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APOYO A LA PLANIFICACIÓN DE RECURSOS HÍDRICOS. MODELOS Y PROYECTO AGUANDES-QUITO

Jean-Christophe Pouget, Roger Calvez y Patrick Le Goulven

IRD Ecuador, Whymper 442 y Coruña, Apartado 17.12.857, Quito, tel.: (5932) 250 48 56, fax: (5932) 250 40 20, UMR G-EAU [email protected]; [email protected]; [email protected].

RESUMEN El desarrollo de métodos y herramientas para la ayuda a la gestión y a la planificación de los recursos hídricos es un proyecto fundador del equipo IRD del laboratorio de investigación G-EAU de Francia (Gestión del Agua, Actores y Usos). Dicho equipo ha desarrollado la plataforma de modelización HyD, la cual permite representar distintos tipos de obras hidráulicos, simular varios métodos de repartición y simular en particular los impactos de los cambios voluntarios como el cambio de reglas o soportados como el cambio climático. Detallaremos las bases de los modelos y los diversos modos de manejo que pueden ser simulados en base a casos concretos de aplicación en Francia, Caribe y Pakistán. Al final presentaremos AguAndes-Quito, un proyecto de investigación destinado a favorecer una gestión integrada de recursos hídricos. Palabras claves: Modelos de repartición, simulación, evaluación oferta-demanda, manejo de cuencas.

ABSTRACT The development of methods and tools to support water resources planning and management decisions is a core project of the IRD team of G-EAU Joint Research Unit. This team has developed the HyD modeling environment, which allows to represent various types of water projects, to simulate several operation modes and to simulate especially the impacts of voluntary changes as the change of operation rules or supported changes as the climatic change. We will detail to the principle of models and the various management modes that can be simulated with examples treated in France, the Caribbean and Pakistan. We will present AguAndes-Quito, a research project destined to favor an integrated water resources management. Key words: Allocation models, simulation, offer-demand evaluation, watershed management.

SOBRE EL AUTOR PRINCIPAL Jean-Christophe Pouget: Es ingeniero en Hidrología, IRD, laboratorio G-EAU en Montpellier y en Quito desde julio de 2007. JC Pouget dirige actualmente el desarrollo de distintas plataformas de modelización de apoyo a la gestión integrada de cuencas, en el laboratorio G-EAU (Gestión del Agua, Actores y Usos). Sus centros de interés se refieren a la ayuda a la planificación y la gestión de los recursos hidráulicos, a la modelización por objetos de sistemas complejos. Es el autor de plataformas informáticas de apoyo a la repartición de los recursos hidráulicos, permitiendo la construcción interactiva de distintos sistemas de recursos en agua, la simulación de su funcionamiento (con o sin optimización numérica) y la evaluación de sus resultados. Ha dirigido distintas aplicaciones de sus modelos en varios países (cuenca del Indus en Pakistán, cuenca del Walawe en Sri Lanka, cuenca de la montaña negra en Francia) y participó en distintos proyectos de investigación incluido el proyecto europeo WARSYP.

Congreso Nacional de Hidraulica y 1ero de Manejo Integral de los Recursos Hídricos, Escuela Politécnica de Quito, nov. 2007 1

INTRODUCCIÓN En el manejo de los recursos hídricos, se pueden identificar 3 componentes (Figura 1.):

la cuenca que condiciona la oferta en agua con su variabilidad espacio-temporal,

los usos y sus prácticas que condicionan las demandas de agua y su prioridades,

Las obras hidráulicas que movilizan y comparten el recurso.

El manejo tiene una posición central ya que cubre distintos aspectos: técnicos, reglamentarios, económicos, participativos que pueden referirse a los 3 componentes.

