Introducción CI6112/CI71A Análisis de sistemas de recursos hídricos

¿Por qué planificar y gestionar los recursos hídricos? Falta de agua (escasez) Exceso de agua Mala calidad del agua Degradación de ecosistemas acuáticos y ribereños Otros (Navegación, erosión de riberas, problemas relacionados con embalses) Otoño 2013CI6112/CI71A

Usos del agua Agua potable Riego Generación hidroeléctrica Industria Minería Navegación Recreación Preservación escénica Preservación flora y fauna Evacuación de aguas residuales Tipos de usos: EXTRACTIVOS “IN SITU” Tipos de usos: EXTRACTIVOS “IN SITU” Otoño 2009

Carácter multidisciplinario de problemas Otoño 2013

Carácter multidisciplinario de problemas Otoño 2013

Carácter multidisciplinario de problemas Otoño 2013

Sistemas de Recursos Hídricos Otoño 2013 Incluye 3 subsistemas: Físico (natural) Socioeconómico Administrativo e Institucional

Escalas de análisis de sistemas de Recursos Hídricos Otoño 2013 Escala espacial  Tipicamente la cuenca ¿Suficiente en todos los casos? Escala temporal  ¿Cuán largo plazo? Basada en impacto de decisiones en el futuro. El foco es la decisión que debe tomarse hoy. La planificación es un proceso continuo, se actualiza a partir de nueva información y objetivos. ¿Resolución temporal?

Enfoques de planificación y gestión de sistemas de Recursos Hídricos Otoño 2013 Top-down: Planes “maestros” de cuencas. Tipicamente poca participación de partes interesadas (stakeholders). Bottom-up: Incluye activa participación de las partes interesadas. Enfoque privilegiado durante la última década. Permite identificar y abordar CONFLICTOS y TRADEOFFS.

Opciones técnicas para mejorar la disponibilidad de agua Soluciones estructurales – embalses superficiales de regulación – captaciones y aducciones desde cauces superficiales – captaciones y conducciones de agua subterránea – trasvase de cuencas Otoño 2009

Opciones técnicas (cont.) Mejorar eficiencia (disminución pérdidas) – en sistemas de uso, distribución y transporte de agua Recirculación y reuso del agua – necesidades de tratamiento (o no) Gestión de acuíferos: uso conjunto agua supf. y subt. Desalación de aguas Otoño 2009

Ejemplos Cuenca rio Aconcagua – Secciones – Interacción superficial – subterráneo – Canales de riego – Centrales hidroeléctricas – Minera – Agua potable Otoño 2013CI6112/CI71A

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Ejemplos Sistema distribución urbano – Interacción ciclo hidrológico (suministro, descarga residuales, descarga drenaje) – Subsistemas: suministro, aguas residuales, drenaje urbano, gestión areas inundación Subsistema suministro: captación/bombeo, transmisión, almacenamiento Otoño 2009CI61T/CI71A

2. Tipos de análisis - aplicaciones Preguntas típicas – ¿escala óptima de desarrollo? (X1) – ¿dimensiones óptimas de los componentes de un sistema? (X2) – ¿operación óptima de un sistema? (X3) Otoño 2009CI61T/CI71A

Diseño vs. análisis Análisis: estudiar el comportamiento de un sistema existente o que se quiere diseñar – comportamiento: operación del sistema o respuesta del sistema frente a entradas específicas Diseño: determinar los tipos y tamaños de las componentes de un sistema Otoño 2009CI61T/CI71A

Ejemplo: sistema de embalses Diseño: ubicación y tamaño Análisis: reglas de operación para satisfacer objetivos Otoño 2012CI6112/CI71A

Otoño 2012CI6112/CI71A Periodo Critico!

Modelos de simulación vs. optimización Convencionales (modelos descriptivos) – ensayo y error – requiere identificar alternativas previamente – Evaluación de desempeño exógena Optimización (modelos prescriptivos) – Soluciones factibles definidas a partir de restricciones – Modelo encuentra las mejores soluciones en forma endógena (requiere definir criterio de desempeño) Otoño 2013CI6112/CI71A

ventajas y desventajas (¿cuál es cuál?) experiencia e intuición son relevantes resultados no-óptimos o anti-económicos gran demanda de tiempo requiere identificación explícita variables de diseño, objetivo y restricciones ensayo y error optimización Otoño 2013CI6112/CI71A

Tipos y fuentes de incertidumbre Hidrológica – inherente, parámetro, modelo Hidráulica – modelo, construcción y materiales, condiciones operacionales Estructural – falla física elementos del sistema Económica – costos construcción, daños, ingresos proyectados, operación y mantenimiento, vida útil, inflación Otoño 2009CI61T/CI71A