Tetis_V9.1 Interface

MANUAL DE USUARIO PROGRAMA TETIS v.9 Valencia, enero de 2021 Grupo de Investigación en Modelación Hidrológica y Ambiental Distribuida Instituto Universitario de Investigación de Ingeniería del Agua y Medio Ambiente Universitat Politècnica de València Web del grupo: http://lluvia.dihma.upv.es/ Derechos reservados. El software al que hace referencia este documento es de libre distribución. Sin embargo, se ruega que cualquier uso del programa y/o de este documento sea convenientemente citado. i TABLA DE CONTENIDOS 1.- INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... 6 2.- INSTALACIÓN ......................................................................................................... 8 3.- FICHEROS Y FORMATOS .................................................................................... 9 3.1.- FileSSP.tet ............................................................................................................ 9 3.2.- Fichero Paramgeo.txt ......................................................................................... 11 3.3.- Fichero Settings.txt ............................................................................................ 13 3.4.- Fichero Calib.txt ................................................................................................. 14 3.5.- Información del fichero de entrada .................................................................... 16 3.6.- Ficheros con la información de mapas ............................................................... 21 4.- MENÚ DE PROYECTO ........................................................................................ 23 4.1.- Ventana de proyecto ........................................................................................... 23 4.1.1.- Pestaña “Opciones“ ..................................................................................... 24 4.1.2.- Pestaña “Configuración de ficheros general” .............................................. 25 4.1.3.- Pestaña “Configuración ficheros sedimentos“ ............................................ 28 4.1.4.- Pestaña “Configuración ficheros vegetación” ............................................. 28 4.1.5.- Pestaña “Configuración ficheros nitrógeno” ............................................... 28 4.1.6.- Pestaña “Estados inicial y final“ ................................................................. 28 4.1.7.- Pestaña “Hidromorfometría“ ....................................................................... 29 4.1.8.- Botones “Guardar proyecto y salir” y “Salir sin guardar”. ......................... 30 4.2.- Submenú Cargar proyecto .................................................................................. 30 4.3.- Submenú “Editar proyecto” ............................................................................... 30 4.4.- Submenú “Importar v9.0*” ................................................................................ 30 4.5.- Submenú “Cerrar proyecto” ............................................................................... 31 4.6.- Submenú “Abrir carpeta del proyecto” .............................................................. 31 4.7.- Submenú “Salir” ................................................................................................. 31 5.- GENERACIÓN DEL FICHERO TOPOLCO.SDS ............................................. 32 5.1.- Fichero TOPOLCO.SDS .................................................................................... 32 5.2.- Generación del fichero TOPOLCO.SDS ........................................................... 34 5.3.- Fichero CONTROL.TXT ................................................................................... 35 6.- GENERACIÓN DEL ESTADO DE ALMACENAMIENTO INICIAL ............ 36 6.1.- Fichero HANTEC.SDS (Estado alm. inicial)..................................................... 36 ii 6.2.- Generación del fichero HANTEC.SDS .............................................................. 36 7.- LANZAMIENTO DE UNA SIMULACIÓN ........................................................ 38 7.1.- Información de entrada....................................................................................... 38 7.2.- Lanzamiento de la simulación ............................................................................ 39 7.3.- Fichero Printvariables.txt ................................................................................... 40 7.4.- Simulación y resultados ..................................................................................... 42 7.4.1.- Fichero de resultados ................................................................................... 42 7.4.2.- Series temporales simuladas........................................................................ 43 7.4.3.- Estado de almacenamiento final .................................................................. 43 8.- OPTIMIZACIÓN AUTOMÁTICA....................................................................... 44 8.1.- Información de entrada....................................................................................... 45 8.1.1.- La función objetivo ..................................................................................... 45 8.1.2.- Cajas de texto de los rangos y valores iniciales para la optimización ......... 46 8.1.3.- Fichero Var-SCEUA.txt .............................................................................. 47 8.1.4.- Fichero UmbralesQ.txt ................................................................................ 47 8.1.5.- Calibración multi-evento. Ficheros ............................................................. 48 8.2.- Resultados .......................................................................................................... 49 8.2.1.- Fichero Res-SCEUA.txt .............................................................................. 50 9.- SUBMODELO DEL CICLO DE SEDIMENTOS ............................................... 51 9.1.- Ficheros y formatos ............................................................................................ 51 9.1.1.- Fichero FileSSP.sed .................................................................................... 51 9.1.2.- Ficheros con la información de mapas ........................................................ 52 9.2.- Ventana de proyecto para este submodelo ......................................................... 52 9.2.1.- Información del fichero de entrada ............................................................. 52 9.2.2.- Pestaña “Configuración de ficheros de sedimentos”................................... 52 9.3.- Generación de TOPOLCO.SDS para este submodelo ....................................... 53 9.4.- Generación del estado inicial de sedimentos...................................................... 53 9.4.1.- Fichero sedantec_val.txt .............................................................................. 53 9.4.2.- Fichero SEDANTEC.SDS (Estado inicial de sedimentos) ......................... 53 9.4.3.- Generación del estado inicial de sedimentos .............................................. 54 9.5.- Lanzamiento de una simulación ......................................................................... 55 9.5.1.- Resultados ................................................................................................... 55 9.6.- Optimización automática ................................................................................... 56 9.6.1.- Fichero Var-SCEUA_Sed.txt ...................................................................... 57 iii 9.6.2.- Resultados ................................................................................................... 57 9.7.- Retención de sedimentos en embalses ............................................................... 57 9.7.1.- Ficheros necesarios ..................................................................................... 57 9.7.2.- Secuencia de ejecución................................................................................ 59 9.7.3.- Resultados ................................................................................................... 60 10.- SUBMODELO DE VEGETACIÓN DINÁMICA .............................................. 61 10.1.- Ficheros y formatos .......................................................................................... 61 10.1.1.- Fichero FileSSP.veg .................................................................................. 61 10.1.2.- Ficheros con la información de los mapas ................................................ 61 10.2.- Ventana de proyecto para este submodelo ....................................................... 62 10.2.1.- Información del fichero de entrada ........................................................... 62 10.2.2.- Pestaña “Configuración de ficheros de vegetación” ................................. 62 10.3.- Generación de TOPOLCO.SDS para este submodelo ..................................... 64 10.4.- Generación del estado inicial ( de hidrología) ................................................. 64 10.5.- Lanzamiento de una simulación ....................................................................... 64 10.5.1.- Resultados ................................................................................................. 65 10.6.- Optimización automática ................................................................................. 65 10.6.1.- Resultados ................................................................................................. 67 11.- SUBMODELO DEL CICLO DE NITRÓGENO ............................................... 68 11.1.- Ficheros y formatos .......................................................................................... 68 11.1.1.- Fichero FileSSP.nit ................................................................................... 68 11.1.2.- Ficheros con la información de los mapas ................................................ 69 11.2.- Ventana de proyecto para este submodelo ....................................................... 69 11.2.1.- Información del fichero de entrada ........................................................... 69 11.2.2.- Pestaña “Configuración de ficheros de nitrógeno” ................................... 69 11.3.- Generación de topolco.sds para este submodelo .............................................. 72 11.4.- Generación del estado inicial de nitrógeno ...................................................... 73 11.4.1.- Fichero NANTEC.SDS (Estado inicial de nitrógeno) .............................. 73 11.4.2.- Generación del estado inicial de nitrógeno ............................................... 73 11.5.- Lanzamiento de una simulación ....................................................................... 74 11.5.1.- Fichero Printvariablesnitr.txt ..................................................................... 76 11.5.2.- Resultados ................................................................................................. 77 11.6.- Optimización automática ................................................................................. 78 12.- OTROS MÓDULOS ............................................................................................. 80 iv 12.1.- Módulo de nieve ............................................................................................... 80 12.1.1.- Definición del contorno inicial de nieve ................................................... 80 12.1.2.- Interpolación inicial de la altura equivalente del manto de nieve ............. 81 12.1.3.- Modelo de fusión de nieve distribuido en el espacio ................................ 82 12.2.- Embalses .......................................................................................................... 82 12.2.1.- Fichero CurvasHV.txt ............................................................................... 82 12.3.- Fenómenos kársticos ........................................................................................ 84 12.3.1.- Fichero Manantiales.txt ............................................................................. 84 12.4.- Riego ................................................................................................................ 84 12.4.1.- Riego.asc ................................................................................................... 85 12.4.2.- OrdenRiego.asc ......................................................................................... 85 12.4.3.- Riego.txt .................................................................................................... 85 12.4.4.- TipoRiego.txt ............................................................................................ 85 12.5.- Producción en Cultivos .................................................................................... 86 12.5.1.- Fichero factor vegetación de cultivos........................................................ 86 12.5.2.- Fichero con el código de cultivos .............................................................. 87 12.5.3.- Fichero con las características de los cultivos ........................................... 87 12.5.4.- Ficheros con información diaria ................................................................ 88 12.5.5.- Generación de ficheros de cultivos ........................................................... 88 13.- HERRAMIENTAS DE TETIS ............................................................................ 90 13.1.- Recorte de la zona aguas arriba de los embalses .............................................. 90 13.2.- Reescalamiento del hidrógrama ....................................................................... 91 13.3.- Visualización de mapas .................................................................................... 92 13.3.1.- Estaciones en la cuenca ............................................................................. 92 13.3.2.- Mapas input ............................................................................................... 93 13.3.3.- Mapas de nieve .......................................................................................... 95 13.3.4.- Mapas de sedimentos ................................................................................ 95 13.3.5.- Mapas de nitrógeno ................................................................................... 95 13.3.6.- Mapas de vegetación ................................................................................. 95 13.4.- Visualización de los resultados ........................................................................ 96 13.4.1.- Gráficos de caudales simulados y observados .......................................... 96 13.4.2.- Series input .............................................................................................. 100 13.4.3.- Flujos y almacenamientos medios de cuenca .......................................... 100 13.4.4.- Embalses ................................................................................................. 103 v 13.4.5.- Información de la simulación .................................................................. 103 13.4.6.- Parámetros medios y balances en la cuenca ............................................ 104 13.4.7.- Balances de sedimentos ........................................................................... 105 13.4.8.- Mapas de variables de estado y de estados finales .................................. 106 13.5.- Simulaciones múltiples .................................................................................. 107 13.6.- Recorte del episodio ....................................................................................... 108 13.6.1.- Fichero Recortepisodio.txt ...................................................................... 108 14.- FICHEROS DE LA INTERFAZ ....................................................................... 109 14.1.- Fichero interface.info ..................................................................................... 109 15.- EJEMPLO SUMINISTRADO ........................................................................... 110 ANEJO 1. FUNCIONAMIENTO EN LINUX O EN CMD .................................... 113 6 1.