Modipé
- 1. Presentación del modelo hidrológico MODIPÉ Convenio de Colaboración Mº de Medio Ambiente – Universidad de Valladolid Trabajo desarrollado para del Proyecto LUCDEME (Palencia, octubre de 2005) Andrés Martínez de Azagra Paredes Catedrático de Hidráulica e Hidrología Forestal Dr. Ingeniero de Montes www.oasificacion.com
- 2. Ideas generales sobre el modelo MODIPÉ: Acrónimo de MODIficación de Precipitaciones por Escorrentía MODIPÉ: Es un modelo sobre recolección de agua basado en el método del número de curva. MODIPÉ estima la infiltración (o disponibilidad hídrica) en una ladera degradada antes y después de la intervención proyectada. MODIPÉ distingue entre zonas receptoras y exportadoras de escorrentía (áreas de recepción y de impluvio, respectivamente), promediando la infiltración de ambas zonas. MODIPÉ contempla la posibilidad de crear trampas de agua en la ladera para que las unidades sistematizadas puedan retener toda la lluvia y escorrentía que produzca el aguacero de cálculo. MODIPÉ está especialmente indicado para el diseño de repoblaciones forestales en zonas áridas o semiáridas. MODIPÉ sirve a la arboricultura de secano, a la viticultura y a la selvicultura en montes protectores, cuando la conservación de aguas, nutrientes y suelos resulte prioritaria.
- 3. BASES E HIPÓTESIS DEL MODELO La intercepción y la evaporación directa son magnitudes desdeñables en terrenos degradados y yermos. Cada unidad sistematizada se divide en dos partes: el área de impluvio y el área de recepción. Las unidades sistematizadas se suponen independiente entre sí. Interesa que las unidades sistematizadas funcionen como cuencas endorreicas (recolección y economía del agua) Con el método del número de curva se puede estimar la infiltración, como diferencia entre la precipitación caída y la escorrentía superficial generada.
- 4. Área de impluvio y área de recepción Zanjas de infiltración Área de impluvio Área de recepción
- 5. BALANCE HÍDRICO DE PARTIDA H = I = P + E s1 - E s2
- 6. Ecuaciones generales P = Precipitación del aguacero analizado DESP = Disponibilidad hídrica del área de recepción PIMP = Disponibilidad hídrica del área de impluvio PROM = Disponibilidad hídrica media de la ladera E S 1 = Escorrentía superficial que se produce en S 1 E S 2 = Escorrentía superficial que escapa de la ud. sistematizada S 1 = Superficie correspondiente al área de impluvio S 2 = Superficie del área de recepción ANTES = P – Δ Es PIMP = P – E S 1 DESP = P + E S 1 – E S 2
- 7. Las ecuaciones generales se han particularizado para el método del número de curva (por su gran sencillez y su amplia validez). La elección de los números de curva de la ladera a restaurar se realiza a partir de las tablas convencionales del método. El número de curva está comprendido entre 0 y 100. Números de curva altos implican escorrentías elevadas (es decir: infiltraciones bajas). Números de curva bajos aseguran bajas escorrentías superficiales y altas infiltraciones. El número de curva depende de: Tipo de cubierta vegetal Tratamiento (o explotación del terreno) Condiciones hidrológicas de la superficie del suelo Tipo de suelo Grado de humedad antecedente MODIPÉ & Método del Número de Curva
- 8. Datos de entrada del modelo Número de curva de la ladera actual: NAC Área de impluvio: S 1 Área de recepción: S 2 Número de curva del área de impluvio: NI Número de curva del área de recepción: NR Capacidad de embalse: CAPA Datos sobre precipitaciones: P
- 10. Número de curva de la ladera actual (NAC) Nota : El número de curva puede tomar valores comprendidos entre 0 y 100. NAC se deduce a partir de tablas. NAC = 0 El terreno es totalmente permeable, no escurre agua ante ninguna lluvia. Situación extrema teórica (pues NAC 6) NAC 100 El terreno es totalmente impermeble, por ejemplo: tejados, carreteras Ladera degradada; en claro proceso de desertificación : Según tablas: ¡ NAC 90 !
