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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo M5 - Inundación y Llanura Aluvial
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:4723
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Desbordamiento y formación de la llanura
Conecta caudal dominante, llenado del cauce, desbordamiento periódico y construcción de la llanura aluvial.
Grupo 2: Grupo 2: Frecuencia de inundación y umbral de desbordamiento
Relaciona máximos anuales, ajuste de valores extremos, periodo de retorno y caudal umbral de inundación.
Grupo 3: Grupo 3: Hidráulica bidimensional sobre la llanura
Describe el flujo somero, lento y rugoso sobre la llanura mediante Saint-Venant 2D.
Grupo 4: Grupo 4: Almacenamiento y amortiguamiento de la crecida
Representa almacenamiento temporal, atenuación del pico, liberación lenta y prolongación del hidrograma.
Grupo 5: Grupo 5: Conectividad lateral y recarga del acuífero
Conecta canal, llanura y acuífero durante la crecida y representa infiltración y recarga freática.
Grupo 6: Grupo 6: Pulso de inundación y productividad ecológica
Representa la conexión periódica río-llanura como motor de productividad del ecosistema ribereño.
Grupo 7: Grupo 7: Retención, filtración y fertilidad aluvial
Integra retención de sedimentos, reducción de carga aguas abajo, filtración y fertilidad acumulada.
ID:1726
Grupo 1: Grupo 1: Desbordamiento y formación de la llanura
Descripción
Conecta caudal dominante, llenado del cauce, desbordamiento periódico y construcción de la llanura aluvial.
Pregunta clave: ¿Cómo comienza la inundación y cómo construye la llanura?
Conecta caudal dominante, llenado del cauce, desbordamiento periódico y construcción de la llanura aluvial. La inundación es el desbordamiento del canal fluvial sobre su propia llanura de inundación, un proceso que ocurre de manera natural con una frecuencia de entre uno y cinco años, coincidiendo precisamente con el caudal dominante que llena el cauce hasta la altura de sus orillas, y que es, de hecho, el principal responsable de haber formado esa misma llanura aluvial a lo largo del tiempo. El caudal de desbordamiento marca, dentro de esa misma serie, el umbral exacto a partir del cual comienza la inundación de la llanura. La llanura de inundación actúa, frente a la crecida que la invade, como un verdadero amortiguador: almacena agua mientras esa crecida sube, y es ese mismo almacenamiento el que atenúa el pico de caudal que de otro modo llegaría aguas abajo, para luego liberar esa agua lentamente una vez que la crecida empieza a bajar, prolongando con ello la duración del hidrograma completo. Así, desde el desbordamiento del canal con el que arranca este documento hasta esa prolongación del hidrograma con la que termina, pasando por la frecuencia de la inundación, el flujo sobre la llanura, el amortiguamiento de la crecida y el rol ecológico del pulso de inundación, la inundación y su llanura aluvial hacen que el río nunca termine de contarse a sí mismo dentro de un único cauce, sino que se derrame, periódicamente, sobre el territorio que él mismo ha construido a su alrededor.
ID:2489
Grupo 2: Grupo 2: Frecuencia de inundación y umbral de desbordamiento
Descripción
Relaciona máximos anuales, ajuste de valores extremos, periodo de retorno y caudal umbral de inundación.
Pregunta clave: ¿Cómo se estima la recurrencia y el caudal umbral de inundación?
Relaciona máximos anuales, ajuste de valores extremos, periodo de retorno y caudal umbral de inundación. La inundación es el desbordamiento del canal fluvial sobre su propia llanura de inundación, un proceso que ocurre de manera natural con una frecuencia de entre uno y cinco años, coincidiendo precisamente con el caudal dominante que llena el cauce hasta la altura de sus orillas, y que es, de hecho, el principal responsable de haber formado esa misma llanura aluvial a lo largo del tiempo. La frecuencia con la que se repite una inundación se determina mediante el análisis de frecuencia de los caudales: la distribución de Gumbel, o una distribución más general de valores extremos cuando la de Gumbel no basta, se ajusta a la serie de caudales máximos anuales de un río, y es precisamente ese ajuste el que permite estimar el caudal esperado para cualquier periodo de retorno que se quiera considerar. El caudal de desbordamiento marca, dentro de esa misma serie, el umbral exacto a partir del cual comienza la inundación de la llanura. La llanura de inundación actúa, frente a la crecida que la invade, como un verdadero amortiguador: almacena agua mientras esa crecida sube, y es ese mismo almacenamiento el que atenúa el pico de caudal que de otro modo llegaría aguas abajo, para luego liberar esa agua lentamente una vez que la crecida empieza a bajar, prolongando con ello la duración del hidrograma completo.