- INTRODUCCIÓN Este documento pretende suministrar una guía general acerca del funcionamiento y operación del programa de simulación hidrológica TETIS versión 9 (en adelante v.9), incluyendo los respectivos módulos o subprogramas incluidos en el mismo. Este programa se basa en la filosofía de la creación de un proyecto y en un conjunto de herramientas útiles para la simulación hidrológica de una cuenca. Las herramientas en las cuales se basa el programa TETIS v.9 son las siguientes: i) Creación de un fichero único con la información propia a cada celda respecto de sus parámetros y variables de estado, denominado habitualmente TOPOLCO.SDS. ii) Generación de un estado inicial para las simulaciones, de los almacenamientos iniciales en todos los tanques de celda (incluyendo el cauce), los cuales pueden ser iguales para toda la cuenca o pueden ser el estado final en los almacenamientos de un período previo a la simulación. iii) Simulación de eventos de crecida y simulación continua, mediante el modelo TETIS. El programa permite una calibración manual de los factores correctores de los parámetros. iv) Obtención automática de los factores correctores, el factor de interpolación de lluvia y los estados iniciales en los almacenamientos mediante la técnica de optimización automática del SCE-UA. Para un mejor entendimiento del presente documento se debe distinguir entre: a) Los parámetros de la cuenca, estimados previamente de la mejor forma posible. Son valores propios para cada celda (características del suelo) o región de la cuenca (parámetros de propagación) y sólo es posible modificarlos cuando se dispone de un estudio actualizado con nuevos valores regionales. b) Los factores correctores de calibración, corresponden a factores que multiplican los parámetros de la cuenca para constituir los parámetros efectivos del modelo. Se pueden actualizar en cada ejecución del programa y deberían ser propios de cada cuenca, aunque hay que tener en cuenta que pueden estar fuertemente condicionados por el evento de crecida, por el periodo de datos observados que se trata de reproducir en calibración, por los errores de la información utilizada, las escalas temporal y espacial, etc. c) Los valores iniciales de las variables de estado del modelo. El estado inicial puede ser conocido o se puede adoptar para los distintos almacenamientos definidos en cada celda, el mismo valor para toda la cuenca o por regiones homogéneas. d) El factor de interpolación de la lluvia, que afecta a los valores de la lluvia en aquellos casos en los cuales ha sido identificada una relación entre la altura sobre el nivel del mar y la cantidad de lluvia. Existen dos ecuaciones diferentes que se pueden aplicar. 7 Es necesario advertir al usuario de que puede haber problemas en la ejecución del programa en proyectos con series temporales muy largas o bien con cuencas muy grandes. También se pueden ralentizar algunos procesos en estos casos. Por ejemplo, para una cuenca con una superficie aproximada de 6.200 km2 y con tamaño de celda 0.01 km2, la generación del TOPOLCO.SDS tarda alrededor de cinco horas. 14 ii) ¿Está activado el módulo de reproducción de fenómenos kársticos? iii) ¿Está activado el sub-modelo del ciclo de nitrógeno? iv) ¿Está activado el sub-modelo de producción en cultivos? v) ¿Se introduce el mapa de nitrógeno orgánico? Este fichero es modificado o generado por la interfaz en la ventana de Proyecto. Para la modificación de las variables lógicas: - La mayoría de las variables lógicas se realiza a través de la pestaña Opciones de la ventana de Proyecto. - La opción “eficiencia de retención”, previa activación del sub-modelo de sedimentos, se activa mediante la casilla “Se tiene en cuenta el proceso de retención en el embalse” existente en la pestaña Configuración ficheros de sedimentos de la ventana de Proyecto. - La activación de la opción de calibración multi-evento, se realiza en la ventana correspondiente a: Optimización automática (SCE-UA)/ Optimización automática (SCE-UA)-Hidrología - Las variables correspondientes a la tercera línea se establecen en la ventana de Lanzar simulación. - La opción “existencia de mapa de nitrógeno orgánico” se activa, una vez activado el sub-modelo de nitrógeno, en la pestaña Conf.ficheros nitrógeno. 3.4.- FICHERO CALIB.TXT Este fichero contiene variables que son susceptibles de ser calibradas, fundamentalmente los factores correctores del modelo TETIS. La información incluida en este fichero consiste en: i) Los factores de corrección que afectan directamente a los parámetros estimados (por lo que deben ser cercanos a la unidad) son los siguientes: a) Almacenamiento estático [FC-1] b) Evapotranspiración potencial [FC-2] c) Velocidad de ladera [FC-4] d) Velocidad del flujo [FC-9] e) Factor de escalamiento para diseño hidrológico [FC-0] ii) Factores de corrección de parámetros correspondientes a procesos altamente no lineales, por lo que cabe esperar que sean claramente menores que la unidad: a) Infiltración [FC-3] b) Percolación [FC-5] iii) Factores de corrección que conservan la distribución espacial de los parámetros pero se utilizan habitualmente en la simulación de otros fenómenos hidrológicos son: a) Velocidad del interflujo [FC-6] 15 b) Velocidad del flujo subterráneo conectado [FC-8] iv) Un factor de corrección de percolación profunda, para cerrar el balance de la cuenca [FC-7] v) Un coeficiente para la interpolación de la altura equivalente de agua debida a la existencia de una capa de nieve. El proceso de interpolación tiene en cuenta dentro de sus cálculos la altura sobre el nivel del mar, en donde a mayor altura hay un aumento en la altura equivalente de agua. vi) Dos coeficientes para el proceso de fusión de nieve. El primero de ellos tiene en cuenta sólo la fusión debida al derretimiento de nieve por la radiación recibida a lo largo del día, y el segundo coeficiente considera la presencia de lluvia como una fuente calorífica adicional para la fusión de la nieve. vii) Temperatura base para el inicio de la fusión de nieve. Este valor representa el umbral a partir del cual se inicia la fusión de la nieve o la acumulación de la lluvia en forma de nieve. viii) El factor de interpolación de la precipitación con la elevación. Corresponde al factor β empleado en la interpolación de la lluvia y que está dado en mm/m o en m-1, en función de la ecuación utilizada. ix) Factores correctores del sub-modelo de sedimentos (solo se activan si se selecciona la opción de simulación de sedimentos): a) Factor corrector de erosión en ladera b) Factor corrector de la capacidad de transporte de sedimentos en cárcavas c) Factor corrector de la capacidad de transporte de sedimentos en cauce x) Exponente para la expresión de infiltración al tanque estático. Si el exponente para la infiltración al tanque estático es cero la expresión para la infiltración en uso en esta versión del modelo TETIS es idéntica a la de las versiones anteriores. xi) Capacidad máxima del almacenamiento gravitacional dada como porcentaje de la capacidad máxima del almacenamiento estático (% Hu). Si el usuario desea omitir este mecanismo es suficiente con que adopte un porcentaje muy alto (superior al 1000% de Hu) para definir la capacidad máxima del tanque gravitacional. xii) El factor de interpolación de la temperatura con la elevación. Este factor estaba prefijado hasta la versión 9.0.*, con un valor fijo de 0.00065. Las unidades son ºC/m. Este fichero es indispensable para la ejecución del programa TETIS. Es generado por la interfaz, mediante la ventana Lanzar simulación. En la Tabla 4 se presenta un ejemplo del fichero Calib.txt y su formato. Adicionalmente, se indica una descripción y el rango entre los cuales es factible encontrar estos valores. FACTOR DESCRIPCIÓN RANGO ---------------------------------------------------------------------------------- 0.928099 Almacenamiento estático [≈1.0] 1.000000 Evapotranspiración potencial [≈1.0] 0.019999 Infiltración [≈0.2] 0.135900 Escorrentía directa [0.5-10.0] 0.400000 Percolación [≈0.2] 10.00000 Interflujo [0.001-5000] 16 6.413499 Percolación profunda [≈0.0] 520.2517 Flujo subterráneo conectado [0.5-50000] 0.363000 Velocidad del flujo [≈1.0] 1.000000 Escalamiento de la precipitación [≈1.0] 1.000000 Coeficiente Beta para interpolar [≈0.0-10.0] la altura de nieve con la cota 1.000000 Coeficiente de fusión de nieve [≈1.0-3.0] sin lluvia 1.000000 Coeficiente de fusión de nieve [≈2.0-6.0] con lluvia 1.000000 Temperatura base de fusión de nieve [-2.0-4.0] 0.00000 Factor interpolación de PPt [-0.2-0.2] 0.77609 Factor corrector de erosión en ladera 0.04000 Factor corrector de la capacidad de transporte de sedimentos en cárcavas 9.80000 Factor corrector de la capacidad de transporte de sedimentos en cauce 0.0000 Exponente para la ecuación de infiltración [0.0-3.0] al tanque estático 30.0 Porcentaje de Hu que define la capacidad máxima del tanque gravitacional [0.0-1000000.0] 0.000650 Factor interpolación de Tª Tabla 4. Descripción del fichero Calib.txt 3.5.- INFORMACIÓN DEL FICHERO DE ENTRADA El fichero de entrada contiene la información hidrometeorológica necesaria para realizar una simulación. TETIS admite dos formatos para este fichero: i) Un formato propio del modelo TETIS que ha sido denominado formato columna. Se trata de un formato con información de las series temporales en columnas, lo cual facilita el proceso de importación o exportación de datos a hojas de cálculo o bases de datos (Tabla 5). La separación entre datos debe ser el espacio y si el usuario utiliza Excel para su generación, tendrá en cuenta esta consideración y los posibles errores originados por Excel, especialmente en series muy largas. ii) Como alternativa, la información sobre series temporales del episodio puede ser suministrada mediante un fichero de intercambio tipo CEDEX, formato creado por esta entidad para intercambiar información con los diferentes sistemas de información hidrológica. En este caso, las series temporales están en filas (Tabla 6). El fichero de episodio debe ser suministrado al modelo TETIS por el usuario en alguno de estos dos formatos. Además existe la posibilidad de crear el fichero de episodio en formato CEDEX, desde la pestaña Configuración ficheros general dentro del menú Proyecto. La descripción de cómo generar el fichero de episodio se encuentra en el apartado 4.1.2.2.- de este manual. De acuerdo con el formato original del CEDEX, cada tipo de información se distingue por un código al principio de la línea, manteniéndose este criterio en los dos formatos admitidos por TETIS. Si la línea comienza por un código no listado (se recomienda usar un asterisco siguiendo el estándar de Fortran), la línea es sólo informativa para el usuario. Esto se convierte en una ventaja no pequeña del formato tipo CEDEX, ya que si se desea desactivar o activar alguna serie temporal en un fichero de entrada existente, en este tipo 17 de ficheros sólo es necesario añadir o quitar un asterisco (u otro código no considerado). Si el episodio se encuentra en formato columna, es necesario eliminar tanto la fila con el nombre de la serie como la columna con la serie temporal correspondiente. Como ya se ha indicado anteriormente, tanto en el caso del formato tipo columna, como en el caso del tipo fila, toda la información va precedida de un código que es común para los dos formatos y que en su mayoría eran el estándar del formato desarrollado por el CEDEX: sólo se han añadido códigos para las variables no previstas originalmente. La línea precedida por la letra F indica la fecha y la hora de inicio del episodio o de la serie temporal según el formato indicado en los ejemplos de las figuras anteriores (aunque en realidad TETIS admite otros formatos). La información con el período de simulación en número de intervalos y el intervalo temporal en minutos se indica precedida de la letra G. En cuanto a las series temporales observadas que son input del modelo, se tiene para el agua (en paréntesis el código de inicio de línea utilizado en el fichero): 1. Las series temporales de las estaciones de precipitación (lluvia o nieve) en mm por intervalo (P) 2. La evapotranspiración de referencia ET0 (o potencial ETP) en mm/día (E) 3. Las series temporales de temperatura (para el caso de la nieve) en ºC (T) Las series de las variables de estado observadas: 4. Las series de caudales registrados en m3/s (Q) 5. Los niveles de los embalses en m s.n.m. (N) 6. Los volúmenes en los embalses en Hm³ (V) 7. El total de las salidas observadas en cada embalse en m3/s (S) 8. La altura equivalente de agua debida a la presencia de nieve en mm (H) Adicionalmente se pueden incluir: 9. Puntos en donde no se dispone de aforos, pero se desea realizar una simulación (B). Por esta razón este tipo de filas pueden encontrarse vacías o simplemente incluir valores nulos. 10. Puntos fuente/sumidero en los cuales hay un caudal adicional (D), son series temporales dadas en m³/s y permiten valores negativos para extracción. 11. Las estaciones de aforo de sedimentos (X), en caso de activar el sub-módulo de sedimentos. 12. Puntos fuente/sumidero en los cuales hay un caudal de sedimentos adicional de arena (DA), limo (DL) o arcilla (DC), en caso de activar el sub-módulo de sedimentos. 13. Puntos donde se tiene mediciones del LAI (W), en caso de activar el sub-módulo de vegetación dinámica. 18 14. Puntos donde se tienen mediciones de nitrógeno orgánico (NO), amonio (AM) o nitrato (NI), en caso de activar el sub-módulo de nitrógeno. Para cada línea que contiene una serie temporal con una letra código es necesario incluir un nombre, sus coordenadas, su elevación y el huso de las coordenadas UTM. El nombre o código tiene que estar entre comillas y con una longitud de 24 caracteres. La elevación sólo es utilizada en TETIS para la interpolación espacial entre los pluviómetros (si se incluye el efecto altitudinal), termómetros (siempre) y altura de agua equivalente (sólo para interpolar el estado inicial si no se suministra el campo completo). En realidad, para TETIS y para la mayoría de los modelos, las coordenadas pueden estar basadas en cualquier sistema cartesiano siempre que sea común a toda la zona de estudio. Por ese motivo, habitualmente se utiliza el valor 0 para el huso, ya que en todo caso toda la información tiene que estar en el mismo huso. Para la información meteorológica no es fundamental la geo-referenciación XY exacta. Sin embargo, un aspecto fundamental a tener en cuenta en los modelos distribuidos (ya que es un error frecuente) es que es muy importante comprobar que las coordenadas de los elementos que tienen que estar en la red de cauces realmente lo estén: aforos, puntos de simulación, embalses y fuentes/sumideros. Esto se puede comprobar y corregir si es necesario en un SIG con el mapa de celdas drenantes acumuladas. Es decir, es probable que no haya que introducir las coordenadas XY reales, sino las que hacen que se localicen en el punto de la red fluvial del MED utilizado. Si se ha realizado esta corrección de coordenadas, se recomienda indicarlo de alguna forma en el nombre. Las series temporales incluidas en el fichero de entrada en formato columna tienen que seguir una secuencia predefinida que el usuario no puede cambiar. Esta secuencia es: P, N, V, S, Q, B, H, T, E, D, X, W, R, DA, DL, DC, NO, AM, NI. Para el formato CEDEX el orden de las variables puede ser cualquiera. En el modelo se consideran dos situaciones para la información de las series temporales. En la primera de ellas se considera que no hay fallos en las series, de tal forma que la información de lluvias, evapotranspiración potencial, temperatura, caudales, volúmenes y niveles observados han sido corregidos y rellenados en una etapa previa a la simulación. De esta forma el proceso de interpolación espacial se realiza bajo el supuesto de buena calidad de la información, por lo que todos los datos disponibles son utilizados en el análisis espacial. El segundo caso corresponde al supuesto de información faltante, por lo tanto, la información de lluvia, evapotranspiración potencial, temperatura y variables relacionadas con los embalses pueden presentar diferentes períodos de fallo. El indicador utilizado para la presencia de dato faltante o con fallo es (-1) para el caso de la precipitación, la evapotranspiración y los niveles, volúmenes o caudales de salida observados en embalses, y (-99) para la temperatura. La existencia de fallos modifica los pesos utilizados en la interpolación espacial. Para el programa TETIS, esta distinción entre la información con fallos o series corregidas está representada por una variable lógica que responde a la pregunta: ¿Desea realizar interpolación espacial para cada intervalo temporal? (FALSE o TRUE) y que se encuentra dentro del fichero Paramgeo.txt. 