Análisis del comportamiento de modelos hidrológicos para predecir el caudal en cuencas no aforadas usando modelos de regionalización hidrológica

Abstract

[ES] El objetivo del presente trabajo de fin de máster es realizar el análisis del comportamiento de métodos de predicción hidrológica en cuencas no aforadas. Para ello, se utilizará la técnica de regionalización hidrológica. Este método permite transferir parámetros de interés de cuencas aforadas a cuencas no aforadas para realizar la predicción del caudal de estas últimas. Las técnicas de regionalización hidrológicas usadas en el presente trabajo serán: Regresión Múltiple Lineal, Proximidad Espacial y Similitud Física. El análisis de la veracidad de este método de predicción se realizará mediante el análisis de 3952 cuencas aforadas (3540 de ellas en el continente norteamericano, 412 de ellas situadas en Francia). El desempeño del método se realizará calculando la eficiencia en la predicción del caudal de cada una de las cuencas mediante las técnicas de regionalización hidrológica como si la cuenca fuera no aforada. Las cuencas serán simuladas mediante una configuración de 140 modelos hidrológicos que serán el resultado de la combinación de los parámetros pertenecientes de once modelos hidrológicos existentes. Se analizará tanto la capacidad como la calidad de predicción de la simulación analizando varios aspectos. En primer lugar, se analizará qué parámetros de los 140 modelos hidrológicos tienen un mayor peso en la regionalización hidrológica. En segundo lugar, se estudiará la influencia de la complejidad, teniendo en cuenta el número de parámetros del modelo hidrológico, sobre la simulación. En tercer lugar, se analizará la influencia de la eficiencia de la calibración y validación en los parámetros de las cuencas aforadas sobre la eficiencia de la predicción de los caudales en las cuencas consideradas como no aforadas. En último lugar, se pretende determinar si la regionalización hidrológica se puede ver mejorada mediante el uso de información trasatlántica de las cuencas estudiadas previamente de Norte América y de Francia.

[EN] The aim of the project is to analyse the performance of models of hydrological prediction at ungauged catchments. To this end it will be used the regionalization method. This technique allows you to transfer parameters of interest from gauged to ungauged catchments to make the flow prediction at the ungauged basins. The regionalization techniques that have been used in this paper are: Multiple Linear Regression, Spatial Proximity and Physical Similarity. The analysis of the veracity of this technique will be done through the verification of 3952 gauged catchments (3540 located in North America and 412 located in France). The performance of the method shall be demonstrated by the calculation of the prediction efficiency of the streamflow in each catchment as if it were an ungauged basin. The catchments will be simulated though a set of 140 hydrological models. These models will be the result of the combination of eleven hydrological model¿s parameters. The capacity and the quality of the simulation prediction will be analysed through several aspects. First of all, it will be studied the weight of the 140 hydrological model¿s parameters in the regionalization methods. Secondly, it will be studied the complexity of the models in terms of efficiency of the performance, notably based on the number of parameters they have. Thirdly, it will be analysed the prediction of the regionalization based on the influence of the previous calibration and validation on gauged basins. Finally, it is intended to determine if regionalization can be improved through the use of transatlantic information from the previous American and French catchments.

[CA] L'objectiu del present treball de fi de màster és realitzar l'anàlisi del comportament de mètodes de predicció hidrològica en conques no aforades. Per a això, s'utilitzarà la tècnica de regionalització hidrològica. Aquest mètode permet transferir paràmetres d'interés de conques aforades a conques no aforades per a realitzar la predicció del cabal d'aquestes últimes. Les tècniques de regionalització hidrològiques usades en el present treball seran: Regressió Múltiple Lineal, Proximitat Espacial i Similitud Física. L'anàlisi de la veracitat d'aquest mètode de predicció es realitzarà mitjançant l'anàlisi de 3952 conques aforades (3540 d'elles en el continent nord-americà, 412 d'elles situades a França). L'acompliment del mètode es realitzarà calculant l'eficiència en la predicció del cabal de cadascuna de les conques mitjançant les tècniques de regionalització hidrològica com si la conca fora no aforada. Les conques seran simulades mitjançant una configuració de 140 models hidrològics, que seran el resultat de la combinació dels paràmetres pertanyents d'onze models hidrològics existents. S'analitzarà tant la capacitat com la qualitat de predicció de la simulació analitzant diversos aspectes. En primer lloc, es determinarà quin mètode de regionalització és el més apropiat per a cada conjunt de conques a més del nombre òptim de conques donants. En segon lloc, s'analitzarà quins paràmetres dels 140 models hidrològics tenen un major pes en la regionalització hidrològica. A més, es determinaran aquells models que tinguen una millor resposta a la simulació. En tercer lloc, s'estudiarà la influència de la complexitat, tenint en compte el nombre de paràmetres del model hidrològic sobre la simulació. En quart lloc, s'analitzarà la influència de l'eficiència del calibratge i validació sobre l'eficiència de la predicció dels cabals en les conques considerades com no aforades. En cinqué lloc, s'estudiarà la possible influència de la regionalització en funció del nivell d'aridesa de les conques. En últim lloc, es pretén determinar si la regionalització hidrològica es pot veure millorada mitjançant l'ús d'informació transatlàntica de les conques estudiades prèviament de Nord Amèrica i de França.