SISTEMA SOPORTE A LA DECISIÓN PARA LA GESTIÓN

Jornadas sobre:
EL NUEVO CICLO DE PLANIFICACIÓN HIDROLÓGICA EN ESPAÑA
Colegio de Caminos Canales y Puertos, Madrid, 29 de Marzo de 2007
73 = ?
SISTEMA SOPORTE A LA DECISIÓN
PARA LA GESTIÓN INTEGRAL DE
RECURSOS
Joaquín Andreu Álvarez
Director Técnico, Confederación Hidrográfica del Júcar
Catedrático, Instituto de Ingeniería del Agua y Medio Ambiente
U. Politécnica Valencia
1
2
Ámbito territorial: CHJ
PRINCIPADO DE
ASTURIAS
CANTABRIA
PAIS
VASCO
GALICIA
NAVAR RA
LA RIOJA
CATALUÑA
CASTILLA-LEON
73
=
ARAGON
MADRID
EXTREMADURA
CASTILLA-LA MANCHA
VALENCIA
BALEARES
Júcar
MURCIA
ANDALUCIA
CEUTA
MELILLA
CANARIAS
8,544003745317...
Area (km2)
Población (habitantes)
Población equivalente debida
al turismo (habitantes)
Superficie regada (ha)
Demanda de agua (hm3/año)
Recursos hídricos (hm3/año)
Origen de los recursos
hídricos
3
43 000
4 360 000
1 400 000
370 000
3 600
3 300
Aguas
superficiales(25
%)
Aguas
subterráneas(75
%)
4
Los requerimientos medioambientales y los
usos del agua
Sistemas de explotación
Volumen de reserva medioambiental según PHJ
Total sistemas de explotación: 400 hm3
Demandas y usos del agua
Sistemas de explotación
Demandas CHJ (2003)
76,3%
4,0%
Agrícola
5
Industrial
Urbana
AGRÍCOLA
INDUSTRIAL
TOTAL
27
104
1
132
68
216
21
305
Palancia y Los Valles
16
102
18
136
Turia
225
380
34
639
Júcar
126
1.663
47
1836
30
102
6
138
Serpis
19,7%
URBANA
Cenia-Maestrazgo
Mijares-Plana de Castellón
Marina Alta
40
56
1
Marina Baja
47
26
2
75
Vinalopó
142
140
17
299
97
TOTAL
721
2.789
147
3.657
6
Aportación
Alarcón
Contreras
Alarcón-Molinar
Molinar-Contreras-Tous
Recursos Regulables.
Aportaciones inferiores (Sueca)
Recursos totales.
ALARCÓN
421 Hm3/año
Media Anual
Hm3/año
420.6
366.1
299.2
253.5
1339.4
218.9
1558.3
CONTRERAS
366 Hm3/año
CONTRERAS-MOLINAR-TOUS
254 Hm3/año
Aportaciones
Inferiores (SUECA)
220 Hm3/año
ALARCÓN-MOLINAR
300 Hm3/año
7
Aportación total regulable 1341 Hm3/año
8
Aportación total 1561 Hm3/año
Tramo Alarcón embalse de Molinar
E. Alarcón
EXP: 1958-2000
La Encina
Piezómetro 243180002 - M-- ALBACETE
680
Relación río-acuífero:
La Hoz
Río Valdemembra
660
M.S.N.M
640
• tiene efectos ambientales en el caudal del río Júcar
• afecta a las garantías de otros usuarios
Ayo. Valhermoso
EA107 (Alarcón
1942-2000)
C. Romera
620
600
EA129 (El Picazo
1968-2000)
ATS
Marina Baja
580
EA132 (P. Carrasco 1914-30;
1942-44; 1968-85)
feb-01
feb-00
feb-99
feb-98
feb-97
feb-96
feb-95
feb-94
feb-93
feb-92
feb-91
feb-90
feb-89
feb-88
feb-87
feb-86
feb-85
560
Valor Medido
Ayo. Ledaña
Júcar
Riegos (R)
EA133 (La Teja 1968-85)
BOMBEOS
EA144 (Alcalá del
Júcar 1915-30; 197479; 1984-2000)
EA36 (Los Frailes 1914-30;
1942-44; 1949-2000)
ACUÍFERO
MANCHA
ORIENTAL
Río Del Arquillo
Canal de María
Cristina
E. Molinar
Ent HE: 1946-2000
EXP: 1989-2000
Rambla
Carcelén
Río Lezuza
EA138 (Balazote
1969-2000)
Fuertes afecciones antrópicas al régimen natural
Río Mirón
del río
Reservas del
acuífero MO
Río Cubillo
Gran disminución de las aportaciones debido a
la extracción de agua del acuífero ≈ 460 Hm3
/año
Hm3/año
Superficial
Subterráneo
Total
Río Júcar hasta
azud Sueca
38.4
52.8
91.2
Afecciones al
río Júcar
9
Río Júcar Azud SuecaAlbufera
Mar
Total
desembocadura
27,4
38,7
40,5
145.1
16,1
22,8
23,8
115.5
43,6
61,5
64,3
260.6
Estudio DIHMA 2002 modelo mensual
(demanda tipo PHJ distribución Modflow)
Acequias
Salida de Tous
EA 42
Río Júcar
EA38 (Cofrentes
1911-31;1942-50)
Salida Canal Júcar Turia
10
Caracterización hidrológica
Superficie
(ha)
Dotación neta
(m3/ha/año)
D. Neta
(Hm3)
Efic
aplic
Bombeo
(Hm3)
22.900
5.800
132.8
0.50
16.5
Real
Indicadores de sequía CHJ
Antella
Escalona
