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APLICACIÓN DEL MODELO SWAT PARA LA ESTIMACIÓN DE CAUDALES Y SEDIMENTOS
- 10 noviembre, 2023
- Categoria: Noticias
La simulación hidrológica pretende reproducir con la ayuda de un computador, todos los procesos físicos que conforman el ciclo hidrológico en una cuenca hidrográfica, utilizando un modelo matemático que los represente adecuadamente. De entre los modelos hidrológicos de simulación continua el modelo SWAT, permite pronosticar el impacto del manejo del suelo en la generación de sedimentos y la regulación del agua en cuencas hidrográficas.
Un modelo para simulación hidrológica, al brindar la posibilidad de reproducir todos los componentes del ciclo hidrológico con la ayuda de un computador, se convierte en un banco de pruebas que le permite al investigador simular condiciones futuras, que afectarían a uno o varios de los procesos físicos que intervienen en dicho ciclo. La implantación de obras de captación, corrección de cauces, la urbanización, el cambio del uso de suelo, entre otros, son hechos que afectan directamente el movimiento y la producción del agua en una cuenca hidrográfica.
Por otra parte, el volumen de sedimentos que una corriente de agua transporta, es un factor de gran importancia para el diseño y operación de obras hidráulicas y es el manejo de los recursos naturales el que influye directamente en la mayor o menor producción de sedimentos en una cuenca hidrográfica.
EL MODELO SWAT
El Soil and Water Assessment Tool (SWAT) es un programa de modelamiento hidrológico diseñado por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos en conjunto con la Universidad de Texas. Este modelo permite simular la producción de agua y sedimentos en cuencas hidrográficas, así como el efecto que en la calidad del agua tienen las practicas agronómicas por el uso de pesticidas y fertilizantes.
El SWAT se basa en un balance hídrico para determinar la entrada, salida y almacenamiento de agua en la cuenca. Para el modelamiento, la cuenca hidrográfica se divide en pequeñas subcuencas con el fin de mejorar la exactitud de los cálculos. Adicionalmente el SWAT trabaja por unidades de respuesta hidrológica (HRU) obtenidas del cruce de los diferentes tipos de suelo con las coberturas presentes.
BALANCE HÍDRICO
La hidrología del modelo se basa en el criterio de que el agua entra, sale y se almacena como lo describe la ecuación:
Donde SWt es el contenido de agua en el suelo el día t, SW Es el agua aprovechable por las plantas o el contenido de agua en el suelo menos el contenido de agua a 15 bar, t es el tiempo en días, R es la precipitación diaria, Q es la cantidad de escorrentía diaria, ET la evapotranspiración diaria, P la precolación diaria y QR el flujo de retorno o flujo base; todas
las unidades son en mm.
La cantidad de escorrentía es estimada aplicando la metodología de numero de la curva del Servicio de Conservación de Suelos de los Estados Unidos, con datos de lluvia diarios. Esta ecuación se fundamenta en que la escorrentía esta determinada por el suelo, la cobertura de suelo y la practica de manejo que en este se realice.
El agua que penetra en el suelo o infiltracion puede tomar varios caminos: incrementar la humedad del suelo en la zona radical, moverse subsuperficialmente como flujo lateral hacia los canales de drenaje, recargar acuiferos poco profundos, donde esta agua tambien llegara hasta los canales de drenaje y recargar acuiferos profundos. El SWAT considera flujo lateral, percolacion y flujo de retorno.
El modelo SWAT ofrece tres métodos para la estimación de la evaporanspiración potencial:
Penman-Monteith, Hargreaves and Sammami y Priestley – Taylor
Las variables climáticas utilizadas por el SWAT son la precipitación, la temperatura del aire, radiación solar, velocidad del viento y humedad relativa. Si la precipitación y la temperatura diaria están disponibles deben ser ingresadas directamente al modelo, sino, el generador de variables climáticas puede simular la temperatura y precipitación diaria. Para aplicaciones practicas, se recomienda utilizar las simulaciones del simulador de clima como ultima opción.
ESTIMACIÓN DE SEDIMENTOS
La producción de sedimentos es calculada para cada unidad de respuesta hidrológica con la modificada ecuación de la perdida universal del suelo (MUSLE):
Donde Y es la producción de sedimentos desde la subcuenca en t, V es el volumen de escurrimiento superficial para la subcuenca en m3, qp es la tasa de flujo pico en m3/s, K es el factor de erodabilidad del suelo, C es el factor de manejo, PE es el factor de practica del control de la erosión y LS es el factor de longitud de inclinación