ÍNDICE BLOQUE IV Análisis de los Sistemas Tema VI Demanda de agua Tema VII Sistemas de Recursos hidráulicos BLOQUE V Planificación Hidráulica Tema VIII Uso Conjunto Tema IX Calidad y Contaminación Tema X Planificación

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Regulación de embalses Concepto: Desequilibrios entre disponibilidad y demandas Adaptación de los volúmenes implicados en el Ciclo Hidrológico a la demanda Tipos: a) regulación Natural sin obras b) regulación artificial obras: embalses, trasvases excedente natural no regulado. Embalses subterráneos: recarga

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Regulación de embalses Tipos: a) regulación interanual hiperembalses b) regulación anual estacionalidad excedente natural no regulado. Problemas: 1) Capacidad de regulación de un embalse 2) Dimensionar la capacidad de un embalse 3) Determinar el volumen almacenado en un momento dado

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Regulación de embalses Medidas: a) Garantías: de regulación de suministro Datos disponibles: 1) Demandas conocidas 2) Disponibilidades desconocidas Series histórias Series sintéticas

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Regulación de embalses Metodología a) Modelos deterministas: Analíticos Gráficos Útiles en Regulación anual b) Modelos Probabilistas: independencia de sucesos Útiles en Regulación interanual

C: Capacidad del embalse BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Modelos deterministas: Analíticos Balance de agua Datos generales An y Dn C: Capacidad del embalse Aport. Acumuludas Dem. acumuladas E0 : Embalse inicial X = An – Dn + En-1 NO SI NO X > 0 X > C En = X Déficit = -X Vertido = X - C Acum. déficit Acum. vertido En = 0 En = C

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Ejemplo: Se tiene un embalse de 25 Hm3 de capacidad útil y se desea analizar la regulación anual obtenida con el mismo respecto a una demanda constante de 20 Hm3/mes. Para un año tipo las aportaciones mensuales son las que se muestran en la tabla Se pide: Nº de meses que vierte el aliviadero y que se da un servicio Insuficiente, volúmenes de vertidos y déficits y la garantía de Suministro y regulación Mes Oc No Dic En Fe Mar Ab Ma Ju Jul Ago Se Aport. (Hm3) 9.2 12.4 22 30.3 28.3 35.4 45.9 20.2 16.1 12.8 15

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Caso de embalse lleno Mes Aport. (Hm3) Ap + Ei-1 Dem Ei Vertido Déficit OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP total 9.2 12.4 22 30.3 28.3 35.4 45.9 20.2 16.1 12.8 15 34.2 26.6 28.6 38.9 47.2 60.4 70.9 53.3 45.2 41.1 33.9 28.9 20 14.2 6.6 8.6 18.9 25 21.1 13.9 8.9 2.2 15.4 25.9 8.3 0.2 52

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Caso de embalse vacío Mes Aport. (Hm3) Ap + Ei-1 Dem Ei Vertido Déficit OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP total 9.2 12.4 22 30.3 28.3 35.4 45.9 20.2 16.1 12.8 15 32.3 40.6 56 70.9 53.3 45.2 41.1 33.9 28.9 20 2 12.3 20.6 25 21.1 13.9 8.9 11 25.9 8.3 0.2 45.4 10.8 7.6 18.4

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Modelos deterministas: Gráficos Basados en: - Curva de aportaciones acumuladas Reg. Anual - Curva de diferencia de aportaciones acumuladas respecto a la media Indistintamente Reg. Anual e Interanual la demanda Reg. Interanual

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Modelos deterministas: Gráficos Características de la Curva de aportaciones acumuladas - Es No-decreciente - La tangente en un punto a la curva es el caudal instantáneo - La pendiente de la cuerda entre dos puntos es el caudal medio entre los instantes dados - Los puntos de inflexión de la curva corresponden a los caudales máximos de crecida o mínimos de estiaje. A Qint Qmed t

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Modelos deterministas: Gráficos - Curva de aportaciones acumuladas A R2 C R1’ V1 R1 C1 B E A E E0 tA tB tC R t

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Modelos deterministas: Gráficos - Curva de aportaciones acumuladas D1 A A E C R1 V1 V1 B E E0 tB tC tD tA R t

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Modelos deterministas: Gráficos - Curva de aportaciones acumuladas. Capacidad para que no existan ni déficits ni vertidos A C E’ A E E0 tA t

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Modelos deterministas: Gráficos - Curva de diferencia de aportaciones acumuladas respecto a la media A Qmed Dem. Ac. α E0 t

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Modelos deterministas: Gráficos - Curva de diferencia de aportaciones acumuladas respecto a la media A E0 α t

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Modelos deterministas: Gráficos - Curva de diferencia de aportaciones acumuladas respecto a la media A B tA E0 t E Vertido A Llenado

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Modelos deterministas: Gráficos - Curva de diferencia de aportaciones acumuladas respecto a la media A Déficit Déficit Déficit Déficit t Línea de demanda

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Modelos deterministas: Gráficos - Curva de diferencia de aportaciones acumuladas respecto a la demanda A Dem. Ac. E0 t

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Modelos deterministas: Gráficos - Curva de diferencia de aportaciones acumuladas respecto a la demanda 10 A 2 E vaciado 6 Ver. 11 Ver. E vaciado E vaciado 1 Ver. 9 3 12 7 E E0 5 Def. E Def. t E 8 4

