Evaluación de recursos hídricos mediante modelación precipitación-escorrentía. Aplicación a la cuenca alta del río Tormes

Abstract

[EN] The main objective of this final assessment (TFG) is the realization of a capable tool for evaluating the water resources of the upper watershed of the river Tormes to improve the knowledge of the available water resources in it. The methodology used was the development of precipitation-runoff models (MPE) through the EvalHid (Water Resources Assessment) module developed by the Water Resources group of the Polytechnic University of Valencia and integrated into the Decision Support System (SSD) AQUATOOL. Different stages are performed for the development of a MPE. Firstly, we have obtained and analyzed the historical series of precipitation, temperature and potential evapotranspiration that will be the inputs of the model. The HBV model has continued to be selected for the 20 sub-basins in which the watershed is divided. Then the calibration of the model has been done, for this, the tool has been used CaMPes (Calibrator of Precipitation Runoff Models). The calibration is carried out using the SCE-UA algorithm (Shuffled Complex Evolution method - University of Arizona). As series of observed contributions, the entries of the Santa Teresa Reservoir have been used after discarding the data of historical series of flows recorded in the gauging stations located in the basin. After obtaining the series of contributions of the upper watershed of the river Tormes using the MPE HBV, the development of the MPE GR4J and its subsequent calibration were similarly performed. After comparing the results of both precipitation-runoff models, it has been concluded that HBV is the most appropriate to characterize the behavior of the upper watershed of the Tormes River. This is because in the watershed studied, there is a large number of contributions observed with a null value, so the HBV model is recommended for series where the contributions close to zero are significant since it presents good adjustments to these. In contrast, the GR4J model has a great influence on these contributions, giving insufficient values in the calibration in the two cases that have been studied for the observed data that considered the null volumes. Finally, emphasize that the tool developed in this TFG allows, connecting it with management models, a better planning and management of the water resources of the studied watershed.

[CA] L'objectiu principal d'aquest Treball Final de Grau (TFG) és la realització d'una eina capaç d'avaluar els recursos hídrics de la conca alta del riu Tormes per a millorar el coneixement dels recursos hídrics disponibles en ella. La metodologia utilitzada ha constituït en el desenvolupament de models precipitació-escolament (MPE) per mitjà del mòdul EvalHid (Avaluació dels recursos Hídrics) desenvolupat pel grup de Recursos Hídrics de la Universitat Politècnica de València i integrat en el Sistema de Suport de la Decisió (SSD) AQUATOOL. Per al desenvolupament de MPE es realitzen diferents etapes. Primerament, s'han obtingut i analitzat les sèries històriques de precipitació, temperatura i evapotranspiració potencial que seran les entrades del model. S'ha continuat seleccionant el model HBV per a les 20 subconques en les quals es divideix la conca estudiada. A continuació s'ha realitzat el calibratge del model, per això, s'hi ha empleat l'eina CaMPes (Calibrador de Models Precipitació Escorriment). El calibratge es du a terme amb l'algoritme SCE-UA (Shuffled Complex Evolution method -University of Arizona). Com a sèrie d'aportacions observades s'han utilitzat les entrades de l'Embassament de Santa Teresa després de descartar les dades de sèries històriques de cabals registrats en les estacions d'aforament situades en la conca. Després de l'obtenció de les sèries d'aportacions de la conca alta del riu Tormes per mitjà del MPE HBV s'ha realitzat anàlogament el desenvolupament del MPE GR4J i el seu posterior calibratge. Després de la comparació dels resultats d'ambdós models de precipitació-escolament s'ha conclòs que el HBV és el més apropiat per a caracteritzar el comportament de la conca alta del riu Tormes. Açò és degut al fet que, en la conca estudiada, hi ha una gran quantitat d'aportacions observades amb valor nul, per la qual cosa el model HBV és recomanable per a sèries on les aportacions pròximes a zero siguen significatives perquè presenta bons ajustos a aquestes. En canvi, el model GR4J presenta una gran influència per aquestes aportacions, donant valors insuficients en el calibratge en els dos casos que s'han estudiat per a les dades observades que tenien en compte els volums nuls. Finalment destacar que la ferramenta desenvolupada en aquest TFG permet, connectant-la amb models de gestió, una millor planificació i gestió dels recursos hídrics de la conca.

[ES] El objetivo principal de este Trabajo Final de Grado (TFG) es la realización de una herramienta capaz de evaluar los recursos hídricos de la cuenca alta del río Tormes para mejorar el conocimiento de los recursos hídricos disponibles en la misma. La metodología empleada ha constituido en el desarrollo de modelos precipitación-escorrentía (MPE) mediante el módulo EvalHid (Evaluación de los recursos Hídricos) desarrollado por el grupo de Recursos Hidricos de la Universidad Politécnica de Valencia e integrado en el Sistema de Soporte de la Decisión (SSD) AQUATOOL. Para el desarrollo de MPE se realizan diferentes etapas. Primeramente, se han obtenido y analizado las series históricas de precipitación, temperatura y evapotranspiración potencial que serán las entradas del modelo. Se ha continuado seleccionando el modelo HBV para las 20 subcuencas en las que se divide la cuenca estudiada. Seguidamente se ha realizado la calibración del modelo, para ello, se ha empleado la herramienta CaMPes (Calibrador de Modelos Precipitación Escurrimiento). La calibración se lleva a cabo con el algoritmo SCE-UA (Shuffled Complex Evolution method ¿University of Arizona). Como serie de aportaciones observadas se han utilizado las entradas del Embalse de Santa Teresa tras descartar los datos de series históricas de caudales registrados en las estaciones de aforo situadas en la cuenca. Después de la obtención de las series de aportaciones de la cuenca alta del río Tormes mediante el MPE HBV se ha realizado análogamente el desarrollo del MPE GR4J y su posterior calibración. Tras la comparación de los resultados de ambos modelos de precipitación-escorrentía se ha concluido que el HBV es el más apropiado para caracterizar el comportamiento de la cuenca alta del río Tormes. Esto es debido a que, en la cuenca estudiada, hay una gran cantidad de aportaciones observadas con valor nulo, por lo que el modelo HBV es recomendable para series donde las aportaciones cercanas a cero sean significativas ya que presenta buenos ajustes a estas. En cambio, el modelo GR4J presenta una gran influencia por estas aportaciones, dando valores insuficientes en la calibración en los dos casos que se han estudiado para los datos observados que tenían en cuenta los volúmenes nulos. Finalmente destacar que la herramienta desarrollada en este TFG permite, conectándola con modelos de gestión, una mejor planificación y gestión de los recursos hídricos de la cuenca.