Has terminado tus estudios de pregrado/postgrado en recursos hídricos y quieres hacer un buen trabajo de investigación? Entonces tienes una serie de alternativas entre el estudio del agua subterránea, agua superficial, análisis de avenidas, zonas de inundación, interacción flujo/ecosistema, incluso sistemas de distribución de agua. Todas esas áreas tienen software aplicado y particular para evaluar y simular los requerimientos actuales y futuros del agua.
Este artículo se centra solo en el área de hidrología superficial; específicamente en el campo del modelamiento hidrológico distribuido y tienen la intención de mostrar el contexto de una evaluación utilizando este modelamiento para que puedas culminar exitosamente con tu tesis.
Por qué planificar tu tesis?
Alguna vez se dijo que el principal paso para empezar tu trabajo de tesis es ... empezarlo. Es decir, hacer trabajo de investigación, revisar información relevante, y sobre todo planificar.
Podríamos decir que para revisar un tema necesitas como 3 a 4 meses de trabajo de investigación para tomar una decisión del trabajo a realizar. Ahora, ese trabajo se hace en los últimos años de la carrera para llegar a la etapa de tesis con una idea precisa.
Este tipo de tesis de modelamiento implica que tu domines la herramienta de modelamiento, entonces debes empezar desde antes en aprender el software ya que los 6 meses de tesis no es mucho tiempo.
Por qué el modelamiento hidrológico distribuido?
Podríamos llamar a modelamiento hidrológico distribuido como la herramienta más avanzada para el cálculo de los procesos físicos del ciclo hídrico a nivel de cuenca. Al ser distribuido considera la variación espacial tanto de los procesos de precipitación como los de cobertura, encauzamiento, tipo de suelo, radiación entre otros. Algunos modelos incluso consideran el tipo de precipitación ya sea lluvia o nieve y la acumulación del paquete de nieve en superficie. Los modelos pueden ser calibrados con observaciones de campo, tanto de caudal, humedad de suelo y flujo base.
Entonces los modelos hidrológicos distribuidos son una herramienta para la compresión de la respuesta hidrológica de una cuenca y para la gestión sostenible del recurso hídrico. Hacer investigación con este tipo de herramientas es un ejercicio importante en el fortalecimiento de las capacidades de los profesionales en recursos hídricos.
Las claves para el desarrollo de tu tesis.
En caso quieras hacer tu tesis o estés interesado en realizar tu tesis en esta área te podemos brindar algunas claves que simplificarán o harán factible tu investigación:
1. Empieza tu revisión bibliográfica
Como un buen ejercicio, para empezar a vincularte al tema del modelamiento hidrológico distribuido te recomendamos leer 10 publicaciones en el tema. Casi todas las publicaciones están en inglés. Puedes ir a sciencedirect.com y tipear "hydrological distributed modeling". Te debe salir una lista de resultados como esta:
Algunos artículos serán abstractos, pero hay que considerar que tú eres nuevo en tema. Por lo que se recomienda terminar de leer los artículos.
2. Busca un asesor que aporte
Lo que vamos a mencionar es netamente en términos generales. Probablemente tengas muchos problemas en encontrar una asesor que domine modelamiento hidrológico distribuido en nuestros contextos emergentes.
Hemos hablado de las brechas entre el avance del software actual y los softwares que se enseñan en las universidades. Y es que en las universidades no se enseña el último software, sino el software que el profesor aprendió, tan simple como eso.
Otro tema que hemos visto es que asesor tiene poca fé que los estudiantes terminen sus tesis, porque los estudiantes dejan sus tesis. Entonces, si una estudiante presenta un tema no factible, probablemente el asesor lo acepte con poca fé en que termine en una tesis. Para encontrar un asesor que se compre tu tesis, tienes que demostrar que eres capaz, que dominas software, que has hecho investigación y dependerá de tus capacidades personales el lograr que tu tema sea aceptado.
La burocracia de las universidades te puede tomar tiempo, y es lamentablemente tiempo que no estás investigando. Si tu asesor empieza a observar cosas de forma, y no de fondo, entonces tienes menos tiempo para investigar. Recuerda, 6 meses no son mucho tiempo.