19 El nombre asociado a las estaciones de aforo, los embalses y aquellos puntos en donde se desea realizar la simulación (identificados por las letras “Q”, “N”, “S”, “V”, “D” “B”, “X”, “W,”, “R”,“DA”, “DL”,“DC”, ”NO”,”AM”,”NI”) tienen que encontrarse dentro del fichero de los puntos de control, estimado por el modelo, de tal forma que se realice una asignación correcta de su posición de fila y columna en los mapas de celdas. Es importante indicar que cuando se quiera incluir el proceso de fusión de nieve en los modelos de simulación, el fichero de evento debe incluir las líneas correspondientes a las series de temperatura y las mediciones de altura de agua equivalente de nieve, en al menos un punto de la cuenca y al menos para el primer intervalo de tiempo. Se considerarán como embalses sólo aquellos puntos que aparezcan en este fichero con información de al menos un nivel (“N”). Se pueden dar las siguientes situaciones: i) Si de un embalse se dispone de las series temporales de niveles (o volúmenes) y de caudales de salida, TETIS calcula por balance el caudal de entrada al embalse. Es importante tener en cuenta que para TETIS el embalse ocupa una única celda por lo que los puntos “N” y “S” de un mismo embalse tendrán las mismas coordenadas. ii) Si se dispone del caudal de salida solamente, tiene que existir al menos un nivel para el primer intervalo de tiempo y TETIS calcula el resto de niveles por balance asumiendo el caudal de entrada simulado. iii) Si hay información de niveles (o volúmenes) pero no de las salidas, TETIS utiliza la simulación de los caudales de entrada por balance para calcular el caudal de salida asumiendo la curva de caudal máximo desaguado. iv) Si no hay información de niveles (o volúmenes) ni de salidas, tiene que existir al menos un nivel para el primer intervalo de tiempo y se utilizará el método de Pulso Modificado asumiendo la curva de caudal máximo desaguado. TETIS asume las salidas de embalse (observadas o simuladas) hacia aguas abajo. * MODELO DE SIMULACIÓN - T E T I S v.9 - * * Desarrollado en: * UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE VALÈNCIA * Instituto de Ingeniería del Agua y Medio Ambiente * Grupo de Investigación en Modelación Hidrológica y Ambiental * * Directorio de Trabajo: d:\cuencas\alarcon1\ * * Fecha de inicio del episodio * dd-mm-aaaa hh:mm F 17-10-1981 21:10 * * Intervalo temporal (minutos) y número de datos G 30 176 * * RESUMEN DE INFORMACIÓN SOBRE LAS ESTACIONES * * "Nombre de la estación " Este(UTM-X) Norte(UTM-Y) Cota(msnm) P "PLUVIO ALARCON " 576800 4379700 0 P "PLUVIO BELMONTEJO " 557000 4408000 0 N "EMBALSE ALARCON " 576500 4380000 0 P "PLUVIO LA RODA " 573265 4340794 0 S "EMBALSE ALARCON " 576500 4380000 0 Q "Estación de aforo nueva " 572000 4435000 0 E "ETP ESTACION 44 " 567249 4422043 0 20 D "AFORO CUENCA " 574000 4436500 0 * * Series temporales de entrada * * ------DT ------P ------P ------N ------P ------S ------Q ------E ------D 0.500 -1.000 -1.000 793.000 0.000 10.284 2.200 2.100 -1.000 1.000 -1.000 -1.000 793.000 4.000 12.529 2.200 2.100 -1.000 1.500 -1.000 -1.000 793.000 2.000 10.251 2.200 2.100 -1.000 2.000 -1.000 -1.000 793.000 0.000 7.342 2.200 2.100 -1.000 2.500 -1.000 -1.000 793.000 0.000 5.041 2.200 2.100 -1.000 ... ... ... ... ... ... ... ... ... Tabla 5. Fichero entrada. Episodio registrado en formato Columna * * MODELO DE SIMULACIÓN - T E T I S v.9 - * * Desarrollado en: * UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE VALÈNCIA * Instituto de Ingeniería del Agua y Medio Ambiente * Grupo de Investigación en Modelación Hidrológica y Ambiental * * * FICHERO LLUVIA CON DATOS DE PLUVIOMETROS SAIH * FICHERO ESTANDAR DE INTERCAMBIO * Cordenadas XYZ (UTM ZONA 30) aproximadas. * Registros de Precipitación en mm. * Número de registros por estación: 360 * Intervalo temporal en minutos: 60 * * Fecha de inicio del episodio * dd-mm-aaaa hh:mm F 01-01-2000 00:00 * G 360 60 * * G 342 5 * *Nombre X Y Z O 1 2 3 *--------------------------------------- ------ ------- ---- --- ------ ------ ------ P "PN-28 " 416150 4512050 10 0.0 0.0 0.0 0.0 ... P "P-30 " 409100 4510200 10 0.0 0.0 0.0 0.0 ... P "PN-24 " 429000 4526300 10 0.0 0.0 0.0 0.0 ... P "PN-23 " 425100 4529200 10 0.0 0.0 0.0 0.0 ... P "P-26 " 435400 4522050 10 0.0 2.4 2.4 2.4 ... P "P-27 " 423600 4512050 10 0.0 0.0 0.0 0.0 ... N "Navacerrada " 415230 4507780 10 0.0 1134.5 1134.52 1134.52 S "Navacerrada " 415230 4507780 10 0.0 0.73 0.73 0.73 ... Q "E-19 " 415230 4507780 10 0.0 0.36 0.36 0.36 . Q "E-20 " 431100 4506750 10 0.0 0.76 0.76 0.76 B "Punto de predicción sin aforo " 427480 4507100 10 0.0 T "TEMPERATURA " 409100 4510200 10 0.0 19.0 21.0 18.5 ... H "EST-NIEVE 1 " 416980 4404290 1500 0.0 190.0 210.0 E "EVAPOTR " 431100 4506750 10 0.0 1.5 1.45 1.44 ... Tabla 6. Fichero entrada. Episodio registrado en formato CEDEX 21 3.6.- FICHEROS CON LA INFORMACIÓN DE MAPAS Se ha seleccionado un fichero típico de exportación ASCII de ArcGis, cuya extensión es “*.asc”, para mostrar el formato utilizado en TETIS. Se trata de un fichero tipo ráster, donde se identifican para cada celda el respectivo valor del mapa. Si se emplea un Sistema de Información Geográfica diferente a ArcGis es importante tener en cuenta que el formato del fichero tiene que ser ANSI/ASCII, el separador tiene que ser el espacio (no la tabulación) y el encabezado debe ser el mismo que se muestra en la Tabla 7. Los mapas que se son necesarios para la ejecución del modelo TETIS son: i) Modelo de elevación digital del Terreno. (Med.asc ) ii) Pendiente del terreno en m/m. (Slope.asc) iii) Celdas acumuladas hacia aguas arriba. (Acum.asc) iv) Dirección de drenaje, según la descripción de ArcGis. (Dirflujo.asc) v) Capacidad máxima de almacenamiento estático en la capa superior del suelo, Hu en mm. (Hu.asc) vi) Capacidad de infiltración del suelo en mm/h. (Ks.asc) vii) Capacidad de percolación del substrato en mm/h. (Kp.asc) viii) Conductividad hidráulica para el interflujo en mm/h. (Kss.asc) ix) Conductividad hidráulica saturada del acuífero en mm/h. (Ksa.asc) x) Capacidad de percolación al acuífero profundo en mm/h. (Kps.asc) xi) Velocidad del flujo en la ladera m/s. (Vel.asc) xii) Contenido óptimo de humedad en el suelo, H* en mm. (Hstar.asc) Recordar que en caso de no disponer del mapa del “Contenido óptimo de humedad en el suelo”, puede desmarcar la casilla “Dispones de información para estimar el contenido óptimo de humedad en el suelo” por lo que no habría corrección por humedad. Entre paréntesis se ha indicado el respectivo nombre asociado al fichero FileSSP.tet mostrado en la Tabla 2. Adicionalmente, en caso que se desee incluir el respectivo proceso hidrológico, se deben incluir los siguientes mapas: - Regiones geomorfológicas, en caso que se identifiquen diferentes zonas para el cálculo de la traslación del flujo por el cauce empleando la metodología de la Onda Cinemática Geomorfológica. (Reghomog.asc) - Zona cubierta con nieve, en caso que se desee incluir la fusión de nieve. ( Nieve.asc) - Cobertura vegetal, para considerar que la evapotranspiración puede ser diferente en distintas zonas y variable a lo largo del ciclo anual. (Cobveg.asc) - Mapa de zonas de karst, que se indican como celdas con valor = 1. (Karst.asc) Ncols 299 Nrows 177 Xllcorner 231585 yllcorner 3791445 22 cellsize 30 NODATA_value -9999 0 0 0 0 0 0 . 1 1 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 1 . . . . . . . . Tabla 7. Formato del fichero tipo de exportación tipo ASCII de ArcGis El tamaño de la celda tiene que ser exactamente el mismo que el del fichero TOPOLCO.SDS y todos los mapas deben tener el mismo número de filas y columnas y estar expresados en el mismo sistema de coordenadas. El fichero que contiene la información sobre la dirección de la red de drenaje es obtenido mediante Sistemas de Información Geográfica que disponen de módulos hidrológicos. Teniendo en cuenta que cada SIG tiene una representación propia de las direcciones de drenaje, en la Figura 1 se presenta la representación utilizada por ArcGIS Figura 1. Correspondencia entre la dirección del flujo según ArcGIS y el código que se almacena en el mapa De esta forma y a modo de ejemplo, si la celda de interés (indicada en gris en la Figura 1) drena hacia la celda que está ubicada al este, en el mapa de dirección de drenaje le corresponde el valor de 1, si lo hace hacia el sureste le corresponde el valor 2, si drena al sur se le asocia el valor 4. En caso de trabajar con mapas de QGIS, la representación numérica de las direcciones de drenaje es la siguiente (Figura 2). Figura 2. Representación númerica de la dirección del flujo en QGIS TETIS usa la representación numérica según el formato de mapa seleccionado en la pestaña Opciones. 1286432 1 16 24 8 23 4.- MENÚ DE PROYECTO El menú proyecto está compuesto por una serie de opciones que permiten tanto crear o cargar un proyecto, como cerrarlo o salir del propio programa. En este apartado se analizarán las distintas opciones correspondientes a este menú. Figura 3. Menú Proyecto. La ventana de proyecto a la que se accede a través de alguna de las opciones presentes en este menú, es la requerida para establecer los valores necesarios para ejecutar una simulación. Por ello el menú Proyecto será, junto al menú Ayuda, el único que estará activo al iniciar el programa. 4.1.- VENTANA DE PROYECTO En esta ventana se especifican las características de cada proyecto. La constituyen las pestañas donde el usuario edita y/o selecciona los ficheros, los nombres de los ficheros y los valores de las variables que el modelo requiere para ejecutar una simulación. Las opciones del menú “Nuevo Proyecto”, “Cargar Proyecto” y “Editar proyecto” abren esta ventana para poder modificar o introducir los datos o ficheros necesarios. La opción del menú “Importar v 9.0.*” permite importar un proyecto creado con versiones 9.0.*, de tal manera que la interfaz actualiza los ficheros de proyecto. La dinámica de funcionamiento es la misma para todos los casos, salvo pequeñas diferencias: - La caja relativa a los “Datos del Proyecto” de la pestaña “Opciones” solo estará activa en caso de “Nuevo Proyecto”. En los otros dos casos, los valores que se disponen ahí ya habrían sido introducidos anteriormente. - Si se selecciona el botón de “Salir sin guardar” existente en esta ventana, en caso de “Cargar Proyecto” y “Editar Proyecto”, únicamente no se guardarán los cambios realizados en la ventana, permitiendo seguir con el empleo de la interfaz. En cambio, con la opción “Nuevo Proyecto”, el proyecto no será creado por lo que se volverá a la situación de partida. - Cuando se seleccione “Importar v 9.0.*”, se debe seleccionar “Guardar proyecto y salir” para poder convertir los ficheros a la nueva versión. A continuación, se van a analizar los distintos componentes de esta ventana. 30 4.1.8.- Botones “Guardar proyecto y salir” y “Salir sin guardar”. Estos botones están situados a la derecha de la ventana Proyecto y son accesibles desde cualquier pestaña. Ambos botones sirven para cerrar la ventana Proyecto. En el caso de estar creando un proyecto nuevo, al pulsar el botón<Guardar proyecto y salir> se crean los ficheros que a continuación se detallan, habilitándose el resto de opciones del programa. En cambio, al pulsar sobre <Salir sin guardar>, no se guarda ningún fichero y no se habilita el resto de opciones. Para el caso de estar cargando o editando un proyecto, ambos botones permiten continuar con el manejo del programa, siendo la única diferencia, la reescritura de los siguientes archivos. Destacar que previamente a todo este proceso, la interfaz realiza una comprobación de la existencia de todos los archivos necesario para la ejecución del software que advierte al usuario de la inexistencia de alguno de esos archivos. Los ficheros que se crean o reescriben al pulsar la opción <Guardar proyecto y salir> son: i) Fichero de Proyecto: FileSSP.tet ii) Fichero de configuración Settings.txt iii) Parámetros geomorfológicos: Paramgeo.txt iv) Variables de calibración: Calib.txt v) Fichero de archivos de vegetación (solo en caso de que este activado este submodelo): FileSSP.veg vi) Fichero de archivos de sedimentos (solo en caso de que este activado este submodelo): FileSSP.sed vii) Fichero de archivos de nitrógeno (solo en caso de que este activado este submodelo): FileSSP.mit 4.2.- SUBMENÚ CARGAR PROYECTO Este submenú es utilizado cuando el usuario desea cargar los datos de un proyecto válido que fue creado anteriormente. La ventana que aparece al pulsarlo es la misma que la del submenú Proyecto nuevo. 4.3.- SUBMENÚ “EDITAR PROYECTO” Este submenú se utiliza para que una vez que un proyecto ha sido grabado y la ventana de proyecto cerrada, se pueda volver a visualizar esta ventana y así poder editar los valores de sus distintas pestañas. 4.4.- SUBMENÚ “IMPORTAR V9.0*” Este submenú permite cargar un proyecto creado con versiones anteriores de Tetis v9.0. Una vez se cargan dichos proyectos, para que se guarden en el formato correspondiente a 31 la versión actual se ha de guardar el proyecto. De esta manera, la siguiente vez se podrá cargar el proyecto directamente. 4.5.- SUBMENÚ “CERRAR PROYECTO” Este submenú es utilizado para cerrar un proyecto que esté cargado en memoria, aunque la ventana de dicho proyecto esté cerrada (o más bien invisible). 4.6.- SUBMENÚ “ABRIR CARPETA DEL PROYECTO” Este submenú abre en el explorador de Windows la carpeta del proyecto con el que estamos trabajando. 4.7.- SUBMENÚ “SALIR” Este submenú sirve para salir del programa, cerrando todas sus ventanas. 32 5.- GENERACIÓN DEL FICHERO TOPOLCO.SDS Es importante recordar que la información de entrada del modelo TETIS es suministrada en forma de diferentes mapas ráster, cuya forma es matricial y que pueden llegar a ser muy grandes, lo cual puede hacer al modelo lento e ineficiente. Por esta razón se propone reunir toda la información relacionada a cada celda en un solo fichero, que ha sido descrito previamente como TOPOLCO.SDS. El fichero TOPOLCO.SDS se debe generar la primera vez y cuando: - Algunos de los mapas .asc cambie - El tamaño de la cuenca cambie (cuando el punto Q de salida de la cuenca haya cambiado) 5.1.- FICHERO TOPOLCO.SDS Este fichero consta de los datos topológicos, edafológicos, zonas de nieve, zonas geomorfológicamente homogéneas, zonas de riego y datos de insolación diaria para la zona de estudio En la cabecera de este fichero se encuentran las coordenadas donde se localiza la cuenca, el número de filas y de columnas, la ubicación del punto de salida y el número total de celdas que contiene la cuenca. Se incluye la topología de la cuenca representada por: i) La localización de columna y fila dentro del MED (Modelo de Elevación Digital de la cuenca) ii) El número que identifica la celda a la cual la celda en cuestión drena iii) El número de celdas acumuladas (incluyendo a ella misma) iv) La pendiente de la celda (m/m) v) La cota de la celda (m.s.n.m.) vi) Un código entero (0 = NO; 1=SI) para indicar la presencia de nieve en el primer intervalo de tiempo La información del suelo está compuesta por las tres capas de parámetros del suelo: vii) El almacenamiento capilar suelo (mm) viii) La conductividad hidráulica saturada del suelo en mm/h ix) La conductividad hidráulica saturada de la roca (percolación), mm/h x) La conductividad hidráulica horizontal del suelo, mm/h xi) La conductividad hidráulica horizontal de la roca, mm/h xii) La conductividad hidráulica de la roca que determina el flujo subterráneo conectado, mm/h xiii) Velocidad del flujo en ladera, m/s 33 Y por último: xiv) Un código para cada región homogénea considerada. xv) El índice de cobertura vegetal para estimar la ET xvi) Contenido optimo del suelo en mm xvii) Seis mapas de radiación (uno para cada uno de los primeros 6 meses, luego se repiten. Esto quiere decir que Junio y Julio tendrán el mismo valor, etc.). – De estos mapas solo se selecciona el primero (RAD01.asc); si el formato del nombre es correcto (termina por un número de dos cifras seguido por la extensión .asc), el software encontrará automáticamente los otros cinco mapas (p.ej. RAD02.asc, RAD03.asc, RAD04.asc, RAD05.asc y RAD06.asc). xviii) Los porcentajes de arena, limo y arcilla. (Entre 0 y 100) xix) Los valores de parámetros USLE multiplicados por 1000. C, K y P respectivamente xx) El mapa de zonas afectadas por fenómenos kársticos xxi) El contenido de agua en el suelo correspondiente al punto marchitez en mm y al punto óptimo en mm para el tanque estático más superficial ( tanque 1) xxii) El contenido de agua en el suelo correspondiente al punto marchitez en mm y al punto óptimo en mm para el tanque estático más profundo ( tanque 2) xxiii) La fracción de cobertura (0-1) xxiv) El almacenamiento capilar en los tanques 1 y 2. xxv) El contenido de agua en el suelo correspondiente al punto marchitez en mm xxvi) La profundidad del suelo en m xxvii) La densidad aparente en g/cm3 xxviii) El coeficiente de partición o distribución en dm3/kg xxix) Contenido de nitrógeno orgánico en el suelo en kgN xxx) La deposición atmosférica en forma de amonio y de nitrato en Kg/año Al final del fichero TOPOLCO.SDS se escriben los valores medios de los mapas de parámetros usados para la simulación. NORTE-SUR: 3796635. 