Carcagente
PHJ 446.0
Total
Río por azud de Antella
Júcar => emergencia
Suministro – (D. Neta/efic aplic)
Total
186.3
(Agua Aplicada – D. Neta) - Bombeo
Infiltración 110.3
Retorno
Total
276.5 Hm3
Bombeo
296.6
Superficial 45.2 Hm3
Aportaciones
Inferiores
Sistema
Valoración riesgo
Índice estado
Estado
Cenia-Maestrazgo
BAJO
0.55
ESTABLE
Mijares-Plana de Castellón
BAJO
0.51
ESTABLE
Subterráneo 58.6 Hm3
Subterráneo 65 %
71.7 Hm3
Superficial 65 %
121.1 Hm3
44 Hm3
Río por azud de Sueca
Total 103.8 Hm3
Palancia-Los Valles
26 Hm3
46 Hm3
Salida acequia de Cuatro Pueblos
31 Hm3
28 Hm3
- Hm3
70 Hm3
18 Hm3
Salida acequia de Sueca
Salida acequia de Cullera
49 Hm3
74 Hm3
Vertido al mar por azud de Cullera
MAR
MAR
Albufera
11
BAJO
0.52
Turia
MEDIO
0.38
PREALERTA
Júcar
MUY ALTO
0.13
EMERGENCIA
PREALERTA
ESTABLE
Serpis
MEDIO
0.32
Marina Alta
ALTO
0.28
ALERTA
Marina Baja
BAJO
0.58
ESTABLE
Vinalopó-Alacantí
MEDIO
0.49
PREALERTA
12
Aportaciones naturales mensuales en régimen natural
(comparativa meteorológica)
Posición serie histórica
9.69
8.49
9
17
6
5
1
21
11
4
2
8
9.65
10.33
9.08
3
2
1
2
1
5
2
3
6
6
Alarcón-Molinar
13.66
15.12
15.68
3
4
2
7
6
10
15
12
13
15
Contreras-MolinarTous
13.01
8.62
0.53
35
7
21
20
29
21
14
24
15
3
Tous-Sueca
15.33
10.69
6.23
42
47
51
48
21
13
4
36
36
49
Total hasta Tous
47.96
43.76
33.78
4
1
1
2
1
9
6
5
4
1
Total
63.29
54.45
40.01
11
6
4
7
2
7
3
5
6
1
jun-06
ene
-06
feb06
mar
-06
abr
-06
may
-06
Transmisión
Adquisición
jun
-06
jul06
6 vía radio
ari
a
jul-06
11.64
Alarcón
dic05
Agrupación
Pluviómetro
oct05
Contreras
nov05
Transmisión
pri
m
may06
Registro
Re
d
Aportaciones hm3/mes
Captación
Embalse
Red
Secundaria
8 repetidores
vía radio
(25
repetidores)
2 vía satelite
C.P.C
Tratamiento,
presentación y
almacenamiento
de la información
Punto de Concentración
Punto de Control
Ca
ble
Aportación a Tous
acumulada en Reg.
Natural desde
octubre
2
1
1
1
1
1
1
1
1
405.33 449.09 482.87
Mínimo
histórico en el4 acumulado
desde
octubre,
30 hm3 menos que el peor año histórico (en régimen alterado peor
situación: mayores detracciones, 278 hm3 en 2004/05 frente a 201
hm3 en 1994/95)
13
2 vía cable
Aforo en
canal o río
14
¿Evolución previsible durante el
año hidrológico 2006/07?:
¿Evolución previsible durante el
año hidrológico 2006/07?
Además, hay que explicárselo a los
implicados en el proceso de toma
de decisiones:
...¿porqué?...
15
16
mes
300
250
212
200
150
100
165
106 115
127
120
106 111
155
214
168
¿Probabilidades de estado de
embalses a final de campaña?
198
153
194 204
143
135
227
180
114 106
161
117
55
55
55
jul
ago
sep
50
Suministro objetivo
Volumen Mínimo
jun
abr
may
feb
mar
ene
dic
oct
nov
0
01-oct-06
Volumen almacenado en Alarcón,
Contreras y Tous (hm3)
Previsión Campaña Júcar 2006/2007 Evolución de reservas con
Aportaciones año 2005/06
Suministros iguales al 2005/06 (línea verde)
Objetivo: mantener reservas*: Suministros del 55 % sobre
05/06 (línea azul)
Suministro de 2005/06
17
18
Volumen en el conjunto Alarcón,
Contreras y Tous (hm3)
350
Podemos
contestar gracias
a:
F.ac.distr.probabilidades
de volumen
Estado de Embalses a final de septiembre
de 2006
(Volumen
suministrado
igual a 2004/05)
embalsado
a fines
de Septiembre
318
300
250
194
200
145
150
76
100
64
51
44 42 40
Rainfall
Temperature
50
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Volumen Alarcón, Contreras y Tous
90
100
Probabilidad
de excedencia (%)
Volumen mínimo
19
IPH-2007: INSTRUCCIÓN PLANIFICACIÓN HIDROLÓGICA
•2.4.1 Contenido del Inventario de R.H. Naturales
... b) Interacciones de las variables consideradas,
especialmente entre aguas superficiales y subterráneas, y
entre precipitaciones y aportaciones ...
