RESUMEN
RESUMEN La evapotranspiración de referencia (ETo) es una variable hidrológica de gran importancia en el manejo del riego. Su estimación se realiza con la ecuación de Penman-Montieth (PM), que requiere de muchas variables meteorológicas, las cuales, a veces, no se encuentran disponibles. Dado que la ETo es una variable no lineal y compleja, en los últimos años han surgido métodos alternativos para su estimación, como las redes neuronales artificiales (RNA). El objetivo del presente trabajo fue estimar la evapotranspiración de referencia (ETo) usando la ecuación de Penman-Montieth, a fin de desarrollar modelos de redes neuronales artificiales (RNA) que permitan predecir la ETo en regiones con información climatológica limitada, y su vez comparar el desempeño de tres modelos de RNA: FFNN, ERNN y NARX. Se utilizó información diaria durante el periodo 1 de enero de 2007 al 31 de diciembre de 2018, de las estaciones meteorológicas ENP8 y ENP4 de la CDMX. Se realizó un análisis de correlación y el análisis de sensibilidad de Garson para estudiar 2 casos (red estática FFNN y redes dinámicas: ERNN y NARX) usando 3 modelos de RNA: 1) RNA con 6 entradas: radiación solar (Rad), temperatura máxima y mínima (Tmax, Tmin), humedad relativa máxima y mínima (HRmax, HRmin) y velocidad del viento (u); y 2) RNA con 2 entradas (Rad y Tmax). La variable de salida fue la ETo calculada con la ecuación de PM. En todos los casos, las 3 RNA fueron muy parecidas, la diferencia más notable es que las redes dinámicas (ERNN y NARX) requieren de menor número de iteraciones para llegar al desempeño óptimo. Las RNA entrenadas, únicamente con Rad y Tmax como entradas, fueron capaces de predecir la ETo en el largo plazo, durante 440 d, en otra estación meteorológica cercana (ENP4), con eficiencias mayores al 90 %.
ABSTRACT Reference evapotranspiration (ETo) is a hydrological variable of great importance in irrigation management. Its estimation is carried out with the Penman-Montieth (PM) equation that requires many meteorological variables and that are sometimes not available. Since ETo is a nonlinear and complex variable, in recent years alternative methods have emerged for its estimation, such as artificial neural networks (ANN). The objective of this work was to estimate the reference evapotranspiration (ETo) using the Penman-Montieth equation, in order to develop artificial neural network (ANN) models that allow ETo to be predicted in regions with limited climatological information, and in turn to compare the performance of three RNA models: FFNN, ERNN and NARX. Daily informtion was used during the January 1, 2007 to December 31, 2018 period, for the ENP8 and ENP4 meteorological stations in Mexico city. Based on the correlation analysis and the Garson sensitivity analysis, 2 cases were studied for the 3 ANN models: 1) ANN with 6 inputs: solar radiation (Rad), maximum and minimum temperature (Tmax, Tmin), maximum and minimum relative humidity (RHmax, RHmin), and wind speed (u), and 2) RNA with 2 inputs (Rad and Tmax). The output variable was the ETo, calculated with the PM equation. In all cases, the performance of the 3 ANNs was very similar. The most notable difference is that the dynamic networks (ERNN and NARX) require fewer iterations to achieve the optimum performance. ANNs trained only with radiation and maximum temperature as inputs were able to predict a long-term ETo for 440 at another nearby meteorological station (ENP4), with efficiencies greater than 90 %.
