-1- Contexto. -3- El sistema de estudió

Transcripción

1 Proyecto Cátedra Sistema inteligente para la gestión de recursos hídricos Concytec-UNSA y acciones IRD Informe de misión en Arequipa J.C. Pouget IRD Quito 28 y 29 sep Contexto Sobre una financiación del Embajada de Francia, Alain Crave, responsable del proyecto IRD Hybam en Perú, fue encargado por el Concytec, el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de Perú ( ), de evaluar un proyecto de creación de un programa de investigación (Cátedra) de la unidad inteligencia artificial de la UNSA ((Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa, sobre la optimización numérica de la gestión de reservorios de recursos hídricos, con la aplicación a la gestión de la cuenca Chili de Arequipa. A raíz de este peritaje en febrero de 2008, se prueba que una colaboración con expertos franceses en hidrología y gestión de los recursos hidráulicos es necesaria para ayudar a los equipos de investigación en informática de la UNSA en este proyecto. -2- Acciones realizadas o previstas Seminario " Sistemas computacionales para la gestión de recursos hídricos " 12, 13 y 14 Agosto de 2008 a la Universidad Nacional de San Agustin (UNSA, con presentaciones IRD de 30 minutos cada una sobre temas en hidrología, dos debates sobre el proyecto de realización e instauración de un herramienta numérica de gestión del agua Curso, de los hidrólogos del IRD (cuyo Thomas Condom, que dio cursos básicos de hidrología el 27 y 28 de septiembre) y del UNALM (Universidad la Molina de Lima) vendrán a efectuar cursos sobre la modelización de los sistemas hidrológicos sobre 5 días antes de enero de Formación, una sesión de trabajo de una semana sobre el uso en práctica de un modelo de gestión del agua tendrá lugar en marzo de 2009 con JC Pouget y/o Patrick Le Goulven del IRD, un proyecto de post doctorado en hidrología y gestión del agua de 1 a 2 años está en curso de definición y un candidato buscado. El equipo informático de la UNSA dirigido por Luis Alfaro (lalfarocasas@gmail.com) debe proporcionar al Concytec un informe para diciembre de 2008 con el fin de validar la creación de la Cátedra por el Concytec, lo que garantizaría, en particular, la financiación de 2 tesis, 1 orientado informática, el otro orientada gestión del agua. -3- El sistema de estudió La próxima información es basada sobre el documento de tesis " Modelo de Gestión Integrada de Recursos Hídricos. Con aplicación a la Cuenca del Río Chili. Arequipa". Esta tesis debía estar respaldada corriente de este año por Carlos Benites. Pero este último falleció a principio del año Proyecto Cátedra UNSA Arequipa 1 informe misión JCP 29-sep-2008

2 E sistema de estudió (ver Figura 1.) está formado por: los 5 reservorios sobre las cuencas aguas arriba Los recursos de la cuenca alta del río Colca son derivados parcialmente al río Chili mediante la regulación en los embalses El Pañe (96 MMC, cuenca El Pañe: 198 km 2 ) y Dique de los Españoles (13.5 MMC) y mediante 77 km de canales (canal Pañe -Sumbay); Los 3 reservorios sobre la cuenca alta de Chili: Pillones (80 MMC, en construcción?), El Frayle (200 MMC), Aguada Blanca (40 MMC). El embalse de Aguada Blanca es lo más aguas abajo (altitud: m, cuenca aguas arriba: 3980 km 2 ), pose una central hidroeléctrica (169.6 MW, empresa EGASA) grandes perímetros de riego Sobre la cuenca abajo de Chili, Junta Chile (7300 Ha.), Junta Yura (2100 Ha.), Junta Vitor (2000 Ha.), Junta Joya Antigua (4100 Ha.), Junta Joya Nueva (5200 Ha.) alimentación en agua de Arequipa Secunda ciudad de Perú (1 M hab) con una demanda alrededor de 1.5 m 3 /s alimentación de minas e industrias Cuya sociedad minera Cerro Verde con una demanda de 0.5 m 3 /s. Figura 1. Cuenca del Rió Chili (fuente: GoogleMaps ; Benites, 2008) Proyecto Cátedra UNSA Arequipa 2 informe misión JCP 29-sep-2008