3791475. ESTE-OESTE: 240075.0 231675.0 COLUMNAS: 280 FILAS: 172 COL-FINAL: 2 FIL-FINAL: 169 NUM-CELDAS: 22761 1 164 14833 1 0.00589 71 0 115.4800034 40.0000000 0.1000000 40.0000000 0.1000000 0.1000000 0.10856 1 1 0 1 0 0.0000 0.0000 0.0000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 1 165 14833 1 0.01318 71 0 113.7799988 39.4000015 0.1000000 39.4000015 0.1000000 0.1000000 0.16233 1 1 0 1 0 0.0000 0.0000 0.0000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 1 166 18379 1 0.02357 71 0 112.4199982 39.0000000 0.1000000 39.0000000 0.1000000 0.1000000 0.21712 1 1 0 1 0 0.0000 0.0000 0.0000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 34 2 135 11105 1 0.01318 92 0 11.6000004 41.9000015 0.1000000 41.9000015 0.1000000 0.1000000 0.16233 1 1 0 1 0 0.0000 0.0000 0.0000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 2 136 11712 1 0.03773 93 0 34.7200012 43.2999992 0.1000000 43.2999992 0.1000000 0.1000000 0.27470 1 1 0 1 0 0.0000 0.0000 0.0000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 2 137 11712 1 0.04602 93 0 34.5499992 43.0000000 0.1000000 43.0000000 0.1000000 0.1000000 0.30339 1 1 0 1 0 0.0000 0.0000 0.0000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 2 138 10574 1 0.05803 93 0 33.8100014 43.5999985 0.1000000 43.5999985 0.1000000 0.1000000 0.34069 1 1 0 1 0 0.0000 0.0000 0.0000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 * * Valores medios mapas de parámetros utilizados * * ----Hu(mm)-- --Ks(mm)--- --Kp(mm)--- --Kss(mm)-- --Ksa(mm)-- --Kps(mm)-- --Veloc(m/s)-- --Imax(mm) 167.8190 17.0091 8.8563 17.0091 8.8563 0.8856 0.3335 0.0000 Tabla 9. Fichero TOPOLCO.SDS 5.2.- GENERACIÓN DEL FICHERO TOPOLCO.SDS Este paso corresponde al primero que se debe realizar cuando se desea efectuar la modelación hidrológica de cuenca mediante el programa TETIS. La ejecución de esta rutina o subprograma se realiza mediante la opción del menú: Simulación / Genera fichero TOPOLCO Figura 10. Opción del menu para generar el fichero TOPOLCO Para la correcta ejecución de este módulo es necesario que existan los siguientes ficheros: - Fichero FileSSP.tet. - Fichero episodio de entrada. - Los distintos mapas que forman parte de TOPOLCO.SDS, y que se han descrito previamente. El resultado de la ejecución es la creación del fichero “TOPOLCO.SDS”. También se crea el fichero con los puntos de control “CONTROL.TXT”. En caso de modificar la topografía original de la cuenca, deberá generarse un nuevo fichero “TOPOLCO.SDS” 35 5.3.- FICHERO CONTROL.TXT En este fichero el programa TETIS almacena los puntos de control. Se denominan puntos de control las celdas con estaciones de aforo, sitios de embalse (concentrados conceptualmente en una celda), puntos con estaciones de aforo de sedimentos, con medición de LAI o de nitrógeno, así como puntos donde interesa tener resultados de simulación y puntos fuente/sumidero (en donde se añade o descuenta agua en la red de cauces) y que están incluidos en el fichero de episodio. Es decir, toda la información con códigos “N”, “V”, “S”, “Q”, “D”, “B”, “X”, ”W“ ,”DA”, “DL”,“DC” ,”NO”,”NI” y ”AM”, que se encuentran en el fichero episodio de entrada. En este fichero se incluye la ubicación de cada punto dentro de la topografía utilizada según la fila y la columna que le corresponden (la fila y la columna que se encuentran en este fichero se refieren a un mapa recortado que considera estrictamente el espacio rectangular ocupado por la cuenca). En el caso de los embalses, para que el modelo los considere tienen que incluirse dentro de los episodios. En caso contrario el modelo omitirá la existencia de un embalse y no efectuará la regulación correspondiente. En la Tabla 10 se establece un ejemplo de este fichero. La primera columna corresponde a la columna, la segunda a la fila y la tercera al nombre de la estación de control. 747 73 E_13 EL VADO 717 92 E_14 EL ATAZAR 717 103 AR16 JARAMA EN VALDEPENAS Tabla 10. Fichero CONTROL.TXT, puntos de control asociados al episodio empleado La información fila columna suministrada en este tipo de ficheros corresponde a la ubicación dentro del MED (recortado a la cuenca) de los puntos de interés que se encuentran en el episodio de entrada. Este fichero se crea al seleccionar la opción Simulación / Genera fichero TOPOLCO , sin embargo, en el caso de introducir nuevos puntos de control, que pertenezcan a la actual cuenca de trabajo, se puede crear directamente mediante la opción Simulación / Recalcula puntos de control. Esta opción solo se ha de emplear para este fin, en otros casos, como cambios en la cuenca, sería necesario obtener un nuevo fichero “TOPOLCO.SDS”. 36 6.- GENERACIÓN DEL ESTADO DE ALMACENAMIENTO INICIAL 6.1.- FICHERO HANTEC.SDS (ESTADO ALM. INICIAL) Este fichero dispone los valores iniciales de almacenamiento en la cuenca para cada celda. Estos valores son: i) Almacenamiento estático en el suelo (H1) ii) Agua en superficie (H2) iii) Almacenamiento gravitacional en el suelo (H3) iv) Almacenamiento en el acuífero (H4) v) Estado en cauces (H5) vi) Altura equivalente de agua para la nieve (H0) vii) Intercepción por la cubierta vegetal (H6) La fecha a la cual están asociados los valores de almacenamiento inicial se lee del fichero de entrada. El formato del fichero de estado inicial y final es el mismo, pudiéndose usar el estado final de una simulación como inicial en otra simulación. En la Tabla 11 se muestra un ejemplo del fichero HANTEC.SDS. NORTE-SUR: 3796635.0000 3791475.0000 ESTE-OESTE: 240075.0000 231675.0000 COLUMNAS: 280 FILAS: 172 COL-FINAL: 2 FIL-FINAL: 169 NUM-CELDAS: 22761 FECHA-HORA: 10/17/1981 21:10:00 96.4593 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 95.0393 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 93.9033 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 9.6894 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 29.0013 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 28.8593 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 Tabla 11. Fichero HANTEC.SDS con la información del estado de almacenamiento inicial 6.2.- GENERACIÓN DEL FICHERO HANTEC.SDS Para la generación de un estado inicial en los almacenamientos de la cuenca se asignan valores comunes a toda la cuenca o a cada región geomorfológica. El estado inicial del almacenamiento estático se introduce como porcentaje (0-100%) de la capacidad de almacenamiento máxima del mismo (0 = vacío; 100 = en capacidad de campo). También el estado inicial en cauce se introduce como un porcentaje (0-1000%) de la sección llena del mismo. En este caso el programa permite introducir valores superiores al 100% para tener en cuenta situaciones de inundación. Finalmente, también el estado que representa la cantidad de agua inicialmente retenida en la cubierta vegetal 37 se introduce como porcentaje de la cantidad máxima que puede quedarse inmovilizada en las hojas. Todos los demás valores iniciales se introducen en mm. La ejecución de esta rutina o subprograma se realiza mediante la opción del menú : Simulación / Calcular estado inicial Figura 11. Ventana con los valores de almacenamiento inicial en cada uno de los tanques y para cada una de las regiones homogéneas existentes Esta opción del menú no estará habilitada si el usuario ha seleccionado que existe el fichero de estados iniciales en la pestaña Estados inicial y final de la ventana de Proyecto ( ver 4.1.6.-). El usuario puede modificar los valores de las cajas y también recuperar los valores de una simulación anterior pulsando sobre el botón Recuperar valores simulación anterior. Una vez decididos los valores del almacenamiento inicial, si se pulsa sobre el botón Guardar datos y calcular estado inicial, no solo se realizarán los cálculos correspondientes sino que los valores se almacenarán (o sobre-escribirán) en el fichero Paramgeo.txt. El resultado de la ejecución de los cálculos es el fichero de estados de almacenamiento inicial. El fichero generado asigna los mismos valores para los tanques T2, T3 y T4, pero la asignación de valores para el quinto almacenamiento se realiza con base en la relación geomorfológica del área acumulada y caudal a sección llena, mientras que para los tanques T1 y T6 en función de su capacidad máxima. Por tal motivo los almacenamientos de estos tanques son diferentes para todas las celdas. Se recuerda que existe el almacenamiento H0, asociado a la altura equivalente de nieve (dado en mm), el cual se incluye al fichero de estados de almacenamiento inicial HANTEC.SDS con un valor nulo si no existe un mapa con alturas equivalente de agua inicial o con el valor de la respectiva altura proveniente del mapa Nieve.asc. Se recuerda que la condición inicial para el almacenamiento H6, asociado a la interceptación por parte de la cubierta vegetal, es un porcentaje de su capacidad máxima, que se encuentra en la última columna del fichero FactorETmes.txt. 38 7.- LANZAMIENTO DE UNA SIMULACIÓN La modelación hidrológica distribuida se realiza mediante la opción del menú principal: Simulación / Lanzar simulación Al pulsar este menú, el software lanza el ejecutable Tetis.exe, incluido en la carpeta /bin dentro de la carpeta de instalación. A continuación, se presenta de forma detallada la información necesaria y su respectivo formato para la simulación hidrológica según TETIS. 7.1.- INFORMACIÓN DE ENTRADA El programa de simulación requiere de los siguientes ficheros para su ejecución. - Fichero de proyecto FileSSP.tet. - Fichero con el listado de los Parámetros Geomorfológicos, los valores de almacenamiento inicial y otros valores que se encuentran en Paramgeo.txt. - Fichero con las variables lógicas que definen los formatos a utilizar y las opciones de configuración en Settings.txt. - Fichero con los factores correctores, los parámetros de nieve y el factor de interpolación de la lluvia. Todos ellos corresponden a los factores a calibrar y se encuentran en Calib.txt - Fichero con la información de topología, parámetros y estado, también conocido como TOPOLCO.SDS - Fichero de episodio con las diferentes series temporales necesarias para la modelación hidrológica de cuencas naturales. - Fichero con la información de los puntos importantes o puntos de control. Este fichero es CONTROL.TXT - Fichero con los valores iniciales en los almacenamientos para toda la cuenca, este fichero es el HANTEC.SDS. La información descrita es la necesaria para la correcta ejecución del modelo. Sin embargo, en algunos casos se necesita información adicional ya que se incluyen procesos como la fusión de nieve o hay presencia de embalses en la cuenca. Por lo tanto, la siguiente información sólo es necesaria según sea el caso. En el caso de presencia de embalses en la zona de estudio, se requiere del fichero con la información de las curvas propias de cada embalse y los caudales de descarga. Este fichero ha sido descrito como CurvasHV.txt. Para considerar la ciclicidad anual de la evapotranspiración se debe incluir el fichero FactorETmes.txt y el respectivo mapa con los índices de cobertura vegetal, Cobveg.asc. Si este fichero no existe, el software crea un fichero de factores de vegetación con 12 valores de vegetación = 1 para cada categoría de vegetación, 39 En el caso que el proceso de fusión de nieve se incluya en la simulación, el fichero de input debe contener información de estaciones de temperatura (T) y de altura e nieve (H). Si no se dispone de información de alturas de nieve, se puede posicionar un punto virtual de medición de altura de nieve en una zona en la cual no se prevé caída de nieve, cuyos valores sean = 0. 7.2.- LANZAMIENTO DE LA SIMULACIÓN El programa presenta una ventana con los factores correctores y otros parámetros adicionales homogéneos para toda la cuenca, como es el factor de interpolación de la lluvia (Figura 12). Figura 12. Ventana con los factores correctores y parámetros homogéneos, previa al proceso de simulación En función de los sub-modelos que estén activados, se podrán modificar los factores correctores correspondientes. En esta ventana, el usuario puede establecer los factores correctores generales, mediante la modificación de las cajas de texto, como cargando un fichero “Calib.txt” ya existente, pulsando sobre el botón Cargar fichero FC Para llevar a cabo la simulación, se debe presionar el botón Guardar y lanzar simulación, tras lo cual el programa actualizará los valores de Calib.txt, almacenando los valores empleados para poder recuperarlos en el futuro, mediante la opción Recuperar valores simulación anterior. Mediante esta ventana, también se puede escoger la opción de impresión de los mapas de las variables de estados, activado la opción correspondiente. Los mapas generados por el software serán en formato ASCII, con un intervalo de impresión a fijar en la propia ventana. Este intervalo se escribe en el fichero Settings.txt. Los mapas se escribirán en una carpeta “_ASCII” situada al interior de la carpeta de trabajo. 46 desea que se calcule la función objetivo, de tal forma que no se considere el período de calentamiento. Si la función elegida es el índice de Nash y Sutcliffe por rangos es necesario un fichero de texto que se llama UmbralesQ.txt. Este fichero es creado por el software, y contiene los valores de los límites de los rangos, y sus correspondientes pesos. 8.1.2.- Cajas de texto de los rangos y valores iniciales para la optimización Los valores iniciales y los límites máximo y mínimo para cada factor a optimizar deben ser asignados por el usuario de forma coherente con la realidad. Esta información se presenta en las cajas de texto de la parte derecha de la pantalla. Figura 17. Zona de la ventana con los valores iniciales y el rango máximo y mínimo para todas las variables a optimizar mediante el método SCE-UA El usuario podrá además rellenar los valores de la ventana cargando un fichero existente mediante el botón Cargar fichero. Una vez seleccionados los valores deseados y marcadas la variables que se van a optimizar se presiona el botón Guardar y lanzar simulación automática y la información de esta ventana es almacenada en el fichero VarSCEUA.txt. Si por el contrario el usuario desea guardar los valores de la ventana pero sin lanzar una simulación, debe pulsar el botón Guardar. 47 8.1.3.- Fichero Var-SCEUA.txt Este fichero es generado por la interfaz una vez se selecciona la opción Guardar y lanzar simulación automática o Guardar. En él se recoge toda la información que se ha introducido en la ventana de la Figura 16. En primer lugar, se establecen una serie de valores que indican la función objetivo, si se pondera con el área, el intervalo inicial para evaluarla, así como parámetros específicos de las funciones objetivo HMLE, y RMSE mensual. Posteriormente se introduce un listado con los rangos y valores iniciales para los diferentes factores correctores, estados de almacenamiento inicial, el factor de interpolación de la lluvia, los parámetros del módulo de interpolación de la altura inicial y de fusión de nieve, el exponente de infiltración al tanque estático y la capacidad máxima del tanque gravitacional. En la Tabla 13 se presenta un ejemplo del fichero. 