Recomendaciones al realizar la simulación de un modelo continuo en hec-hms

Los modelos de simulación hidrológica pueden ser de dos tipos:

Un modelo de eventos simula un evento hidrológico concreto: “Este aguacero produciría este hidrograma.”. Calcula qué parte de la precipitación será precipitación neta, y con ella calcula la escorrentía directa que se genera; el resto de la precipitación (abstracciones o pérdidas) lo olvida.

Un modelo continuo intenta simular la evolución de todo el proceso hidrológico. Calcula qué parte de las precipitaciones quedan retenidas superficialmente (interceptación en la vegetación y ‘charcos’), qué parte se infiltra en el suelo y qué parte genera escorrentía superficial. Pasada la precipitación debe considerar si la que se almacenó en el suelo se evapotranspira o si se infiltra hacia los acuíferos. Finalmente, desde éstos puede perderse hacia una circulación profunda (fuera del alcance del modelo) o alimentar los cauces. Un modelo de eventos suele trabajar desde unos minutos a varios días, mientras que en los modelos continuos son habituales periodos desde meses hasta varios años. HMS inicialmente fue un modelo para simular eventos concretos, aunque ahora dispone de métodos que permiten utilizarlo como continuo. Para ello, al caracterizar la subcuenca, y como método de cálculo de pérdidas (Loss), debemos utilizar unos de los dos métodos siguientes:

Deficit and Constant . Es un método para una simulación cuasi-continua que considera solamente el almacenamiento en el suelo como un depósito único en el que se infiltra el agua que no produce escorrentía directa. En periodos de no precipitación se producirá evapotranspiración utilizando ese agua.

Soil-moisture Accounting (SMA) (Consideración de la humedad del suelo). Este es el método más adecuado para utilizar HMS como modelo continuo. Tiene en cuenta cinco niveles distintos en los que la precipitación puede ser retenida o almacenada: vegetación, retenciones superficiales, suelo, acuífero 1 (superficial) y acuífero 2 (más profundo).

Evapotranspiración

Si utilizamos HMS como modelo continuo con cualquiera de los dos métodos indicados, es necesario introducir previamente datos de Evapotranspiración Potencial (ETP). Esto puede hacerse de dos maneras:

• Escribimos directamente los datos de ETP
• Hacemos que HMS calcule la ETP

Picando arriba en el nombre del modelo meteorológico que hayamos creado, abajo aparece este cuadro: En la casilla Evapotranspiration inicialmente se muestra: —None—, pero al picar sobre ella, aparece la opción de calcular la ETP por el método de PriestleyTaylor o Monthly Average (“Medias mensuales”) que nos va a permitir escribir la ETP media de cada mes. Vamos a elegir éste último, como más sencillo. Al elegir esta opción, en el Explorador de Cuenca (arriba) aparece el elemento marcado en rojo en la figura de la página siguiente.

Picando sobre:

Aparece en el Editor de Componentes (abajo) una tabla para que introduzcamos los valores de ETP de cada mes ( ver de nuevo la figura de la página siguiente).

La 2ª columna (Pan coefficient) se utiliza cuando los datos de ETP proceden de un tanque de evaporación, lo que nos hace suponer que tienen un error por exceso respecto a la ETP real de un suelo con vegetación; en tal caso, habrá que multiplicar por un coeficiente reductor (típicamente 0,7 ó 0,8). Si los datos de ETP que hemos escrito no provienen de un tanque, sino que son medidas o cálculos de la ETP que consideramos correctos, ese coeficiente será 1. Existe una diferencia entre los datos de precipitaciones y los de ET: los datos de precipitaciones aparecen en “Time-Series Data”.. y nos permite adjudicar el mismo pluviómetro a dos subcuencas distintas. En cambio, los datos de ET se encuentran dentro del modelo meteorológico, y aunque fueran comunes a varias subcuencas, habría que escribirlos para cada subcuenca.

Cálculo de las abstracciones (Loss) por el método de Soil Moisture Accounting

Como hemos indicado, este método es la principal herramienta de que dispone HMS para realizar el modelo de un modo continuo. Este procedimiento considera cinco niveles de retención y almacenamiento de agua9 .: [Los dos primeros niveles (Canopy, Surface) aparecen en sus respectivas pestañas, dentro de cada subcuenca. El resto se encuentran en la pestaña Loss]

a) Interception Canopy (Interceptación en la cubierta vegetal). Representa la parte de la precipitación que no alcanza el suelo porque es retenida en las plantas. La única entrada son las precipitaciones y la única salida la evapotranspiración. HMS coloca aquí las primeras precipitaciones hasta que se alcance la capacidad máxima.

b) Surface depression storage (Almacenamiento en depresiones superficiales). Es el volumen de agua retenido en las irregularidades de la superficie del terreno. La entrada son las precipitaciones que no han sido interceptadas por la vegetación y que exceden la capacidad de infiltración. Las salidas son inicialmente la infiltración y la ET. Posteriormente, si el volumen almacenado supera el máximo establecido, este agua pasará a la escorrentía superficial.

c) Soil profile storage (almacenamiento en el suelo). La entrada es la infiltración desde la superficie. Las salidas son la ET y la percolación hacia el acuífero subyacente. HMS distingue dos zonas dentro del suelo:

c1) Upper zone: Parte del suelo que puede perder agua por ET o por percolación. Corresponde al agua gravífica, que ocupa los poros del suelo y es susceptible de ser atrapada por las raíces de las plantas o de ser arrastrada hacia abajo por la gravedad.

c2) Tension zone: Parte del agua contenida en el suelo que se pierde solamente por ET. Corresponde al agua adherida a las partículas del suelo; las raíces pueden utilizarla, pero no puede moverse. La ET primero toma agua de la Upper zone, y posteriormente de la Tension zone.

d) Groundwater storage. (Almacenamiento en los acuíferos). El modelo HMS distingue dos niveles: un acuífero más superficial, “Layer 1”, que recibe directamente la percolación del agua gravífica que no ha sido atrapada por la ET y que ha excedido la capacidad de almacenamiento del suelo. Desde este acuífero más superficial, el agua puede incorporarse a la escorrentía subterránea (que puede alimentar el caudal base de los ríos) o bien percolar hacia un acuífero más profundo, “Layer 2”. Análogamente, desde este acuífero el agua puede incorporarse a la escorrentía subterránea o percolar aún más profundamente; en este caso el modelo considera esta agua perdida, sale del sistema y no será considerada. Si deseamos utilizar solamente un nivel acuífero, basta indicar igual a 0. De este modo cuando el primer nivel acuífero esté completo, el agua se perderá hacia percolación profunda o lateralmente para alimentar la escorrentía superficial.

Las especificaciones necesarias para todas estas fases aparecen en las pestañas Canopy, Surface y Loss de la subcuenca correspondiente. Son 18 parámetros, que, excepto uno, aparecen representados en la figura siguiente (corresponden a todos los rótulos que aparecen en inglés):