ID:2490
Grupo 3: Grupo 3: Hidráulica bidimensional sobre la llanura
Descripción
Describe el flujo somero, lento y rugoso sobre la llanura mediante Saint-Venant 2D.
Pregunta clave: ¿Cómo se mueve el agua sobre la llanura inundada?
Describe el flujo somero, lento y rugoso sobre la llanura mediante Saint-Venant 2D. La inundación es el desbordamiento del canal fluvial sobre su propia llanura de inundación, un proceso que ocurre de manera natural con una frecuencia de entre uno y cinco años, coincidiendo precisamente con el caudal dominante que llena el cauce hasta la altura de sus orillas, y que es, de hecho, el principal responsable de haber formado esa misma llanura aluvial a lo largo del tiempo. El flujo que se establece sobre la llanura de inundación es, sin embargo, fundamentalmente distinto al flujo que corre dentro del propio cauce: es mucho más lento, porque encuentra una rugosidad mayor, además de vegetación y obstáculos que el cauce no tiene, y es también bidimensional y de menor profundidad. Las ecuaciones de aguas poco profundas de Saint-Venant, planteadas en dos dimensiones, son la base física de los modelos hidráulicos de inundación más utilizados para representar precisamente ese flujo sobre la llanura. Así, desde el desbordamiento del canal con el que arranca este documento hasta esa prolongación del hidrograma con la que termina, pasando por la frecuencia de la inundación, el flujo sobre la llanura, el amortiguamiento de la crecida y el rol ecológico del pulso de inundación, la inundación y su llanura aluvial hacen que el río nunca termine de contarse a sí mismo dentro de un único cauce, sino que se derrame, periódicamente, sobre el territorio que él mismo ha construido a su alrededor.
ID:2491
Grupo 4: Grupo 4: Almacenamiento y amortiguamiento de la crecida
Descripción
Representa almacenamiento temporal, atenuación del pico, liberación lenta y prolongación del hidrograma.
Pregunta clave: ¿Cómo amortigua la llanura una crecida y modifica su hidrograma?
Representa almacenamiento temporal, atenuación del pico, liberación lenta y prolongación del hidrograma. La inundación es el desbordamiento del canal fluvial sobre su propia llanura de inundación, un proceso que ocurre de manera natural con una frecuencia de entre uno y cinco años, coincidiendo precisamente con el caudal dominante que llena el cauce hasta la altura de sus orillas, y que es, de hecho, el principal responsable de haber formado esa misma llanura aluvial a lo largo del tiempo. La llanura de inundación actúa, frente a la crecida que la invade, como un verdadero amortiguador: almacena agua mientras esa crecida sube, y es ese mismo almacenamiento el que atenúa el pico de caudal que de otro modo llegaría aguas abajo, para luego liberar esa agua lentamente una vez que la crecida empieza a bajar, prolongando con ello la duración del hidrograma completo. El comportamiento esperado de todo este sistema incluye una atenuación del pico de crecida de entre el diez y el cuarenta por ciento cada vez que ese pico atraviesa una llanura de inundación, junto con una prolongación del hidrograma que puede llegar a multiplicarse entre dos y cinco veces respecto de su duración original. Así, desde el desbordamiento del canal con el que arranca este documento hasta esa prolongación del hidrograma con la que termina, pasando por la frecuencia de la inundación, el flujo sobre la llanura, el amortiguamiento de la crecida y el rol ecológico del pulso de inundación, la inundación y su llanura aluvial hacen que el río nunca termine de contarse a sí mismo dentro de un único cauce, sino que se derrame, periódicamente, sobre el territorio que él mismo ha construido a su alrededor.
ID:2492
Grupo 5: Grupo 5: Conectividad lateral y recarga del acuífero
Descripción
Conecta canal, llanura y acuífero durante la crecida y representa infiltración y recarga freática.
Pregunta clave: ¿Cómo conecta la inundación canal, llanura y acuífero?