Figura 1. los componentes de la gestión de

los recursos hídricos. Los modelos de repartición de los recursos hídricos ponen énfasis en el componente Obras hidráulicas. Estos modelos tratan de la confrontación oferta-demanda y de la repartición de los recursos hídricos a nivel regional, sobre una o varias cuencas. Los sistemas en cuestión están constituidos por elementos de almacenamientos (superficiales y subterráneos), de captación, de transportes (naturales y artificiales), de utilización y consumo de agua. Los modelos de repartición se utilizan como herramientas de ayuda para:

la planificación, o sea la definición de las obras que deben realizarse para contestar a las distintas necesidades constatadas o

previstas, y del calendario de sus realizaciones;

la gestión operativa, o sea el arreglo del funcionamiento de las obras con el fin de satisfacer los objetivos del sistema existente.

La plataforma de modelización HyD2002 fue desarrollada por el equipo IRD, DIVHA (Dinámicas, Impactos y Valorización de las Obras Hidráulicas), con el fin de representar distintos tipos de obras hidráulicas y probar distintos métodos de repartición. Presentamos en primer lugar las bases de la representación y de la simulación de los modelos de repartición con distintas aplicaciones del modelo HyD2002. A continuación se expondrán las distintas evoluciones actuales de las herramientas y las grandes orientaciones del proyecto AguAndes-Quito.

LOS MODELOS DE REPARTICION Representar distintos tipos de obras hidráulicas Consideremos un primer ejemplo con obras hidráulicas estudiadas en el marco del proyecto europeo WARSYP (Pouget & al, 2001). El sistema estudiado está situado en el sur occidental de Francia entre la Montaña Negra y los pies de los Pirineos, en la línea de división de las aguas entre el Océano Atlántico y el Mediterráneo. La adaptación de esta zona comenzó el siglo XVII con el fin de abastecer el canal del Midi movilizando el agua de la Montaña Negra. Actualmente, las obras hidráulicas incluyen seis embalses (Saint Ferréol 6.4 hm3, Lampy 1.7 hm3, Cammazes 18.8 hm3, Ganguise 24.7 hm3, Montbel 60 hm3, Galaube 8 hm3) y conexiones intercuencas en el límite de Naurouze. Estas obras sirven a la alimentación de agua potable, al riego, a las áreas de recreación, a la navegación sobre el Canal del Midi, y al mantenimiento de caudales reservados en los ríos. Las demandas en agua urbana e industrial alcanzan 45 millones de m3 al año. Los proyectos prevén la extensión de la zona de riego (3000 Ha al año) y el aumento del servicio en agua potable (2 hm3 al año). Estas obras hidráulicas son modeladas por la adición sucesiva de distintos componentes. El esquema topológico del sistema (véase Figure 2.) está así definido por:

nudos : los embalses, las demandas consumidoras para las necesidades de agua


potable, agrícolas y de navegación, las demandas no consumidoras con el fin de representar algunos apoyos de estiaje, uniones para los aportes, confluencias, captaciones de agua, etc;

vínculos hidráulicos: arcos superficiales para los canales, los conductos, arcos naturales para los canales del río.

Todos estos objetos son descritos por sus características estructurales (capacidad de embalse, capacidad de tránsito, etc.) y propiedades de gestión que representan, en particular, los objetivos que deben satisfacerse (nivel del embalse, prioridades de las demandas, etc.).

Figura 2. Sistema Montaña Negra - Lauragais.

Simular distintos métodos de gestión Los objetivos que deben satisfacerse Consideramos un ejemplo muy simple con el fin de ilustrar los objetivos que deben ser cumplidos (véase Figura 3.). Distintas demandas son representadas con prioridades jerarquizadas. Una demanda puede dividirse en varios niveles de prioridad. Así la distribución del 90% de la Demanda consumo 1, que podría ser agua potable, se define como altamente prioritaria, el 10% restante lo es mucho menos. Estas prioridades son muy relativas. En el embalse, pueden identificarse distintas zonas de manejo: una zona alta que se quiere conservar

vacía para la amortización de las crecidas, una zona de funcionamiento normal, una zona de restricción sobre las demandas servidas. Según la zona, el excedente, o el déficit de volumen de agua con relación a un almacenamiento objetivo va a penalizar más o menos al buen funcionamiento del sistema. Una decisión de manejo del embalse puede influir sobre el cumplimiento de los objetivos en el futuro, con un horizonte de varios meses a varios años según el tamaño de las reservas. Es necesario tener en cuenta la variabilidad hidrológica para regular las fórmulas de manejo de las obras hidráulicas.


