Planificación de Recursos Hídricos en California y Suramérica, uso de modelos de Simulación

27 de Agosto 2019

David R. Purkey, Ph.D.

Director Regional

SEI Latin America

Contenido

• Definición de modelos de simulación

• Ejemplo de la planeación en California

• Ejemplo de la planeación en Bolivia

• Oportunidades en Chile

Definición de modelos de simulación

Photo credit: Getty / yimwow

Definición

Un modelo que intenta predecir el

comportamiento de un sistema bajo diferentes

supuestos de entrada.

Que pasaría si…?

Que debemos hacer cuando…?

Desafíos

1. La representación del sistema nunca puede

ser perfecta.

2. Hay una infinidad de condiciones que definen

el “si" en la pregunta “que pasaría si…?”.

3. Una simulación no puede responder a la

pregunta “Que debemos hacer cuando…?”

Uso en la planeación

Ejemplo de la planeación en California

Distrito de Agua del Valle de Santa Clara

Photo credit: Getty / secablue

Mapa y ubicación del sistema

El modelo del sistema

Migración

Desove

Incubación

Crianza Infantil

Crianza Juvenil

Emigración

Modelo de hábitat integrado

Q HábitatSubstratoCubierto

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00

Su

ita

bil

ity I

nd

ex

Velocity (fps)

Steelhead Adult Spawning Velocity HSC for FAHCE EIR

ProfundidadVelocidad

Modelización con HEC-RAS para definir relaciones Q-profundidad y Q-velocidad

Curvas de idoneidad (por especia y etapa de vida)

Temperatura

Punto de interés

Planeación participativa

Operación Embalses Restricciones Sísmicas Nivel de demanda y importaciones

2015 Base Case Actual Si 2015

2035 Base Case Actual No 2035

2015 FAHCE Curvas FAHCE Si 2015

2035 FAHCE Curvas FAHCE No 2035

2015 FAHCE SRS Curvas FAHCE No 2015

Sin Operaciones Distrital Sin embalsas, demandas, recarga

Curvas de operación en WEAP

Ejemplo de la Planeación en Bolivia

Plan Director de Cuenca del rio Rocha (Cochabamba)

Photo credit: Getty / secablue

Mapa y ubicación del sistema

Problemas priorizado en la cuenca

Problema priorizado

1. Baja cobertura de acceso a agua segura

2. Baja cobertura en saneamiento

3. Déficit de agua para riego

4. Explotación Insostenible de Agua Subterránea

5. Pérdida de funciones ambientales y sistemas productivos sustentables

6. Contaminación de aguas superficiales y subterráneas

7. Zonas vulnerables a riesgos hidrológicos (inundaciones) / Zonas vulnerables a

riesgos climáticos (heladas, granizadas).

8. Salinización de Suelos

9. Expansión urbana descontrolada / Ausencia de Planificación y Ordenamiento

Territorial

10. Debilidad institucional para garantizar el acceso equitativo al agua y la gestión de

sostenibilidad de la cuenca

11. Insuficiente conciencia de la población sobre la importancia del agua, el ciclo

hidrológico y su relación con los ecosistemas y actividades humanas

Indicadores del Plan Director

Objetivo específico PDC, en respuesta a la problemática priorizada

ID_Indicador

Nombre indicadorHerramie

nta

analíticaUnidad

Unidad de análisis espacial base

Ámbito espacial (Otras escalas de agregación)

Ampliar y mejorar la cobertura de acceso a agua segura

1 Déficit de abastecimiento WEAP m3/año UnidadDemandaUrbanaCuenca; SubCuenca;

UnidadDemandaUrbana

2 Cobertura de la demanda urbana WEAP % Cobertura UnidadDemandaUrbanaCuenca; SubCuenca;

UnidadDemandaUrbana

3 Cobertura de la demanda en condición de sequia WEAP % Cobertura UnidadDemandaUrbanaCuenca; SubCuenca;

UnidadDemandaUrbana

Ampliar y mejorar el funcionamiento de los sistemas de aprovechamiento y regulación hídrica para riego