1 [Intervalo de tiempo inicial para evaluar F. Obj] 6 [Identificador de la Función Objetivo] 2.0 [Parámetro de forma lamba para HMLE] 30 [Longitud mes para RMSE mensual] 0 [Indicador sobre la ponderación con el área] 2.40000 2.60000 2.45000 T [FC-1 Almacenamiento estático] 0.00000 1.00000 0.50000 F [FC-2 Evapotranspiración potencial] 0.01000 0.10000 0.05000 F [FC-3 Infiltración] 0.10000 0.20000 0.15000 F [FC-4 Escorrentía directa] 0.00000 1.00000 0.50000 F [FC-5 Percolación] 0.00000 1.00000 0.50000 F [FC-6 Flujo subsuperficial] 0.00000 1.00000 0.50000 F [FC-7 Percolación profunda] 0.00000 1.00000 0.50000 F [FC-8 Flujo subterráneo conectado] 0.20000 0.50000 0.30000 F [FC-9 Velocidad del flujo] 0.00000 100.000 50.0000 F [H-1 Almacenamiento Estático inicial] 0.00000 1.00000 0.50000 F [H-2 Agua en superficie] 0.00000 1.00000 0.50000 F [H-3 Alm. gravitacional] 0.00000 1.00000 0.50000 F [H-4 Estado inicial acuífero] 0.00000 100.000 50.0000 F [H-5 Estado inicial del cauce] 0.00000 1.00000 0.50000 F [beta – Factor de interp.Ppt] 0.00000 1.00000 1.00000 F [hped – Evaporación profunda] 0.00000 1.00000 1.00000 F [βno – Coef. Interpol. nieve] 0.00000 1.00000 0.50000 F [ro1 – Factor de fusión] 0.00000 1.00000 0.50000 F [ro2 – Fact. de fusión lluvia] 0.00000 1.00000 0.50000 F [Tb – Temperatura base] 0.00000 1.00000 0.50000 F [Exponente infiltración Tanque Estático] 0.00000 1.00000 0.50000 F [Capacidad Máxima Tanque Gravitacional (%Hu)] Tabla 13. Fichero Var-SCEUA.txt En el listado inferior (a partir de la quinta línea) : el primer valor corresponde al rango inferior de la búsqueda, el siguiente corresponde al valor superior de búsqueda, luego se indica un valor de inicio, que debe estar comprendido entre el valor inferior y el superior. Junto a ellos, se establece una variable lógica que indica si ese factor se debe incluir en el proceso de optimización o no. 8.1.4.- Fichero UmbralesQ.txt Este fichero de texto tiene que existir cuando, para la calibración automática, se desea usar la función objetivo denominada ‘Nash y Sutcliffe por rangos’. El nombre es fijo y no se puede cambiar. 48 Este fichero, que se muestra en la Tabla 14, contiene la siguiente información: i) Los dos umbrales para definir los rangos de caudales que se quieren calibrar automáticamente (hasta un máximo de tres rangos; por ejemplo: caudales pequeños, medios y altos) ii) Los tres pesos que se quiere asociar los índices de Nash calculados para cada rango. El usuario puede definir desde 2 hasta un máximo de 3 rangos, sin embargo el fichero UmbralesQ.txt tiene que tener las 5 líneas que se muestran en la Tabla 14. 15.00000 Primer umbral Q ≤ 15(m3/s) 40.00000 Segundo umbral 15 ≤ Q ≤ 40(m3/s) 0.0000000E+00 Peso asociado al índice de Nash del primer rango 0.2000000 Peso asociado al índice de Nash del segundo rango 0.8000000 Peso asociado al índice de Nash del tercer rango Tabla 14. Fichero UmbralesQ.txt para la calibración automática 8.1.5.- Calibración multi-evento. Ficheros En la parte inferior de la ventana correspondiente a la Optimización (Figura 16), existe una caja de selección relativa a la Calibración Multievento. En caso de seleccionarla, a la hora de ejecutar la optimización, será necesario disponer del fichero MultiCalib.txt, que se puede generar con la interfaz, mediante la ventana que se muestra en la Figura 18. Figura 18. Ventana para introducción de datos en caso de calibración multi-evento. Una vez se establecen los datos necesarios en la ventana anterior, y se selecciona Crear fichero , la interfaz creará el fichero MultiCalib.txt, y el modulo TETIS creará el fichero MultiEvento.txt. 8.1.5.1.- Fichero MultiCalib.txt Este fichero es generado por la interfaz, a partir del nombre de los ficheros de entrada de los eventos que se quieren optimizar simultáneamente y los nombres de los correspondientes ficheros de condiciones de humedad inicial HANTEC.SDS previamente calculados. Los nombres de los ficheros son establecidos en la ventana de la Figura 18, quedando un fichero con el formato que se muestra en la Tabla 15. 49 HANTEC.SDS 01010000.E03 HANTEC2.SDS EVENTO131 HANTEC2.SDS 01010000.E03 . . . . Tabla 15. Fichero MultiCalib.txt Es necesario que existan los ficheros de condiciones iniciales HANTEC.SDS correspondientes a los eventos que se deseen optimizar. Además de estos ficheros tienen que haber sido generados previamente con el mismo paso temporal de los eventos que se quieran calibrar. En otras palabras, si los eventos están a escala horaria, también el fichero HANTEC.SDS tendrá que haber sido generado a escala horaria. Esto es porque los factores correctores dependen de la escala temporal, por lo tanto, si por ejemplo el factor corrector FC1 del almacenamiento estático se ha obtenido para datos a escala diaria, su valor está pensado para corregir un volumen máximo diario para el Hu. Esto significa que no será el mismo si se considera una escala horaria y hay que transformar su valor a la escala del evento. 8.1.5.2.- Fichero MultiEvento.txt Este fichero viene creado por el programa cuando se lanza la calibración automática multi-evento que consiste en la calibración de diversos eventos no consecutivos observados en la misma cuenca. En efecto hay que tener en cuenta que estos eventos deben de responder al mismo juego de factores correctores. El programa crea este fichero a partir de los ficheros individuales que contienen la información de cada uno de los eventos que se quieren calibrar simultáneamente. Los ficheros de evento tienen que tener el mismo formato (cedex o columna) y los eventos el mismo paso de tiempo, el mismo número de estaciones de precipitación, aforo, evapotranspiración, nieve, etc. Además, no solo las estaciones incluidas en los ficheros de entrada tienen que ser las mismas, sino que también seguir exactamente la misma secuencia. En el fichero MultiEvento.txt el programa copia, después del encabezado, unas tras otras todas las series temporales de cada uno de los ficheros de entrada que se quieren calibrar simultáneamente. El encabezado del fichero MultiEvento.txt será igual al del fichero de entrada que se encuentre en la primera línea del fichero MultiCalib.txt, también necesario para la calibración automática multi-evento. La línea con el código G incluirá el número total de pasos de tiempo (suma de los pasos de tiempo de cada fichero de entrada). 8.2.- RESULTADOS Como resultado del módulo de optimización automática se obtienen los factores correctores del modelo, los estados de almacenamiento inicial y el factor de interpolación 50 de la lluvia que minimizan o maximizan, según el caso, la función objetivo seleccionada, actualizándose los ficheros Calib.txt y Paramgeo.txt. Adicionalmente se obtiene el fichero Res-SCEUA.txt. Este fichero tiene su interés en un análisis a posteriori del espacio de parámetros y diferentes funciones objetivo, como puede ser dentro de un análisis de sensibilidad. 8.2.1.- Fichero Res-SCEUA.txt Este fichero es el resultado final de la optimización automática, y en él se incluye el eco de los datos o variables seleccionadas para la optimización y la función objetivo. En la Tabla 16 se ofrece un ejemplo de dicho fichero. Date:07/10/2020 hour 11:15:27.7 Catchment Location: G:\User\Res-SCEUA.txt 3 3 3 R1 0.01000 2.00000 1.00000 R6 0.00000 1.00000 0.50000 H6 0.00000 100.00000 50.00000 RMSE-month. Num days= 30 HMLE lambda= 2.000000 O.F. NOT weighted by drainage area The selected O.F. is: Nash It has been computed from: 1 to 178 R1 R6 H6 Obj Funct HMLEQ1 RMSEQ1 NashQ1 RMSE-mntQ1 %Vol Q1.. 1.00000 0.50000 50.00000 0.87955 18628.8457 2.5184 0.9553 9.8700 2.1900 .. 1 1.33716 0.96306 83.82882 0.52851 4082.0632 8.3140 0.5132 29.0213 47.9277 .. 2 0.67736 0.91533 79.58636 0.63873 46649.0625 6.3459 0.7164 21.9267 44.1953 .. 3 1.66706 0.34504 87.11839 0.35687 1959.3311 9.9545 0.3021 35.9009 64.6173 .. 4 0.18894 0.88828 0.09789 -2.47854 179909.1719 26.7047 -4.0224 83.8748 171.0173.. 5 .. Tabla 16. Fichero con los resultados de la optimización Res-SCEUA.txt Este fichero contiene los resultados de la optimización durante cada iteración y en la parte superior se indica el rango (valor inferior y superior), el valor inicial de cada variable seleccionada, incluyendo todas las iteraciones realizadas. Si la función objetivo elegida es la de Nash y Sutcliffe por rangos, cabe destacar que en este fichero no solo se muestra el valor del Nash promedio de los rangos, sino que también cada índice de Nash para cada rango de caudales definido por el usuario. 51 9.- SUBMODELO DEL CICLO DE SEDIMENTOS En este apartado se describen los ficheros y procesos adicionales para la ejecución del sub-modelo del ciclo de sedimentos. 9.1.- FICHEROS Y FORMATOS En la Tabla 17 se da una descripción general de los ficheros utilizados por el programa TETIS para el sub-modelo del ciclo de sedimentos. NOMBRE DEL FICHERO Generado por TETIS (Si/No) Se puede generar por la Interfaz (Si/No) Tipo de formato FILESSP.SED Si Texto SAND.ASC No No Ascii grid SILT.ASC No No Ascii grid CLAY.ASC No No Ascii grid CUSLE.ASC No No Ascii grid KUSLE.ASC No No Ascii grid PUSLE.ASC No No Ascii grid SEDANTEC.SDS Si Texto SEDANTEC2.SDS Si Texto series_sed.txt Si Texto AZUDES.TXT* No No Texto CURVASHVSED.TXT* No No Texto Estado_embalses_ini.txt * No No Texto Estado_embalses_fin.txt Si Texto * Necesario por TETIS si se usa la eficiencia de retención de embalses Tabla 17. Características principales de los ficheros empleados por el modelo TETIS. En negrita los ficheros mínimos necesarios para la ejecución 9.1.1.- Fichero FileSSP.sed Fichero que contiene un listado con los nombres de los ficheros específicos del módulo de sedimentos. Un ejemplo se muestra en la Tabla 18. CUSLE.ASC Mapa ASCII-GRID del factor C de la USLE KUSLE.ASC Mapa ASCII-GRID del factor K de la USLE PUSLE.ASC Mapa ASCII-GRID del factor P de la USLE SAND.ASC Mapa ASCII-GRID del porcentaje de arena en el suelo superficial SILT.ASC Mapa ASCII-GRID del porcentaje de limo en el suelo superficial CLAY.ASC Mapa ASCII-GRID del porcentaje de arcilla en el suelo superficial SEDANTEC.ASC Estado inicial de sedimentos SEDFINAL.ASC Estado final de sedimentos series_sed.txt Resultados de la simulación (series de sedimentos) AZUDES.TXT Características de los azudes (Eficiencia de retención) CURVASHVSED.TXT Curvas cota-volumen de los azudes (Eficiencia de retención) Estado_embalses_ini.txt Estado inicial de los azudes (Eficiencia de retención) Estado_embalses_fin.txt Estado final de los azudes (Eficiencia de retención) Tabla 18. Fichero FileSSP.sed con la información de los ficheros de datos a utilizar dentro del modelo TETIS 52 9.1.2.- Ficheros con la información de mapas El formato de estos archivos ASCII-GRID y los mapas tienen que tener la misma extensión geográfica y resolución que todos los demás mapas ASCII. Los archivos específicos para este sub-modelo son: i) Factor C de la USLE (factor de cubierta del suelo); ii) Factor K de la USLE (factor de tipo de suelo); iii) Factor P de la USLE (factor de prácticas de cultivo); iv) Porcentaje de arena en el suelo superficial; v) Porcentaje de limo en el suelo superficial; vi) Porcentaje de arcilla en el suelo superficial. 9.2.- VENTANA DE PROYECTO PARA ESTE SUBMODELO El primer paso es seleccionar la casilla correspondiente al sub-modelo de sedimentos en la pestaña “Opciones” (Figura 4). 9.2.1.- Información del fichero de entrada El sub-modelo de sedimentos va acompañado de puntos de medición del caudal de sedimentos tipo “X”. El modelo TETIS presenta resultados del caudal de sedimentos simulado en los puntos “X” y en los aforos de caudal. 9.2.2.- Pestaña “Configuración de ficheros de sedimentos” Esta pestaña solo aparecerá activa si en la pestaña Opciones se hubiera activado el “submodelo de sedimentos”. En la parte superior-izquierda de la pestaña se seleccionaría el nombre del fichero de resultados de sedimentos. En caso de que se tenga en cuenta el “proceso de retención en el embalse” se activará la casilla de verificación correspondiente. Esta acción habilita los controles (situados en la zona inferior-izquierda) relacionados con este proceso. En la zona superior-derecha aparecen los controles relacionados con los mapas ráster exclusivos del sub-modelo de sedimentos. Figura 19. Pestaña de Configuración ficheros sedimentos de la ventana Proyecto 53 9.3.- GENERACIÓN DE TOPOLCO.SDS PARA ESTE SUBMODELO A parte de la información distribuida que requiere el módulo hidrológico, el módulo de sedimentos requiere de mapas adicionales cuyos valores se almacenan en el fichero TOPOLCO.SDS, y que se han descrito en el apartado 9.1.2.-. La generación de este fichero se realiza mediante la opción del menú: Simulación / Genera fichero TOPOLCO 9.4.- GENERACIÓN DEL ESTADO INICIAL DE SEDIMENTOS Previamente a este paso, se ha de generar el estado de almacenamiento inicial, que se ha definido previamente en el apartado 6.- 9.4.1.- Fichero sedantec_val.txt Para la generación del fichero SEDANTEC.SDS por parte del módulo de TETIS, éste necesita conocer las condiciones iniciales de los sedimentos en toda la cuenca. Este fichero se genera por la interfaz mediante la ventana que se presenta en la Figura 20. La estructura de este archivo se muestra en la Tabla 19. * Valores elegidos como condiciones iniciales de sedimentos en toda la cuenca * Material parental (arena, limo, arcilla) 0.000000 0.000000 0.000000 * Sedimentos en suspensión (arena, limo, arcilla) 0.000000 0.000000 0.000000 * Sedimentos depositados en ladera (arena, limo, arcilla) 0.000000 0.000000 0.000000 * Sedimentos depositados en carcavas (arena, limo, arcilla) 0.000000 0.000000 0.000000 * Sedimentos depositados en cauces (arena, limo, arcilla) 0.000000 0.000000 0.000000 Tabla 19. Fichero sedantec_val.txt 9.4.2.- Fichero SEDANTEC.SDS (Estado inicial de sedimentos) Este fichero recoge los datos de los valores iniciales de sedimentos en suspensión y depositados en la ladera y en la red de cauces y erosionados del material parental, todos ellos separados en las tres clases texturales empleadas. El fichero está estructurado en columnas: i) 1, 2 y 3: sedimentos en suspensión en la ladera en m3/celda, respectivamente fracción de arena, de limo y de arcilla. No se puede modificar a través de la interfaz. ii) 4, 5 y 6: sedimentos en suspensión en la red de cauces en m3/celda, respectivamente fracción de arena, de limo y de arcilla. No se puede modificar a través de la interfaz. iii) 7, 8 y 9: sedimentos depositados en la ladera en m3/celda, respectivamente fracción de arena, de limo y de arcilla. Estos valores se usan en caso de querer modificar la textura del suelo en las laderas sin cambiar los mapas ASCII. iv) 10, 11 y 12; sedimentos depositados en la red de cauces en m3/celda, respectivamente fracción de arena, de limo y de arcilla. 54 v) 13, 14 y 15: sedimentos erosionados desde el material parental de las laderas, en m3/celda, respectivamente fracción de arena, de limo y de arcilla. No se puede modificar a través de la interfaz. Para el caso del material parental, no es posible modificar el estado inicial, dado que la disponibilidad de material parental siempre es infinita; aun así, existen tres columnas dedicadas al material parental, dado que es interesante conocer su evolución al final de la simulación, en el fichero de estado final (SEDANTEC2.SDS), que tiene el mismo formato que el de estado inicial. Un formato del fichero SEDANTEC.SDS se muestra a continuación: NORTE-SUR: 3796635.0000 3791475.0000 ESTE-OESTE: 240075.0000 231675.0000 COLUMNAS: 280 FILAS: 172 COL-FINAL: 2 FIL-FINAL: 169 NUM-CELDAS: 22761 FECHA-HORA: 17 21:10:00 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 Tabla 20. Fichero SEDANTEC.SDS 9.4.3.- Generación del estado inicial de sedimentos El modelo TETIS genera este tipo de fichero mediante la opción del menú: Simulación / Calcular estado inicial sedimentos La ventana para calcular el estado inicial de sedimentos es la siguiente: Figura 20. Ventana utilizada para calcular el Estado inicial de sedimentos Desde esta ventana es posible modificar la cantidad de sedimentos depositados en las laderas, en las cárcavas y en los cauces. No existe la opción de modificar los sedimentos en suspensión; cada vez que se ejecuta este menú, los sedimentos en suspensión se ponen iguales a cero. En el caso de las laderas, dado que el modelo TETIS-SED prevé que sea posible erosionar el material parental en las celdas de ladera, modificar el material depositado no significa modificar la disponibilidad de sedimentos (que es infinita), sino modificar exclusivamente la composición granulométrica de los sedimentos en la ladera. 55 Como bien se ha indicado previamente, los datos introducidos en esta ventana son escritos en SEDANTEC_VAL.TXT previamente a ejecutar el módulo TETIS. 9.5.- LANZAMIENTO DE UNA SIMULACIÓN Este procedimiento se explica detalladamente en el apartado 7.-, pero en éste se van a establecer los cambios referidos al sub-modelo de sedimentos. El modelo se ejecuta a través del comando: Simulación / Lanzar simulación Aparece la siguiente ventana, desde la cual se pueden modificar también los 3 parámetros de sedimentos: Figura 21. Ventana Lanzar simulación con los parámetros de sedimentos resaltados 9.5.1.