Soil moisture
Evapotranspiration
Runoff
• La Planificación y la Gestión de las cuencas ha de
ser INTEGRAL:
• GESTIONAR DE FORMA INTEGRADA
(¿optimizada?) los distintos elementos que
intervienen en una cuenca:
– Gestión de fuentes de recursos:
•2.4.6 Evaluación del efecto del cambio climático ...
•3.5 Asignación y reserva de recursos -- 3.5.1.3 Simulación de los
sistemas ... Elementos: recursos sup.&subt, demandas, caudales
ecológicos, embalses, ... –- 3.5.1.3 Prioridades y reglas de gestión
-- 3.5.2Balances entre recursos y demandas
•7 Análisis económico
• Superficial, subterráneo, desalación, importación, reutilización
• Teniendo en cuenta las presiones e impactos sobre los
procesos de generación, las ventajas e inconvenientes de cada
fuente.
– Gestión de usos y demandas:
• Modernización, ahorro, concesiones, derechos, mercados, ...
– Gestión de infraestructuras
– Gestión del territorio
– Políticas sectoriales
•8 Programa de medidas
...
21
• Tener en cuenta de forma Integrada todos
los aspectos:
– Cuantitativos
– Cualitativos
– Ambientales
Técnicos
Económicos
Legales
Socio-políticos
‹INCERTIDUMBRES
• Modelos (tradicional)
• Esfuerzo adicional para hacerlos asequibles a
los ETD:
– Mejores y más amigables
– Capaces de incluir a la mayor parte de los
componentes de sistemas complejos de
recursos hídricos
– estimar los efectos de las alternativas de
gestión sobre todos los criterios de interés
A CLÁSICAS
USOS
 DEMANDAS
 RECURSOS, ....
A OTROS
 CAMBIO
CLIMÁTICO
 SOCIEDAD, ..…
‹RIESGOS
SOLO LOS MODELOS SON CAPACES DE
INTEGRAR TODO ESTO
22
HERRAMIENTAS PARA GESTIÓN
INTEGRADA DE CUENCAS
Teniendo en cuenta

–
–
–
–
20
23
24
SISTEMA DE APOYO A LA DECISIÓN
HERRAMIENTAS:
SISTEMAS DE APOYO
para la
EVALUACIÓ
EVALUACIÓN DE POLÍ
POLÍTICAS
DE GESTION INTEGRAL
‹Basado en ORDENADOR
‹Espectro mas o menos amplio de:
A MODELOS MATEMÁTICOS (Simulación y/u
Optimización)
A BASES DE DATOS
A SISTEMAS DE INFORMACIÓN
GEOGRÁFICO
A BASES DE CONOCIMIENTOS
25
‹Todo ello controlado por una única UNIDAD
DE CONTROL y Manejado mediante
INTERFASES DE USUARIO AMIGABLES
NUDOS: Confluencias,
Bifurcaciones, etc.
APORTACIONES
ELEMENTOS
‹ El
EMBALSES
sistema permite al usuario:
A Introducir y modificar la configuración espacial
CONDUCCIONES:
Tramos de río y
canales
CENTRALES
HIDROELÉCTRICAS
RECARGAS
DEMANDAS
de un sistema de recursos hidráulicos
26
A
MODELOS DE
ACUÍFEROS
RETORNOS
TOMAS
BOMBEOS
INDICADORES DE
ALARMA
27
28
Acceso a bases de
datos : EMBALSES
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS: Vmáx, Vmín variable a escala anual
EVAPORACIONES: Media o por archivo. Curvas cota-superficie-volumen
Diseño gráfico geo-referenciado
INFILTRACIONES: Formula A+B*V^C; Posibilidad a acuífero
29
ELEMENTOS DE CALIBRACIÓN: Prioridades y Vobj
30
ACUÍFERO
S
Modelació
Modelación de aguas subterrá
subterráneas
∂
∂h
∂
∂h
∂h
(Tx ⋅ ) + (Ty ⋅ ) + Q = S ⋅
∂y
∂t
∂x
∂x ∂y
Condiciones iniciales
h (x,y, 0) = ho (x,y)
Condiciones de Contorno:
VARIABILIDAD TOTAL: Del más sencillo al más complejo Depósito, Autovalores, ...
