Sin ttulo de diapositiva

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Caracterización y modelización de procesos y
regímenes hidrológicos en cuencas aforadas para
la predicción en cuencas no aforadas CANOA -
Subproyecto 2
DATOS BÁSICOS DEL PROYECTO Investigador
Principal Susanne Schnabel Organismo
Universidad de Extremadura Centro Dpto. de
Geografía Subvención concedida 33 000
Personal 0 Otros Costes 0 Fecha Inicio
13/12/2004 Fecha finalización 12/12/2007
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PARTICIPANTES Entidades Públicas Universidad de
Extremadura Investigadores Dr. Francisco Lavado
Contador de la Universidad de Extremadura Dr.
Marco Maneta López (UEX) Dr. José Juan de Sanjosé
Blasco (UEX) Álvaro Gómez Gutiérrez (UEX) Dra.
Beatriz Mateos Rodríguez (UEX) Colaboraciones
Dr. Victor Jetten, Loes van Schaik University
of Utrecht, Países Bajos. Wes Wallender, Gregory
Pasternack University of California in Davis.
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BREVE DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO Estudio de
procesos y regímenes hidrológicos en un conjunto
de cuencas instrumentadas en distintos ambientes
mediterráneos, prestando una atención particular
a la incertidumbre de los datos, la
heterogeneidad espacial y la variabilidad
temporal de los procesos.
OBJETIVO DEL PROYECTO El objetivo final es el
desarrollo y verificación de modelos de procesos
y de respuesta de cuenca que consideren
explícitamente las diversas fuentes de
incertidumbre (datos, modelos y parámetros). Se
evaluará la capacidad predictiva de los modelos
hidrológicos en condiciones de escasez de datos o
en condiciones cambiantes de clima o cubierta
vegetal.
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• TAREAS Y ACCIONES DEL PROYECTO
• Tarea 1 Mejorar el conocimiento de los procesos
  hidrológicos a partir de la experimentación y
  modelización, analizando las fuentes de
  incertidumbre en diversos aspectos (36 meses).
• 1.1 Precipitación
• 1.2 Humedad del suelo
• 1.3 Caudales líquidos y transporte de sólidos.
• Tarea 2 Mejorar la descripción de los modelos
  perceptuales (teóricos) de funcionamiento
  hidrológico de las cuencas, precisando el papel
  hidrológico de los factores determinantes (10
  meses).
• 2.1 Modelos perceptuales de funcionamiento
  hidrológico.

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TAREAS Y ACCIONES DEL PROYECTO Tarea 3
incertidumbre en la predicción de la respuesta
hidrológica a escala de cuenca ocasionada por la
heterogeneidad espacial y la variabilidad
temporal (12 meses). 3.1 Incertidumbre. 3.2
Propagación del error. Tarea 4 Evaluar la
capacidad predictiva de los modelos hidrológicos
en condiciones de escasez de datos o en
condiciones cambiantes de clima o cubierta
vegetal (12 meses).
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Cuenca Experimental Parapuños - Provincia
Cáceres - 99.5 ha 2 estaciones de aforo, 6
pluviómetros, estación meteorológica, sondas TDR
y ECHO 5 piezómetros
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Dirección del flujo
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Velocidad y dirección del viento
Radiación neta
Radiación global
Temperatura y humedad ambiente
Alimentación
Pluviómetro
Datalogger
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DESARROLLO DEL PROYECTO

• Tarea 1 Mejorar el conocimiento de los procesos
  hidrológicos a partir de la experimentación y
  modelización, analizando las fuentes de
  incertidumbre en diversos aspectos.
• 1.1 Precipitación
• Se ha densificado y unificado la red de
  pluviómetros de la Cuenca Experimental (enero
  2005) - 6 equipos.
• Una vez que se obtenga una serie de datos extensa
  se procederá a su análisis (julio 2007)
• Variación espacial,
• su incidencia en la estimación de caudal y en la
  modelización.