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Para realizar un manejo eficiente del agua en la agricultura es necesario conocer los requerimientos hídricos del cultivo, lo cual, se puede realizar de manera sencilla y rápida, con la ayuda de cámaras convencionales. En este estudio, se determinaron los requerimientos hídricos de un cultivo de frijol (variedad DIACOL CALIMA G4494), sembrado en CIAT, Palmira - Valle del Cauca, Colombia, mediante la estimación de la curva del coeficiente basal de cultivo (Kcb), derivada de la curva de fracción de cobertura vegetal (Fcv). Para determinar la curva de fracción de cobertura vegetal, se emplearon imágenes tomadas con una cámara digital en el espectro visible (RGB), a baja altura (menos de 3 m). Las necesidades hídricas del cultivo de frijol, se calcularon empleando los valores del coeficiente basal de cultivo derivados junto con la modelación FAO-56. Los resultados indican que la curva de Kcb ajustada por fotografía fue diferente a la curva estándar presentada en la publicación FAO-56 para frijol, mostrando, principalmente, diferencia en la duración de las etapas y los valores de Kcb, en estas etapas. En cuanto a las necesidades hídricas, al emplear la curva de Kcb ajustada por fotografías, se evidencia que el cultivo requiere más agua en las etapas media y final, para evitar estrés hídrico en las plantas.
To carry out efficient water management in agriculture, it is necessary to know the water requirements of the crop, which can be done easily and quickly with the help of conventional cameras. In this study, the water requirements of a bean crop (DIACOL CALIMA G4494 variety) planted in CIAT, Palmira - Valle del Cauca, Colombia, were determined by estimating the curve of the basal crop coefficient (Kcb) derived from the vegetation cover fraction curve (Fcv). To determine the vegetation cover fraction curve, images taken with a digital camera in the visible spectrum (RGB) at low height (less than 3m) were used. The water needs of the bean crop were calculated using the basal crop coefficient values derived together with the FAO-56 modelling. The results indicate that the Kcb curve adjusted by photography was different from the standard curve presented in the publication FAO-56 for beans, mainly showing a difference in the duration of the stages and the Kcb values in these stages. Regarding water needs, when using the Kcb curve adjusted by photographs, it is evident that the crop requires more water in the middle and final stages, to avoid water stress in the plants.
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En la región volcánica con superficie boscosa la recarga hídrica es importante, y este trabajo pretende realizarun análisis sobre el cálculo de la recarga en estas áreas. La investigación fue ejecutada en la cuenca del río LosOcotes en la ciudad de Guatemala y cubre una superficie de 63.6 km2. En este trabajo se realizó un balance hídricodel suelo para estimar la recarga hídrica al acuífero. Existen un conjunto de procedimientos para estimar la distribución entre las entradas como lluvia y las salidas a través de la evapotranspiración, el escurrimiento superficial y la recarga subterránea. Durante los años 2009 y 2010, se hicieron registros meteorológicos y se definieron áreas con distinto uso de la tierra, lo cual se integró a un sistema de información geográfica (SIG) y se comparó con el mapa geomorfológico a escala 1:50,000 para elaborar el mapa de recarga de la cuenca con los datos calculados. Los sectores cultivados mostraron una menor infiltración y por lo tanto una menor recarga que en los sectores donde el bosque se encuentra en estado natural. La protección de las zonas de bosque como principal área de aporte a las reservas de agua subterránea, son fundamentales para los procesos de gestión y planificación territorial.
In the volcanic region with forest area hydric recharge is important, and paper presents an analysis of the rechargeevaluation applied to these areas. The research was conducted in Los Ocotes river basin in GuatemalaCity and extends over a surface of 63.6 km2. In this work, an hydric balance in the soil was realized for estimatedthe aquifer recharge. There is a set of procedures aimed at estimating the distribution between inputs or rain andoutputs through evapotranspiration, surface run of and groundwater recharge. In 2009 and 2010 were carried meteorological records and areas with different territorial occupation have been defined, this was integrated toGeographical Information System (GIS) and the geomorphic map was compared to 1:50,000 scale, for the rechargemap of the basin was drawn with the data estimate. The cultured sectors showed a smaller infiltration and therefore a smaller recharge than in the sectors where the wood is in its natural state. The protection of the areas of natural wood a main contributing area to the ground water reserves represents a fundamental aspect for the managementprocesses and territorial planning.