Evaluación del recurso hídrico en la cuenca del río Mijares (España) mediante el desarrollo de modelos precipitación-escorrentía

[ES] El presente Trabajo Final de Máster se enmarca en el ámbito de la modelación hidrológica aplicada a la evaluación y gestión de los recursos hídricos, y tiene como objetivo principal analizar el comportamiento hidrológico de la cuenca del río Mijares (España) mediante la implementación del modelo conceptual precipitación-escorrentía HBV. Para ello, se hace uso de la herramienta EvalHid, desarrollada en el entorno del Sistema de Soporte a la Decisión AQUATOOL, que permite simular el balance hídrico de cuencas hidrográficas complejas mediante una aproximación semidistribuida. La cuenca del río Mijares, localizada en el noreste de la península ibérica y perteneciente a la Demarcación Hidrográfica del Júcar, se caracteriza por una elevada variabilidad climatológica y una marcada heterogeneidad espacial en cuanto a usos del suelo, topografía y cobertura vegetal. Esta heterogeneidad incide de forma directa en el régimen de escorrentía, la generación de caudales y las dinámicas de infiltración, lo que hace imprescindible contar con herramientas de modelación que permitan reproducir adecuadamente estos procesos. Para el presente estudio, se evaluará el recurso en diferentes puntos dentro del sistema de explotación Mijares La Plana Castellón, entre ellos se han seleccionado tres puntos estratégicos de control y análisis: el embalse de Arenós, el embalse de Sichar y el embalse de María Cristina, los cuales constituyen los principales nodos de regulación dentro del sistema de explotación, tanto para abastecimiento urbano como para usos agrícolas. El modelo HBV, de carácter conceptual y agregativo, ha sido ampliamente utilizado en diversos contextos hidrológicos debido a su equilibrio entre simplicidad estructural y capacidad de representar los procesos físicos dominantes en una cuenca. Su implementación en EvalHid requiere la definición de subcuencas homogéneas, la recopilación de series temporales de precipitación, evapotranspiración potencial y, opcionalmente, temperatura del aire, así como información morfométrica básica. La calibración del modelo se ha realizado utilizando series históricas de caudales aforados y/o restituidos a régimen natural, siguiendo criterios de ajuste basados en indicadores estadísticos como el coeficiente de eficiencia de Nash-Sutcliffe (NSE). Durante el desarrollo del trabajo, se pretende analizar distintas configuraciones de calibración, atendiendo a la coherencia hidrológica de los parámetros obtenidos y su representatividad respecto a las características físicas de cada subcuenca. Asimismo, se evaluará la sensibilidad del modelo ante la variabilidad climática, lo que permite identificar su robustez frente a distintos escenarios de cambio hidrológico. Este estudio representa una contribución significativa en la aplicación de modelos precipitación-escorrentía al contexto mediterráneo español, caracterizado por una alta presión sobre los recursos hídricos y una creciente necesidad de herramientas para la planificación sostenible. La integración del modelo HBV en EvalHid, y su aplicación a la cuenca del río Mijares, ofrece una base sólida para la toma de decisiones en la gestión integrada del recurso, el diseño de estrategias de adaptación al cambio climático y la evaluación de políticas hidráulicas en el ámbito de la Confederación Hidrográfica del Júcar. En este sentido, el trabajo refuerza la utilidad de las herramientas de modelación hidrológica no solo como instrumentos de análisis, sino también como soporte técnico para una gestión más eficiente, equitativa y resiliente del recurso agua.

[EN] This Master's Thesis falls within the scope of hydrological modeling applied to the evaluation and management of water resources. Its main objective is to analyze the hydrological behavior of the Mijares River basin (Spain) through the implementation of the HBV conceptual rainfall runoff model. To achieve this, the EvalHid tool is employed, which was developed within the AQUATOOL Decision Support System. EvalHid enables the simulation of the water balance in complex river basins using a semi-distributed approach. The Mijares River basin, located in the northeast of the Iberian Peninsula and part of the Júcar River Basin District, is characterized by significant climatic variability and marked spatial heterogeneity in land use, topography, and vegetation cover. This heterogeneity directly influences runoff patterns, streamflow generation, and infiltration dynamics, making it essential to employ modeling tools capable of accurately reproducing these processes. For this study, the water resource is evaluated at various points within the Mijares Plana de Castellón exploitation system. Three strategic control and analysis points have been selected: the Arenós, Sichar, and Mª Cristina reservoirs, which constitute the main regulation nodes of the system, both for urban supply and agricultural use. The HBV model, conceptual and lumped in nature, has been widely applied in various hydrological contexts due to its balance between structural simplicity and its ability to represent dominant physical processes within a watershed. Its implementation in EvalHid requires the definition of homogeneous sub-basins, the collection of time series of precipitation, potential evapotranspiration, and optionally, air temperature, along with basic morphometric data. The model has been calibrated using historical flow series either observed or reconstructed under natural conditions following performance criteria based on statistical indicators such as the Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) coefficient. Throughout the development of this work, various calibration configurations are analyzed, paying close attention to the hydrological coherence of the resulting parameters and their representativeness of the physical characteristics of each sub-basin. Additionally, the model's sensitivity to climate variability is evaluated to assess its robustness under different hydrological change scenarios. This study constitutes a meaningful contribution to the application of rainfall runoff models in the Spanish Mediterranean context, which is characterized by high pressure on water resources and an increasing need for tools that support sustainable planning. The integration of the HBV model in EvalHid and its application to the Mijares River basin provides a solid foundation for informed decision-making in integrated water resource management, the design of climate change adaptation strategies, and the assessment of hydraulic policies within the jurisdiction of the Júcar River Basin Authority. In this regard, the work reinforces the utility of hydrological modeling tools not only as analytical instruments but also as technical support for more efficient, equitable, and resilient water resource management.