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Forzado opcional

HydroPol2D admite múltiples tipos de forzamiento meteorológico e hidrológico más allá de la entrada básica de lluvia. Todas las configuraciones de forzado se definen a través del archivo General_Data.xlsx, que controla:

  • el tipo de forzado utilizado,
  • la activación de los componentes del modelo,
  • y los conjuntos de datos de entrada asociados.

El modelo puede operar bajo diferentes estrategias de forzamiento dependiendo de la disponibilidad de datos y los objetivos de la simulación.​

Descripción general​

HydroPol2D admite las siguientes opciones de forzado:

  • Forzamiento meteorológico para la evapotranspiración (Penman-Monteith)
  • Entradas directas de evaporación (EE) y transpiración (TT)
  • Forzamiento espacial de la lluvia (basado en ráster o interpolado por calibre)
  • Tormentas de diseño sintético (Huff y Alternating Block)
  • Hidrogramas de entrada externos
  • Condiciones de contorno del escenario

Cada tipo de forzado se activa y configura a través de General_Data.xlsx.​

Forzamiento meteorológico (Penman-Monteith)​

HydroPol2D calcula la evapotranspiración utilizando una formulación de Penman-Monteith cuando se proporciona forzamiento meteorológico.

Fuente de entrada​

Los datos meteorológicos se proporcionan a través de:

  • ETP_input_data.xlsx

Interpolación espacial​

Las variables meteorológicas se distribuyen espacialmente mediante:

  • ponderación de distancia inversa (IDW)

Esto garantiza que el forzamiento atmosférico sea consistente en todo el dominio según los puntos de medición disponibles.​

Variables requeridas​

Las entradas típicas incluyen:

  • temperatura del aire
  • radiación (neta o solar)
  • humedad relativa
  • velocidad del viento

Papel en el modelo​

El forzamiento meteorológico se utiliza para calcular la evapotranspiración, que elimina agua de:

  • almacenamiento en superficie
  • humedad del suelo

Este enfoque se recomienda cuando se dispone de forzamiento atmosférico total.​

Entradas directas de evaporación y transpiración​

HydroPol2D permite la especificación directa de la evaporación y la transpiración.

Entradas​

  • evaporación (EE) ráster o serie temporal
  • transpiración (TT) ráster o serie temporal

Unidades:

  • mm h−1\mathrm{mm\,h^{-1}}

Papel en el modelo​

Estos fundentes se aplican directamente a:

  • almacenamiento de agua superficial
  • humedad del suelo

Este enfoque evita la necesidad de forzamiento meteorológico.​

Forzamiento de lluvia​

HydroPol2D admite múltiples configuraciones de entrada de lluvia.​

1. Precipitaciones concentradas (uniformes)​

Definido a través de:

  • Rainfall_Intensity_Data.xlsx

Descripción​

  • la lluvia se aplica uniformemente sobre el dominio
  • definido como una serie de tiempo

Unidades:

  • mm h−1\mathrm{mm\,h^{-1}}

2. Precipitación medida (interpolación espacial)​

Definido a través de:

  • Rainfall_Spatial_Input.xlsx

Interpolación espacial​

Los campos de lluvia se calculan usando:

  • ponderación de distancia inversa (IDW)

Las mediciones de calibre se interpolan en todas las celdas de la cuadrícula en función de su ubicación espacial.​

Descripción​

  • Se pueden especificar varios calibres.
  • Las precipitaciones varían espacial y temporalmente.
  • adecuado para conjuntos de datos de precipitación observados

Unidades:

  • mm h−1\mathrm{mm\,h^{-1}}

3. Lluvia basada en ráster​

Las precipitaciones también se pueden proporcionar como:

  • pilas de ráster que varían en el tiempo

Unidades:

  • mm h−1\mathrm{mm\,h^{-1}}

Papel en el modelo​

Las precipitaciones impulsan:

  • infiltración
  • generación de escorrentía
  • encaminamiento del flujo superficial

Tormentas de diseño​

HydroPol2D incluye generación de tormentas sintéticas incorporada.

Métodos disponibles​

  • Distribuciones de resoplidos
  • Método de bloque alterno

Configuración​

Definido a través de General_Data.xlsx, que incluye:

  • profundidad total de lluvia
  • duración de la tormenta
  • distribución temporal

El modelo genera internamente el hietograma de lluvia.​

Hidrogramas de entrada externos​

El ingreso externo se define a través de:

  • Inflow_Hydrograph.xlsx

Papel en el modelo​

Utilizado para:

  • condiciones de contorno aguas arriba
  • afluencia del río
  • escenarios de rotura de presa o afluencia controlada

Implementación​

  • Se pueden definir múltiples calibres.
  • cada calibre está asociado con coordenadas espaciales
  • El flujo de entrada se distribuye en todas las celdas asociadas con cada medidor.

Unidades:

  • m3 s−1\mathrm{m^3\,s^{-1}}

Condiciones de límite de etapa​

Las condiciones de contorno de etapa se definen a través de:

  • Stage_Hydrograph.xlsx

Papel en el modelo​

Utilizado para:

  • control aguas abajo
  • efectos de remanso
  • restricciones hidráulicas

Implementación​

  • La etapa se prescribe como profundidad o elevación del agua.
  • todas las celdas asociadas con el límite reciben el mismo valor impuesto

Unidades:

  • m\mathrm{m}

Control a través de General_Data.xlsx​

El archivo General_Data.xlsx define:

  • qué componentes forzadores están activos
  • qué conjuntos de datos se utilizan
  • resolución temporal
  • consistencia unitaria

Actúa como interfaz central entre las entradas definidas por el usuario y el modelo.​

Interacción entre componentes forzados​

Las entradas forzadas interactúan de la siguiente manera:

  • La lluvia introduce agua en el sistema.
  • La evapotranspiración elimina el agua del almacenamiento.
  • las variables meteorológicas controlan los flujos impulsados ​​por la energía
  • Los hidrogramas de entrada añaden descarga externa.
  • Los límites de las etapas limitan la respuesta hidráulica.

Estas interacciones definen la dinámica del sistema.​

Consideraciones prácticas​

  • Garantizar la coherencia temporal en todas las entradas de forzamiento.
  • verificar las unidades antes de la simulación
  • Evite mezclar resoluciones temporales incompatibles.
  • Confirmar la ubicación espacial correcta de los medidores.
  • Asegúrese de que las entradas de interpolación estén bien distribuidas espacialmente.
  • hacer coincidir la resolución forzada con el paso de tiempo del modelo

Resumen​

El forzamiento opcional en HydroPol2D permite configuraciones de simulación flexibles que van desde escenarios simples impulsados ​​por la lluvia hasta sistemas meteorológicos-hidrológicos totalmente acoplados. Todas las configuraciones de forzado se administran a través de General_Data.xlsx, lo que permite a los usuarios:

  • cambiar entre estrategias de forzamiento
  • integrar conjuntos de datos externos
  • y definir eventos sintéticos

El enfoque de forzamiento seleccionado debe reflejar:

  • el objetivo de la simulación
  • disponibilidad de datos
  • y el nivel requerido de representación física