- Resultados Los resultados de las series temporales de la simulación del módulo de sedimentos se escriben en el fichero de salida (o fichero de resultados) de sedimentos, distinto del fichero de resultados hidrológicos. El modelo TETIS escribe las series de sedimentos en las estaciones de aforo de caudal líquido (Q), en los puntos no aforados (B) y en las estaciones de aforo de caudal sólido (X). Por cada uno de estos puntos, el modelo guarda información de caudal sólido dividido entre clases de textura (arena, limo y arcilla). El formato del fichero de output de sedimentos es un archivo de texto en formato columna. 62 El formato de estos mapas es ASCII-GRID y tienen que tener la misma extensión geográfica y resolución que todos los demás mapas ASCII. 10.2.- VENTANA DE PROYECTO PARA ESTE SUBMODELO El primer paso es seleccionar la casilla correspondiente al sub-modelo de vegetación dinámica en la pestaña “Opciones” (Figura 4). 10.2.1.- Información del fichero de entrada El sub-modelo de vegetación dinámica va acompañado de puntos de medición del LAI, tipo “W”, y de medición de temperatura, tipo “T”. El modelo TETIS presenta resultados de LAI simulado en los puntos “W”. 10.2.2.- Pestaña “Configuración de ficheros de vegetación” Esta pestaña solo aparecerá activa si en la pestaña Opciones se hubiera activado el “submodelo de vegetación dinámica”. En el primer cuadro se establecen los mapas ráster del almacenamiento estático para los distintos casos en las dos capas del tanque estático. En el otro cuadro, existe un cuadro de texto relativo al mapa del factor de cubierta, junto a otro cuadro referenciado a los parámetros de cada uno de los factores de cubierta. Figura 24. Pestaña de Configuración ficheros vegetación de la ventana Proyecto 10.2.2.1.- Fichero CalibVeg.txt - Generación El fichero CalibVeg.txt contiene los distintos parámetros relativos al sub-modelo de vegetación dinámica para cada uno de los usos del suelo. Seleccionando el botón Generar se abre una ventana (Figura 25) que permite la creación del fichero de parámetros de cada factor de cubierta. 63 Figura 25. Ventana Creación de fichero de parámetros de vegetación El primer paso es introducir el número de códigos de suelo, que se puede obtener a partir del mapa de Códigos del Suelo, mediante la selección del botón correspondiente. A la hora de rellenar la matriz, los datos se pueden copiar directamente desde Excel. Un ejemplo de este fichero se muestra en la Tabla 29. 1.00000 1.00000 1.81100 0.99980 0.51200 18.00000 0.00000 0.00660 0.00000 1.00000 0.55230 1.00000 1.00000 11.11000 1.00000 0.51200 18.00000 0.00000 0.00660 0.00000 1.00000 0.45000 2.00000 2.00000 0.70000 0.10000 0.51200 18.00000 1.80300 0.00660 0.00140 6.00000 1.00000 3.00000 1.00000 0.30000 0.80000 0.51200 18.00000 1.14000 0.00660 0.00140 24.00000 0.80000 3.00000 1.00000 0.30000 0.80000 0.51200 18.00000 1.14000 0.00660 0.00140 24.00000 1.90000 1.00000 1.00000 0.00000 1.00000 0.51200 18.00000 0.00000 0.00660 0.00000 1.00000 0.20000 1.00000 1.00000 1.84100 1.00000 0.51200 18.00000 0.00000 0.00660 0.00000 1.00000 0.54300 2.00000 2.00000 0.70000 0.10000 0.51200 18.00000 1.80300 0.00660 0.00140 6.00000 2.00000 Tabla 29. Fichero CalibVeg.txt En este fichero, cada una de las filas representa a un uso del suelo; mientras que las columnas contienen los siguientes parámetros de cada uno de los usos: i) Exponente de función para la disponibilidad de agua [ ExpFDisp(·) ] ii) Exponente de función de estrés hídrico de la planta [ ExpFextres(·)] iii) Almacenamiento máximo [Alm max(mm) ] iv) Porcentaje de raíces [ %Raices (0-1) ] v) Constante de extinción lumínica [ Kdecay(·) ] vi) Temperatura óptima [Tª opt(ºC) ] vii) LUE (kg/m2 MJ) viii) Tasa de respiración de la planta [ rResp (gC/gN dia) ] ix) Constante de muerte [Kmuerte(·) ] x) SLA (m2/kg) xi) LAI max (m2/m2) 64 10.3.- GENERACIÓN DE TOPOLCO.SDS PARA ESTE SUBMODELO Cuando se activa el módulo de vegetación dinámica, es necesario regenerar el fichero TOPOLCO.SDS, ya que se va a incorporar al modelo nueva información. El fichero TOPOLCO.SDS se ejecuta con el comando: Simulación / Generar fichero TOPOLOCO 10.4.- GENERACIÓN DEL ESTADO INICIAL ( DE HIDROLOGÍA) La activación del sub-modelo de vegetación dinámica modifica el procedimiento correspondiente al cálculo del estado inicial. Para el cálculo del estado inicial, existe la opción del menú Simulación / Calcular estado inicial , que en el caso de vegetación dinámica, se muestra como sigue: Figura 26. Ventana con los valores de almacenamiento inicial en cada uno de los tanques y para cada una de las regiones homogéneas existentes. 10.5.- LANZAMIENTO DE UNA SIMULACIÓN Este procedimiento se explica en el apartado 7.-, pero en éste se detallan los cambios referidos al sub-modelo de vegetación dinámica. El modelo se ejecuta a través de Simulación / Lanzar simulación. Con este sub-modelo activado, la ventana que aparece dispone del botón “Modificar factores correctores de vegetación” activado. 65 Figura 27. Ventana Lanzar simulación con el botón para modificar factores correctores de vegetación resaltado Al hacer click sobre dicho botón se abre la ventana que aparece en la Figura 25 para poder modificar dichos factores. Una vez se introduzcan los datos, se ha de seleccionar el botón “Guardar fichero FC Vegetación” para guardar los nuevos factores correctores. 10.5.1.- Resultados Con la activación del sub-modelo de vegetación, se activa la posible visualización de los mapas de variables de estado y de estados finales que se presentan en la ventana Lanzar Simulación. Por otro lado, la simulación dará lugar a un fichero de resultados en formato columna, y al fichero HANTEC2.SDS que contiene el estado de almacenamiento final. Además, se activa el gráfico del LAI observado y simulado en los distintos puntos “W” presentes en el episodio de entrada. En cuanto al gráfico correspondiente a los flujos y almacenamientos medios de cuenca, se pueden visualizar, además de los explicados en el apartado de la simulación hidrológica: - Flujo de entrada. X8 – Excedente de la capa más superficial - Flujos de salida. Tr – Transpiración - Flujos de salida. Es – Evaporación del suelo desnudo - Almacenamientos. H8 – Volumen almacenamiento capilar en capa profunda 10.6.- OPTIMIZACIÓN AUTOMÁTICA La metodología de optimizació automática, es la misma que la empleada para los factores hidrológicos, el método SCE-UA. 66 Para acceder a ella, es necesario activar el sub-modelo de vegetación dinámica, y disponer de una estación con código “Q“ , donde se realice dicha optimización. La opción del menú es Optimización automática (SCE-UA) / Optimización mono objetivo (SCE–UA) / Optimización automática (SCE-UA)-Hidrología y Vegetación, abriéndose la siguiente ventana: Figura 28. Ventana Calibración automática de hidrología y vegetación Las funciones objetivo seleccionables son las mismas que en la optimización automática. Estas funciones objetivo son evaluadas en los puntos “Q” del evento de entrada. Figura 29. Una de las pestañas con los factores correctores de vegetación de la ventana Calibración automática de hidrología y vegetación 67 En la parte derecha de la ventana se disponen un conjunto de pestañas: una para los factores correctores de hidrología, y otra por cada uso de suelo existente, con los factores correctores de vegetación dinámica para ese uso.( Figura 29) Una vez se guardan los datos, para posteriormente lanzar la optimización automática la interfaz crea 5 archivos necesarios para tal fin. - Var-SCEUA_HidrVeg.txt: con misma estructura que Var_SCEUA.txt. En este sub-modelo se incluyen 2 filas más (ver Tabla 30 ), una para el estado inicial del almacenamiento estático en la capa superior y otra para el LAI inicial. - xlb_veg.txt - xub_veg.txt - xguess_veg.txt - xchk_veg.txt Estos cuatro últimos archivos presentan una estructura matricial similar a CalibVeg.txt, guardándose en cada uno de ellos, el valor inferior, superior, inicial, y la selección de los distintos factores de vegetación, respectivamente. 1 [Intervalo de tiempo inicial para evaluar F. Obj] 6 [Identificador de la Función Objetivo] 2.0 [Parámetro de forma lamba para HMLE] 30 [Longitud mes para RMSE mensual] 0 [Indicador sobre la ponderación con el área] 2.40000 2.60000 2.45000 T [FC-1 Almacenamiento estático] 0.00000 1.00000 0.50000 F [FC-2 Evapotranspiración potencial] 0.01000 0.10000 0.05000 F [FC-3 Infiltración] 0.10000 0.20000 0.15000 F [FC-4 Escorrentía directa] 0.00000 1.00000 0.50000 F [FC-5 Percolación] 0.00000 1.00000 0.50000 F [FC-6 Flujo subsuperficial] 0.00000 1.00000 0.50000 F [FC-7 Percolación profunda] 0.00000 1.00000 0.50000 F [FC-8 Flujo subterráneo conectado] 0.20000 0.50000 0.30000 F [FC-9 Velocidad del flujo] 0.00000 100.000 50.0000 F [H-1 Almacenamiento Estático – capa profunda] 0.00000 1.00000 0.50000 F [H-2 Agua en superficie] 0.00000 1.00000 0.50000 F [H-3 Alm. gravitacional] 0.00000 1.00000 0.50000 F [H-4 Estado inicial acuífero] 0.00000 100.000 50.0000 F [H-5 Estado inicial del cauce] 0.00000 1.00000 0.50000 F [beta – Factor de interp.Ppt] 0.00000 1.00000 1.00000 F [hped – Evaporación profunda] 0.00000 1.00000 1.00000 F [βno – Coef. Interpol. nieve] 0.00000 1.00000 0.50000 F [ro1 – Factor de fusión] 0.00000 1.00000 0.50000 F [ro2 – Fact. de fusión lluvia] 0.00000 1.00000 0.50000 F [Tb – Temperatura base] 0.00000 1.00000 0.50000 F [Exponente infiltración Tanque Estático] 0.00000 1.00000 0.50000 F [Capacidad Máxima Tanque Gravitacional (%Hu)] 0.00000 100.000 100.000 T [Almacenamiento Estático – capa superficial] 0.00000 100.000 50.0000 T [LAI inicial] Tabla 30. Ficheros Var-SCEUA.txt y Var-SCEUA_HidrVeg.txt con el submodelo de vegetación dinámica activado 10.6.1.- Resultados Una vez finalice la calibración de los factores correctores seleccionados, se genera un fichero Res-SCEUA_HidrVeg.txt con la misma estructura que Res-SCEUA.txt. Además, el módulo de calibración modificará los ficheros Calib.txt, Paramgeo.txt y CalibVeg.txt, estableciendo los factores correctores que minimicen la función objetivo. 68 11.- SUBMODELO DEL CICLO DE NITRÓGENO 11.1.- FICHEROS Y FORMATOS En este apartado se describen los ficheros adicionales para la ejecución del sub-modelo del ciclo de nitrógeno. En la Tabla 31 se da una descripción general de los ficheros utilizados por el programa TETIS; los ficheros que aparecen en negrita son los indispensables para la ejecución de una simulación hidrológica y del ciclo de nitrógeno. NOMBRE DEL FICHERO Generado por TETIS (Si/No) Se puede generar por la Interfaz (Si/No) Tipo de formato FILESSP.NIT Si - Texto CALIBNIT.TXT No Si Texto FCUBIERTAN.TXT No Si Texto NH4INPUTSUELO.TXT No Si Texto NO3INPUTSUELO.TXT No Si Texto RES_NITROGENO.TXT No Si Texto HLIM.ASC No No Ascii grid PSUELO.ASC No No Ascii grid DAPARENTE.ASC No No Ascii grid KD.ASC No No Ascii grid NO.ASC No No Ascii grid DEPNH4.ASC No No Ascii grid DEPNO3.ASC No No Ascii grid CODCULTIVOS.TXT* No Si Texto CARCULTIVOS.TXT * No Si Texto NH4INPUTSUECUL.TXT* No Si Texto NO3INPUTSUECUL.TXT* No Si Texto FACTVEGCULT.TXT* No Si Texto NANTEC.SDS Si - Texto NANTEC2.SDS Si - Texto * Ficheros necesarios en caso de tener el sub-modelo de Cultivos activado Tabla 31. Características principales de los ficheros empleados por el modelo TETIS. 11.1.1.- Fichero FileSSP.nit Contiene el listado con los nombres de los ficheros específicos del módulo de nitrógeno. HLIM.ASC Mapa contenido agua en suelo al punto de marchitez PSUELO.ASC Mapa de profundidad efectiva del suelo DENS_APARENTE.ASC Mapa de densidad aparente KD.ASC Mapa de coeficiente de partición NO.ASC Mapa de contenido Nitr. Orgánico en suelo DEPNH4.ASC Mapa de deposición atmosférica de amonio DEPNO3.ASC Mapa de deposición atmosférica de nitrato CALIBNIT.TXT Fichero de parámetros del sub-modelo de nitrógeno FCUBIERTAN.TXT Fichero del factor de cubierta NH4INPUTSUELO.TXT Fichero de input de amonio en suelo NO3INPUTSUELO.TXT Fichero de input de nitrato en suelo RESULTADOS_NITRÓGENO.TXT Fichero de resultados de nitrógeno NANTEC.SDS Estado inicial de nitrógeno NANTEC2.SDS Estado final de nitrógeno CODCULTIVOS.TXT Fichero de código de cultivos CARCULTIVOS.TXT Fichero de características de cultivos NH4INPUTSUELOCULTIVOS.TXT Fichero de input de amonio en suelo para cultivos NO3INPUTSUELOCULTIVOS.TXT Fichero de input de nitrato en suelo para cultivos Tabla 32. Fichero FileSSP.nit con la información de los ficheros empleados en del modelo TETIS 69 11.1.2.- Ficheros con la información de los mapas A parte de la información requerida por el módulo hidrológico, la activación del módulo del ciclo de nitrógeno requiere mapas adicionales que se almacenan en TOPOLCO.SDS Estos archivos son: i) Contenido agua en suelo al punto de marchitez (mm) ii) Profundidad efectiva del suelo (m) iii) Densidad aparente (g/cm3) i) Coeficiente de partición (dm3/kg) ii) Contenido Nitrógeno Orgánico en suelo (kgN/ha) iii) Deposición atmosférica de amonio (kgN /year) iv) Deposición atmosférica de nitrato (kgN /year) Todos estos mapas presentan el formato indicado a lo largo de este manual, siendo ficheros con extensión *.asc (exportación ASCII de ArcGIS). 11.2.- VENTANA DE PROYECTO PARA ESTE SUBMODELO El primer paso es seleccionar la casilla correspondiente al sub-modelo del ciclo de nitrógeno en la pestaña “Opciones” (Figura 4). 11.2.1.- Información del fichero de entrada El ciclo de nitrógeno va acompañado de puntos de medición de contenido de nitrógeno orgánico (NO), de amonio (AM) o de nitrato (NI), que han de estar presentes en el fichero de entrada del modelo. Además, la ejecución del modelo TETIS presenta resultados del contenido de nitrógeno orgánico, nitrato y amonio simulado en los puntos de aforo (Q). 11.2.2.- Pestaña “Configuración de ficheros de nitrógeno” Esta pestaña solo aparecerá activa si en la pestaña Opciones se hubiera activado el “submodelo de ciclo de nitrógeno”. El primer conjunto de cuadros engloba los ficheros relativos a procesos de nitrógeno. En el primer cuadro se establecen los nombres de ficheros necesarios para éste submodelo, mientras que en el segundo cuadro, están los mapas ráster correspondiente al sub-modelo. En la parte derecha de la pestaña se introducen los ficheros relacionados con el submodelo de cultivos. Este cuadro se habilita en caso de estar activado el sub-modelo de cultivos. 70 Figura 30. Pestaña de Configuración ficheros nitrógeno de la ventana Proyecto En la parte superior de la pestaña, se encuentra un botón que permite generar los distintos ficheros de nitrógeno y cultivos – si está activado - necesarios para la ejecución del software. 11.2.2.1.- Generación de ficheros de Nitrógeno Este botón abre una ventana, en la que en primer lugar se ha introducir el número de usos de suelo, así como la cantidad de usos que corresponden a cultivo. Figuras 31 – Vistas de la ventana de Generación de ficheros de Nitrógeno 71 En la primera pantalla, se ha de introducir el número de usos de suelo existentes. Si se opta por la introducción manual, es necesario hacer click sobre el botón “OK” para confirmar dicho número y de esa manera poder generar las tablas que se presentan a continuación. Una vez se introducen los datos de la primera pantalla, las siguientes pantallas permiten la generación de los siguientes archivos: - Parámetros del sub-modelo de nitrógeno - Factor de cubierta - Input de amonio en suelo - Input de nitrato en suelo En caso de que el sub-modelo de producción en cultivos esté habilitado (ver 12.5.-), mediante esta ventana se podrían generar los ficheros relativos a dicho sub-modelo. A continuación se describen las características de los ficheros específicos de este submodelo y que se generan mediante las distintas pantallas de esta ventana (Figuras 31). 11.2.2.2.- Fichero CalibNit.txt En este fichero se recogen los parámetros relacionados con el sub-modelo del ciclo de nitrógeno. La estructura del fichero se puede analizar por partes. En primer lugar, se establece una matriz con los parámetros para cada uso del suelo, con tantas filas como usos del suelo. Las dos últimas filas del fichero que no forman parte de dicha matriz, corresponden a los parámetros del cauce y a otros parámetros generales, respectivamente. Así pues, un ejemplo del fichero se muestra en la Tabla 33. 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0.00008 0.02 0 0.05 0 0.001 0.1 7 0.5 0.00003 0.02 0 0.1 0 0.001 0.1 3 0.5 0.00003 0.02 0 0.1 0 0.001 0.1 2.5 0.5 0.00008 0.02 0 0.1 0 0.001 0.1 10 0.5 0.0001 0.02 0 0.5 0 0.001 0.1 225 0.5 0 0 0 10 1.047 20 1.047 20 0.7 Tabla 33. Fichero CalibNit.txt Como se observa en la Tabla 33, las 6 primeras filas forman una matriz ( 6 usos del suelo), mientras que la siguiente fila corresponde a los parámetros del cauce, y la última a otros parámetros del sub-modelo. La matriz que se genera para cada uno de los usos del suelo, está formado por los siguientes parámetros (en cada una de las columnas): i) Constante de mineralización [kmin (días-1)] ii) Constante de inmovilización [kinm (días-1)] iii) Constante de volatilización [kvol (días-1)] iv) Constante de nitrificación [knit (días-1)] v) Constante de fijación [kfi (kgN/ha/dia)] 78 11.6.