Figura 3. Un ejemplo muy simple.

Simulación del funcionamiento HyD2002 permite simular y probar la aplicación de modos de gestión sobre largas series temporales de aportes, consideradas como representativas del riesgo hidrológico. La verificación de los objetivos se hace a posteriori. Los modos de manejo van a modificarse, a medida de las simulaciones, para mejorar o posicionar el cumplimiento de los objetivos. El método de decisión empleado, se parece a una simulación del manejo táctico de las obras hidráulicas. Las simulaciones pueden efectuarse mensualmente, cada diez días o cada día según el objetivo del estudio y los datos disponibles. Existen otras plataformas de ayuda a la repartición de los recursos hídricos: MODSIM (Labadie & al., 2001), MikeBasin (www.dhisoftware.com), Ribasim (www.wldelft.nl/soft), Aquatool (www.upv.es), etc. Estas plataformas genéricas difieren por las posibilidades de representación, en términos de tipo de objetos y fórmulas de manejo, y por los algoritmos de cálculo utilizados en los modelos. Todos estos cálculos se basan en el principio de la conservación de los volúmenes y de respeto a las obligaciones de tránsito, pero pueden recurrir o no a la optimización digital para la toma en cuenta de las prioridades de gestión.

Figura 4. Tipos de objetos en HyD2002.

Los tipos de objetos propuestos por HyD2002 están representados en el diagrama de la figura 4. La plataforma posee un modelo básico que no recurre a algoritmos de optimización. La idea de la plataforma, como lo veremos en el párrafo Utilización de la optimización, es poder probar métodos de repartición más complejos. El principio del modelo básico de HyD2002 se basa en la definición de 2 tipos de objetos flujo en los vínculos hidráulicos: un objeto flujo_recursos constituido a partir de la lista de las partes de recursos movilizadas que transitan en un arco, un objeto flujo_demandas constituido a partir de la lista, clasificada por prioridad, de fracciones de demandas abastecidas por este vínculo. Estos objetos flujo_demandas permiten hacer subir de manera dinámica las demandas hacia los recursos. El cálculo consiste en recorrer la red de arriba hacia abajo definiendo los flujo_recursos, que dan entonces los flujos efectivamente distribuidos, a partir de los flujo_demandas y en cumplimiento de exigencias físicas (conservación de los volúmenes, límite de tránsito, etc.) y de manejo (prioridades de las demandas, fórmulas de relleno de los embalses, etc.) vinculadas a los objetos tratados. Las fórmulas de manejo en cuestión son más o menos complejas según los sistemas estudiados y la finalidad de su estudio. Las aplicaciones presentadas a continuación ilustran las múltiples posibilidades de representación. Utilización de la optimización La optimización digital tiene por objeto minimizar una función objetiva bajo la exigencia del respeto de las ecuaciones que garantizan la conservación de la masa a todos los nudos y la limitación de tránsito en todos los arcos. La función objetiva es una ecuación


que corresponde a la suma de términos relativos a las desviaciones (déficits o excedentes) con relación a niveles objetivos (curva objetivo del embalse, niveles de demandas, etc.), desviaciones ponderadas por un coeficiente de penalización (o de costo). Los coeficientes de penalidades representan los órdenes de prioridad relativos. La optimización puede referirse a decisiones de repartición a medio plazo, de ahí el nombre de optimización del manejo estratégico. Las ecuaciones que deben considerarse se refieren entonces a un horizonte de toma de decisiones de varios meses a varios años según el tamaño de los embalses en el sistema: ∑ t [ ∑ i ∈ Embalse ( ∑ m ∈ Zona ( λ+

