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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo D8 - Modelado Hidrológico y Geomorfológico
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:4708
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: Integración de mediciones de campo
mediciones de campo
Grupo 2: Grupo 2: Modelo de cuenca y partición hidrológica
almacenamientos hidrológicos
Grupo 3: Grupo 3: Calibración y bondad de ajuste
error caudal simulado-observado
Grupo 4: Grupo 4: Propagación hidráulica de crecidas
crecida hidráulica
Grupo 5: Grupo 5: Erosión y transporte de sedimentos
tasas sedimentarias
Grupo 6: Grupo 6: Infiltración y estabilidad de ladera
estabilidad de ladera
Grupo 7: Grupo 7: Representación integrada del sistema
sistema hidrológico-geomorfológico
ID:1721
Grupo 1: Grupo 1: Integración de mediciones de campo
Descripción
mediciones de campo
Pregunta clave: ¿Cómo se integran las observaciones separadas dentro de una representación matemática común?
mediciones de campo El modelado hidrológico y geomorfológico integra todas las mediciones de campo que ya se describieron en los documentos anteriores de este mismo conjunto dentro de representaciones matemáticas del sistema completo, con el fin de simular cómo se comportó ese sistema en el pasado, cómo se comporta en el presente, y cómo podría comportarse en el futuro. La calibración de estos modelos de cuenca ajusta sus propios parámetros internos hasta minimizar la diferencia entre el caudal que el modelo simula y el caudal que realmente se observó en el río; esa bondad de ajuste se resume con métricas como el coeficiente de Nash-Sutcliffe o el sesgo porcentual de volumen, y es precisamente la magnitud de ese sesgo la que indica si el modelo tiende a sobreestimar o a subestimar el caudal real de manera sistemática. Los modelos de erosión calculan, con ecuaciones de proceso mucho más detalladas que la ecuación estándar de pérdida de suelo ya mencionada, tanto las tasas de erosión como las tasas de transporte de sedimento en cada punto de la cuenca. Así, desde la integración de las mediciones de campo con la que arranca este documento hasta la probabilidad de deslizamiento con la que termina, pasando por los modelos de cuenca, su calibración, los modelos hidráulicos y los modelos de erosión, el modelado hidrológico y geomorfológico hace que todo lo que los documentos anteriores de este conjunto midieron por separado —caudal, humedad del suelo, sedimento, deslizamientos— pueda finalmente combinarse dentro de una sola representación matemática capaz de simular el sistema completo.
ID:3670
Grupo 2: Grupo 2: Modelo de cuenca y partición hidrológica
Descripción
almacenamientos hidrológicos
Pregunta clave: ¿Cómo se reparte la precipitación dentro de unidades de respuesta hidrológica?
almacenamientos hidrológicos Los modelos de cuenca, ya sean conceptuales o semidistribuidos, dividen la cuenca completa en unidades de respuesta hidrológica más pequeñas, y dentro de cada una de esas unidades simulan cómo se reparte la precipitación entre la evapotranspiración, el flujo subsuperficial y la escorrentía, usando para ello depósitos que se vacían de manera lineal o no lineal según el caso. La calibración de estos modelos de cuenca ajusta sus propios parámetros internos hasta minimizar la diferencia entre el caudal que el modelo simula y el caudal que realmente se observó en el río; esa bondad de ajuste se resume con métricas como el coeficiente de Nash-Sutcliffe o el sesgo porcentual de volumen, y es precisamente la magnitud de ese sesgo la que indica si el modelo tiende a sobreestimar o a subestimar el caudal real de manera sistemática. Los modelos de erosión calculan, con ecuaciones de proceso mucho más detalladas que la ecuación estándar de pérdida de suelo ya mencionada, tanto las tasas de erosión como las tasas de transporte de sedimento en cada punto de la cuenca. Así, desde la integración de las mediciones de campo con la que arranca este documento hasta la probabilidad de deslizamiento con la que termina, pasando por los modelos de cuenca, su calibración, los modelos hidráulicos y los modelos de erosión, el modelado hidrológico y geomorfológico hace que todo lo que los documentos anteriores de este conjunto midieron por separado —caudal, humedad del suelo, sedimento, deslizamientos— pueda finalmente combinarse dentro de una sola representación matemática capaz de simular el sistema completo.
ID:3671
Grupo 3: Grupo 3: Calibración y bondad de ajuste
Descripción
error caudal simulado-observado
Pregunta clave: ¿Cómo se ajustan los parámetros internos y se evalúa el sesgo del caudal simulado?
error caudal simulado-observado Los modelos de cuenca, ya sean conceptuales o semidistribuidos, dividen la cuenca completa en unidades de respuesta hidrológica más pequeñas, y dentro de cada una de esas unidades simulan cómo se reparte la precipitación entre la evapotranspiración, el flujo subsuperficial y la escorrentía, usando para ello depósitos que se vacían de manera lineal o no lineal según el caso. La calibración de estos modelos de cuenca ajusta sus propios parámetros internos hasta minimizar la diferencia entre el caudal que el modelo simula y el caudal que realmente se observó en el río; esa bondad de ajuste se resume con métricas como el coeficiente de Nash-Sutcliffe o el sesgo porcentual de volumen, y es precisamente la magnitud de ese sesgo la que indica si el modelo tiende a sobreestimar o a subestimar el caudal real de manera sistemática. Los modelos hidráulicos, por su parte, resuelven las ecuaciones de Saint-Venant, ya descritas al hablar de las inundaciones, de manera unidimensional o bidimensional, para simular cómo se propaga una crecida a lo largo de toda la red fluvial y sobre las llanuras aluviales que la rodean. Así, desde la integración de las mediciones de campo con la que arranca este documento hasta la probabilidad de deslizamiento con la que termina, pasando por los modelos de cuenca, su calibración, los modelos hidráulicos y los modelos de erosión, el modelado hidrológico y geomorfológico hace que todo lo que los documentos anteriores de este conjunto midieron por separado —caudal, humedad del suelo, sedimento, deslizamientos— pueda finalmente combinarse dentro de una sola representación matemática capaz de simular el sistema completo.