- 11. Tabla general del número de curva 61 54 44 15 V Muy buena - 69 63 52 26 IV Buena - 76 70 60 36 III Regular - 84 78 68 46 II Pobre - 91 86 75 56 I Muy pobre - Bosques 77 70 55 25 Buenas - 79 73 60 36 Regulares - 83 77 66 45 Pobres - Montes con pastos (aprovechamientos silvopastorales) 79 72 58 32 Buenas - 82 76 65 43 Regulares - 86 82 73 57 Pobres - Combinación de arbolado y herbazal, cultivos agrícolas leñosos 73 65 48 30 Buenas - 77 70 56 35 Regulares - 83 77 67 48 Pobres - Matorral-herbazal, siendo el matorral preponderante 78 71 58 30 - - Prados permanentes 79 70 35 6 Buenas C 83 75 59 25 Regulares C 88 81 67 47 Pobres C Pastizales 80 74 61 39 Buenas - 84 79 69 49 Regulares - 89 86 79 68 Pobres - Pastizales o pastos naturales … … … … … … Cultivos densos de leguminosas … … … … … … Cultivos no alineados … … … … … … Cultivos alineados 90 88 83 74 Buena CR 93 90 85 76 Pobre CR 94 91 86 77 - Desnudo Barbecho D C B A HIDROLÓGICA TIPO DE SUELO CONDICIÓN TRATAMIENTO TIPO DE VEGETACIÓN
- 12. Los números de curva del área de impluvio ( NI ) y del área de recepción ( NR ) se obtienen en función de la preparación del suelo que proyectemos, y del tempero que tenga el terreno al realizar la intervención. Como punto de partida para fijar NI y NR, debemos considerar el número de curva de la ladera actual ( NAC ). La situación más favorable para la economía del agua se produce cuando se verifican las siguientes desigualdades: NAC > NR y NI > NR y NI < NAC En las situaciones en que el número de curva del área de recepción resulte mayor que el número de curva del área de impluvio el perfilado de alcorques es obligado. Elección de los números de curva para la unidad sistematizada
- 13. Relaciones entre los números de curva ( NI - NR – NAC ) para diferentes preparaciones del terreno
- 14. Identificación de los datos de entrada Ejemplo: microcuencas ASPECTO DE LA PREPARACIÓN DEL TERRENO INDIVIDUALIZACIÓN DE UNA MICROCUENCA Área de impluvio S 1 Área de recepción S 2 Capacidad del microembalse
- 15. Diferentes preparaciones del suelo Identificación de las áreas de impluvio y recepción BARBECHO CON SURCO SUBSOLADO CON CABALLÓN MICROTERRAZA FORESTAL
- 16. Resultados de MODIPÉ Resultado principal: las disponibilidades hídricas que origina un aguacero (o una serie de aguaceros) … en la ladera actual en la ladera sistematizada: en el área de impluvio en el área de recepción en las dos áreas (de promedio) Otros resultados importantes: Umbrales de escorrentía y números de curva asociados (para las tres condiciones de humedad que contempla el número de curva) Tamaño mínimo del microembalse para lograr endorreísmo
- 17. Ejemplo ilustrativo Situación actual: Pasto natural pobre y muy degradado sobre un litosuelo arcilloso : NAC = 93 Situación objetivo (en 50 años): Dehesa arbolada (con 250 a 400 árboles/ha) proceso de oasificación Número de curva objetivo: N futuro 70 (monte con pastos en buenas condiciones hidrológicas bajo suelo de tipo C) Serie progresiva de N : 93 70 Intervención proyectada: Microcuencas de 25 m 2 (sistematización completa ) Ahoyado formando una banqueta de 2 m 2 ( S 2 = 2 m 2 ) Alcorque con 300 l de capacidad mínima ( CAPA = 300 l) Área de impluvio de 23 m 2 ( S 1 = 23 m 2 ) con caballones guía para conducir la escorrentía Número de curva del área de impluvio, similar al de la ladera actual: NI 93 Número de curva del área de recepción: NR = 94 (correspondiente a un barbecho desnudo y suelo de tipo D) Nota: Se ha elegido un número de curva mayor ( NR > NAC ) para estar del lado de la seguridad en el diseño. En realidad, una buena preparación del suelo reducirá el número de curva del área de recepción (NR < NAC). Plantación de encinas, quejigos y jerbos con tubos protectores (400 plantas/ha) Aguacero de cálculo: P = 30 l/m 2 (correspondiente a una tormenta primaveral con periodo de retorno de 10 años) y condición de humedad inicial del suelo: media (2)
- 18. Datos de entrada del ejemplo
- 19. Con que lluevan 3,8 l/m 2 en condiciones medias de humedad se produce escorrentía en el pastizal degradado ( P0 (2) = 3,8 mm). Con las microcuencas proyectadas, han de caer más de 26 l/m 2 para superar la precipitación límite y que se pierda parte de la lluvia por escorrentía superficial. Resultados de MODIPÉ: Números de curva y umbrales de escorrentía
- 20. Chubasco de 30 l/m 2 ( P = 30 mm) Condiciones medias de humedad en el suelo ( J = 2) ¡Se pierden 15,1 mm por escorrentía! ¡Se obtiene una sustanciosa cosecha de agua. No se aprovecha toda la lluvia: PROM = 26,7 mm < P = 30 mm, pues la trampa de agua proyectada es inferior a la necesaria: CAPA = 300 litros; frente a los 381,3 litros calculados por MODIPÉ. Interpretación rápida de los resultados Los resultados que ofrece el modelo MODIPÉ son los siguientes:
- 21. 1) Caracterizar microclimas de ladera 2) Comprender los procesos de desertificación por aridez edáfica 3) Simular el comportamiento hidrológico de una unidad sistematizada Diseñar preparaciones del suelo y evaluar su efecto hídrico Calcular el volumen mínimo de tierras a remover en una ladera degradada para propiciar su oasificación Algunas utilidades de MODIPÉ
- 22. ¡Gracias por su interés! www.oasificacion.com