CONEXIÓN: Entre las aguas superficiales y subterráneas mediante diferentes elementos:
•Bombeos de demandas
h (x,y,t) = f1(x,y) en C1
∂h
∂h
⎛⎜ Tx , Ty ⎞⎟(l, n) = f 2 (x, y) en C2
∂y ⎠
⎝ ∂x
•Filtraciones de conducciones (Tipo-2)
•Conexiones hidráulicas con las conducciones (Tipo-3)
•Filtraciones desde embalse a acuíferos
•Recargas a acuíferos
AQUIVAL: Modulo desarrollado para el caso de los Autovalores
31
Método de autovalores
T ⋅ H + R = SF ⋅
32
MÓDULO AQUIVAL
∂H
∂t
MÓDULO
“AQUIVAL”
33
34
Sistema del río Júcar. - SIMGES
Concepto de modelo
Abstracción de los elementos relevantes de la realidad física:
• La realidad física es muy compleja
• Los modelos toman o simulan sólo las partes que se
consideran significativas de esa realidad
Sistema de recursos
hídricos real
Conceptualización del
sistema
Identificación de los
elementos relevantes
35
36
‹ El
sistema permite al usuario:
A Introducir y modificar la configuración espacial
de un sistema de recursos hidráulicos
A Introducir y gestionar bases de datos,
características físicas, características de gestión
A Optimización de la gestión
A Simulación de la gestión
A Obtener:
A informe escrito
A gráficos de series temporales y gráficos de
valores medios
37
Las capacidades del SSD pueden usarse para:
Módulo OPTIGES
OPTIMIZACIÓ
OPTIMIZACIÓN DE SS. RR. HH.
Características:
9Períodos de
optimización definidos
por el usuario
9Proporciona la gestión
óptima
9Resultados: volúmenes,
suministros, etc.
9Algoritmo de
optimización para
resolver la red de flujo
9Informes detallados de
la solución
9Gráficos de todos los
resultados
38
• FILTRAR alternativas de diseñ
diseño (optimizació
(optimización)
• FILTRAR alternativas de gestió
gestión
(optimizació
(optimización)
• COMPROBACIÓ
COMPROBACIÓN y REFINAMIENTO
(simulació
(simulación)
• ANÁ
ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD
• USO EN EXPLOTACIÓ
EXPLOTACIÓN REAL
(CONFLICTOS, RIESGOS DE SEQUÍ
SEQUÍAS ...)
39
Módulo SIMRISK
40
Captación
PARA LA ESTIMACIÓ
ESTIMACIÓN DE RIESGOS DE SEQUÍ
SEQUÍA, Y
LA EFICACIA DE MEDIDAS DE MITIGACIÓ
MITIGACIÓN
Registro
Transmisión
Agrupación
Transmisión
Adquisición
Pluviómetro
Características
pri
m
ari
a
6 vía radio
Re
d
9 Simulación múltiple de
diferentes escenarios
hidrológicos posibles
9 Obtención de probabilidades
de déficit en las demandas
9 Estimación de
probabilidades de embalses
9 Permite abordar el problema
de la sequías mediante la
anticipación
Embalse
Red
Secundaria
8 repetidores
vía radio
(25
repetidores)
2 vía satelite
C.P.C
Tratamiento,
presentación y
almacenamiento
de la información
Punto de Concentración
Punto de Control
Ca
ble
2 vía cable
Aforo en
canal o río
41
42
Validación de datos
TAJO: GENERACIÓN DE ESCENARIOS
43
Generación de escenarios condicionados
44
Medidas de mitigación:
restricciones generales o selectivas
bombeos de emergencia
conectividad de emergencia (obras)
45
46
Módulo GESCAL
PARA LA MODELACIÓ
MODELACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA
A ESCALA DE CUENCA
Probabilidades de Estado en Embalse.
volumenes en hm3
Probabilidades de Fallo en Demanda.
Deficit (2 - 25)
25
20
15
10
5
Feb-02 Mar-02 Abr-02 May-02 Jun-02 Jul-02 Ago-02 Sep-02 Oct-02
Feb-02 Mar-02 Abr-02 May-02 Jun-02 Jul-02 Ago-02 Sep-02 Oct-02
Meses
Meses
Probabilidades de Fallo en Demanda.
Demandas Ribera Alta
Probabilidades de Fallo en Demanda.
Demandas de la Ribera Baja
Deficit (2 - 25)
Deficit (75 - 100) Deficit (50 - 75) Deficit (25 - 50)
10
10
Meses
47
ACTUAL - AzudCullera
ACTUAL-EDAR - AzudCullera
ACTUAL-EDAR-ECO - AzudCullera
dic-99
oct-00
ago-01
jun-97
Meses
feb-99
Feb-02 Mar-02 Abr-02 May-02 Jun-02 Jul-02 Ago-02 Sep-02 Oct-02
abr-98
Feb-02 Mar-02 Abr-02 May-02 Jun-02 Jul-02 Ago-02 Sep-02 Oct-02
2
0
Feb-02 Mar-02 Abr-02 May-02 Jun-02 Jul-02 Ago-02 Sep-02 Oct-02
Meses
4
5
dic-94
5
6
oct-95
10
15
ago-96
20
20
15
8
jun-92
30
25
20
Probabilidad(%)
Probabilidad(%)
40
Probabilidad(%)
Deficit (2 - 25)
feb-94
Deficit (75 - 100) Deficit (50 - 75) Deficit (25 - 50)
30
Deficit (2 - 25)
10
abr-93
35
Demanda: Marina Baja
Evolución de la concentración de sólidos suspendidos en el azud de Cullera
12
dic-89
Probabilidades de Fallo en Demanda.