3 La cuenca del rió Chili en Arequipa, des de hace muchos años (formación en 1970), se viene manejando a través de un Comité multisectorial de riego de la Cuenca del río Chili, conformando por sus principales actores> poblacional, agrícola, mineros, energético, industriales, etc. El objetivo es de distribuir recursos y funciones en forma eficiente, que ha permitido, con financiamiento propio, la construcción de represas, la operación y mantenimiento del sistema (Ver Cuadro 1.; Benites, 2008). Actores Nivel interés Poder Función Problemática Gerente Regional ATDR Admin. Técnica de Distrito de Riego 4 J.U. Juntas de Usuarios EGASA AUTODEMA Autoridad Autónoma de Majes SEDAPAR Preside y convoca reuniones del comité Apoyo técnico en la aplicación de normas en la distribución y operación del sistema Representantes de los usuarios agrícolas Empresa eléctrica estatal que genera energía Organismo estatal que maneja proyecto de optimización del sistema Administración estatal del agua potable medio medio - Representa al sector agricultura en su ámbito - Depende del Gerente Regional - Hacen ejercer sus derechos de primera prioridad en la distribución de aguas - Genera y distribuye electricidad - Mantenimiento del sistema - Reparación de represas - Optimización del sistema - Servicio de agua potable y saneamiento Cerro Verde Minera particular - Requiere más agua en segunda etapa - Sesgo agrícola - Mayor autonomía - Sesgo agrícola - Baja eficiencia en la distribución de aguas - Pillones aumentará capacidad instalada - Mantiene eficientemente el sistema - Establecer acciones especificas - Contamina río con aguas servidas - Pérdidas elevadas en distribución agua - Con Pillones dispondrá mas agua - Contaminación posible por relaves SENAMHI Información meteorológica bajo Recopila información - Escasa coordinación Cuadro 1. Identificación de actores Comité Multisectorial (fuente: Benites, 2008) -4- Presentaciones Mí venido en Arequipa, el 28 y 29 septiembre, tenía por objeto aprovecharse de mi doble competencia con el fin de facilitar la interfaz informático/hidrología en la formulación del proyecto UNSA. La primera presentación Construcción orientada a objetos de componentes de modelización y apoyo a la Gestión de los Recursos Hídricos (ver coo-grh-jcp- Arequipa pdf) detalle mis experiencias en desarrollo de sistemas informáticos de apoyo a la gestión de los recursos hídricos. Proyecto Cátedra UNSA Arequipa 3 informe misión JCP 29-sep-2008

4 He presentado en particular distintos tipos de modelos y herramientas informáticos que son necesarios para cumplir una gestión integrada de los recursos hídricos. En efecto, se pueden identificar 3 componentes: (1) las cuencas que condicionan la oferta en agua con su variabilidad espacio-temporal ; (2) los usos y sus prácticas que condicionan las demandas de agua y su prioridades ; (3) las obras hidráulicas que movilizan y comparten el recurso. La gestión tiene una posición central ya que cubre distintos aspectos: técnicos, reglamentarios, económicos, participativos que pueden referirse a los 3 componentes (ver Figura 2.). En paralelo a los modelos que portan sobre los 3 componentes - modelos hidrológicos para evaluar las dinámicas de la oferta sobre las cuencas ; modelos para evaluar las dinámicas de las demandas ; modelos de repartición (ver segunda presentación), se puede desarrollar un sistema de información (SIRH) y monitoreo con el fin de apoyar a la gestión de la información en la cuenca; implementar y fortalecer el sistema de información y de monitoreo de recursos hídricos; propiciar la difusión, transparencia y manejo de la información a diferentes niveles. Figura 2. Componentes y herramientas de la gestión de los recursos hídricos La segunda presentación Modelos de apoyo a la repartición de recursos hídricos (ver modelos-reparticion-jcp pdf) ponga 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 apoyo para : (1) 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; (2) la gestión operativa, o sea el arreglo del funcionamiento de las obras con el fin de satisfacer los objetivos del sistema existente. Clásicamente, un modelo de repartición permite simular y probar la aplicación de fórmulas de gestión sobre largas series temporales de aportes, consideradas como representativas de la variabilidad hidrológica. La evaluación se hace a posteriori por un análisis intensidad-duración-frecuencia de las desviaciones con relación a los Proyecto Cátedra UNSA Arequipa 4 informe misión JCP 29-sep-2008

5 objetivos. Las simulaciones pueden efectuarse mensualmente, cada diez días o cada dia según el objetivo del estudio y los datos disponibles. La reconstitución de series temporales de aportes naturales concomitantes a los distintos puntos de movilización es un primer trabajo muy importante. Todos los cálculos se basan en el principio de la conservación de los volúmenes y de respeto de las limitaciones de tránsito, pero pueden recurrir o no a la optimización digital para la toma en cuenta de las prioridades de gestión. La optimización numérica 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 (déficit o excedentes) con relación a niveles objetivos (curva objetivo del embalse, niveles de demandas, etc.), desviaciones ponderadas por un coeficiente de penalización (o de coste). 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 que siguen el tamaño de los embalses en el sistema (Pouget y Le Goulven, 2006). La tercera presentación Herramientas de apoyo a la Gestión de los Recursos Hídricos - introducción al herramienta WEAP- (ver intro-weap-sp-vicuna.pdf ; ; Yates et al., 2005) fue realizada por Sebastián Vicuña (Hands-on Training Workshop on V&A Assessments for the Latin America and the Caribbean Region Asunción, Paraguay, August 2006). -5- Propuestas A raíz de mis presentaciones y a debates, me parece que el proyecto, denominado " un sistema inteligente de gestión de los recursos hídricos " visa a proponer: (1) un Sistema de Información de los Recursos Hídricos (SIRH) con el fin de apoyar a la gestión y a la difusión de la información en las cuencas. El objetivo es de implementar, en códigos abierta (MySQL, PHP/JSP, Apache Web Server), un sistema de información y de monitoreo de recursos hídricos con el fin de propiciar la difusión y el manejo de la información a diferentes niveles. El SIRH es destinado al Comité Multisectorial e a todos los actores de la gestión en la cuenca del Chili (Cuadro 1.); (2) un sistema inteligente de gestión de los embalses con el fin de definir una metodología y algoritmos de optimización de la gestión operativa de los embalses, cuyos resultados se validarán sobre el caso de estudio de la gestión de la cuenca del río Chili. Con el fin de no reinventar la rueda, he proponiendo a la UNSA de concentrarse en: (2.1.) la utilización de WEAP con el fin de representar las infraestructuras y la gestión del sistema existente. Eso va permitir a la UNSA disponer de una herramienta de análisis que les define los datos de entrada necesarios, los parámetros y variables de los modelos. Eso permite discutir con los distintos protagonistas de la gestión para ponerse de acuerdo sobre el sistema que debe representarse y los datos disponibles. Hay que tener en cuenta que 3 personas de AUTODEMA participaron en el curso taller WEAP a la Universidad Agraria La Molina del 25 al 27 de septiembre. Se puede Proyecto Cátedra UNSA Arequipa 5 informe misión JCP 29-sep-2008

