TETIS

El Modelo TETIS es un modelo de simulación hidrológica y del ciclo de sedimentos de tipo distribuido en el espacio mediante una subdivisión de la cuenca en celdas regulares, con parámetros físicamente basados. Es un modelo integral, es decir, con un mismo modelo se pueden resolver problemas tanto de Crecidas y Erosión (discretización temporal de minutos u horas) como de Recursos Hídricos (discretización temporal diaria). Además, tiene un potente algoritmo de calibración automática de sus parámetros efectivos y de los valores iniciales de todas las variables de estado, que facilita enormemente su implementación práctica. Para la introducción de la información y visualización de resultados, cuenta con una interfaz desarrollada en el entorno Visual Studio.

Las ventajas que presenta la modelación distribuida con respecto a la tradicional modelación agregada y semidistribuida consisten fundamentalmente en:

• Una mejor representación de la variabilidad espacial de los fenómenos involucrados dentro del Ciclo Hidrológico, a través de sus inputs y parámetros.
• La obtención de resultados en cualquier punto de la cuenca, sin prefijarlos a priori y sin necesidad de metodologías de interpolación.
• La explotación de toda la información espacial disponible, cada día más abundante gracias al desarrollo que en los últimos años han tenido la cartografía digital, los sistemas de información geográfica y las mediciones con sensores remotos.

En sus más de 20 años de historia, el modelo ha sido ampliamente utilizado en España y otros países del mundo. TETIS se ha implementado en cuencas de todo tamaño, desde menores a 1 km2 hasta los 98,500 km2 del río Ródano en Francia, con resoluciones espaciales de 30 a 500 m y cubriendo un amplio rango de climas, desde el clima árido hasta el húmedo con aplicaciones también en climas tropicales y alpinos. Cabría destacar en estos momentos que el modelo TETIS se encuentra operativo como modelo de predicción de crecidas en el SAIH de la Agencia Vasca del Agua, y al mismo tiempo sirvió de base para la estimación de recursos hídricos de la Comunidad Autónoma del País Vasco.

El sub-modelo hidrológico está basado en una estructura de tanques en cada celda, interconectados vertical y horizontalmente, representando los procesos de ladera y acuífero. El proceso de acuífero está representado por un único tanque, mientras que para los procesos de ladera se subdivide en cinco tanques: manto de nieve, interceptación, almacenamiento en superficie y almacenamientos capilar y gravitacional del suelo superior. El resultado es la representación de la mayoría de los procesos hidrológicos: intercepción, fusión de nieve, evapotranspiración, infiltración, escorrentía directa, percolación, interflujo, flujo base y flujo subterráneo profundo.

La escorrentía directa, el interflujo y el flujo base se conectan a la red fluvial mediante la definición de dos áreas umbrales. La red fluvial se divide en cárcavas y cauces. Las laderas (escorrentía directa e interflujo), se conectan a la red de cárcavas, y sólo cuando existe flujo base, el acuífero se conecta a la red de cauces. La propagación en la red fluvial se resuelve mediante la Onda Cinemática Geomorfológica (OCG).

La información de entrada necesaria para la ejecución del modelo se basa en series temporales de precipitación, evapotranspiración potencial y temperatura (ésta última para el sub-modelo de fusión de nieve). En cuanto a la información cartográfica, se emplea el formato tipo ráster. Se requiere de un modelo de elevación digital y de los mapas con las características del suelo y subsuelo. Estos últimos se obtienen a partir de estudios de suelos, cobertura vegetal, mapas geológicos, información edafológica, mapas hidrogeológicos y demás temas ambientales que puedan ser de interés y que se encuentren disponibles para la zona de estudio.

El modelo TETIS presenta una estructura separada de sus parámetros efectivos, de esta forma, el valor efectivo en una celda de un parámetro es el resultado de la multiplicación del valor del mapa correspondiente por un factor corrector, que es común para todas las celdas y diferente para cada parámetro. Por lo tanto, el número de variables a calibrar se reduce a 9 (ocho procesos de ladera y acuífero y uno de propagación en la red fluvial). Estos factores correctores son los valores que deben encontrarse mediante la calibración automática.

El sub-modelo sedimentológico está basado en la formulación del modelo CASC2D-SED. Este modelo simula los procesos de sedimentos en ladera en dos dimensiones, mientras que en canales la aproximación es unidimensional. En el modelo TETIS, ambos procesos son unidimensionales. Las tasas de producción, transporte y sedimentación están controladas por la disponibilidad de sedimentos en la cuenca y la capacidad de transporte de la corriente. Normalmente, el transporte de materiales finos se ve limitado por la disponibilidad de sedimentos, mientras que el transporte de materiales gruesos se ve limitado por la capacidad de transporte del flujo.

TETIS distingue entre laderas, cárcavas y cauces y separa las partículas de sedimentos en tres categorías de tamaño, arena, limo y arcilla, cada una de ellas con unas características físicas diferentes. De esta forma, la velocidad del agua necesaria para que una partícula se ponga en movimiento y la velocidad de caída de la partícula dependen de su tamaño.

Los fenómenos naturales siempre han cautivado y sorprendido al hombre, tanto por su exuberancia, complejidad y belleza como por su magnitud, frecuencia y peligrosidad. El Ciclo Hidrológico es uno de estos fenómenos, en el que además, en muchos casos, es necesario el conocimiento de sus variables de estado para la toma de decisiones en diversas áreas de la actividad humana, como pueden ser la planificación de recursos hídricos y la defensa contra las crecidas de los ríos.

En un estudio de recursos, el objetivo fundamental es la estimación de las formas de los hidrogramas superficiales y la evaluación de la recarga de los acuíferos. Por contra, en el estudio de las crecidas, las necesidades fundamentales son la estimación del caudal pico o flujo máximo y la estimación de la forma del hidrograma.

La modelación hidrológica ha sido tradicionalmente la herramienta utilizada para este fin, separando ambos problemas. Por lo tanto, la estimación confiable de las variables de estado involucradas podría depender de las características conceptuales del modelo seleccionado. El programa TETIS es un modelo hidrológico distribuido de tipo conceptual, que pretende servir de herramienta tanto para la simulación continua como la de eventos de crecida.