Aplicación de un modelo semidistrubuido de precipitación-escorrentía para la evaluación de los recursos hídricos en la cuenca del río Jalón

Abstract

[EN] The purpose of the study is the water resources evaluation in the Jalon river basin, with 9718 km2, and the study of the behaviour of the Jalon system subbasins, one of the most important tributaries of the Ebro river. For this goal, a semi-distributed rainfall-runoff model has been developed, in order to evaluate the effects produced over the studio basin based on the hydrological response of each hydrographic subbasin of the system.The employed model has been HBV, conceptual semi-distributed model developed by the Meteorological and Hydrological Institute of Sweden. It allows hydrological modelling with a small number of parameters, showing versatility and flexibility in several applications. The tool that has been employed in the model, is RS Minerve 2.0, developed by CREALP and Hidrocosmos SA, in collaboration with Polytechnic University of Valencia. This software simulates rainfall-runoff processes, being based on object-oriented programming, resulting in hydrological and hydraulic modeling by reference to a semi-distributed conceptual scheme focused, on this case, in the Jalón river basin. The model development, both in calibration and validation processes, has been possible thanks to the historical series of data, registered by the gauge stations located in the basin, obtained form the Gauge Stations Official Network (R.O.E.A.), while data such as demands, reservoir monitoring, etc., has been obtained from a managament system (SIMGES) previously created and used by the Ebro Hydrographic Confederation (CHE). Meteorological data (inputs to the model), Spain0s v2.1 database has been used, developed by the Applied Mathematics department, University of Santander's Meteorology Group and the State Meteorological Agency. This database contains a 50 years network of rainfall and temperature data valid for all Spanish Peninsula and the Balearic Islands. After the model generation, it was studied the behaviour of each one of the subbasins, according to the processes that are carried out on the surface such as direct runoff, groundwater flows due to infiltration, as well as flow reduction due to regulation structures such as reservoirs and the influence that vegetation cover presents in the process. Finally, it is remarkable the contributions generated by the model, as vorrectly validated, could be really useful in upcoming jobs in hydrologic planning and management, ecological flow management, demands guarantees estimations, etc. This contributions have been compared with natural regime SIMPA model, developed by the Center for Studies and Experimentation of Public Works (CEDEX) and used by the CHE, in order to estimate whether they are overestimating or underestimating the contributions, trying to find possible mistakes which they may be done.

[ES] El estudio tiene como principal objetivo evaluar los recursos hídricos en la cuenca del río Jalón la cual tiene una superficie de 9718 km2, con esto se pretende tener un conocimiento más a detalle desde el punto de vista hidrológico del comportamiento de las subcuencas que se extienden a lo largo del sistema de explotación del Jalón, la cual constituye uno de los principales afluentes del río Ebro. Para alcanzar este objetivo se ha desarrollado un modelo hidrológico precipitación-escorrentía (MPE) semidistribuido con el fin de evaluar los efectos que se producen sobre las características de la cuenca en estudio en base a la respuesta hidrológica de cada subcuenca hidrográfica que componen el sistema. El modelo utilizado fue el HBV que se trata de un modelo conceptual semidistribuido desarrollado por el Instituto Meteorológico e Hidrológico de Suecia, este permite la modelación hidrológica con un número no muy elevado de parámetros por lo que es bastante versátil y ha demostrado ser flexible y robusto en varios estudios desarrollados. La herramienta empleada para la modelación ha sido RS Minerve 2.0 desarrollado por CREALP e Hidrocosmos SA en colaboración con la Universidad Politécnica de Valencia. Este software simula los procesos de precipitación-escorrentía y se basa en la programación orientada a objetos dando lugar a la modelación hidrológica e hidráulica tomando como referencia un esquema semidistribuido conceptual que en se centra en este caso en la cuenca del río Jalón. El desarrollo del modelo, tanto en su proceso de calibración y validación del mismo, es posible gracias a los datos de series históricas de caudales registrados en las estaciones de aforo situadas en la cuenca, mismos que son obtenidos a partir de la Red Oficial de Estaciones de Aforo (R.O.E.A), y otros datos como demandas de la cuenca, seguimiento de embalse etc., que provienen de un sistema de gestión (Simges) previamente desarrollado y utilizado por la Confederación Hidrográfica del Ebro (CHE). En lo concerniente a los datos meteorológicos (inputs al MPE) se empleó la base de datos de Spain02 v2.1 desarrollado por el Departamento de Matemáticas Aplicadas, y el grupo de meteorología de la Universidad de Santander en conjunto con la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET) que consiste en un red mallada de datos de precipitación y temperatura de 50 años de alta resolución, válido para toda la Península de España y las Islas Baleares. A partir de la generación del modelo lo que se trató esencialmente es estudiar el comportamiento de cada una de las subcuencas en lo que respecta a los procesos que se llevan a cabo en la superficie tales como escorrentía directa, los flujos subterráneos debidos a la infiltración así como también los efectos de laminación de los caudales por la presencia de estructuras de regulación tales como embalses, así como la influencia que presenta la cobertura vegetal en los procesos. Finalmente destacar la importancia de las aportaciones generadas por el modelo, que siendo debidamente validado puede resultar fundamental para posteriores trabajos en materia de gestión y planificación hidrológica, gestión de caudales ecológicos, estimación de garantías de las demandas etc. Estas aportaciones han sido comparadas con las aportaciones en régimen natural del modelo SIMPA, desarrollado por el Centro de Estudios y Experimentación de Obras de Públicas (CEDEX) y empleado por la CHE, con el fin de estimar si ellos están sobreestimando o infravalorando las aportaciones, es decir es posible determinar los posibles errores que se pueden estar cometiendo.