- OPTIMIZACIÓN AUTOMÁTICA La metodología de optimización automática que se emplea para calibrar los factores correspondientes al sub-modelo del ciclo de nitrógeno, es la misma que la planteada anteriormente, el método SCE-UA. Para su uso, es necesario que esté activado el sub-modelo del ciclo de nitrógeno, y que exista alguna estación con datos de concentración de nitrógeno; de nitrógeno orgánico (NO), de amonio (AM) o de nitrato (NI). Para acceder a la ventana correspondiente se ha de seleccionar la opción del menú: Optimización automática (SCE-UA) / Optimización mono objetivo (SCE –UA) / Optimización automática (SCE-UA)-Nitrógeno Figura 37. Ventana correspondiente a la Optimización automática del Ciclo de Nitrógeno La estructura de la ventana es muy similar a las anteriores. En la parte izquierda, se escoge la función objetivo a evaluar, y se introducen los datos relativos a la calibración. En la parte derecha se dispone un conjunto de pestañas, formadas por tantas pestañas como usos del suelo existan, más otras dos, una para los factores de cauce y otra para otros factores del sub-modelo. En cada pestaña, se pueden escoger los factores a optimizar, así como establecer los valores inferior, superior e inicial correspondientes. Al selecciona Guardar y lanzar calibración automática, la interfaz crea 5 archivos: - Var-SCEUA_Nitr.txt: Sólo contiene la cabecera de la calibración (Ver Table xx) - xlb_veg.txt - xub_veg.txt - xguess_veg.txt - xchk_veg.txt Estos 4 ficheros presentan la misma estructura que CalibNit.txt (Tabla 33) 79 1 [Intervalo de tiempo inicial para evaluar F. Obj] 6 [Identificador de la Función Objetivo] 2.0 [Parámetro de forma lamba para HMLE] 30 [Longitud mes para RMSE mensual] 0 [Indicador sobre la ponderación con el área] Tabla 36. Fichero Var-SCEUA_Nitr.txt 11.6.1.1.- Resultados Una vez finalice la calibración de los factores correctores seleccionados, se genera un fichero Res-SCEUA_Nitr.txt con una estructura similar a la de Res-SCEUA.txt. Además, el módulo de calibración modificará el fichero CalibNit.txt, estableciendo los factores correctores que minimicen la función objetivo. 80 12.- OTROS MÓDULOS 12.1.- MÓDULO DE NIEVE El empleo del módulo de nieve requiere que en el fichero de entrada exista alguna línea con código “H”. Recordar que en el caso de que el formato de entrada sea tipo CEDEX, si no se disponen datos de altura de nieve no es necesario establecer la serie temporal completa, valiendo con introducir únicamente un valor relativo a la serie, más allá de las coordenadas. Además, el módulo requiere de un mapa inicial de Nieve (Nieve.asc). En caso de no disponer de dicho mapa, TETIS presenta dos rutinas que permiten obtener dicho mapa. La primera de ellas permite definir el contorno inicial de nieve; mientras que la otra permite interpolar la altura inicial de nieve. 12.1.1.- Definición del contorno inicial de nieve En caso de no disponer de información alguna sobre las probables zonas cubiertas con nieve, es posible acudir a esta rutina que define la zona cubierta con nieve como la región que se localiza por encima de una cota definida por el usuario. La ejecución de esta rutina o subprograma se realiza mediante la opción del menú: Simulación / Definir contorno de nieve Aparece entonces una ventana con el mapa del “modelo de elevación digital” (Figura 38). Figura 38. Ventana de contorno de nieve representando el modelo digital del terreno para crear el mapa “Definir contorno de nieve”. 81 Para seleccionar una cota a partir de la cual se considera que existe nieve, se introduce un valor en la caja de texto de la cota (zona central superior) y se oprime el botón Generar fichero. Esta rutina genera entonces el fichero Nieve.asc, en donde a las celdas con elevación mayor o igual a la seleccionada se les asigna el valor 1, mientras que a las celdas restantes se le asigna el valor cero. Para la ejecución de esta rutina debe existir el fichero TOPOLCO.SDS, puesto que este fichero suministra las cotas, que conforman la información básica para definir la zona con nieve. 12.1.2.- Interpolación inicial de la altura equivalente del manto de nieve Este módulo incluido en TETIS permite la interpolación de la altura equivalente de agua (en mm) del espesor de la capa de nieve. La ejecución de esta rutina o subprograma se realiza mediante la opción del menú principal: Simulación / Interpola altura de nieve La interpolación se realiza mediante la técnica del inverso de la distancia al cuadrado incluyendo una variable externa que es la altura sobre el nivel del mar. Para la correcta ejecución de esta rutina es necesario que existan los siguientes ficheros: a) La información del episodio, para verificar si el episodio contiene información de temperatura y estaciones con mediciones de altura equivalente de agua y para efectuar la interpolación de la altura equivalente de agua inicial sobre las demás celdas (utiliza por tanto el primer valor medido en cada nivómetro). b) Los factores correctores del módulo de fusión de nieve. El fichero Calib.txt contiene los parámetros del modelo de fusión de nieve, entre los cuales el coeficiente para la interpolación inicial de la altura de agua equivalente de nieve, βno, que se introduce en la ventana asociada con esta opción (Figura 39). Figura 39. Ventana para cambiar el valor coeficiente para la interpolación inicial de la altura de agua equivalente de nieve, βno que aparece tras pulsar sobre el menú: Simulación / Interpola altura de nieve c) El fichero obtenido de la ejecución del proceso de generación de la topología, parámetros y zonas homogéneas, TOPOLCO.SDS, es cargado en memoria, en aquellas celdas en las cuales se identifica la presencia de nieve se les cambia el código de un valor cero a uno. 82 d) Fichero de la localización del manto de nieve inicial. La información sobre la localización del manto de nieve inicial se obtiene mediante un fichero típico de exportación ASCII de ArcGis, Nieve.asc. Es un fichero en formato tipo ráster, donde se identifican las celdas que contienen nieve con valor mayor que uno, siendo el valor cero para aquellas celdas que no presentan nieve. Este fichero es imprescindible si se desea incluir el proceso de fusión de nieve, aunque se trate de un mapa rellenado con ceros. El modelo TETIS incluye una vía rápida para generar este tipo de ficheros, el cual es explicado en el apartado “Definición del contorno de nieve” descrito en este documento. Éste módulo proporciona la siguiente información de salida: e) Una actualización del fichero Calib.txt, con el último valor del coeficiente de interpolación βno seleccionado por el usuario. f) Adicionalmente, se genera un fichero ASCII con la altura equivalente de nieve inicial generalmente nominado Nieve.asc. 12.1.3.- Modelo de fusión de nieve distribuido en el espacio Esta conceptualización introduce la variabilidad de los factores de fusión por medio de la distribución de los flujos de energía de la radiación de onda corta. Esta opción (‘Parámetros de nieve distribuida’) se activa en la pestaña Opciones de la ventana de Proyecto. Esta opción sólo se podrá activar cuando el proceso de nieve se haya activado previamente. En caso de activar la opción se han de introducir seis mapas de radiación (uno para cada uno de los primeros 6 meses, luego se repiten. Esto quiere decir que Junio y Julio tendrán el mismo valor, etc.). De estos mapas solo se selecciona el primero (RAD01.asc) en la pestaña Configuración de ficheros general. Si el formato del nombre es correcto (termina por un número de dos cifras seguido por la extensión .asc), el software encontrará automáticamente los otros cinco mapas (p.ej. RAD02.asc, RAD03.asc, RAD04.asc, RAD05.asc y RAD06.asc). 12.2.- EMBALSES La activación del módulo de embalses requiere más allá de las series existentes en el fichero de entrada, de un fichero que indique las curvas de altura contra volumen. 12.2.1.- Fichero CurvasHV.txt En la Tabla 37 se muestra el fichero CurvasHV.txt. Este fichero incluye para cada embalse: 1. El nombre o código del embalse en 24 caracteres y entre comillas. 2. La fecha de la información en el formato de la figura (para comprobar la validez de la batimetría en la actualidad) 83 3. , el nivel (en m, normalmente m.s.n.m.), la superficie (m2), el volumen (m3) y los caudales (m3/s) mínimo (todo cerrado) y máximo (todo abierto) que es posible desalojar para cada cota. El valor mínimo se corresponde con todas las compuertas cerradas, mientras que el máximo cuando todas las compuertas están totalmente abiertas. En el caso de no disponer de series de caudal de salida observado (línea “S” del fichero de entrada), el modelo utilizará la curva del caudal máximo que es posible desalojar (última columna de este fichero). En el caso de disponer de series de caudal de salida observado (línea “S” del fichero de entrada) pero no de series observadas de niveles y/o volúmenes de embalses, las curvas máximas y mínimas se usarán para imponer que el caudal observado cumpla las condiciones dictadas por las curvas de embalse. En la práctica, el caudal de salida simulado será puesto igual al observado, a no ser que este caudal sea inferior al mínimo posible, o superior al máximo posible, correspondiente a la cota de embalse actual. Este caso se denomina “caudal objetivo”, ya que las curvas cota – caudal máximo y mínimo obligan al caudal de salida a que se cumpla un objetivo de gestión de embalse. Si no se desea introducir alguna condición sobre el caudal de salida, se sugiere el valor cero como mínimo y un valor de 100.000 como máximo. El proceso de sedimentación en los embalses es importante, por lo que este tipo de curvas varía a lo largo del tiempo. La fecha que se indica en la Tabla 37 corresponde a la de la última batimetría realizada en el embalse, la cual sirve para verificar si se emplea información actualizada. CÓDIGO FECHA ALTURA ÁREA VOLUMEN MIN MAX DD-MM-AA (m) (m²) (m³) "E_01 ENTREPENAS " 01-01-80 640.0 0 0 0.0 100000.0 "E_01 ENTREPENAS " 01-01-80 650.0 88300 180000 0.0 100000.0 "E_01 ENTREPENAS " 01-01-80 660.0 1991700 10000000 0.0 100000.0 "E_01 ENTREPENAS " 01-01-80 670.0 4284500 42110000 0.0 100000.0 "E_01 ENTREPENAS " 01-01-80 680.0 8286900 98500000 0.0 100000.0 "E_01 ENTREPENAS " 01-01-80 685.0 9779700 140860000 0.0 100000.0 "E_01 ENTREPENAS " 01-01-80 690.0 12829300 197430000 0.0 100000.0 "E_01 ENTREPENAS " 01-01-80 700.0 18425700 353730000 0.0 100000.0 "E_01 ENTREPENAS " 01-01-80 710.0 25592800 572410000 0.0 100000.0 "E_01 ENTREPENAS " 01-01-80 720.0 34414500 885700000 0.0 100000.0 "E_03 BUENDIA " 01-01-80 651.0 0 0 0.0 100000.0 "E_03 BUENDIA " 01-01-80 655.0 1561400 3480000 0.0 100000.0 "E_03 BUENDIA " 01-01-80 660.0 4170200 17340000 0.0 100000.0 "E_03 BUENDIA " 01-01-80 665.0 6825000 45220000 0.0 100000.0 "E_03 BUENDIA " 01-01-80 670.0 9673900 86070000 0.0 100000.0 "E_03 BUENDIA " 01-01-80 680.0 17255900 218190000 0.0 100000.0 "E_03 BUENDIA " 01-01-80 690.0 30345100 454230000 0.0 100000.0 "E_03 BUENDIA " 01-01-80 700.0 50261800 854620000 0.0 100000.0 "E_03 BUENDIA " 01-01-80 710.0 76042600 1480790000 0.0 100000.0 "E_03 BUENDIA " 01-01-80 712.0 81947900 1638750000 0.0 100000.0 Tabla 37. Fichero CurvasHV.txt. Curvas altura, volumen, superficie para los embalses, se incluye la información de caudales mínimos y máximos de descarga necesarios para el caso del Puls Modificado Este fichero debe ser suministrado por el usuario al modelo TETIS. 84 12.3.- FENÓMENOS KÁRSTICOS El software TETIS también permite considerar la existencia de zonas kársticas en la cuenca de estudio. Para ello, es necesario activar la caja de verificación correspondiente al Karst. Ésta se encuentra en la pestaña Opciones de la ventana de Proyecto (apartado 4.1.1.-). La activación de este proceso requiere de dos ficheros Input: a) Mapa de zonas con formaciones kársticas (Karst.asc). b) Fichero con los puntos de manantial (Manatiales.TXT) La introducción del mapa Karst.asc requiere volver a Generar el fichero TOPOLCO (apartado 5.-), para que el fichero TOPOLCO.SDS considere lo establecido en dicho mapa. En este mapa, las celdas con karst presentarán un valor igual a 1. 12.3.1.- Fichero Manantiales.txt En este fichero, se almacenan los puntos de manantial. Se denominan puntos de manantial los lugares donde el flujo cárstico (interflujo y flujo base de las celdas de tipo karst) sale a la luz y drena en el cauce. En este fichero (Tabla 38) se incluyen el nombre y las coordenadas de cada punto de manantial dentro de la topografía. Además, en correspondencia de cada punto de manantial el usuario tiene que asignar un porcentaje de incremento o decremento del mismo flujo cárstico, respecto a la porción de área del acuífero que se estima estar incluida dentro de los límites superficiales de la cuenca en estudio. En el caso en que los límites del acuífero cárstico coincidan con la máscara de la cuenca en estudio tal incremento o decremento será igual a 0, en el caso en que el área del acuífero cárstico exceda los límites superficiales de la cuenca en estudio el porcentaje será positivo, mientras que en el caso contrario será negativo. Nombre UTMX UTMY Coeficiente MANANTIAL1 543750 4747750 0 MANANTIAL2 543750 4751750 0 . . . . . . . . . . . . Tabla 38. Fichero Manantiales.txt, junto a una leyenda descriptiva Al no existir el fichero Manantiales.txt el programa asume que no hay celdas de tipo karst. 12.4.- RIEGO TETIS permite considerar el aporte por regadío en la cuenca de estudio. Para ello se debe activar la opción relativa al Riego presente en la pestaña Opciones de la ventana de Proyecto (apartado 4.1.1.-). 85 La activación del módulo, y por ende la consideración de los aportes de regadío en la cuenca, necesitan de dos mapas y de dos ficheros de texto: g) Riego.asc h) OrdenRiego.asc i) Riego.txt j) TipoRiego.txt Todos ellos forman parte del fichero FileSSP.tet. Los mapas son leídos por TOPOLCO una vez el módulo esté activo. 12.4.1.- Riego.asc En el mapa Riego.asc se determinan las celdas a regar, agrupadas según zonas. Un valor de 0 indica que no se riega dicha celda, mientras que un valor >0 indica que sí. Se pueden establecer tantas zonas como el usuario desee. La división por zonas se realiza según características como el agua disponible o el tipo de riego. 12.4.2.- OrdenRiego.asc En OrdenRiego.asc se establece el orden de riego de las celdas para cada una de las zonas definidas en Riego.asc. 12.4.3.- Riego.txt En este fichero se indica la cantidad de agua regada cada mes y el periodo de riego. Por ello para cada zona, eixsitiran dos líneas: la primera con la cantidad (en mm) y la segunda con el periodo (en días). El periodo indica cada cuantos días se riega en cada uno de los meses, no las veces que se riega por mes. En el caso del riego por goteo el perido es 1. En la Tabla 39 se presenta un ejemplo de este fichero para 3 zonas: 10 15 15 20 20 25 30 35 20 20 10 10 7 7 7 7 4 4 2 2 7 7 7 7 10 15 15 20 20 25 30 35 20 20 10 10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 15 15 20 20 25 30 35 20 20 10 10 15 15 15 15 7 7 7 7 15 15 15 15 Tabla 39. Ejemplo de fichero Riego.txt 12.4.4.- TipoRiego.txt En este fichero se establece el tipo de riego para cada zona, una en cada fila. El código empleado es el siguiente: 1) Riego por inundación 2) Riego por aspersión January February Period (days) Zone 1 Zone 2 Zone 3 Water (mm) 86 3) Riego por goteo El riego por aspersión se añade a la precipitación, por lo que puede ser interceptado.El riego por inundación y por goteo se añaden directamente al suelo. En la Tabla 40 se muestra la estructura del fichero para un caso por 3 zonas, en la que la primera se riega por aspersión, la segunda por inundación y la tercera por goteo. 2 3 1 Tabla 40. Ejemplo de fichero TipoRiego.txt En cuanto a la escala temporal, el riego únicamente funciona para escala diaria. 12.5.- PRODUCCIÓN EN CULTIVOS TETIS permite considerar la producción de cultivos en la cuenca de estudio. Para ello se debe activar la opción relativa a Producción de Cultivos presente en la pestaña Opciones de la ventana de Proyecto (apartado 4.1.1.