imt . Excedente imt) ) + ∑ i ∈ Embalse ( ∑ m ∈ Zona ( λ-

imt . Déficit imt) ) + ∑ d ∈Demanda ( ∑ n ∈ Nivele ( δ dnt . Déficit dnt ) ) + ... ] Las limitaciones son numerosas: necesidad de adaptar coeficientes de penalidades cuya calibración no es evidente, hipótesis sobre las contribuciones futuras, paso de la estrategia a la táctica. Las utilizaciones y los métodos de optimización son distintos. MODSIM utiliza por ejemplo la relación de Lagrange para calcular la repartición de los flujos sobre un intervalo de tiempo (Labadie & al, 2001). Otro ejemplo, la “Compagnie d'aménagement des coteaux de Gascogne” (CACG) utiliza, como primera etapa de la gestión estratégica, la programación dinámica estocástica para la optimización del funcionamiento del sistema "Neste" resumido a un embalse y una salida. En la gestión operativa de este sistema complejo (embalses, canales, cursos de agua, 50.000 Ha de riego, 200.000 habitantes abastecidos en agua potable), la CACG distingue en efecto:

"el manejo estratégico que es un manejo de los riesgos. Consiste, en tiempo real, en adaptar la demanda a los recursos disponibles… el intervalo entre 2 decisiones puede variar del día al mes;

el manejo táctico que es un manejo de la distribución del agua. Consiste en adaptar los caudales efectuados a partir de las obras para responder lo mejor posible a la demanda.

El acoplamiento entre los 2 tipos de gestión pasa por la representación de la red hidrográfica del conjunto estratégico en conjuntos tácticos." (Labadie & al., 2001).

El enfoque adoptado bajo HyD2002 utiliza la optimización de la gestión estratégica por programación lineal y considera la misma representación de los sistemas entre gestión estratégica y gestión táctica. Por ejemplo, en el sistema Montaña Negra Lauragais, presentado en la Figura 2, se simularon numerosos métodos de aplicación de decisiones tácticas condicionadas por la optimización del manejo estratégico sobre 65 años de series temporales de aportes (Pouget & al., 2001). En particular, diferentes simulaciones se han llevado con optimización del manejo estratégico sobre horizontes deterministas constituidos por valores históricos de los aportes. Estas simulaciones nos colocan en el caso irrealista de un futuro completamente conocido. Estas simulaciones proporcionan una referencia en las pruebas efectuadas. Estas pruebas se refieren al paso de la estrategia a la táctica (simulaciones por períodos de diez días y diario), sobre la elección de métodos de predicción pertinentes para el horizonte determinista, etc. En el caso de la optimización del manejo estratégico sobre horizontes de toma de decisiones deterministas, el recurso al formato normal MPS (Mathematical Programming System) permite utilizar distintos software de programación lineal (DeSa, 2002). Las simplificaciones introducidas para la resolución por la programación lineal parecen aceptables respecto a la incertidumbre en el futuro. La consideración de esta incertidumbre puede complicar mucho estas técnicas. Por ejemplo, en el caso del programa europeo WARSYP (Pouget & al., 2001), el objetivo consistía en utilizar la optimización en una gama de situaciones generadas para representar el comportamiento estocástico de los aportes y demandas. El uso de un modelo de simulación, reproduciendo la integración de las tomas de decisiones estratégicas y tácticas, es importante con el fin de probar en particular los métodos de optimización del manejo estratégico. Evaluar la satisfacción de los objetivos Distintos tipos de resultados La evaluación de los resultados de distintos métodos de manejo se basa en el análisis de los resultados de simulación, en particular, en términos de intensidad, duración, y frecuencia de los periodos de no satisfacción de los objetivos. Se puede así estudiar la frecuencia de aparición de fallos (fiabilidad), la amplitud de los déficits (vulnerabilidad) y la duración de las penurias (flexibilidad).


