En un contexto marcado por la problemática y creciente presión sobre los recursos hídricos, con una población en aumento y el cambio climático como factor añadido, la óptima gestión de estos recursos naturales es esencial. El proyecto E-Hydro avanza en este sentido y propone el uso de un gemelo digital hidrológico, una plataforma de modelización y virtualización de recursos hídricos, empleando tecnologías avanzadas para mejorar la gestión y conservación de los recursos.
La Universidade de Vigo lidera la agrupación de organismos públicos de investigación que forman parte de este proyecto, que echó a andar en enero de 2024 y tiene una duración de cuatro años, hasta finales del 2027. El proyecto fue seleccionado en el marco de la convocatoria competitiva del programa de I+D en líneas estratégicas en el ámbito de la iniciativa TransMisiones del año 2023 y cuenta con un presupuesto total de la OPIs de 1.355.532, de los que la Agencia Española de Investigación financia 1.246.516.
Por parte de la UVigo, participan en el proyecto los grupos de investigación en Geotecnologías Aplicadas (GeoTECH) y de Geomodelización Hidroforestal (Hydro-Forest), que unen sus conocimientos y experiencia para desarrollar una plataforma de modelización y virtualización de recursos hídricos, empleando tecnologías avanzadas para mejorar la gestión y conservación de los recursos.
Un gemelo digital hidrológico
Joaquín Martínez Sánchez, profesor del Departamento de Ingeniería de los recursos naturales y medio ambiente e investigador del Cintecx explica que el objetivo del proyecto es obtener un gemelo digital hidrológico. A partir de un proceso de digitalización basado en múltiples sensores, este gemelo digital permite, por una parte, conocer de forma actualizada la disponibilidad y calidad de los recursos y, por otra parte, hacer simulaciones y tener una predicción de su comportamiento futuro basado en modelos predictivos. De esta forma, los gestores pueden probar diferentes escenarios y anticiparse a la aparición de los problemas para tomar decisiones. Los usuarios finales de la plataforma serían tanto las Confederaciones Hidrográficas como las autoridades y empresas que se dedican a la gestión del control hidrológico.
El usuario podrá a través de E-Hydro realizar una gestión analítica y predictiva de los recursos de cuenca tanto desde el punto de vista de la disponibilidad de recurso hídrico como de las aguas subterráneas, la calidad de aguas o la virtualización inmersiva de la red fluvial asociada. La herramienta permitirá así consultar, simular y prever escenarios reales o potenciales de cara a poder prestar una asistencia precisa en la toma de decisiones para la mejor gestión del recurso agua.
E-Hydro emplea tecnologías avanzadas como datos de fuentes heterogéneas que incluyen información multiespectral y la captura de detalles del entorno para obtener representaciones tridimensionales precisas mediante LiDAR aéreo y batimétrico del terreno, el desarrollo de herramientas de inteligencia artificial para segmentar y clasificar estos datos y soluciones de simulación y predicción para optimizar la gestión de recursos hídricos y apoyar la toma de decisiones informadas.
Socios y participantes
En el proyecto están involucrados siete socios que incluyen una agrupación de empresas tecnológicas como Ingeniería Insitu, Cemosa, Adasa Sistemas y Aerolaser System, que acerca su experiencia en el tratamiento automatizado de datos y el desarrollo de soluciones tecnológicas avanzadas. La Universidade de Vigo, como líder de la agrupación de Organismos Públicos de Investigación (OPIs), coordina los esfuerzos con el Instituto de Diagnóstico Ambiental y Estudios del Agua (IDAEA-CSIC) y la Universidad de Salamanca para abordar los desafíos relacionados con la gestión de recursos hídricos mediante una colaboración interdisciplinaria que asegura un enfoque integral.
Por parte de la UVigo, la colaboración entre los grupos GeoTECH e Hydro-Forest permite combinar la experiencia en geotecnologías avanzadas y modelización hidrológico-forestal, integrando tecnologías de teledetección, datos LiDAR e inteligencia artificial para desarrollar soluciones efectivas para la monitorización ambiental. Esta sinergia facilita la creación de herramientas para la modelización de los entornos fluviales y la estimación de recursos y estado de conservación a nivel de cuenca hidrológica.
Avances publicados en la revista Science of The Total Environment
Los últimos avances por parte del equipo de la UVigo en E-Hydro fueron publicados recientemente en la revista Science of The Total Environment. Un estudio en el que se analizan los factores que afectan a la calidad del agua y la integridad biológica en el río Guadiana (área piloto de estudio), considerando variables como la cobertura forestal y la presión antropogénica. Este modelo predice, a través de la metodología de Partial Least Squares Path Modelling, hasta un 60,3% de la calidad del agua y destaca la importancia de conservar la vegetación riparia para mejorar la gobernanza ambiental y la seguridad hídrica. Además, se está desarrollando una red neuronal convolucional que, a través de imágenes satelitales, pueda predecir el estado y la calidad del agua en los embalses, enfocándose en parámetros clave como la clorofila-a y la turbidez. Este enfoque innovador proporciona herramientas valiosas para la gestión de los recursos hídricos.
Cuatro fases para crear el gemelo digital
El proyecto comprende cuatro pasos. El primero es la captura dinámica de datos con sensores avanzados. A través de drones, satélites y sensores LiDAR, E-Hydro compila datos detallados en tiempo real sobre la cuenca y sus recursos hídricos. El segundo paso es la modelización inteligente de la red fluvial mediante IA para crear modelos precisos que representen el comportamiento de los ríos y cuencas, facilitando el análisis predictivo. A partir de ahí, la siguiente fase es la de simulación y predicción de escenarios futuros. La plataforma genera simulaciones que permiten prever eventos futuros, como inundaciones o sequías y evaluar el impacto en los recursos hídricos. La cuarta y última fase es la de toma de decisiones basada en estos datos y análisis. Los organismos gestores podrán emplear estas simulaciones para tomar decisiones informadas que optimicen la gestión del agua y previenen riesgos.
