MANUAL BÁSICO: INTERFAZ EXCEL DEL MODELO RREA GRUPO DE INGENIERÍA DE RECURSOS HÍDRICOS UNIVERSIDAD POLITÈCNICA DE VALÈNCIA
ESTRUCTURA DE LA INTERFAZ EXCEL: En el presente documento se describe la estructura y la función de cada una de los módulos de la interfaz. El principal objetivo de la interfaz, es facilitar al usuario el desarrollo de modelos RREA. La interfaz está compuesta de siete módulos independientes. En cada una de ellos se especifica la información que el modelo RREA precisa para el cálculo de las concentraciones de salida de las masas modeladas. Como se explica a continuación, no es preciso completar la información de todos los módulos para desarrollar un modelo RREA. CONTROL: En primer lugar, identificamos el módulo Control, en el cual se diferencia entre los siguientes paneles: Figura 1 Módulo gráfico- Control Tabla 1 Descripción de los paneles del módulo- Control Panel de Control Características Principales Descripción funciones Este panel de la interfaz es modificado automáticamente por el modelo, por lo que el usuario no debe modificar los parámetros. En él se especifican detalles del modelo como: El número de masas modeladas, el número de meses simulados, el máximo orden de flujo de la red hidrológica modelada, número de contaminantes evaluados y si se modela OD o no (si= 1; no= 0) [1]
Opciones de Simulación Mediante el presente panel, se activan los módulos opcionales del modelo RREA. Cuando el usuario desea incluir información sobre Demandas, Caudales Ecológicos, Caudales Observados o Temperaturas, es preciso que active el módulo previamente sustituyendo el 0 =[No], por 1 = [sí]. Cada módulo es independiente por lo que, el usuario puede elegir uno, más de uno o ninguno, sin suponer una limitación para el RREA. La complejidad del modelo aumentará a medida que se activen los diferentes módulos. Opciones de Contaminantes modelados Para modelar más de un contaminante el usuario debe añadir una columna por cada compuesto simulado. Además de especificar características propias del compuesto como el nombre o el coeficiente de corrección por temperatura. Además, se debe de incluir el umbral máximo fijado directamente por el usuario. Normalmente se consulta la legislación vigente para determinar dicho valor. Finalmente, se identifican los botones de Simular para ejecutar le modelo y el de Comprueba modelo. MASAS DE AGUA: Para el desarrollo de un modelo RREA es imprescindible completar la matriz del módulo Masas. La matriz se compone de cuatro columnas fijas: Figura 2 Módulo gráfico- Características de las masas de agua - CódigoMasa: En el cual el usuario introduce el número o texto con el cual se identifica cada una de las masas simuladas. El número de filas será igual al número de masas evaluadas. - Vierte a : El modelo RREA precisa de información sobre la dirección del flujo de la red hidrográfica modelada. Por lo que, en la presente columna, se indica de forma manual a que masa de agua vierte la masa de la columna CódigoMasa. Es importante asignar la dirección del flujo correctamente (Red de flujo). - Orden de Flujo: Sobre la red de flujo se ejecuta una macro programada para asignar un valor por masa de agua. Dicho valor dependerá del número de masas que viertan sobre la masa analizada, empezado por las masas de cabecera que tendrán asignado el valor cero. El resultado de ello es la orden de flujo del modelo. [2]
- Longitud (Km) o Tiempo de residencia en (d): dependiendo del tipo de masa de agua se precisa de información específica: o Ríos: Para la modelación de masas de tipo río ha hecho falta conocer las o longitudes (km). Dicha información será empleada por el modelo para estimar la degradación a lo largo del cauce y finalmente poder calcular el balance final del contaminante. Embalses: En este caso se calcula la tasa de degradación a partir del tiempo de residencia (días). Además de las cuatro columnas descritas, el modelo constará de dos columnas más por cada contaminante modelado. Por ejemplo, en la siguiente figura se puede observar que se ha evaluado tres compuestos: DBO 5, Fósforo (P) y Nitrógeno total (NT). Figura 3 Módulo gráfico Cargas y contante de las masas de agua - Carga compuesto i: Cantidad de masa que se genera en la subcuenca y se vierte al cauce en kg/mes. Cada masa de agua tiene asociado una carga de entrada, en caso de que no se estén produciendo aportes no naturales del compuesto simulado (vertidos, fuentes difusas ), dicho valor será nulo. - K degr: Cada masa de agua tiene asociado una constante de degradación. Dicho valor será modificado por el usuario bajo criterio de experto. Por ejemplo, un elevado grado de contaminación suele ir asociado de altas tasas de autodepuración. APORTACIONES: Al montar el modelo, es imprescindible disponer de series de aportaciones. Este módulo no es opcional y si no se completa, el modelo no responderá correctamente. Es importante que la aportación empleada sea la intercuenca y no la acumulada, ya que el modelo ya realiza dicha operación. Como se observa en la siguiente figura, el número de columnas de la matriz de aportaciones será igual al número de masas modeladas. Y el número de filas indica el periodo simulado. Cada fila corresponde a un mes, por lo que la unidad de las aportaciones será de Hm 3 /mes. Cabe mencionar que el orden de las columnas debe ser el mismo que el de las filas de la matriz Masas, pestaña Control. De esta forma el modelo puede asociar la aportación correspondiente a cada masa de agua. Además, el RREA admite aportaciones negativas. Por lo que se puede incluir el efecto de cauces perdedores o embalses que sufran infiltraciones. El usuario puede ajustar el periodo simulado, sin límites en el número de meses y sin necesidad de que los años estén completos. [3]
