Modelo hidrológico del VHB

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Aguas de cabeza del río Pungwe; HBV se ha utilizado para modelar esta cuenca de drenaje

El modelo hidrológico HBV, o modelo Hydrologiska Byråns Vattenbalansavdelning, es una simulación por ordenador que se utiliza para analizar el caudal de los ríos y la contaminación del agua. Desarrollado originalmente para su uso en Escandinavia, este modelo de transporte hidrológico también se ha aplicado en un gran número de cuencas de la mayoría de los continentes.

Modelado de carga

Esta es la principal aplicación de HBV y ha pasado por muchas mejoras. Incluye las siguientes rutinas:

  • Momento de nieve
  • Momento de humedad del suelo
  • Función de respuesta
  • Rutina de rutina

El modelo HBV es un modelo de cuenca de tipo cubo (o también llamado "conceptual") que tiene relativamente pocos parámetros de modelo y requisitos mínimos de entrada forzada, generalmente la temperatura diaria y la precipitación diaria. Primero, se calcula la nieve después de definir una temperatura de fusión umbral (TT generalmente 0 °C) y un parámetro CMELT que refleja la nieve fundida equivalente para la diferencia de temperatura. El resultado se divide en una parte de escorrentía superficial y una parte que ingresa al suelo por infiltración. Segundo, se calcula la humedad del suelo después de definir un valor inicial y la capacidad de campo (FC). Tercero, se calcula la evapotranspiración real (ETPa), primero utilizando un modelo externo (como Penman-Montieth) para encontrar la ETP potencial y luego ajustando el resultado a las temperaturas y el punto de marchitamiento permanente (PWP) de la cuenca en cuestión. Un parámetro C que refleja el aumento de la ETP con las diferencias de temperaturas (temperatura real y temperatura media mensual). El modelo considera la cuenca como dos embalses (S1 y S2) conectados por un flujo de percolación. El caudal de entrada al primer embalse se calcula como la escorrentía superficial, que es lo que queda de la precipitación inicial después de calcular la infiltración y la evapotranspiración. El caudal de salida del primer embalse se divide en dos caudales separados (Q1 y Q2), donde Q1 representa el caudal rápido que se activa después de un cierto umbral L (definido por el usuario o por calibración) y Q2 representa el caudal intermedio. Se utiliza una constante K1 para encontrar los caudales de salida en función del almacenamiento en S1. La tasa de percolación depende de una constante Kd junto con el almacenamiento en S1. El caudal de salida del segundo embalse se considera el caudal de agua subterránea (Q3), una función de una constante K2 y del almacenamiento en S2. El caudal total generado a partir de un determinado evento de lluvia es la suma de los 3 caudales.

Calibración. El resultado del modelo se compara posteriormente con los valores de caudal medidos reales y se utiliza el parámetro Nash-Sutcliffe para calibrar el modelo modificando los distintos parámetros. El modelo tiene 9 parámetros en total: TT, Cmelt, FC, C, PWP, L, K1, K2, Kd. Para una buena calibración del modelo es mejor utilizar la simulación de Montecarlo o el método GLUE para definir correctamente los parámetros y la incertidumbre del modelo. El modelo es bastante fiable pero, como es habitual, la necesidad de buenos datos de entrada es esencial para obtener buenos resultados. Se ha explorado la sensibilidad del modelo HBV a la incertidumbre de los parámetros, lo que ha revelado interacciones significativas de los parámetros que afectan a la singularidad de la calibración y cierta dependencia del estado.

Aplicaciones. El modelo HBV se ha utilizado para simular la descarga de ríos en muchos países del mundo, incluidos Brasil, China, Irán, Mozambique, Suecia, Suiza y Zimbabue. El modelo HBV también se ha utilizado para simular variables internas como los niveles de agua subterránea. El modelo también se ha utilizado para estudios de detección de cambios hidrológicos y estudios de impacto del cambio climático.

Versiones. El modelo HBV existe en varias versiones. Una versión, que ha sido especialmente diseñada para la educación con una interfaz gráfica de usuario fácil de usar, es HBV Light. La emulación de HBV está disponible como parte del marco hidrológico Raven. Raven es un marco de modelado hidrológico robusto y flexible de código abierto, diseñado para su aplicación en problemas hidrológicos complejos en el ámbito académico y práctico. Este código totalmente orientado a objetos proporciona una flexibilidad total en discretización espacial, interpolación, representación de procesos y generación de funciones de forzamiento.

Modelo de sedimento y soluto

El modelo HBV también puede simular el transporte fluvial de sedimentos y sólidos disueltos. Lidén simuló el transporte de nitrógeno, fósforo y sedimentos en suspensión en Brasil, Estonia, Suecia y Zimbabwe.

Véase también

  • Modelo de transporte hidrológico
  • Modelo Runoff

Referencias

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  • The HBV model at the Swedish Department of Climate (SMHI)
  • HBV light en la Universidad de Zurich
  • HBV Matlab Code (versión programada)
  • HBV-EC pre- y post-procesador "Green Kenue" descarga gratuita en el Canadian Hydraulics Centre
  • Programa HBV en RS MINERVE en el CREALP (versión programada)
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