Deficit (75 - 100) Deficit (50 - 75) Deficit (25 - 50)
9 Modelación de la calidad en
tramos de río y embalses
9 Oxígeno disuelto, Ciclo
nitrógeno, Fósforo,
Arbitrarios, Temperatura,
sedimentos…
9 Permite estimar la calidad
del agua frente a diferentes
situaciones de la cuenca
9 Análisis de medidas
medioambientales
oct-90
50
ago-91
Deficit (75 - 100) Deficit (50 - 75) Deficit (25 - 50)
30
Probabilidad(%)
Probabilidad(%)
Características
Demanda: Riegos Canal J-T
40
35
jun-87
781.53 - 976.91
feb-89
586.15 - 781.53
abr-88
390.76 - 586.15
mg/l
195.38 - 390.76
oct-85
0 - 195.38
ago-86
Total Alarcon+Contreras+Tous
976.91 - 1172.29 1172.29 - 1367.67 1367.67 - 1563.06 1563.06 - 1758.44 1758.44 - 1953.82
100
48
OBJETIVO DEL PROGRAMA
CARACTERÍSTICAS
TRAMOS DE RÍO
Diffused
pollution
• Modelar la simulación de la gestión y la calidad
del agua a escala de cuenca para
“constituyentes convencionales”
•HIPÓTESIS: UNIDIMENSIONAL CON
ADVECCIÓN Y DISPERSIÓN
•ESTACIONARIO A ESCALA MENSUAL
Flow
•SE TIENEN EN CUENTA LAS CONEXIONES
HIDRÁULICAS CON ACUÍFEROS
Connection
with aquifer
– Dentro del entorno del SSD AQUATOOL:
“herramienta de modelación”
– Muy útil para la propuesta y evaluación de medidas
para la mejora de la calidad de las masas de agua
– Permite modelar: Temperatura, Contaminantes
arbitrarios, OD+MOC, Ciclo Nitrógeno, Procesos de
eutrofización
•CONTAMINACIÓN DIFUSA PARA TODOS LOS
CONTAMINANTES
EMBALSES
•NO ESTACIONARIO
Epilminion
•CICLO DE ESTRATIFICACIÓN (2
CAPAS)
Inflow
HIpolimnion
Salida
•SE TIENE EN CUENTA LA
DIFUSIÓN ENTRE AMBAS CAPAS
49
CREACIÓN DEL MODELO DE CALIDAD.
50
Procesos modelados.
Sedimentación
Norg
DOS
CONSTITUYENTES MODELADOS:
Mineralización
•CONDUCTIVIDAD
Sedimentación
Mat. Org.
Reaireación
Descomposición
OD
•SÓLIDOS SUSPENDIDOS
Porg.
•FÓSFORO TOTAL
Flujo
NH4+
Sedimentación
•DBO5
Crecimiento
Respiración
•OXÍGENO DISUELTO
Mineralización
Nitrificación
•AMONIO
Algas
•NITRATOS
Pdis.
Flujo
NO3-
• PROCESOS EUTROFIZACIÓN
Sedimentación
Desnitrificación
51
52
ESTIMACIÓN DEL OXÍGENO DISUELTO EN
FUNCIÓN DEL CAUDAL ECOLÓGICO
SIMULACIONES. Análisis de resultados – Oxígeno disuelto
Evolución de la concentración de oxígeno disuelto en el azud de Sueca
Oxígeno Disuelto. Azud de Sueca
8
9
7
8
6
7
5
mg/l
3
5
Media Futura
Percentil 25% Futuro
4
Percentil 75% Futuro
2
3
Media Actual
1
2
Percentil 25% Actual
Percenil 75% Actual
1
ago-01
dic-99
oct-00
feb-99
jun-97
abr-98
ago-96
dic-94
oct-95
feb-94
jun-92
abr-93
ago-91
dic-89
oct-90
feb-89
jun-87
abr-88
oct-85
0
ago-86
mg/l
6
4
0
0
ACTUAL - AzudSueca
ACTUAL-EDAR - AzudSueca
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
ACTUAL-EDAR-ECO - AzudSueca
m3/s
53
54
Coste del recurso
Módulo ECOGES
(HIDRO(HIDRO-ECONÓ
ECONÓMICO) IMPLEMENTACIÓ
IMPLEMENTACIÓN DE
ASPECTOS ECONÓ
ECONÓMICOS EN LA GESTIÓ
GESTIÓN DE LAS
CUENCAS
Coste de oportunidad del recurso utilizado o disponible
Características
Incremento en el coste económico resultante de disponer de X
hm3 menos en cualquier punto de la cuenca y en diferentes
instantes de tiempo.
9 Realiza la optimización y
simulación económica de las
cuencas
9 Permite reducir costes en la
gestión de cuencas
9 Detectar situaciones
claramente antieconómicas
9 Estimación del valor
marginal del recurso
9 Mejora de la eficiencia
económica de la gestión
METODOLOGÍA PROPUESTA BASADA EN LOS MODELOS
DE SIMULACIÓN
Realización de múltiples simulaciones con evaluación
económica
Modelo de simulación de la gestión del cual se obtienen los
costes asociados a esa gestión. CURVAS ECONÓMICAS
DE DEMANDA.