6 usar el modelo hidrológica (lluvia-caudales) de WEAP para generar series temporales de aportes representativas de la variabilidad hidrológica, y el modelo de repartición de WEAP para reproducir la gestión actual, con las reglas de funcionamiento empleadas por parte de EGASA e AUTODEMA. (2.2.) la definición de la metodología de generación de escenarios a medio plazo. La UNSA va a precisar las técnicas que se utilizarán para definir los escenarios los más plausibles de aportes y de demandas sobre un horizonte de toma de decisiones de 1 año (o más), generadas para un estado dado del sistema. Es importante de describir las técnicas (por ejemplo, técnicas evolutivas y de razonamiento basado en casos), pero también los datos que van a usar. (2.3.) la definición de las técnicas de optimización de la gestión estratégica de un sistema de embalses. La UNSA va a precisar las técnicas que se propondrán para solucionar la optimización del problema, y posicionar estas técnicas en comparación con otras, como por ejemplo la optimización lineal que tiene por objeto minimizar una función objetivo, todo con el respeto de las ecuaciones que garantizan la conservación de la masa a todos los nudos del sistema y la limitación de tránsito en todos los arcos. La reformulación del proyecto siguiente estas 3 líneas permitirán juzgar mejor el interés de la propuesta UNSA. Para la viabilidad del proyecto, sería interesante poder proponer una evolución de WEAP que permita la utilización de un método de repartición resultante de una optimización de la gestión estratégica. Así se puede comprobar el interés de las técnicas de generación y de optimización propuestas en comparación con la gestión actual. La unidad informática de la UNSA es muy interesada por definir tal colaboración con SEI-US e IRD. Participantes Apellido, Nombre Grado Instituto Correo electrónico Jorge Luna Urquizo UNSA jlunaur@gmail.com Javier Segovia Gamio Ing. Agri. AUTODEMA javiersegam@gmail.com JavierZuniga (?) Ing. Agri. AUTODEMA javierzunigahu@hotmail.com Manuel Pimentel M. Ing. Agri. Privado mpimentelmiranda@hotmail.com Juan Carlos Gutierrez Caceres MSc UNSA jcgutierrez@gmail.com Victor Manuel Cornejo Aparicio MSc UNSA vcornejo5@hotmail.com Luis Alberto Valdivia Gonzales Ing. Geol. UNSA l_valdiviag@yahoo.es Pablo Raul Yanyachi Ing. Dr. UNSA raulpab@unsa.edu.pe Angel Choguehucyta Palumino Prof. Partic. achepa@gmail.com Cesar Beltran Castañon Prof. Dr. UNSA cesarbc@gmail.com Ana Cecila Florez Arque Est. UNSA anacflorez@gmail.com Luis Alberto Alfaro Casas Prof. Dr. UNSA lalfarocasas@gmail.com casas@unsa.edu.pe Mario Rodriguez Vasquez Ing. Civil UNSA mprv74@hotmail.com José Herrera Quispe Ing. Sist. UNSA jherreraq@gmail.com Proyecto Cátedra UNSA Arequipa 6 informe misión JCP 29-sep-2008

7 Referencias Benites, C., Modelo de Gestión Integrada de Recursos Hídricos. Con aplicación a la Cuenca del Río Chili. Arequipa. Borrador de tesis UNSA Arequipa, 2008 Pouget J.C., Le Goulven P., Modelos de apoyo a la repartición de recursos hídricos. Primer Congreso Internacional de Regulación, Control y Fortalecimiento en Agua Potable y Saneamiento - ANEMAPA - 27, 28 y 29 de septiembre de 2006 Ibarra, Ecuador, 12 p. Yates, D., Sieber, J., Purkey D. y Hubert-Lee, A., WEAP21 A demand-, priority-, and preference-driven, water planning model, Water International, Vol. 30, No. 4, (2005), pp ( ) Proyecto Cátedra UNSA Arequipa 7 informe misión JCP 29-sep-2008