HyD2002 proporciona distintos indicadores globales de la distribución. Es posible comparar resultados sintéticos entre varios componentes, detallar el funcionamiento de puntos particulares, o comparar gráficamente alternativas de manejo (Figura 5.). Ejemplo de resultados globales Como ejemplo, en las pruebas sobre el sistema Montaña Negra - Lauragais, la comparación en primer análisis entre las simulaciones se referían a los resultados globales de déficit. Los cuadros recapitulativos distinguen demandas consumidoras,

demandas no consumidoras (demandas objetivos) y demandas ecológicas (caudales reservados) y los siguientes valores característicos:

déficit total: porcentajes de déficit sobre la totalidad del período simulado;

déficit máximo anual: porcentajes de déficit sobre el año con el máximo de déficit;

déficit más largo: porcentajes de déficit en el período más largo con déficit consecutivo;

déficit máximo mensual: porcentajes de déficit en el mes con el máximo de déficit.

Figura 5. Distintos tipos de resultados.

APLICACIONES

Planificación de las aguas en Guadalupe Contexto La complejidad creciente de los sistemas de agua en Guadalupe, en particular, para el riego, y la fuerte variabilidad espacio-temporal de las precipitaciones condujeron al ORSTOM a proponer la elaboración de un sistema soporte de decisión (SSD) en materia de planificación de recursos hídricos. El Consejo

General de Guadalupe cofinanció el desarrollo de esta herramienta, denominada Hydram, con el fin de ayudar a la planificación de las aguas en la isla. Hydram se utilizó así en la elaboración del Esquema de Utilización de las Aguas de Guadalupe (Dezetter & al, 1994). Los servicios técnicos del Consejo General de Guadalupe disponen de la plataforma de modelización HyD, nueva versión de la herramienta correspondiendo a la generalización de los métodos


de manejo y utilizando el lenguaje de programación objeto Java. Modelización El tutorial de la guía del usuario de HyD2002 (www.mpl.ird.fr/divha/hyd2002.htm) utiliza el ejemplo de Guadalupe con el fin de ilustrar la utilización del sistema en la ayuda a la planificación. HyD2002 permite representar y evaluar los resultados de las obras hidráulicas existentes, que movilizan el agua del norte de Basse-Terre para el riego y la distribución de agua potable de Grande-Terre. El sistema propone de probar distintas alternativas para responder a la evolución de las demandas con el fin de planificar la movilización de nuevos recursos y la construcción de nuevos embalses. Un estudio preliminar de sensibilidad puso de manifiesto que era preferible simular el funcionamiento de las obras hidráulicas en un período de diez días con el fin de evitar alisados si las pruebas son efectuadas mensualmente.

La variabilidad hidrológica está representada por 29 años de series temporales de lluvias y de aportes por períodos de diez días. La reconstitución de series temporales de contribuciones naturales concomitantes a los distintos puntos de movilización es un trabajo previo importante. Las necesidades de riego son modeladas por objetos Consumos de agua cuya demanda está constituida por la serie temporal de los cúmulos de las demandas teóricas para el conjunto de los cultivos para cada zona de riego. Estas demandas teóricas se calculan a partir de la superficie regada, su localización, la lluvia y la evaporación en la zona estudiada, y el tipo de cultivo (cultivos de la huerta, 4 rotaciones de caña de azúcar, forraje). Las necesidades de agua potable son modeladas por objetos Consumos en agua que representan las plantas de tratamiento al comienzo de las redes de aducción de agua de las comunas. Las demandas son por tanto sensibles al rendimiento de estas redes. Se prueban así las alternativas correspondientes a los tramos de producción de las plantas para un rendimiento del 50% y del 65%.

