Modelo de balance hídrico multicapa: validación frente a HYDRUS-1D y datos reales
DOI:
https://doi.org/10.17979/ja-cea.2026.47.13771Palabras clave:
Modelización y control de la agricultura, Agricultura de precisión, Formulación de modelos y diseño de experimentos, Validación de modelos, SimulaciónResumen
Este trabajo presenta una metodología de modelado multicapa para la simulación de la dinámica hídrica en suelos no saturados, orientada a mantener un balance conservativo y reducir el coste computacional frente a modelos continuos basados en la ecuación de Richards. El modelo incorpora infiltración, evaporación, redistribución capilar, transpiración y drenaje gravitatorio mediante un esquema explícito de integración temporal. La validación técnica se realiza mediante comparación con HYDRUS-1D, simulando un ciclo completo de cultivo de fresa durante 120 días, bajo idénticos forzamientos y parámetros hidráulicos. Los resultados muestran una elevada concordancia dinámica, alcanzando un RMSE=1,19mm y una reducción del tiempo de cálculo superior al 97%. Posteriormente, la metodología se evalúa experimentalmente durante abril de 2026 en una plantación de fresa bajo invernadero en Moguer (Huelva), utilizando medidas reales de humedad del suelo a distintas profundidades. Los resultados obtenidos muestran una buena capacidad predictiva del modelo, alcanzando un RMSE=4,71%VWC y un índice de Willmott dW=0,833 para el perfil acumulado.
Referencias
Allen, R. G., Pereira, L. S., Raes, D., Smith, M., 1998. Crop evapotranspiration: Guidelines for computing crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper 56. FAO.
Brooks, R. H., Corey, A. T., Mar. 1964. Hydraulic properties of porous media. Hydrology Papers, No. 3, Colorado State University, Fort Collins, Colorado.
Bwambale, E., Abagale, F. K., Anornu, G. K., 2022. Smart irrigation monitoring and control strategies for improving water use efficiency in precision agriculture: A review. Agricultural Water Management 260, 107324. DOI: 10.1016/j.agwat.2021.107324
Cáceres, G. B., Ferramosca, A., Gata, P. M., Martín, M. P., 2023. Model predictive control structures for periodic on–off irrigation. IEEE Access 11, 51985–51996.
Feddes, R. A., Kowalik, P. J., Zaradny, H., 1978. Simulation of field water use and crop yield. Pudoc, Wageningen, Netherlands.
Huang, S., Yan, H., Zhang, C., Wang, G., Acquah, S. J., Yu, J., Li, L., Ma, J., Darko, R. O., 2020. Modeling evapotranspiration for cucumber plants based on the shuttleworth-wallace model in a venlo-type greenhouse. Agricultural Water Management 228, 105861.
Liang, X., Wood, E. F., Lettenmaier, D. P., 1996. Surface soil moisture parameterization of the VIC-2L model: Evaluation and modification. Global and Planetary Change 13 (1), 195–206. DOI: 10.1016/0921-8181(95)00046-1
Orihuela, L., Pacheco, E., Bareiro, J., Tapia, A., Manzano, J. M., 2025. Deployment of a smart irrigation control system with capacity-based moisture sensors on a production farm. Journal of Irrigation and Drainage Engineering 151 (1), 04024039. DOI: 10.1061/JIDEDH.IRENG-10124
Raes, D., Steduto, P., Hsiao, T. C., Fereres, E., 2012. AquaCrop version 4.0 reference manual. Tech. rep., Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, Italy.
Richards, L. A., 1931. Capillary conduction of liquids through porous media. Physics 1 (5), 318–333. DOI: 10.1063/1.1745010
Ruiz-Hermo, A., 2026. Meteorological, precipitation and irrigation dataset for multilayer soil water balance model validation (2023–2026). DOI: 10.17632/wjhc74rnhr.1
Tárník, A., Igaz, D., 2017. Validation of Hydrus 1D model in selected catchment of Slovakia. Acta Horticulturae et Regiotecturae 20 (1), 24–27. DOI: 10.1515/ahr 2017-0006
van Genuchten, M. T., 1980. A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils. Soil Science Society of America Journal 44 (5), 892–898. DOI: 10.2136/sssaj1980.03615995004400050007x
Willmott, C. J., 1981. On the validation of models. Physical Geography 2 (2), 184 194. DOI: 10.1080/02723646.1981.10642213
Šimůnek, J., van Genuchten, M. T., Šejna, M., 2012. Hydrus: Model use, calibration, and validation. Transactions of the ASABE 55 (4), 1261–1274. DOI: 10.13031/2013.42239
Descargas
Publicado
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2026 Alejandro Ruiz-Hermo, Luis Orihuela, Erid Pacheco, Luis Miranda Enamorado

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0.