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Herramienta de Modelación WEAP: Caso Aconcagua

Alumno: Juan Pablo Schuster V., Ing. Civil. Tutor: James McPhee, Ing. Civil, Ph.D

Zona de Estudio La Zona de estudio es la cuenca del Aconcagua, particularmente la 1ª y 2ª Sección del río.

Usos del Agua • • • •

Mineria Agricultura Turismo Municipal (1 Million habitantes)

Descripción Modelo WEAP Utilización de Herramienta WEAP WEAP: Water Evaluation And Planning, Version 2.2 (Lic. Educacional) (http://www.weap21.org/) Desarrollado por: Stockholm Environment Institute yTellus Institute, Boston. Permite Construir con enfoque integrado: Enfoque único para realizar evaluaciones de planificación integrada de recursos hídricos Procesos de participación: Una estructura transparente que facilita la participación de los actores involucrados en un proceso abierto

Manejar una base de datos que mantiene la información de demanda y oferta de agua para realizar balances de masa en arquitectura conexión-nodo. Calculo de la demanda, oferta, escorrentía, infiltración, requisitos de cultivos, flujos y almacenamiento del agua, generación, tratamiento y descarga de contaminantes y de calidad de agua en ríos para variados escenarios hidrológicos y de políticas. Manejar una interfaz gráfica basada en mapas SIG con conceptos de agarrar-y-arrastrar ("drag-and-drop") con resultados flexibles a nivel de mapas, gráficos y tablas.

Modelo de Precipitación /Escorrentía tipo Estanque (Soil Moisture Model) Método unidimensional, con 2 compartimientos o estanques de suelo. Surface Runoff = f(Pe,z1,1/LAI)

Esquema de medición de humedad del suelo, se basa en funciones empíricas que describen evapotranspiración, escorrentía superficial / subsuperficial y percolación profunda para una cuenca.

Donde: z1,j=[1,0] es el almacenamiento relativo dado como una fracción del almacenamiento total efectivo de la zona radicular, Rdj: Fracción del suelo cubierto j (mm). Pe: Precipitación efectiva, la cual incluye derretimiento de nieve desde el manto nival en las subcuencas. PET: Evapotranspiración potencial (Penman-Montieth), y kcj es el coeficiente de cultivo para cada fracción de cobertura del suelo. El tercer término representa la escorrentía superficial, LAIj es el Índice de Superficie de Hojas de la cobertura del suelo (Leaf Area Index).

El cuarto y quinto término representan los términos del flujo subsuperficial y la percolación profunda, respectivamente. Donde, kj es una estimación de la conductividad saturada de la zona radicular (mm/tiempo) y fj es un coeficiente de partición relacionado al suelo, tipo de cubierta de suelo, y la topografía la cual divide las particiones de agua tanto horizontal como vertical.

Escorrentía total en tiempo t

Flujo Base

Recarga si la cuenca esta conectada a un acuífero Las ecuaciones son resueltas con un algoritmo tipo predictor-corrector.

Representación estilizada del sistema subterráneosuperficial

Componente Hidrológico WEAP

Parámetros de Calibración: Generación sintética de caudales  - Kc : Dependiendo del nivel de cobertura, altura, tipo de vegetación . -Z1: Capacidad de Almacenamiento del Suelo -Z2: Capacidad de almacenamiento profundo (solo si no se conecta al acuífero) -LAI: Leaf Area Index -Preferencia de Dirección de Flujo: Partición zona radicular / acuifero. -Zi: Capacidades iniciales de los estanques -Punto de Congelamiento -Punto de Derretimiento -Cantidad de nieve inicial Modelo Operacional -% de uso de agua (consumo) en zonas de demanda. -% de reuso del agua en zonas de demanda. -% de Perdida o eficiencia de conducción (Canales, zonas de riego, captaciones) -% de retorno a río / acuífero 14

Análisis Temporal: Periodo 1: 1950 – 1970: Nivel productivo medio a bajo Período 2: 1971 – 1990: Nivel productivo alto Validación: 1991 – 2000 Variación de uso del suelo en las 2 primeras secciones del Aconcagua: Uso de imágenes satelitales para determinar cobertura vegetacional (NDVI) MSS  22 de Marzo 1975 TM  17 de Marzo 1989 ETM+  26 de Diciembre de 1999 15

TMMSS 1989 TM+ 19751999

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Aumento de la superficie de riego, perfil 1975 1999

Implica un cambio de un 33% de aumento en 25 años. Efectos posibles: •Implementación Ley de Riego a partir de 1985 aprox. •Incorporación de suelos de menor calidad agrológica •Uso de laderas •Mayor tecnificación en últimos 10 -15 años.

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Esquema Topológico original MOS-MAGIC Aconcagua

Construcción de SIG para la modelación de la Cuenca

Topology

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Definición de elementos que componen el modelo Construcción de la Topología (nodos, elementos, conectores, etc.) Llenado de tablas de los elementos creados Las sectores de riego se definieron bajo condición de demanda de cultivo limitada a derecho Generación de caudales sintéticos en cuencas laterales sin control (pluviales) Período de Análisis 1950-1999 Calibración Generación de Escenarios

Se generaron los caudales sintéticos de todas las cuencas (laterales y cabecera) Se modeló la escorrentía de las cuencas nivales de cabecera (Putaendo y Aconcagua) Período de Calibración 1950 – 1999

Putaendo en RLP NS:0.81

Aconcagua en Chacabuquito NS: 0.66 Se obtuvieron Índices de Eficiencia de NS aceptables

Se puede concluir que la herramienta hidrológica de WEAP permite simular caudales en cuencas nivales en forma relativamente adecuada.

Modelo Operacional

Modelo de Cambio Climático

Escenarios Modelo Cambio Climático Período de análisis 2000 - 2030 •

Efecto de los escenarios A2 y B2 en condiciones actuales.

•

Cambios de uso de suelo.

•

Mayor explotación agrícola a los límites de derecho existente

•

Explotación masiva de sistema acuífero

Demanda No Satisfecha (1950 – 1970):

28

% de Covertura de Demanda (promedio mensual) – Todos los Sectores

29

Sobreflujo del Acuífero. Denota afloramientos principales al final de la 2ª Sección.

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Agradecimientos: •Proyecto Fondecyt 11060444 •Beca Presidente de la República •Comisión Nacional de Riego •Dirección General de Aguas –DEP

FIN

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