DEMANDAS: Figura 4 Módulo gráfico- Aportaciones intercuenca En caso de que el usuario decida incluir información sobre las demandas de agua (Hm 3 /mes) que afectan a las masas de agua modelada, será necesario completar la matriz de demandas en la interfaz. El número de columnas de dicha matriz será igual al número de masas modeladas más uno y orden de las columnas debe ser el mismo que el orden de la matriz Masas. Además, consta de doce filas, una por mes. El usuario puede asignar las demandas mensuales de forma constante, o asignar una curva de demanda. También se puede incluir retornos, mediante demandas negativas. Es necesario que no haya blancos, por lo que, en caso de que una masa no este afectada por detracciones, se le asignará un cero. Figura 5 Módulo gráfico- Demandas La activación del módulo de demandas permite que el modelo simule en un escenario hídrico más acorde con la realidad. Ya que en caso de no incluir ni demandas ni caudales observados, el RREA estaría simulando en régimen natural y los resultados no representarían el escenario actual. CAUDALES ECOLÓGICOS: Al igual que las demandas, el presente módulo es opcional. En caso de que el usuario decida activarlo será necesario completar la matriz de caudales ecológicos en la interfaz. El número de columnas de dicha matriz será igual al número de masas modeladas más uno y el orden de las columnas debe ser el mismo que el orden de la matriz Masas. Además, consta de doce filas, una por mes. El usuario puede asignar el caudal ecológico mensuales de forma constante, o asignar una curva de caudal. Es necesario que no haya blancos, por lo que, en caso de que a una masa no se le asigne un caudal, se le completará la matriz con ceros. [4]
Figura 6 Módulo gráfico- Caudales ecológicos Este complemento es interesante al modelar masas catalogadas como zonas vulnerables o sensibles de elevado valor ambiental. Ya que, al seleccionar el módulo de caudales ecológicos, el modelo permite comprobar si los caudales circulantes cumplen los mínimos establecidos. TEMPERATURA DEL AGUA: En caso de que el usuario no active el presente módulo, el RREA realizará los cálculos asumiendo una temperatura constante de 20ºC. Este complemento es especialmente útil al modelar el Oxígeno Disuelto de las masas de agua. El número de columnas de dicha matriz será igual al número de masas modeladas más uno y el orden de las columnas debe ser el mismo que el orden de la matriz Masas. Además, consta de doce filas, una por mes. El usuario puede asignar una curva de temperatura, que se ajuste a las características climáticas de la zona de estudio o, si dispone de la información, puede emplear datos observados de temperatura del agua. Además, al igual que el resto de matrices, no puede haber blancos. Figura 7 Módulo gráfico Temperatura del agua La temperatura influye directamente sobre muchos de los procesos representados en el modelo RREA. Entre ellos destaca el fenómeno de la autodepuración, mediante el cual se reduce la carga de contaminante por degradación biológica. El usuario puede ver de su interés incluir información sobre temperaturas al RREA, especialmente, cuando se trabaje con zonas con elevada variabilidad climática. Donde las [5]
oscilaciones en la temperatura afectaran notablemente a las tasas de degradación de los contaminantes. CAUDALES OBSERVADOS: Por último, se encuentra el complemento sobre los caudales observados. Antes de activar el presente modulo, es necesario que el usuario identifique en la red hidrográfica de estudio, puntos de interés como embalses o confluencias relevantes. Una vez seleccionadas las masas de agua a las que se les va a corregir el caudal mediante datos observados, se procederá completar la matriz. El número de columnas será igual al número de masas corregidas más uno. El número de filas será igual al de la matriz aportaciones. En este caso el orden de las masas no influye sobre los cálculos del modelo. Además, los caudales observados se incluirán en Hm 3 /mes y, al igual que en el resto de matrices, no se dejarán casillas en blanco. Figura 8 Módulo gráfico- Caudales Observados En la actualidad pocos sistemas de recursos hídricos se encuentran en régimen natural. La construcción de elementos de regulación como embalses ha modificado el régimen característico de las masas superficiales. Por lo que, el objetivo del este módulo, es corregir el balance hídrico en puntos estratégicos para que los resultados representen con más detalle el estado actual de las cuecas modeladas. [6]
RESULTADOS MODELO RREA A continuación, se enumeran y se describen los archivos resultados generados por el RREA: Tabla 2 Archivos resultado de la interfaz RREA Archivos Nombre Descripción Archivos de concentraciones: Archivo de porcentaje de fallos Archivos de caudales La pestaña control- Opciones del Contaminante- Nombre (asignado por el usuario) Por_Fallos.csv Caudales.csv - Se generará un archivo por contaminante modelado. - El número de columnas será igual al número de masas modeladas. Y el número de filas igual al número de meses simulados. - Las concentraciones están expresadas en mg/l. - Cada columna corresponde a un contaminante. - El número de filas es igual al número de masas de agua. - Contiene el porcentaje de fallos durante el periodo simulada, según el umbral definido en la pestaña Control. - El archivo recoge los resultados de caudales de salida calculados para cada masa de agua. - Una columna por masa de agua. Y el número de filas será igual a los meses simulados. - Los caudales circulantes están expresados en Hm 3 /mes. [7]