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos b) Modelos probabilistas - Para regulación interanual - Se establecen m estados posibles del embalse - La probabilidad de estar en un estado dado es función de la probabilidad de paso. Estados: lleno, vacío, m – 2 estados intermedios m estados Embalse

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos b) Modelos probabilistas Probabilidad de que al comienzo del año n + 1 se encuentre el embalse en el estado k Probabilidad de que el embalse pase del estado j al k Ecuación matricial Matriz cuadrada de probabilidad de paso (función de distribución)

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos b) Modelos probabilistas. 6 estados posibles de situación de embalse Prob S R Q P N E0 t Demanda anual Embalse

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Curvas de dimensionamiento Determinar la capacidad óptima de un embalse Curvas de dimensionamiento o de regulación Métodos: a) Deterministas b) Probabilistas

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Curvas de dimensionamiento a) Método Deterministas Analizar períodos de tiempo de distinta duración en los que se quiere garantizar el consumo, considerando diferentes estados iniciales R = volumen anual regulado. Demanda constante Se parte de las series históricas Hipótesis: Embalse completamente lleno En(R) = Capacidad del embalse correspondiente al instante n para que se vacíe en N estados de tiempo

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Curvas de dimensionamiento a) Método Deterministas An,N = Diferencia entre Aportaciones acumuladas entre el instante n y n+N. N es el tiempo de vaciado del embalse Se cumple:

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Curvas de dimensionamiento E R - An,N

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Curvas de dimensionamiento E R

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Curvas de dimensionamiento E G = 100 % G = g % R

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos a) Método Deterministas En caso de demanda variable b) Método probabilista Se repiten los casos deterministas, obteniendo diferentes valores

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos b) Método probabilista Garantías de suministro G E A G1 G2 G3 100 % E3 E2 E1 A0 R A0 R

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Curvas de explotación Determinar el volumen mínimo que es preciso tener almacenado para poder suministrar la demanda durante los n meses siguientes con una garantía dada E0 G1 < G2 < G3 G3 G2 G1 t O N D E F M A M J J A S O N D E F

Tramos más favorables desde el punto de vista de dimensionamiento BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Regulación conjunta. Ejemplo de dos embalses: 1 y 2 situado aguas abajo del 1 E (2) (1) Se regula primero R1, luego R21 , y así sucesivamente desde menos pendientes a más R2 Regulación de los dos embalses: R1 + R2 R1 E2 R21 E1 E21 R Tramos más favorables desde el punto de vista de dimensionamiento

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Regulación conjunta. Ejemplo de dos embalses: 1 y 2 situado aguas abajo del 1 E (2) (1) Se regula R21 + R11 + R12 + R22 + R23 > R1 + R2 R2 R23 E23 R22 R12 E2 E22 R11 R21 E1 E11 E21 R

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Política de explotación. Balance de masa: St = Vt + Qt – Vmin – Pt con St suministro en el mes t Vt Volumen embalsado al comienzo del mes t Qt Aportaciones que se producen en el mes t Vmin Volumen de agua que ha de permanecer en el embalse Pt Pérdidas por evaporación u otras causas

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Política de explotación. Pt Qt Vt St Pt Vmin

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Política de explotación. con Rit suministro real en el mes t Dit Demanda i al comienzo del mes t dit Déficit dit = Dit – Rit Niveles críticos: Volsed Volumen de sedimentación Ct Capacidad máxima en el mes t Vert Vertido en el mes t

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Política de explotación. Pt Qt Ct Niveles críticos Vt Vsed St Pt Vmin

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Política de explotación. Vert = Vt + Qt – Volsed – Vmin – Pt – Ct Política de operación standard Se suministra: Vt + Qt – C si Vt + Qt – Dt > C Dt si C > Vt + Qt – Dt > 0 Vt + Qt en caso contrario con C Capacidad del embalse

Política standard de operación Suministro disponible Qt + Vt BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Política standard de operación Desembalse Rt Demanda Dt Dt Demanda Satisfecha y vertidos Demanda satisfecha Déficit Dt C Suministro disponible Qt + Vt

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Funciones de pérdidas: Si β = 1 política standard Si β > 1 conservadora Si β < 1 Radical

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Funciones de pérdidas con β > 1. Conservadora Se proporciona una proporción de la Demanda aunque se disponga de Agua. Déficits innecesarios Desembalse Rt Demanda Dt Dt V1 V2 Dt C Suministro disponible Qt + Vt

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Funciones de pérdidas con β < 1. Radical Se atiende toda la Demanda cuando es posible No se suministra nada cuando hay un pequeño fallo Desembalse Rt En el límite,cuando β = 0 Iβ (R) = 0 si R > D Iβ (R) = 1 si R < D Demanda Dt Dt V4 V3 V1 V2 Dt C Suministro disponible Qt + Vt

BLOQUE IV: Análisis de los sistemas Tema VII: Sistemas de Recursos Hidráulicos Políticas de operación más realistas con 1 < β < 2 Garantía y Resiliencia Vulnerabilidad Vulnerabilidad Garantía Resiliencia 1 2 3 4 5 6 Valor de β