4 Cobertura promedio anual de la demanda agrícola de agua WEAP % Cobertura ZonaRiego Cuenca; SubCuenca; ZonaRiego

5 Demanda no abastecida de riego WEAP m3/año ZonaRiego Cuenca; SubCuenca; ZonaRiego

Gestionar de manera sostenible las aguas subterráneas

6 Caudal de recarga del acuífero WEAP m3/año Acuífero Acuífero

7 Caudal total extraído del acuífero WEAP m3/año Acuífero Acuífero

8 Nivel de explotación = Caudal extraído / Recarga del acuífero WEAP % Acuífero Acuífero

Reducción de la contaminación de aguas superficiales y subterráneas

9Calidad promedio de agua durante la estación seca. Contaminación

orgánica (septiembre)WEAP mg/L BOD Tramo fluvial Tramo fluvial

10 Volumen total de tratamiento de aguas residuales domésticas WEAP m3/mes PTAR PTAR

Recuperar suelos salinos y prevenir la salinización de nuevas áreas

11 Área de suelos degradados por procesos de salinización SIG Ha Municipio Cuenca; SubCuenca, Microcuenca

Mejorar la cobertura en saneamiento 12 Déficit en cobertura de saneamiento básico SIG % Microcuenca Cuenca; Subcuenca; Microcuenca

Contribuir a la restauración, recuperación y conservación de las funciones ambientales de la cuenca (agua, suelo,

biodiversidad)/ Contribuir a un desarrollo planificado de la cuenca para

una adecuada gestión urbana y rural ambiental

13 Índice de presión hídrica (Demanda hídrica / Oferta hídrica) WEAP % Cuenca Cuenca

14 Caudal durante la temporada seca WEAP m^3/s Tramo fluvial Tramo fluvial

15 Volumen total de agua trasvasada WEAP m3/s Cuenca Cuenca

16Áreas de cuencas susceptibles a procesos de deslizamiento y

mazamorrasSIG ha microcuenca Microcuenca

17áreas que cumplen una o más funciones ambientales (provisión,

regulación / amortiguación, biodiversidad)SIG ha microcuenca Cuenca; Subcuenca; Microcuenca

Reducción de los riesgos a las inundaciones, deslizamientos y mazamorras y la vulnerabilidad a

granizadas y heladas /

Contribuir a un desarrollo planificado de la cuenca para una adecuada gestión urbana y rural ambiental

18 Índices de riesgo de portafolios (Urbano, Económico, Ambiental) SIGcomunidades,

km, HaMunicipio Cuenca; Municipio

19Índices de susceptibilidad de portafolios (Urbano, Económico,

Ambiental) a deslizamientoSIG

comunidades,

km, HaMunicipio Cuenca; Municipio

20Índices de susceptibilidad de portafolios (Urbano, Económico,

Ambiental) a MazamorrasSIG

comunidades,

km, HaMunicipio Cuenca; Municipio

Acciones evaluadas

• Zonas de protección hídrica: recarga y cabeceras

• Zonas con restricción de uso

• Zonas de dotación para servicios de saneamiento (residuos sólidos, PTARs, etc)

PLANEACIÓN TERRITORIAL

•Distritos de irrigación

• Aprovechamiento de nuevas fuentes

•Nuevos Embalses y Trasvases

• Estructuras de protección de riesgo

INFRAESTRUCTURA DE MANEJO DEL AGUA

• Restauración de ecosistemas (Humedales, planicies inundables, riveras, etc.)

• Humedales artificiales

• Zonas de recarga artificial

SOLUCIONES BASADAS EN LA NATURALEZA

• Ordenamiento de la explotación de aguas subterráneas

• Ordenamiento de explotación de fuentes superficiales

•Reasignación de prioridades de asignación de fuentes actuales

• Caudal ecológicoORDENAMIENTO DEL RECURSO HÍDRICO

•Adopción de nuevos paquetes tecnológicos y prácticas agrícolas

•Zonificación de usos agrícolas y pecuarios

ORDENAMIENTO PRODUCTIVO

•Medidas de eficiencia en la distribución

•Medidas de eficiencia en Riego

GESTIÓN DE LAS DEMANDAS

• Monitoreo de oferta, demandas, zonas críticas de amenazas por deslizamiento. inundaciones, etc.

