrológicos de lluvia escorrentía, permiten disminuir las incertidumbres en la predicción hidrológica. Un rendimiento insatisfactorio podría atribuirse a datos meteorológicos insuficientes junto con una distribución espacial de lluvia muy heterogénea.
En la actualidad, existen escasas evidencias en la aplicación de modelos hidrológicos a paso de tiempo diario que puedan dar mayor certidumbre en el pronóstico de caudales en cuencas peruanas.
Descripción de modelos hidrológicos
El modelo GR4J es un modelo hidrológico conceptual utilizado para simular el comportamiento de cuencas hidrográficas. Fue desarrollado por André Grancher y André Oudin en Francia. La sigla «GR4J» proviene de los apellidos de los dos desarrolladores.
Este modelo se utiliza para estimar la escorrentía superficial y simular el flujo de agua en una cuenca hidrográfica. Se basa en conceptos hidrológicos y meteorológicos para representar los procesos clave, como la precipitación, la evapotranspiración, la retención de agua en el suelo y la escorrentía. Aunque es un modelo conceptual, ha sido aplicado en diversas regiones del mundo y ha demostrado ser útil en la gestión del agua y la predicción de caudales.
Características
- Conceptual: El GR4J es un modelo hidrológico conceptual, lo que significa que se basa en conceptos simplificados de los procesos hidrológicos en lugar de intentar representar detalladamente cada componente del sistema.
- Cuatro parámetros clave: El modelo utiliza cuatro parámetros principales para caracterizar la cuenca hidrográfica y sus respuestas a la precipitación. Estos parámetros son ajustados para adaptarse a las condiciones específicas de la cuenca que se está modelando.
- Procesos clave: Incluye representaciones simplificadas de procesos hidrológicos clave, como la retención de agua en el suelo, la infiltración, la evapotranspiración y la generación de escorrentía superficial.
- Precipitación efectiva: El modelo calcula la precipitación efectiva, que es la cantidad de precipitación que contribuye a la escorrentía superficial. Esto se logra mediante la aplicación de coeficientes y funciones no lineales.
- Flexibilidad: A pesar de su simplicidad conceptual, el GR4J ha demostrado ser flexible y adaptable a diversas condiciones hidrológicas. Puede ser utilizado en una variedad de escalas, desde cuencas pequeñas hasta cuencas más grandes.
- Aplicaciones: Se utiliza comúnmente para la simulación y pronóstico de caudales en cuencas hidrográficas. Su aplicabilidad y rendimiento pueden variar según las características específicas de la cuenca y la calidad de los datos disponibles.
- Desarrollo continuo: A lo largo del tiempo, se han desarrollado variantes y mejoras del modelo GR4J para abordar limitaciones específicas o adaptarse a diferentes condiciones hidrológicas.
El modelo HBV (Hydrologiska Byråns Vattenbalansavdelning) es otro modelo hidrológico conceptual utilizado para simular el comportamiento de cuencas hidrográficas. Fue desarrollado por el Servicio Hidrológico Sueco (SMHI). Al igual que el modelo GR4J, el modelo HBV es un enfoque conceptual que simplifica los procesos hidrológicos para representar la interacción entre la precipitación, la nieve, la infiltración, la escorrentía superficial y otros componentes en una cuenca hidrográfica.
Características
- División en Reservorios: El modelo divide la cuenca hidrográfica en diferentes «reservorios» que representan componentes como la nieve, el suelo y la escorrentía.
- Procesos Hidrológicos Representados: Incluye representaciones de procesos como la acumulación y derretimiento de nieve, la infiltración en el suelo, la evaporación, y la generación de escorrentía.
- Parámetros Ajustables: Al igual que el GR4J, el modelo HBV utiliza parámetros ajustables que se calibran para adaptarse a las características específicas de la cuenca que se está modelando.
- Adaptabilidad: Puede ser utilizado en una variedad de cuencas hidrográficas y ha sido aplicado en diferentes regiones del mundo.
- Aplicaciones: Se utiliza comúnmente para la simulación y pronóstico de caudales, la gestión de recursos hídricos y el estudio de la respuesta hidrológica de cuencas a eventos de lluvia.
«Al igual que con cualquier modelo hidrológico, la calidad de los resultados del HBV depende de la calidad de los datos utilizados para calibrarlo y de la capacidad del modelo para representar de manera adecuada los procesos hidrológicos en la cuenca específica.»
El modelo hidrológico SOCONT, tiene dos niveles de discretización. El primer nivel corresponde a la separación entre la parte cubierta de hielo de la cuenca (cubierta por glaciares o hielo aislados) y la parte no cubierta de hielo
Este modelo desarrollado por Consuegra & Vez (1996) presenta una estructura similar a los modelos GR (Edijatno & Michel, 1989). El modelo SOCONT (Soil Contribution) articula en serie a tres modelos hidrológicos de menor complejidad. El modelos SnowGSM (Glacier Snow Melting), el primero de ellos, denido como un modelo determinístico conceptual, simula la evolución transitoria de la acumulación de la nieve en función de la temperatura (T) y la precipitación (Peq); la salida de este modelo es llevado al modelo GR3 (Génie Rural à 3 paramètres), el cual usa la precipitación neta y la evapotranspiración para producir una inltración y un caudal base y por último las salidas del modelo GR3 es transitada por el modelo SWMM («Storm Water Management Model») que nalmente produce la escorrentía supercial. El modelo SOCONT (Figura 2b) propone un reservorio lineal para la contribución de la nieve, otro no lineal que representa el agua subterránea y un último también no lineal para la escorrentía directa. En total, 11 parámetros de calibración representan a este modelo (Tabla 1), de los cuales 6 corresponden al submodelo de nieve (SnowGSM), el cual separá la precipitación líquida de la sólida.