55
Resultados de Coste del recurso
MODELO SIMGES DE SIMULACIÓN DE LA GESTIÓN
Postprocesador de evaluación económica.
Datos: Curvas económicas de demanda para cada demanda
(
El coste del recurso depende de:
La ubicación geográfica, mayor canto más aguas arriba
El instante temporal, es mayor en los periodos de sequía
Distribución temporal diferente aguas arriba y aguas debajo de los
embalses
)
Canal Júcar-Turia
0.7
0.6
0.5
5900
5950
6000
6050
€/m3
Precio del agua (cents/m3)
g
33
30
27
24
21
18
15
12
9
6
3
0
5850
56
6100
Uso de agua (m3/ha)
0.4
0.3
0.2
0.7
0.1
0.6
oct-00
oct-96
oct-92
0.5
€/m3
oct-88
oct-84
oct-80
oct-76
oct-72
oct-68
oct-64
oct-60
oct-56
oct-52
oct-48
oct-44
oct-40
0
mes
0.4
0.3
0.2
0.1
33
oct-00
oct-96
oct-92
oct-88
oct-84
oct-80
oct-76
oct-72
oct-68
oct-64
oct-60
oct-56
oct-52
oct-48
oct-44
oct-40
0
mes
Regadíos de la Mancha Oriental
Precio del agua (cents/m3)
30
27
24
21
18
15
12
9
6
3
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
3
Uso de agua (m /ha)
57
Coste ambiental del agua
58
Evaluación
hidrológica
Incremento en el coste económico resultante de aumentar los volúmenes de
agua destinados a protección medioambiental:
METODOLOGÍA PROPUESTA BASADA EN LA COMPARACIÓN DE
SIMULACIONES
• Aumento de los volúmenes mínimos definidos en los embalses por
protección del medio. Lo que reduce la capacidad de regulación de los
embalses e implica un aumento de los déficits en las demandas y
sobrecostes económicos
• Aumentos de los caudales mínimos lo que reduce la disponibilidad
de reservas en el sistema
• ….
59
Análisis series
hidrológicas:
•Restitución reg.
natural ACTVAL
•Estocásticas
MASHWIN
Evaluación del recurso:
•SIMPA (CEDEX)
Caracterización
química del recurso:
•PATRICAL
Hidrogeología:
•AQUIVAL
Planificación y
gestión
Planificación
(10 - 20 años):
•Optimización
OPTIGES
•Simulación
SIMGES
Gestión
(1 - 2 años):
•Simulación
estocástica
SIMRISK
Evaluación de la
calidad y económica
Calidad del agua:
•GESCAL
Economía:
•Curvas demanda
ECOGES
•Costes
infraestructuras
SIMCO
60
ESQUEMA DE LA CONEXIÓN DE MODELOS
PARA LA MODELACIÓN INTEGRAL
EVALUACIÓN DEL
RECURSO HÍDRICO
Restitución a régimen natural
Modelos Precip. Escorrentía
(SIMPA, PATRICAL)
Módulo PATRICAL
ESTIMACIÓN CARGAS
DIFUSAS
Modelos Precip-Escorrentía
+Calidad (PATRICAL)
Modelos de presiones - impactos
evaluación Calidad de Aguas
Modelo: Conceptual – Distribuido Mensual
Clima
PROGRAMA
DE MEDIDAS
¿Qué hacer?
¿Qué es efectivo?
¿Hasta donde
podemos llegar?
¿Qué efecto van
a tener nuestras
deciciones?
MODELO GESCAL
Simulación de la calidad
MODELO SIMGES
Simulación de la gestión
DATOS DE LA CUENCA
-Infraestructura
-Demandas
-Acuíferos
-Asignaciones
medioambientales
DATOS DE CALIDAD
-Mediciones (red ICA)
-Datos de Vertidos
-Modelos de detalle
61
Simulación hidrológica
Precipitación
Nieve
Temperatura
Precipitación líquida
Evapotranspitación
real
Evapotranspitación
potencial
Humedad del suelo
Geomorfología
Excedente
Hidrogeología
Escorrentía
total
Infiltración
Pérdidas
de cauces
Trasferencias
laterales
Escorrentía
superficial
Escorrentía
subterránea
Volumen y nivel
piezométrico en el
acuífero
Escorrentía
en cauce
Pérdidas
de cauces
Trasferencias
laterales
62
Aportaciones en Régimen natural
Información distribuida y resultados en la red fluvial
120
Octubre de 2000
100
Precipitación
(mm)
Temperatura
(ºC)
m3/s
80
Aportaciones al
embalse de
Alarcón, río Júcar
60
40
20
oct-40
oct-42
oct-44
oct-46
oct-48
oct-50
oct-52
oct-54
oct-56
oct-58
oct-60
oct-62
oct-64
oct-66
oct-68
oct-70
oct-72
oct-74
oct-76
oct-78
oct-80
oct-82
oct-84
oct-86
oct-88
oct-90
oct-92
oct-94
oct-96
oct-98
oct-00
oct-02
oct-04
0
mes
Alarcón histórico
Alarcón modelo
40
35
30
Resultados en
la red fluvial
m.s.n.m.
