Estudio de herramientas matemáticas relacionadas con la programación y la gestión del riego en Álava

Resumen

El objetivo general de esta tesis doctoral es el estudio de modelos y herramientas matemáticas relacionadas con la gestión del riego, tanto en el ámbito de la programación del mismo, como en el de la previsión y la optimización. Aunque los diferentes estudios que componen esta tesis doctoral obedecen al objetivo común enunciado anteriormente, se han desarrollado y presentado de forma independiente, constituyendo los capítulos 2 a 6 de la misma. En el capítulo 2 se presenta una breve descripción geográfica de la provincia de Álava; se describe el esquema de gestión del riego en la provincia; y se presentan los resultados de una encuesta realizada a lo largo del año 2007 a 18 Comunidades de Regantes representativas de la zona objeto de estudio. Los capítulos del 3 al 6 de esta tesis abordan estudios en los que diferentes herramientas y modelos matemáticos son utilizados para la integración y análisis de factores relacionados con el balance hídrico en los agroecosistemas. De esta manera en estos capítulos se estudian modelos basados en técnicas de calibración local de ecuaciones de estimación de la evapotranspiración, modelos basados en redes neuronales artificiales, modelos implementados mediante análisis de series temporales, modelos desarrollados mediante ajuste de funciones polinomiales, técnicas programación matemática no lineal, etc. Los capítulos 3 y 4 están relacionados con la estimación y predicción de la evapotranspiración de referencia. Así, el capítulo 3 es un estudio de comparación y calibración local de ecuaciones empíricas y semiempíricas, y modelos de redes neuronales artificiales para la estimación de valores diarios de ETo. En el capítulo 4 se aborda un estudio en que se comparan predicciones semanales de evapotranspiración de referencia proporcionadas por modelos ARIMA y modelos basados en redes neuronales artificiales, con valores predictivos de evapotranspiración de referencia obtenidos mediante un modelo basado en medias históricas semanales. A diferencia de los capítulo 3 y 4, los capítulos 5 y 6 no están completamente centrados en la evapotranspiración de referencia. El objetivo del capítulo 5 es, la implementación y el análisis de sensibilidad de funciones matemáticas que relacionan, entre otros parámetros, el intervalo y la dosis de riego (que definen la estrategia de riego) con el consumo hídrico y la pérdida productiva, todo ello mediante la utilización de un modelo de balance de agua del suelo (modelo de coeficiente dual). El capítulo 6 está muy relacionado con el capítulo 5, se desarrollan esquemas de modelación de la gestión del riego orientados hacia la optimización económica de la estrategia de riego bajo ciertas limitaciones de suministro hídrico, en la provincia de Álava. Para ello se utilizan herramientas matemáticas de programación no lineal complementadas con técnicas metaheurísticas de multiarranque. En definitiva, en esta tesis doctoral se adoptan estrategias basadas en diferentes herramientas matemáticas para la estimación, predicción y optimización de variables relacionadas con la modelación del balance de agua del suelo. El objetivo último perseguido no es tanto resolver definitivamente una serie de problemas específicos relacionados con la gestión del riego en un área geográfica concreta, como demostrar la utilidad de herramientas matemáticas como las redes neuronales artificiales, las técnicas de análisis de series temporales, o los métodos de programación no lineal, para la resolución de problemas prácticos relacionados con la gestión de los recursos hídricos y la programación de riego.