ID:3672
Grupo 4: Grupo 4: Propagación hidráulica de crecidas
Descripción
crecida hidráulica
Pregunta clave: ¿Cómo se propaga una crecida por la red fluvial y las llanuras aluviales?
crecida hidráulica Los modelos hidráulicos, por su parte, resuelven las ecuaciones de Saint-Venant, ya descritas al hablar de las inundaciones, de manera unidimensional o bidimensional, para simular cómo se propaga una crecida a lo largo de toda la red fluvial y sobre las llanuras aluviales que la rodean. Los modelos de erosión calculan, con ecuaciones de proceso mucho más detalladas que la ecuación estándar de pérdida de suelo ya mencionada, tanto las tasas de erosión como las tasas de transporte de sedimento en cada punto de la cuenca. Así, desde la integración de las mediciones de campo con la que arranca este documento hasta la probabilidad de deslizamiento con la que termina, pasando por los modelos de cuenca, su calibración, los modelos hidráulicos y los modelos de erosión, el modelado hidrológico y geomorfológico hace que todo lo que los documentos anteriores de este conjunto midieron por separado —caudal, humedad del suelo, sedimento, deslizamientos— pueda finalmente combinarse dentro de una sola representación matemática capaz de simular el sistema completo.
ID:3673
Grupo 5: Grupo 5: Erosión y transporte de sedimentos
Descripción
tasas sedimentarias
Pregunta clave: ¿Cómo se calculan espacialmente erosión y transporte de sedimento?
tasas sedimentarias Los modelos hidráulicos, por su parte, resuelven las ecuaciones de Saint-Venant, ya descritas al hablar de las inundaciones, de manera unidimensional o bidimensional, para simular cómo se propaga una crecida a lo largo de toda la red fluvial y sobre las llanuras aluviales que la rodean. Los modelos de erosión calculan, con ecuaciones de proceso mucho más detalladas que la ecuación estándar de pérdida de suelo ya mencionada, tanto las tasas de erosión como las tasas de transporte de sedimento en cada punto de la cuenca. Los modelos de ladera, por último, acoplan la ecuación de Richards de manera unidimensional con el mismo análisis de estabilidad de talud que ya se describió al hablar de los deslizamientos, para predecir en qué punto de una ladera, y en qué momento durante una tormenta, es más probable que ocurra un deslizamiento bajo la lluvia. Así, desde la integración de las mediciones de campo con la que arranca este documento hasta la probabilidad de deslizamiento con la que termina, pasando por los modelos de cuenca, su calibración, los modelos hidráulicos y los modelos de erosión, el modelado hidrológico y geomorfológico hace que todo lo que los documentos anteriores de este conjunto midieron por separado —caudal, humedad del suelo, sedimento, deslizamientos— pueda finalmente combinarse dentro de una sola representación matemática capaz de simular el sistema completo.
ID:3674
Grupo 6: Grupo 6: Infiltración y estabilidad de ladera
Descripción
estabilidad de ladera
Pregunta clave: ¿Cómo modifica la lluvia el estado de la ladera y la probabilidad espacio-temporal de deslizamiento?
estabilidad de ladera Los modelos de erosión calculan, con ecuaciones de proceso mucho más detalladas que la ecuación estándar de pérdida de suelo ya mencionada, tanto las tasas de erosión como las tasas de transporte de sedimento en cada punto de la cuenca. Los modelos de ladera, por último, acoplan la ecuación de Richards de manera unidimensional con el mismo análisis de estabilidad de talud que ya se describió al hablar de los deslizamientos, para predecir en qué punto de una ladera, y en qué momento durante una tormenta, es más probable que ocurra un deslizamiento bajo la lluvia. Así, desde la integración de las mediciones de campo con la que arranca este documento hasta la probabilidad de deslizamiento con la que termina, pasando por los modelos de cuenca, su calibración, los modelos hidráulicos y los modelos de erosión, el modelado hidrológico y geomorfológico hace que todo lo que los documentos anteriores de este conjunto midieron por separado —caudal, humedad del suelo, sedimento, deslizamientos— pueda finalmente combinarse dentro de una sola representación matemática capaz de simular el sistema completo.
ID:3675
Grupo 7: Grupo 7: Representación integrada del sistema
Descripción
sistema hidrológico-geomorfológico
Pregunta clave: ¿Cómo se combinan caudal, humedad, sedimento y deslizamientos para simular pasado, presente y futuro?
sistema hidrológico-geomorfológico El modelado hidrológico y geomorfológico integra todas las mediciones de campo que ya se describieron en los documentos anteriores de este mismo conjunto dentro de representaciones matemáticas del sistema completo, con el fin de simular cómo se comportó ese sistema en el pasado, cómo se comporta en el presente, y cómo podría comportarse en el futuro. Así, desde la integración de las mediciones de campo con la que arranca este documento hasta la probabilidad de deslizamiento con la que termina, pasando por los modelos de cuenca, su calibración, los modelos hidráulicos y los modelos de erosión, el modelado hidrológico y geomorfológico hace que todo lo que los documentos anteriores de este conjunto midieron por separado —caudal, humedad del suelo, sedimento, deslizamientos— pueda finalmente combinarse dentro de una sola representación matemática capaz de simular el sistema completo.
ID:3676