• Sistemas de alerta temprana

•Monitoreo de calidad de agua superficial y subterráneas

CONOCIMIENTO Y MONITOREO DE LA CUENCA

•Plantas de tratamiento de aguas residuales

•Ordenamiento del recurso superficial.

GESTIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA

Uso del modelo de simulación

Horizontes de planificación

2025

Hoy

20402020

IND

ICA

DO

R 1.1

Problemática 1

Problemática 2

Problemática n

…

Uso del modelo de simulación

x1 2 3

Planificación

1. Formulación del plan:

Selección de estrategias de

acción, hitos de implementación

y metas de resultado

Horizontes de planificación

2025

Hoy

Meta adoptada del PDC

Comportamiento del indicador si se implementan las acciones

20402020

IND

ICA

DO

R 1.1

Problemática 1

Problemática 2

Problemática n

…

Uso del modelo de simulación

x1 2 3

Planificación

1. Formulación del plan:

Selección de estrategias de

acción, hitos de implementación

y metas de resultado

1 32. Monitoreo, seguimiento y

ajuste de la ejecución del plan

Horizontes de planificación

2025

Hoy

Meta adoptada del PDC

Comportamiento del indicador si se implementan las acciones

Comportamiento del indicador ante la ejecución REAL del plan: Monitoreo y ajuste

20402020

IND

ICA

DO

R 1.1

Ejecución real del plan

Problemática 1

Problemática 2

Problemática n

…

Modelo Toma Decisiones Participativo

1. Selección

de acciones

2. Corrida del modelo

WEAP de la cuenca

del Río Rocha (15 min)

2025

2. Reporte

automatizado

Resultados representativos

Elementos del plan final

Subcuenca 2025 2030 2035 2040

Rocha y

Maylanco

Misicuni Fase 3 Cordillera Norte Fase 1 Cordillera Norte Fase 2 y 3

Rocha Aducción 3 Misicuni Ampliación PTAP Jove Rancho

Canal Riego Misicuni Fase 2 (e y o) Canal Riego Misicuni Fase 3

Sulty Pucara Mayu Presa Siches Khomer Khocha

Encañada y Ampliación Pachaj

Khocha

Azul Khocha-Chillahuara

Rocha PTAR Valverde (Cochabamba)

PTAR Ushpa Ushpa (Cochabamba)

PTAR Esquilan (Colcapirhua)

PTAR Suticollo (Sipe Sipe)

PTAR Virgen del Carmen (Vinto)

PTAR Este (Tiquipaya)

PTAR Cotapachi (Cotapachi)

PTAR Oeste (Tiquipaya)

Rocha y

Maylanco

Reducción de Pérdidas

Cochabamba: al 35%

Reducción de pérdidas en

otros municipios de Rocha y

Maylanco: 35%

Cuenca Revitalización Revitalización Revitalización Revitalización

Tecnificación Tecnificación Tecnificación Tecnificación

Oportunidades en ChileNueva collaboration DGA, PUC/DICTUC, SEI

Photo credit: Getty / secablue

Una oportunidad para Chile

Tenemos que llegar a un gran

acuerdo nacional, porque temo

que luego tengamos un año de

precipitaciones mas normal y

todo se olvido.Antonio WalkerMinistro de AgriculturaEl Mercurio, Domingo el 25 de Agosto, 2019

Una nueva colaboracion

La Dirección General de Aguas del Ministerio de Obras Publicas contrató con la PUC/DICTUC y el SEI para desarrollar modelos de simulación en WEAP, acoplados al modelos hidrogeológicos en MODFLOW, en cinco cuencas hidrográficas del país, a fin de apoyar un nuevo programa de planeación en Chile

Cuencas seleccionadas• Copiapó• Limarí• Choapa• Petorca• Ligua.

Gracias