-). Esta opción estará habilitada siempre que el submodelo del Ciclo de Nitrógeno este activado también. Los ficheros necesarios son los siguientes: a) Fichero del factor de vegetación de cultivos: factvegcultivos.txt b) Código de cultivos: CodCultivos.txt c) Características de los cultivos: CarCultivos.txt d) Input de amonio en suelo para cultivos: NH4inputsuelocultivos.txt e) Input de nitrato en suelo para cultivos: NO3inputsuelocultivos.txt El primer fichero se escribe en FileSSP.tet, mientras los demás aparecen en FileSSP.nit. 12.5.1.- Fichero factor vegetación de cultivos Este fichero es el único relativo al modelo de Producción de cultivos que se escribe en FileSSP.tet. Este fichero contiene el factor de vegetación correspondiente a cada día del año, para los distintos usos del suelo relativos al cultivo. Así pues, en la primera fila se introduce el número de usos de suelo de cultivos que coincidirá con el número de columnas posterior. En la segunda fila se incluye el código de los usos de suelo, y a partir de la 3ª y hasta la 367 se encuentra el factor de vegetación diario. A continuación, se muestra un ejemplo de este fichero: 87 2 7 8 0.200 0.700 0.200 0.700 [.. 360 filas ..] 0.200 0.960 0.200 0.955 0.200 0.950 Tabla 41. Ejemplo de fichero FactVegCultivos.txt 12.5.2.- Fichero con el código de cultivos El fichero CodCultivos.txt contiene listados los códigos de suelo relativos a cada uno de las zonas de cultivos existentes, junto a la cantidad de cultivos en rotación en cada zona. En la Tabla 42 se muestra un ejemplo de este fichero. En este caso los cultivos corresponden a las zonas con código del suelo 7 y 8, teniendo 1 y 3 cultivos en rotación respectivamente cada una de estas zonas. 7 1 8 3 Tabla 42. Ejemplo de fichero CodCultivos.txt 12.5.3.- Fichero con las características de los cultivos Para cada una de los cultivos definidos (el total de los cultivos en rotación para cada zona) en el fichero CodCultivos.txt, son necesrias una serie de características relativas a dichos cultivos. Estas características se escriben en el fichero CarCultivos.txt, y son las siguientes: a) Código del uso del suelo del cultivo b) Número del cultivo en rotación (dentro de cada uso del suelo) c) Día juliano de plantación ([1-365] día) d) Día juliano de cosecha ([1-365] día) e) Peso seco (W plant) [t/ha] f) Factor de cubierta de la plantación (fc plant) [·] g) Peso seco esperado en cosecha (W cosecha) [t/ha] h) Factor de cubierta en cosecha (fc cosecha) [·] i) Temperatura base [ºC] j) Coeficiente A [·] k) Coeficiente B [·] l) Preferencia NO3 [0-1] Así pues, el fichero presenta tantas filas como cultivos definidos, y 12 columnas referentes a cada una de las carácteristicas 7 1 60 189 0.001 0.05 2.2 0.95 4 1.35 3 1 8 1 1 120 0.02 0.02 8.68 0.95 1 2.40 0.6 1 8 2 152 243 0.008 0.05 1.031 0.9 7 2.48 5 1 8 3 274 365 0.02 0.05 3.281 0.9 7 2.60 1.1 1 Tabla 43. Ejemplo de fichero CarCultivos.txt 94 Figura 48. Visualización del mapa input del Modelo de elevación digital En caso de que se pretenda visualizar un mapa que no exista o cuya ruta o nombre sea incorrecto, aparecerá un mensaje: Figura 49. Mensaje de advertencia que surge cuando se intenta visualizar un fichero de mapas que no existe, o cuya ruta y/o nombre es incorrecto Los mapas que se pueden visualizar en el menú de Mapas input son los siguientes: a) Modelo de elevación digital b) Pendientes c) Direcciones de flujo d) Celdas acumuladas e) Almacenamiento capilar del suelo f) Capacidad de infiltración g) Capacidad de percolación h) Conductividad hidráulica interflujo i) Conductividad hidráulica acuífero j) Capacidad de percolación al acuífero profundo k) Velocidad de ladera l) Códigos cubierta del suelo m) Contenido óptimo de humedad en el suelo n) Códigos de zonas de regadío o) Orden para el regadío 95 13.3.3.- Mapas de nieve En caso de que en la pestaña Opciones de la ventana de proyecto esté activada la casilla de verificación del proceso de “Nieve”; el submenú de mapas de nieve estará entonces activado. Mediante este submenú se visualiza el mapa de “contorno o cota de nieve” que se puede crear con los submenús: • Simulación / Definir contorno de nieve • Simulación / Interpolar altura de nieve 13.3.4.- Mapas de sedimentos En caso de que en la pestaña Opciones de la ventana de proyecto esté activada la casilla de verificación del sub-modelo “Sedimentos”, el submenú de mapas de sedimento estará activado. Los mapas ráster que se pueden visualizar son los siguientes: i) USLE Factor C ii) USLE Factor K iii) USLE Factor P iv) % Arena v) % Limo vi) % Arcilla 13.3.5.- Mapas de nitrógeno En caso de que en la pestaña Opciones de la ventana de proyecto esté activada la casilla de verificación del sub-modelo “Ciclo de nitrógeno”, el submenú de mapas de nitrógeno estará activado. Los mapas ráster que se pueden visualizar son los siguientes: i) Contenido agua en suelo al punto de marchitez ii) Profundidad efectiva del suelo iii) Densidad aparente iv) Nitrógeno orgánico v) Coeficiente de partición 13.3.6.- Mapas de vegetación En caso de que en la pestaña Opciones de la ventana de proyecto esté activada la casilla de verificación del sub-modelo “Ciclo de nitrógeno”, el submenú de mapas de nitrógeno estará activado. Los mapas ráster que se pueden visualizar son los siguientes: i) Contenido óptimo en humedad en el suelo ii) Almacenamiento estático en punto de marchitez – 1ª capa iii) Almacenamiento estático en punto de marchitez – 2ª capa iv) Almacenamiento estático en punto óptimo – 1ª capa v) Almacenamiento estático en punto óptimo – 1ª capa vi) Almacenamiento estático a capacidad de campo – 1ª capa vii) Almacenamiento estático a capacidad de campo – 2ª capa viii) Factor de cubierta 96 13.4.- VISUALIZACIÓN DE LOS RESULTADOS El menú Gráficas y resultados se activa cuando un proyecto ha sido ya ejecutado. Figura 50. Menú de Gráficas y resultados 13.4.1.- Gráficos de caudales simulados y observados 13.4.1.1.- Caudales y niveles simulados La opción del menú Gráficas y resultados / Caudales simulados y observados permite visualizar el gráfico de los caudales y niveles simulados de agua. Para que esté menú se pueda seleccionar es necesario que exista un fichero de resultados y que el modelo haya sido ejecutado de forma satisfactoria. Al pulsar sobre este menú aparece una ventana donde cada pestaña representa un punto de simulación de caudal. Cada pestaña tendrá una gráfica con dos series lineales. La serie de color azul representa el “caudal observado” introducido en el “fichero de evento (input)”, mientras que la serie de color rojo representa el “caudal simulado” por el modelo. Figura 51. Ventana Caudales simulados y observados 97 En la parte izquierda hay unas cajas de texto que describen las características del evento. Los valores recogidos son: a) Caudal máximo observado b) Caudal máximo simulado c) RMSE d) Tiempo al pico observado (en hora local) e) Tiempo al pico simulado (en hora local) f) Error tiempo al pico g) Volumen observado h) Volumen simulado i) Error en volumen j) Índice de eficiencia de Nash y Sut. (NSE) k) Área drenante acumulada 13.4.1.2.- Caudales de sedimentos Para visualizar el gráfico de los caudales simulados y observados de sedimentos se emplea el menú Gráficas y resultados / Caudales de sedimentos. Este menú estará activo cuando el sub-modelo de sedimentos esté activo, y la ejecución del modelo haya sido satisfactoria. La ventana presenta una estructura similar a la comentada en el sub-apartado anterior. Sin embargo en esta ventana se dispone, de la serie de sedimentos simulada, así como las fracciones de arena, limo y arcilla. Además, en los puntos con serie de sedimentos observada, también se visualiza esta serie. En la parte izquierda inferior se encuentra un bloque donde se pueden seleccionar o deseleccionar las series que se quieren visualizar. Figura 52. Ventana de caudales de sedimentos 98 13.4.1.3.- LAI observado / simulado En el caso de estar activado el sub-modelo de vegetación dinámica es posible visualizar este gráfico mediante el menú Gráficas y resultados / LAI observado/simulado. La estructura de la ventana es prácticamente idéntica a la referida a caudales y niveles simulados. Figura 53. Gráfico de Leaf area index simulado y observado En este caso se representa el LAI medido, en color rojo, el LAI simulado, en color azul, y el LAI simulado corregido por el estrés hídrico, en color verde. 13.4.1.4.- Gráfica nitrógeno observado / simulado La opción del menú, que permanecerá habilitada en caso de emplear el sub-modelo del ciclo de nitrógeno, Gráficas y resultados / Gráfica nitrógeno observado / simulado permite observar las distintas formas de nitrógeno. 99 . Figura 54. Ventana de gráfico de nitrógeno simulado / observado En el cuadro de la parte derecha superior se pueden seleccionar las distintas series que se quieren visualizar en el gráfico. 13.4.1.5.- Flujos y almacenamiento medios - Nitrogeno La opción del menú Gráficas y resultados / Flujos y almacenamiento medios – Nitrogeno, activa una vez seleccionado el submodelo del ciclo de nitrógeno, muestra la siguiente ventana: Figura 55. Ventana de Flujos y almacenamiento medios – Nitrógeno. Pestaña Flujos 100 En ella se presentan los distintos flujos y almacenamientos del submodelo del ciclo de nitrógeno. Para ambas gráficas, existe un cuadro en la parte derecha que permite seleccionar las series a visualizar. Para el caso de los flujos, y debido al gran número de estos; se ha añadido otro cuadro en la parte inferior derecha agrupando el marcado o desmarcado de los distintos flujos según el tipo de proceso. 13.4.2.- Series input La ejecución de esta ventana se realiza mediante la opción del menú: Gráficas y resultados / Series input Aparece una ventana donde se representa mediante gráficos de las distintas series temporales del “fichero de evento (inputs)”, agrupadas en distintas pestañas: Precipitación, Evapotranspiración de referencia, Altura de nieve , Temperatura, etc.. En la parte derecha de cada una de las pestañas hay una lista de casillas de verificación donde se puede seleccionar o deseleccionar las distintas series que aparecen en el gráfico En la pestaña de Precipitación, también se muestra la precipitación media areal. Figura 56. Ventana de series input. En este caso muestra la pestaña Precipitación Para la ejecución de esta rutina son necesarios los ficheros FileSSP.tet y el fichero “fichero de episodio”. 13.4.3.- Flujos y almacenamientos medios de cuenca Los gráficos totales a los cuales se refiere esta rutina corresponden a las series temporales de los valores medios obtenidos después de la simulación hidrológica mediante TETIS en toda la cuenca. Es decir, se refiere a las series temporales de los “flujos internos”, “flujos de salida” y al estado en los “almacenamientos”. Corresponden a los códigos X, Y y H de la conceptualización de TETIS. La visualización de esta ventana se realiza mediante la opción del menú: 101 Gráficas y resultados / Flujos y almacenamientos medios de cuenca Aparece una ventana con tres pestañas (flujos verticales, flujos de salida y almacenamiento). En cada pestaña, se pueden seleccionar las variables que se quieren visualizar. El análisis de cada una de estas gráficas permite observar el comportamiento medio de la cuenca, de tal forma que la evolución temporal de cada uno de los flujos y de los almacenamientos sirve de guía al usuario para la calibración y para realizar un análisis del funcionamiento hidráulico de la cuenca. Los flujos internos (X) representados son los siguientes: i) Precipitación ii) Lluvia directa iii) Excedente iv) Infiltración v) Percolación vi) Flujo subterráneo conectado Figura 57. Pestaña de X-Flujos de entrada Los flujos de salida (Y) representados son los siguientes: i) Fusión de nieve ii) Evaporación agua intercepción iii) Evapotranspiración iv) Escorrentía directa v) Interflujo vi) Flujo subterráneo conectado 102 Figura 58. Pestaña de Y-Flujos de salida Los almacenamientos (J) representados son los siguientes: i) Intercepción ii) Capilar iii) Superficie iv) Gravitacional v) Acuífero vi) Cauces vii) Nieve Figura 59. Pestaña de J-Almacenamientos Es importante destacar que todos los gráficos empiezan al final del primer paso de tiempo, y por lo tanto no muestran el estado inicial de la variable que representan. 103 13.4.4.- Embalses La ejecución de esta ventana se realiza mediante la opción del menú: Gráficas y resultados / Embalses Para que esté menú se pueda seleccionar, la casilla de “Embalses” de la pestaña Opciones de la ventana Proyecto debe de estar activada. La ventana que se muestra tiene una pestaña para cada embalse. Cada pestaña (y por tanto cada embalse) tiene 2 gráficas: i) Niveles de embalse. Tiene dos series: la de “Nivel observado (N)” que aparece en rojo; y la del “Nivel simulado (L)” que aparece en rojo. Las unidades del ejeY son en metros sobre el nivel del mar (m.s.n.m.). ii) Caudales de embalse: Tiene tres series: la de “Caudal de entrada observado (I)” que aparece en azul; la de “Caudal de entrada simulado (A)” que aparece en rojo; y la de “Caudal de salida (S)” que aparece en verde. Las unidades del eje-Y son en m3/s. 13.4.5.- Información de la simulación La ejecución de esta ventana se realiza mediante la opción del menú: Gráficas y resultados / Información de la simulación En esta ventana se pueden visualizar los valores de las variables utilizadas en la simulación. Estas variables se clasifican en tres grupos: i) Factores correctores ii) Estados iniciales iii) Otras variables Figura 60. Ventana Información de la simulación 110 15.- EJEMPLO SUMINISTRADO Con el paquete de instalación se proporciona un ejemplo de caso de estudio. El modelo proporcionado es el modelo de la cuenca de Goodwin Creek (Mississippi, EEUU). Es una cuenca experimental gestionada por la Agencia de Agricultura de Estados Unidos (USDA), cuyos datos hidrometeorológicos se pueden descargar libremente en la dirección: http://www.ars.usda.gov/Business/docs.htm?docid=5120 Del ejemplo se proporcionan los siguientes archivos: i) Mapas formato ASCII de las características de la cuenca; ii) Fichero Calib.txt con los factores correctores calibrados para la cuenca; iii) Fichero Paramgeo.txt con los parámetros geomorfológicos de la cuenca; iv) Fichero Settings.txt con algunas variables necesarias al funcionamiento del programa; v) Fichero FileSSP.tet con los nombres de los archivos. Para abrir este ejemplo, es necesario cargar el fichero FileSSP.tet desde la opción de Proyecto / Cargar Proyecto que en la instalación se ha copiado en la carpeta “C:\Tetis9\ejemplo_GoodwinCreek\”. C:\Tetis9\ejemplo_GoodwinCreek PARAMGEO.TXT CALIB.TXT TOPOLCO.SDS HANTEC.SDS EVENTO_OCT1981.TXT FACTORETMES.TXT CURVASHV.TXT HANTEC2.SDS FICHERO_RESULTADOS.RES NIEVE.ASC NIEVE2.ASC DEM.ASC HU.ASC KS.ASC KP.ASC COBVEG.ASC SLOPE.ASC DIRFLUJO.ASC ACUM.ASC RIEGO.ASC CONTROL.TXT RIEGO.TXT RECORTA.TXT REGHOMOG.ASC PPTACUM.ASC VAR-SCEUA.TXT RES-SCEUA.TXT MAPAFCS.ASC ORDENRIEGO.ASC KS.ASC 111 KP.ASC KPS.ASC VEL.ASC SETTINGS.TXT RAD01.ASC KARST.ASC MANANTIALES.TXT TIPORIEGO.TXT ACUIFEROS.ASC FACTVEGCULTIVOS.TXT CALIBVEG.TXT CEROS.ASC Tabla 46. Fichero FileSSP.tet de la instalación . 1 0.68400002 0.94999999 6.51599979 0.48800001 0.20000000 15.00000000 1.00000000 0.04700000 0.16670001 0.86000001 0.88889003 7.00000000 0.48800001 0.20000000 20.00000000 1.00000000 0.04700000 0.16670001 4 T T 20.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.01000000 15.35000038 0.00000000 0.00000000 0.00000000 Tabla 47. Fichero Paramgeo.txt de la cuenca de Goodwin Creek 0.9280999899 1.0000000000 0.0199999996 0.1359000057 0.4000000060 112 10.0000000000 6.4134998322 520.2517089844 0.3630000055 1.0000000 1.0000000 1.0000000 1.0000000 1.0000000 0.0000000000 1.5870000124 9.9879999161 5.6999998093 0.0000000 1000000.0000000 0.0006500 Tabla 48. Fichero Calib.txt de la cuenca de Goodwin Creek 1 1 T F F F F F T F F F T F T 6 F F F F F Tabla 49. Fichero Settings.txt de la cuenca de Goodwin Creek 113 ANEJO 1. FUNCIONAMIENTO EN LINUX O EN CMD Para el caso de trabajar con Linux o desde la consola CMD, los nombres de los ficheros de proyecto principales han de ser los siguientes: - filessp.txt Fichero de proyecto principal (Corresponde a FileSSP.tet) - filessed.txt Necesario para el submodelo de sedimentos (FileSSP.sed) - filesveg.txt Necesario para el submodelo de vegetación dinámica (FileSSP.veg) - filesnit.txt Necesario para el submodelo del ciclo de nitrógeno (FileSSP.nit) La primera línea del fichero filessp.txt debe corresponder con la ruta donde residen el resto de archivos del proyecto. Se recomienda copiar los ejecutables en la carpeta del proyecto, y ejecutarlos desde ahí.