3. Escoge el modelo hidrológico distribuido que vas a utilizar
Hay varios y son de software libre! Podemos recomendarte el Modelo USGS-PRMS como un modelo avanzado, aplicado, respaldado por el Servicio Geológico de los Estados Unidos, podrías revisar una serie de tutoriales que publicamos sobre este software en este enlace.
También esta el HEC-HMS en su versión Gridded. Sin embargo, no lo hemos utilizado en proyectos. En base de nuestra experiencia, HEC-HMS no es tan "optimo" cuando simulas largas series de tiempo. La parte visual es enemiga de la capacidad del modelo, de eso hablaremos más adelante.
Puedes utilizar SWAT que es espacialmente distribuido. Hay que considerar que pero no considera el proceso de humedad de suelo en su cálculo, lo que limita la evaluación de infiltración y flujo base. Hemos publicado algunos artículos de SWAT en este enlace, este enlace y este otro enlace.
Ya que estás investigando, puedes revisar los software TOPMODEL que está implementado en GRASS, el Variable Infiltration Capacity Model (VIC) y el HBV.
4. Anda de menos a más
Para empezar a entender el modelamiento hidrológico por reservorios implementado dentro de los modelos distribuidos tienes que empezar a utilizar el paquete Soil Moisture Analysis (SMA) de HecHMS. Allí comprenderás la complejidad de las variables requeridas para correr un modelo (nunca dijimos que este tipo de modelamiento era fácil).
Tampoco hay muchos tutoriales al respecto, pero luego de revisar la información y características de otros modelos deberías estar entendiendo los conceptos que rigen a este modelo. Ya que el SMA los usas en su versión no distribuida en HEC-HMS, te ayuda a simplicar la complejidad de para analizar sus resultados. Publicamos algo respecto de los parámetros para la aplicación de este modelo en este enlace.
5. Aprende a programar
Realizar un modelo hidrológico distribuido significa procesar una gran cantidad de datos. Por lo que necesitas de una herramienta avanzada de procesamiento de datos.
Si eres un usuario nativo de Windows, y crees que puedes procesar todos los datos de un modelo con Excel es falso. Si quieres aplicar un macros en Visual Basic probablemente tengas limitaciones. Necesitas una herramienta avanzada para el procesamiento de datos que puede ser R o Python. Recomendamos este par por ser los más de entender y aplicar y porque tienen bastante documentación al respecto. Hemos publicado tutoriales de Python aplicado a recursos hídrico en este enlace.
Como nos encanta el software libre, Matlab no es una opción que recomendemos.
6. Olvídate de la Interfase Visual
Como dijimos, la interfase visual es enemigo de la potencia de modelamiento hidrológico y quizá de otros modelos. Muchos modelos están en Windows pero corren por la pantalla negra de DOS o a través de ventanas de diálogo donde uno introduce y/o vincula datos procesados.
Utilizar modelos de esta manera no es cosa difícil, hasta incluso disminuyen el tiempo requerido en preprocesar/simular/importar resultados, pero uno se debe adaptar a trabajar de esta manera.
7. Encuentra una cuenca con datos
Una de las ventajas del modelamiento hidrológico distribuido es que puedes utilizar una gran extensión para tu modelamiento, de manera de asegurar que tengas puntos de medición de caudal dentro de tu modelamiento. Dependiendo del país donde estés, diferentes páginas brindarán datos de caudal. Recomendamos tener un registro de caudal diario por mínimo 4 años para construir un modelo sólido.
Para los datos de precipitación algunos software como el USGS-PRMS te permite utilizar estaciones fuera del área de estudio. Dependiendo del software que uses podrás importar las estaciones o procesar los datos de precipitación por cada subcuenca (HRU).
8. Apóyate en imágenes satelitales
La parametrización de tipos de cobertura, humedad de suelo, evapotranspiración actual, presencia de glaciares, incluso vectores para la distribución de precipitación se puede obtener por imágenes satelitales. El uso de estas imágenes es tarea habitual dentro del modelamiento hidrológico.
Esperamos que estas claves te hayan dado una perspectiva del modelamiento hidrológico distribuido. Estamos contentos que hayas llegado hasta esta parte del artículo ya que demuestra que este tema te interesa. Te deseamos la mejor de la suerte en tu tesis y que el manejo que logres con esta herramienta sirva para comprender y gestionar sosteniblemente el recurso hídrico a nivel de cuenca.