300
250
100
50
15
m.s.n.m.
20
oct-00
oct-94
oct-88
oct-82
oct-76
oct-70
oct-64
oct-58
5
0
10
08.12.015
mes Modelo 08.121 Plana de Castellón Costa
08.12.030
oct-00
oct-95
oct-90
oct-85
oct-80
oct-75
oct-70
oct-65
oct-60
oct-55
oct-50
oct-00
oct-94
oct-88
oct-82
oct-76
oct-70
oct-64
oct-58
oct-52
oct-40
oct-46
Modelo 08.122 Plana de Castellón Interior
oct-45
-5
0
mes
10
oct-40
m.s.n.m.
20
50
30
Piezometro 08.27.008
Zona costera de la Plana de Castellón
60
40
oct-52
oct-46
oct-40
Mododelo 08.27
mes
5
0
Arenós histórico
Arenós modelo
64
Trasporte de sustancias químicas:
• Suelo
• Medio no saturado
• Acuífero
• Red fluvial
200
150
0
Interior de la Plana de Castellón
10
Focos de contaminación puntual y difusa
350
Unidad 08.27 “Caroch Norte”
15
mes
63
Niveles piezométricos medios en régimen natural
20
oct-88
oct-90
oct-92
oct-94
oct-96
oct-98
oct-00
Aportaciones al
embalse de
Arenós, río Mijares
oct-46
oct-48
oct-50
oct-52
oct-54
oct-56
oct-58
oct-60
oct-62
oct-64
oct-66
oct-68
oct-70
oct-72
oct-74
oct-76
oct-78
oct-80
oct-82
oct-84
oct-86
Aportación en
la red fluvial
(hm3/mes)
oct-40
oct-42
oct-44
m3/s
25
08.12.033
65
• Nitrato
• Fósforo
• Conductividad
eléctrica
• Sólidos
suspendidos
66
Concentración de nitratos aguas
superficiales
Concentración de nitratos en acuíferos.
Planas Costeras
Series de concentración de nitrato
en el tramo final del Turia en
Manises (mg/l)
oct-00
100
Modelo
La Presa (Estación de Alerta)
Riba-Roja
67
oct-0 0
Nitrato Plana de Valencia Sur
08.26.097
08.26.085
Sanchis, 1991 (Acira)
oct-00
oct-95
oct-90
oct-85
oct-80
oct-75
oct-70
mes
oct-65
Concentración de nitrato
en la Plana de Valencia
Sur (mg/l)
oct-60
oct-90
abr-91
oct-91
abr-92
oct-92
abr-93
oct-93
abr-94
oct-94
abr-95
oct-95
abr-96
oct-96
abr-97
oct-97
abr-98
oct-98
abr-99
oct-99
abr-00
oct-00
abr-01
oct-01
abr-02
oct-02
abr-03
0
oct-55
20
oct-50
30
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
oct-45
40
Nitrato (mg/l)
50
10
oct-9 5
oct-9 0
oct-8 5
oct-8 0
08.12.130
08.12.131
Morell, 2000
oct-40
Nitrato Plana de Castellón
08.12.124
Ferrer y Ramos, 1983
CEOTMA, 1983
60
oct-7 5
80
70
oct-7 0
0
mes
Nitrato (mg/l)
150
50
Riba-Roja
mes
200
oct-6 5
oct-94
oct-88
oct-82
oct-76
oct-70
oct-64
oct-58
oct-52
La Presa (Estación de Alerta)
250
oct-6 0
Modelo
oct-46
oct-40
0
mes
Concentración de nitrato
la Plana de Castellón
Costa (mg/l)
300
oct-5 5
20
350
oct-5 0
40
oct-4 5
60
N itra to (m g/l)
80
oct-4 0
Nitrato (mg/l)
100
08.26.078
08.26.083
Sanchis, 1991 (Algemesí)
68
CONCLUSIONES
‹ El
desarrollo de este S.A.D. comenzó en
1987 (Ebro), luego:
‹ 1988-89 (Segura),
‹ 1990 (SSD),
‹ 1996-97 (Tajo),
‹ 1998-99 (Júcar, CEH),
‹ 1999-2000 (módulos de gestión de sequía),
2000-2006: (módulo calidad, módulo
‹ La
aplicación cotidiana de los SAD en
planificación y gestión de sistemas complejos de
recursos hídricos es una realidad:
C. H. del Tajo
C.H. del Segura
C. H. del Júcar
C. H. del Guadalquivir
Agencia Catalana del Agua
C.Est.Hidrográficos (CEDEX)
C.H. Ebro
C.H. Duero
C.H.Guadalquivir
C.H. Guadiana
Depto. Irrigación Mendoza (Argentina) ...
económico)
… módulo ecológico, IPH, ...