Figura 6. Ayuda a la planificación de las aguas en Guadalupe.


En la jerarquía de los objetivos, se definen todas las demandas de un mismo tipo con las mismas prioridades. Así para las necesidades de agua potable, un 90% de la demanda se define como altamente prioritaria, el 10% restante tiene la misma prioridad que la mitad más prioritaria de riego. Se efectúan distintas alternativas jugando con las prioridades de los caudales reservados. La movilización relativa de los recursos se calcula a prorrata de las capacidades de tránsito definidas en los vínculos hidráulicos río arriba de las conexiones convergentes correspondientes. Como la capacidad de tránsito está definida como variable mensual, es posible fijar la parte de las demandas abastecidas por un recurso para un determinado período del año y no movilizar este recurso el resto del año definiendo como nula la capacidad de tránsito del vínculo correspondiente. Cuenca del Indus en Pakistán Contexto En el marco de una tesis, titulada "Scope for reallocation of river waters for agriculture in the Indus basin ", Z.Habib utilizó HyD2002 con el fin de probar distintas distribuciones de los recursos del Indus en Pakistán. Esta cuenca, controlada en parte aguas arriba por la India, es muy modificada por acciones humanas: se movilizan más del 75% del

agua superficial para la agricultura (20 millones de hectáreas en el 2001) y otros usos, se construyeron numerosos canales de derivación con el fin de transferir agua entre los ríos del oeste y el este. Modelización El esquema topológico de la cuenca (Figura 7.) es definido por:

arcos superficiales que representan los distintos canales de derivación, y arcos naturales que modelan distintos tramos del canal del Indus y sus afluentes;

nudos superficiales : las dos embalses aguas arriba del Tarbela (12 km3) y Mangla (7.5 km3); nudos conexiones que representan las confluencias y las distintas tomas en los cursos de agua; consumos de agua (cuadrados verdes en la figura 7.) que representan las demandas de riego a la entrada de los canales principales de los perímetros (las series temporales de demandas mensuales fueron elaboradas previamente), de las demandas no consumidoras (cuadrados amarillos en la figura 7.) que representan la variación estacional de los caudales objetivos que deben transitar en los canales.

Figura 7. Cuenca del Indus en Pakistán.


Es la definición de estas demandas objetivas y de las prioridades asociadas que condiciona la repartición del agua en el sistema: parte de los aportes derivados hacia el este y equidad entre las provincias del norte y el sur. Simulaciones mensuales en el período 1978-1999 permiten así comprender y comparar distintos métodos de repartición: distribuciones observadas, política de gestión oficial, etc. En este caso solamente se consideró la repartición de las aguas superficiales. Viendo la complejidad y la falta de información sobre los acuíferos, no se ha modelado la movilización de las aguas subterráneas. Esta movilización es importante en algunos perímetros, se relativizan por tanto los resultados obtenidos en los déficits para el riego.

EVOLUCIONES EN CURSO Y PREVISTAS

Evoluciones en curso En la introducción, hemos visto que podemos considerar 3 componentes principales en la gestión de los recursos hídricos. Hemos desarrollado otras plataformas de modelización enfocadas sobre esos 3 componentes. El primero, HydroStruct referente a las estructuraciones físicas de las cuencas en particular a la jerarquización de los ríos dependiendo de la proximidad de las fuentes (Cudennec & al., 2006). Podemos notar que el artículo del IAHS ha recibido, en julio pasado, el precio Tison 2007, quien recompensa los mejores jóvenes investigadores en hidrología (ver Prizes en www.cig.ensmp.fr/~iahs/). Este protocolo esta desarrollado a fin de ligar fácilmente las características geomorfométricas con el análisis hidrológico y acercamientos de modelización lluvia-escurrimiento usando las funciones de transferencia geomorfológicas. Referente a los usos agrícolas, ZonAgri permite representar actividades agrícolas de une región y probar escenarios de evoluciones de estas actividades sobre varios años. La representación se basa en una topología de las explotaciones agrícolas y de las unidades de producción (Pouget & al., 2006 b). HyD-Pro es la nueva versión de modelos de repartición de recursos hídricos que estamos desarrollando. Su objetivo final es poder simular dinámicas de evolución de los sistemas y probar los resultados teniendo en cuenta la variabilidad hidrológica.