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DESARROLLO DEL PROYECTO
Tarea 1 1.2 Humedad del suelo Medición en
continua con sondas ECHO (instaladas 2 veces)
resultados no satisfactarios abandonados. Humeda
d superficial, comparación espacios abiertos (25
sondas) y espacios bajo copas de encinas (93
sondas). Humedad superficial, mediciones en 2
momentos a lo largo de transectos (toda la
cuenca), influencia de topografía y
vegetación. Papel de los fondos de valle en el
ciclo hidrológico. Sondas TDR, 4 perfiles x 4
profundidades Papel de los fondos de valle en el
ciclo hidrológico. Sondas TDR, 4 perfiles x 4
profundidades.
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Humedad superficial media Espacios abiertos
17.18 bajo copas de encinas 20.15 (media
diária).
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Estudio de la variación espacial de la humedad
del suelo Mediciones de humedad volúmetrica del
suelo superficial (15 cm) a lo largo de varios
transectos (n182) Modelo Digital de Terreno
(resolución 5 m) Análsis utilizando Redes
Neuronales Artificiales (ANN)
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(No Transcript)
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Predicted vs observed soil moisture for the
network with lowest test error. RMSE 4.56
(128-23-31)
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(No Transcript)
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Variación temporal de la humedad del suelo -
Papel de los fondos de valle en el ciclo
hidrológico.
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Variación temporal de la humedad del suelo -
Papel de los fondos de valle en el ciclo
hidrológico.
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Tarea 1.3 Caudales líquidos y transporte de
sólidos
Creación de base de datos a escala de eventos
(2000-01 hasta 2005-06), incluyendo Q, Q-max,
C.E., P-tot, DUR, I-5I-60, D1D40, P-ant,
humedad del suelo, etc. (estimación de caudal de
lagunas de datos ? completar los balances de agua
anuales) Sedimentos en suspensión muestreo de
agua (ISCO-24 muestras) y turbidímetro (medición
continua. Erosión en cárcava Perfiles
transversales de precisión desde 2001. Balance de
sedimentos.
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Erosión en cárcava, problemas metodológicas.
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Tarea 2 Mejorar la descripción de los modelos
perceptuales (teóricos) de funcionamiento
hidrológico de las cuencas, precisando el papel
hidrológico de los factores determinantes.
Precipitación (cantidad, intensidad, duración,
etc., variación espacial) Humedad antecedente
(humedad del suelo, parámetros de
precipitación) Flujos preferenciales
(conductividad hidráulica, macroporos) Vegetación
(arbolado y arbustos) Morfología del terreno y
rugosidad Flujos superficiales y subsuperficiales
(saturados) papel de los fondos de vaguads //
saturación de parches? conexión de flujos
saturado? // flujo subsuperficial no saturado ?
macroporos
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Humedad antecedente y generación de escorrentía
- La humedad 20 cm ? mejor relación con
coeficiente de escorrentía. - A partir de 35 de
humedad ? número elevado de C.E elevados. -
Agrupación de eventos según humedad antecedente
(gráfico).
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Estudio sobre flujos prefenciales Loes van Schaik
y Victor Jetten (University of Utrecht)
Experimentos de lluvia con agua
coloreada Piezómetros, etc.
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Mejorar la descripción de los modelos
perceptuales (teóricos) de funcionamiento
hidrológico de las cuencas, precisando el papel
hidrológico de los factores determinantes -
precipitación.
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Relación aportación y evapotranspiración vs.
precipitación (datos anuales) para las cuencas
experimentales de Guadalperalón y Parapuños.
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Tarea 3 Incertidumbre en la predicción de la
respuesta hidrológica a escala de cuenca
ocasionada por la heterogeneidad espacial y la
variabilidad temporal. 3.1 Incertidumbre. 3.2
Propagación del error.
Desarrollo de un modelo hidrológico distribuido
con base física Xhydro incluyendo flujo
superficial y flujo subsuperficial saturado
(Marco Maneta López). Calibración de los
parámetros utilizando el programa PEST. Estudio
de la variabilidad de los parámetros calibrados y
su efectos sobre la modelización.
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Parámetros calibrados en el modelo hidrológico
Xhydro.
Promedio y variación en el tiempo de los
parámetros calibrados.
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Los parámetros del modelo no son constantes en el
tiempo, sino que varían mostrando sensibilidad a
los estímulos del sistema (precipitación) y a su
estado (nivel de saturación) en calibraciones
independientes para 17 eventos en diferentes
épocas del año.
28
La tasa inicial de infiltración y la resistencia
al flujo están correlacionados con la intensidad
de la lluvia.
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(No Transcript)
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Modelización Espesor de saturación en el suelo
(arriba), producción de escorrentía (abajo)
durante diferentes momentos en la cuenca (de seco
a húmedo)
31
(No Transcript)
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Tesis doctorales Marco Pablo Maneta
López Modeling of hydrological processes in a
small semi-arid catchment. Doctorando
Universidad Universidad de Extremadura Facultad
/ Escuela Facultad Filosofía y Letras 19/5/2006
(suma cum laude por unanimidad) con mención
europea. Álvaro Gómez Gutiérrez Variaciones
espacio-temporales de la erosión en cárcava en
áreas silvo-pastoriles del sudoeste
español. Universidad de Extremadura En curso
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Publicaciones Lavado Contador, J.F., Maneta, M.,
Schnabel, S. (in press) Prediction of
near-surface soil moisture at large scale by
digital terrain modeling and neural networks.
Journal of Environmental Monitoring and
Assessment (electronic version). Maneta, M.,
Pasternack, G.B., Wallender, W.W., Jetten, V. and
Schnabel, S., (submitted) Temporal instability
of parameters in an event-based distributed
hydrologic model applied to a small semi-arid
catchment. Journal of Hydrology. Maneta, M.,
Jetten, V., Schnabel, S. (submitted) A
distributed model to simulate the entire land
phase of the hydrologic cycle in small rural
catchments. 1. Model concept and development.
Hydrological Processes. Maneta, M., Schnabel,
S., Jetten, V. (submitted) A distributed model
to simulate the entire land phase of the
hydrologic cycle in small rural catchments. 2.
Application to the Parapuños experimental
catchment. Hydrological Processes.
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COMENTARIOS / RESUMEN FINAL DEL SEGUIMIENTO

• Modificaciones/adaptación por la falta de
  personal / becarios.
• El proyecto se desarrolla con normalidad según lo
  planificado (tareas), excepto los problemas
  comunes con los equipos electrónicos.