Modelo integrado de flujo de agua

El Modelo Integrado de Flujo de Agua (IWFM) ^{[ 1 ] [ 2 ]} es un programa informático para simular el flujo de agua a través de los sistemas integrados de flujo de superficie terrestre, aguas superficiales y aguas subterráneas. Es una reescritura del software abandonado IGSM, que presentaba varios errores de programación. ^{[ 2 ]} Los programas y el código fuente de IWFM están disponibles gratuitamente. IWFM está escrito en Fortran y puede compilarse y ejecutarse en los sistemas operativos Microsoft Windows , Linux y Unix . El código fuente de IWFM se publica bajo la Licencia Pública General GNU . ^{[ 2 ]}

El flujo de agua subterránea se simula mediante el método de elementos finitos . El flujo de agua superficial se puede simular como una red unidimensional simple o mediante el método de ondas cinemáticas . Los conjuntos de datos de entrada de IWFM incorporan una marca de tiempo, lo que permite a los usuarios ejecutar un modelo durante un período específico sin necesidad de editar los archivos de entrada.

Una de las características más útiles de IWFM es el cálculo interno de las demandas de agua para cada tipo de uso del suelo. IWFM simula cuatro clases de uso del suelo: agrícola, urbano, vegetación nativa y vegetación ribereña. Las áreas de uso del suelo se delimitan como una serie temporal, con las correspondientes tasas de evapotranspiración y parámetros de gestión del agua. En cada paso temporal, el proceso de uso del suelo aplica la precipitación, calcula la infiltración y la escorrentía, calcula las demandas de agua y determina qué parte de las demandas no se satisface con la humedad del suelo. Para las clases de uso del suelo agrícola y urbano, IWFM aplica entonces agua superficial y subterránea a tasas específicas y, opcionalmente, ajusta el agua superficial y subterránea para satisfacer con precisión las demandas de agua. Esta función de ajuste automático es especialmente útil para calcular componentes de flujo no medidos (como las extracciones de agua subterránea) o para simular escenarios futuros propuestos, como el estudio de los impactos del posible cambio climático. ^{[ 3 ]}

En IWFM, los dominios de flujo de superficie terrestre, agua superficial y agua subterránea se simulan como procesos separados, compilados en bibliotecas de enlace dinámico individuales. Los procesos están vinculados por términos de flujo de agua, mantienen la conservación de masa y momento entre procesos y se resuelven simultáneamente. Esto permite que cada proceso de IWFM se ejecute de forma independiente como un modelo autónomo o se vincule a otros programas. Esta funcionalidad se ha utilizado para crear un complemento de Microsoft Excel para crear libros de trabajo a partir de archivos de salida de IWFM. El proceso de superficie terrestre de IWFM se ha compilado en un programa autónomo llamado Calculadora de Demanda de IWFM (IDC). ^{[ 4 ]} El proceso de agua subterránea está vinculado al sistema de modelado Sistema Integrado de Modelado de Recursos Hídricos (WRIMS) ^{[ 5 ]} y se utiliza en el modelo de optimización de recursos hídricos CalSim. ^{[ 6 ]} Esta característica permite vincular fácilmente otros modelos con IWFM, ya sea para mejorar las capacidades del modelo objetivo (por ejemplo, agregando el flujo de agua subterránea a un modelo de superficie terrestre-agua superficial) o para mejorar las capacidades de IWFM (por ejemplo, vinculando un modelo económico a IWFM para cambiar dinámicamente la mezcla de cultivos en función de la profundidad del agua subterránea, ya que el costo del bombeo aumenta con la profundidad del agua).

Entre los modelos notables desarrollados con IWFM se incluyen el Modelo de Simulación de Aguas Subterráneas y Superficiales del Valle Central de California (C2VSim), ^{[ 7 ]} un modelo de la Cuenca de Walla-Walla en Washington y Oregón, EE. UU., ^{[ 8 ] [ 9 ]} un modelo de la Cuenca de Butte, CA, EE. UU., ^{[ 10 ]} y varios modelos no publicados. IWFM también ha sido sometido a revisión por pares. ^{[ 11 ]}