Las nuevas plataformas utilizan una interfaz de utilización avanzada para la navegación y la visualización de los objetos, basada sobre une biblioteca de componentes informáticas, con el objetivo final de facilitar la comunicación entre modelos de varios tipos (Pouget & al., 2006 a). El proyecto AguAndes-Quito AguAndes es un proyecto de investigación destinado a favorecer una gestión integrada de recursos hídricos (GIRH) en cuencas andinas. La principal cuenca experimental corresponde a la Hoya de Quito en Ecuador. Quito está localizado en la cuenca inter-andina del Guayllabamba, a más de 2800 m de altura. Esta cuenca fue seleccionada por las razones siguientes:

1. un crecimiento muy alto de la población que transforma zonas agrícolas en áreas urbanas;

2. varios sectores de demanda en agua en concurrencia: irrigación, agua potable, energía hidroeléctrica, industria, ecoturismo;

3. la movilización de los recursos altos de la sierra en áreas ecológicas sensibles y en particular en zona de Páramo;

4. una voluntad política de reorganizar la gestión del agua en Ecuador, tomando a la hoya de Quito como proyecto piloto (Lloret, 2005);

5. un gran proyecto de nuevas infraestructuras. El Proyecto Ríos Orientales (PRO, véase Figure 8.) propuesto por el EMAAP-Q tiene como objetivo el recoger de un flujo total de 17 m3/s a partir de 31 ríos de la cuenca amazonia. Este proyecto se presenta como la única alternativa para proveer el agua potable del distrito metropolitano de Quito desde 2015 hasta 2055 (Ayabaca, 2006).

Los diversos pasos de nuestro trabajo son:

1. observar, caracterizar y modelar la asignación de recursos de agua en la cuenca y co-construir un sistema de ayuda de decisión adaptado para la GIRH;

2. contribuir a la estructuración institucional para el manejo de la cuenca;

3. capacitar a socios y estudiantes con métodos y herramientas del manejo integral.

Varias actividades de la investigación se desarrollan dentro del primer paso:

1. el estudio de la biodiversidad de los ríos amazonias para proponer caudales


ecológicos y asegurar un desarrollo ambiental sostenible (Fossati y Calvez, 2006);

2. el estudio socioeconómico de las actividades agrícolas regionales y previstas basadas en una topología de las explotaciones agrícolas y de las unidades de producción;

3. la generación de las series temporales de aportes de la sierra que consideren cambios globales. Este trabajo podría usar un acercamiento hidro-geomorfológico con la colaboración de C.Cudennec;

4. la construcción y la evaluación de modelos de repartición de recursos hídricos.

Figura 8. Parte del sistema de recursos

hídricos de Quito & alternativas del Proyecto Ríos Orientales (fuente EMAAP-Q). Proponemos utilizar inicialmente HyD2002 con otro software como WEAP (Yates & al., 2005) y MODSIM (Labadie & al., 2000) para entrenar a los socios y a los estudiantes a los varios problemas y desafíos de la repartición de los recursos hídricos a partir de la modelización del sistema de los recursos en agua de la hoya de Quito. Al mismo tiempo, el desarrollo de la biblioteca Hyd-Pro será continuado bajo la dirección de J.C. Pouget, con la ayuda de un especialista en informática de Ecuador, para substituir HyD2002. Este desarrollo va proporcionar nuevas funcionalidades a fin de