Conecta canal, llanura y acuífero durante la crecida y representa infiltración y recarga freática. La inundación es el desbordamiento del canal fluvial sobre su propia llanura de inundación, un proceso que ocurre de manera natural con una frecuencia de entre uno y cinco años, coincidiendo precisamente con el caudal dominante que llena el cauce hasta la altura de sus orillas, y que es, de hecho, el principal responsable de haber formado esa misma llanura aluvial a lo largo del tiempo. El flujo que se establece sobre la llanura de inundación es, sin embargo, fundamentalmente distinto al flujo que corre dentro del propio cauce: es mucho más lento, porque encuentra una rugosidad mayor, además de vegetación y obstáculos que el cauce no tiene, y es también bidimensional y de menor profundidad. La conectividad lateral que une al canal, a la llanura y al acuífero resulta crítica dentro de todo este proceso: durante la crecida, el agua que invade la llanura penetra hacia el subsuelo y recarga, de esa manera, al acuífero freático local. Así, desde el desbordamiento del canal con el que arranca este documento hasta esa prolongación del hidrograma con la que termina, pasando por la frecuencia de la inundación, el flujo sobre la llanura, el amortiguamiento de la crecida y el rol ecológico del pulso de inundación, la inundación y su llanura aluvial hacen que el río nunca termine de contarse a sí mismo dentro de un único cauce, sino que se derrame, periódicamente, sobre el territorio que él mismo ha construido a su alrededor.
ID:2493
Grupo 6: Grupo 6: Pulso de inundación y productividad ecológica
Descripción
Representa la conexión periódica río-llanura como motor de productividad del ecosistema ribereño.
Pregunta clave: ¿Cómo genera el pulso de inundación productividad ecológica?
Representa la conexión periódica río-llanura como motor de productividad del ecosistema ribereño. La inundación es el desbordamiento del canal fluvial sobre su propia llanura de inundación, un proceso que ocurre de manera natural con una frecuencia de entre uno y cinco años, coincidiendo precisamente con el caudal dominante que llena el cauce hasta la altura de sus orillas, y que es, de hecho, el principal responsable de haber formado esa misma llanura aluvial a lo largo del tiempo. La frecuencia con la que se repite una inundación se determina mediante el análisis de frecuencia de los caudales: la distribución de Gumbel, o una distribución más general de valores extremos cuando la de Gumbel no basta, se ajusta a la serie de caudales máximos anuales de un río, y es precisamente ese ajuste el que permite estimar el caudal esperado para cualquier periodo de retorno que se quiera considerar. El rol ecológico que cumplen las inundaciones es igual de fundamental que su rol hidráulico: el concepto del pulso de inundación describe cómo esa conexión periódica entre el río y su propia llanura es, en sí misma, el motor principal de la productividad biológica de todo el ecosistema ribereño que depende de ella. Así, desde el desbordamiento del canal con el que arranca este documento hasta esa prolongación del hidrograma con la que termina, pasando por la frecuencia de la inundación, el flujo sobre la llanura, el amortiguamiento de la crecida y el rol ecológico del pulso de inundación, la inundación y su llanura aluvial hacen que el río nunca termine de contarse a sí mismo dentro de un único cauce, sino que se derrame, periódicamente, sobre el territorio que él mismo ha construido a su alrededor.
ID:2494
Grupo 7: Grupo 7: Retención, filtración y fertilidad aluvial
Descripción
Integra retención de sedimentos, reducción de carga aguas abajo, filtración y fertilidad acumulada.
Pregunta clave: ¿Cómo retiene y filtra materiales la llanura y cómo surge su fertilidad?
Integra retención de sedimentos, reducción de carga aguas abajo, filtración y fertilidad acumulada. La inundación es el desbordamiento del canal fluvial sobre su propia llanura de inundación, un proceso que ocurre de manera natural con una frecuencia de entre uno y cinco años, coincidiendo precisamente con el caudal dominante que llena el cauce hasta la altura de sus orillas, y que es, de hecho, el principal responsable de haber formado esa misma llanura aluvial a lo largo del tiempo. La llanura de inundación actúa, frente a la crecida que la invade, como un verdadero amortiguador: almacena agua mientras esa crecida sube, y es ese mismo almacenamiento el que atenúa el pico de caudal que de otro modo llegaría aguas abajo, para luego liberar esa agua lentamente una vez que la crecida empieza a bajar, prolongando con ello la duración del hidrograma completo. Las llanuras aluviales retienen, además, buena parte del sedimento que el río transporta, reduciendo con ello la carga que ese mismo río lleva aguas abajo; filtran nutrientes y contaminantes antes de que lleguen más lejos; y terminan siendo, gracias a todo este proceso acumulado, los suelos agrícolas más fértiles que existen en el mundo entero. Así, desde el desbordamiento del canal con el que arranca este documento hasta esa prolongación del hidrograma con la que termina, pasando por la frecuencia de la inundación, el flujo sobre la llanura, el amortiguamiento de la crecida y el rol ecológico del pulso de inundación, la inundación y su llanura aluvial hacen que el río nunca termine de contarse a sí mismo dentro de un único cauce, sino que se derrame, periódicamente, sobre el territorio que él mismo ha construido a su alrededor.
ID:2495