‹ 2007
69
70
NUEVA INTERFAZ. AquaToolDMA
NUEVA INTERFAZ. AquaToolDMA
71
72
NUEVA INTERFAZ. AquaToolDMA
En la NEGOCIACIONES sobre la solución a
adoptar, los S.S.D. PROPORCIONAN:
73
RECOMENDACIONES para el desarrollo de
S.A.D.
‹ Desarrollo de MODELOS COMPARTIDOS por los técnicos y los
implicados: VISIÓN COMPARTIDA DEL SISTEMA Y
TRANSPARENCIA
‹ MARCO OBJETIVO Y PUNTO DE REFERENCIA que permite
a cada grupo evaluar las consecuencias de las alternativas que
proponen, tanto él como los demás.
‹ HERRAMIENTA PARA EL ANÁLISIS DE POLÍTICAS
RACIONALES DE GESTIÓN Y OPERACIÓN de los sistemas
resultantes (CRUCIAL PARA LA OBTENCIÓN DE
ACUERDOS Y PARA EVITAR CONFRONTACIONES
FUTURAS)
‹ OBJETIVACIÓN DE ASPECTOS TÉCNICOS que permite que
la negociación se desarrolle EN TÉRMINOS SOCIALES Y
74
POLÍTICOS QUE PERMITAN UN ACUERDO JUSTO.
RECOMENDACIONES para el desarrollo de
S.A.D.
‹ Han
de tener buena base científica y técnica
a necesidades reales del usuario final
‹ Desarrollarse en estrecha colaboración con él
‹ Responder
En muchos casos los SAD se desarrollan por científicos como un
ejercicio académico, y luego son presentados para el uso por terceras
partes, descubriendo entonces que hay diferencias sustanciales en la
formulación de los problemas, disponibilidad y adecuación de datos, y
exposición e interpretación de resultados (por ejemplo, algunos
gráficos o figuras que pueden tener significado para el desarrollador,
tal vez no lo tengan para el usuario).
75
• Los problemas han de ser resueltos progresivamente.
Los intentos de construir desde el principio el “SAD
definitivo” que cubra todos los aspectos de gestión de
cuencas, frecuentemente conducen a la frustración.
• Sistemas con estructura modular, donde cada módulo
enfoque cuestiones específicas y con una buena
coordinación entre módulos, tienen mas posibilidades de
obtener resultados satisfactorios.
• Este enfoque es mejor aceptado por los usuarios finales si se
les ha involucrado en el desarrollo, porque así ganan
confianza en las herramientas conforme se van
76
RECOMENDACIONES para el desarrollo de
S.A.D.
• Los encargados de tomar decisiones no tienen aversión al
uso de herramientas tecnológicamente avanzadas, pero
valoran la facilidad de uso y la posibilidad de obtener ayuda
directa de los desarrolladores. Si los SAD son demasiado
complicados de utilizar, y/o la disponibilidad de los
desarrolladores para resolver cualquier problema durante el
uso no está garantizada, entonces la confianza del usuario en
el sistema y en sus propias capacidades de utilizarlo cuando
lo necesita se reduce, disminuyendo su uso.
77
El Cambio Climático
Tesis doctoral: Leonardo Barrios
EFECTOS DEL CAMBIO CLIMÁTICO
EN LOS SISTEMAS COMPLEJOS DE
RECURSOS HÍDRICOS
78
Concentraciones atmosféricas del CO2 en los últimos 1.000
años y en el periodo de 1950 al 2000 (IPCC 2001a)
b)
Desviaciones de la temperatura (0C)
Respecto al promedio de 1961-1990
a)
Variaciones de la temperatura de la superficie de la
Tierra, en los últimos 140 años
La temperatura de la superficie ha aumentado
aproximadamente 0.6 C.(Tercer Informe IPCC)
79
80
Efecto invernadero
VARIACIONES PROMEDIO ANUAL DE LA TEMPERA TURA Y DE LA PRECIPITACIÓN
DE LOS ESCENARIOS CL IMÁTICOS CON RESPECTO A LA SITUACIÓN ACTUAL
a) Efecto invernadero natural
b) Efecto invernadero artificial
81
82
DISMINUCIÓN EN % DE APORTACIONES EN EL ÁMBITO DE LA CONFEDERACIÓN
HIDROGRÁFICA DE LA CUENCA DEL JÚCAR
INCREMENTOS EN LA
TEMPERATURA EN 0C
4.0 0C
3.4 0C
3.1 0C
1.7 0C
0.8 0C
DISMINUCIÓN PROMEDIO
DE LAS APORTACIONES EN %
-10 %
VARIACIONES EN LA
PRECIPITACIÓN EN %
8.7 %
8.0 %
9.3 %
-8%
- 25 %
- 31 %
- 37 %
Escenari o 5 .HadCM3 PRO ME S. A2 (2070-2100)
Escenario 4 . HadC M3 PROM ES B2. ( 2070-2100)
Escenario 3 . HadC M2-INM . (2070-2100)
-19.1 %
-25.4 %
83
Escenario 2 . HadC M2-INM . (2040-2070)
Escenario 1 . HadC M2- IN M. (2010-2040)
84
Gracias por su atención
Joaquín Andreu Álvarez
Madrid, 29 de Marzo de 2007
Colegio de Caminos Canales y Puertos
85