mejorar la respuesta a los expectativas de la cuenca de Quito para optimizar la gestión de los recursos actual, para simular el uso de los nuevos recursos (transferencia de la cuenca Amazonia), el impacto de los cambios climáticos que modificarán recursos y usos o de la instalación de nuevas reglas de manejo para tomar cuenta de los requisitos de una política de GIRH. Las dinámicas de evolución del sistema de la hoya de Quito (urbanización, estrategias de desarrollo agrícola, etc.) van a estudiarse con el fin de discutir y evaluar escenarios de desarrollo y la durabilidad socioeconómica y medioambiental de este sistema. En este contexto el estudio del Proyecto Ríos Orientales (PRO) parece interesante. El PRO, que está en el final de la fase de estudios del pre factibilidad, se introduce por el EMAAP-Q como el único alternativa desde 2015 para hacer frente al aumento en la población. Los trabajos principales del PRO se consisten (Ayabaca, 2006):

a) 3 reservas de regulación multianual de 60 M.m3 del volumen útil total;

b) más de 90 kilómetros de conductos y de túneles de las fuentes en la estación principal del tratamiento, incluyendo 20 kilómetros de túneles transcordillera;

c) más de 33 kilómetros de conductos hasta los puntos de la aducción de Quito y de otras comunas que se servirán.

d) la construcción de las centrales eléctricas trata de aumentar la producción eléctrica de Ecuador y en asegurar lo beneficioso financiero del proyecto.

Según los estudios del pre factibilidad, el costo total del proyecto varía desde 630 a 1090 M. $, de aquí la importancia de los estudios de planificación. Este costo depende de las alternativas consideradas para los niveles de captación y sus consecuencias sobre el tamaño de los embalses, los conductos y los túneles. La Figure 8 presenta tres alternativas (Ayabaca, 2006):

la alternativa alta, que debe recoger los ríos más altos posibles (3420 m de altura), para poder proveer el embalse de Cosanga. Se considera un volumen útil para los 3 embalses (Tamboyacu, Maquimallanda y Cosanga) de 58 M.m3.

la alternativa media, que recogería los ríos arriba 100 m más bajo (3320 m de altura), y no permitiría así el almacenaje de Cosanga y requeriría un volumen útil de los 2 embalses (Tamboyacu, Maquimallanda) de 60 M.m3.


la alternativa baja, con captaciones principales 100 m más bajo (3220 m de altitud). El número de captaciones sería reducir a 18 (en vez de 27) e implicaría un volumen de la regulación útil de los 2 embalses (Tamboyacu, Maquimallanda) cerca de 80 M.m3. Esta alternativa es caracterizada por el uso casi exclusivo de túneles, con un trazado de canalización menos largo.

CONCLUSIONES

En los ejemplos presentados en este papel, como en las aplicaciones clásicas de los modelos de repartición, las pruebas se refieren a alternativas donde se establecen algunos estados de obras hidráulicos y modos de gestión. El funcionamiento de las obras hidráulicas se simula sobre series temporales que representan la variabilidad hidrológica. La comprobación de los objetivos se refiere a un análisis frecuencial de las series generadas. Ahora, sobre numerosos proyectos, conviene estudiar dinámicas de evolución de los sistemas (urbanización, estrategias de desarrollo agrícola, etc.), con el fin de evaluar situaciones de desarrollo y la durabilidad de estos sistemas (disminución de las capas, degradación de la calidad, etc.). Estos estudios implican el recurso a distintos tipos de modelos y requieren eventualmente la simulación sincronizada de modelos de repartición, con modelos hidrológicos y modelos de usos. Un objetivo general consiste en facilitar la construcción, sobre cada caso de estudio y en particular dentro el proyecto AguAndes-Quito, de una plataforma de modelización que pueda recurrir a varios modelos, eventualmente acoplados, con el fin de explorar y discutir las alternativas de manejo, teniendo en cuenta a la vez el riesgo hidrológico y las evoluciones socioeconómicas y ambiental (Pouget & al., 2004, 2006).

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