El valor de la información para el manejo del agua

Transcripción

1 Seminario Información Estadística y Geográfica para el Mejor Manejo del Agua en México El valor de la información para el manejo del agua Fernando J. González Villarreal 6 de marzo de 2012

2 Contenido Gestión de los recursos hídricos Historia de la información en México Desarrollo de las TIC s Valor de la información La información y las TIC s en el sector hidráulico: Manejo de cuencas Agua y saneamiento Infraestructura de riego Reflexiones finales

3 Gestión de los recursos hídricos Elemento especial Recurso dinámico, difícil de medir y evaluar, con variaciones espaciales, estacionales y ciclos de abundancia y sequía. Cantidad y calidad, superficial o subterránea, son atributos indivisibles de un mismo recurso. Interacciones y competencia por su uso dentro de las cuencas hidrológicas, que no coinciden con las fronteras políticas. Valores y percepciones respecto al derecho a su acceso y uso. Provoca fuertes emociones que fácilmente se convierten en conflictos.

4 Relación entre la disponibilidad del agua y la población Fuente: Sitio web de UNESCO-PHI (Oficina Regional de Ciencias para América Latina y el Caribe).

5 Parámetros mundiales para la evaluación de la disponibilidad del agua Fuente: Informe sobre Desarrollo Humano Programa de Naciones Unidas para el Desarrollo

6 Grado de presión sobre el recurso Hídrico, por RHA, 2009 Fuente: Conagua. Estadísticas del Agua en México, edición 2011.

7 Marco Conceptual Gesti ón n de Recursos H í dricos Marco institucional Pol í ticas H ídricas Instrumentos de gesti ón Infraestructura de control Agua Potable Y Saneamiento Irrigaci ón y Drenaje Generaci ó n de Energ í a DEMANDA AMBIENTAL Medio Ambiente y Ecosistemas Vitales Otros usos (ganader í a, industria, turismo, recreación) Información

8 Problemas del sector Crecimiento poblacional Crecimiento económico Cantidad constante de agua en el ciclo hidrológico Demanda creciente Contaminación creciente Competencia creciente por un recurso escaso Necesidad de resolver conflictos

9 El Agua como preocupación global 1972: Declaración de Estocolmo 1977: Mar del Plata 1992: Los Principios de Dublín 1992: Río: Agenda 21 - capítulo 18 agua dulce 1996: Establecimiento de GWP 2000: II Foro Mundial del Agua - La Haya 2003: III Foro Mundial del Agua - Kyoto 2006: IV Foro Mundial del Agua - México 2009: V Foro Mundial del Agua - Estambul 2012: VI Foro Mundial del Agua - Marsella

10 La historia de la información en México 1968 Creación de la Comisión de Estudios del Territorio Nacional y Planeación (CETENAP), adscrita a la Dirección General de Planeación de la Secretaría de la Presidencia, con el encargo de elaborar la cartografa nacional a la escala de 1:50, La CETENAP pasa a ser la Comisión de Estudios del Territorio Nacional (CETENAL), dependiente de la Secretaría de la Presidencia La Secretaría de Agricultura y Recursos Hidráulicos publica el Atlas de uso del suelo.

11 La historia de la información en México 1980 La CETENAL cambia de denominación y se convierte en la Dirección de Estudios del Territorio Nacional (DETENAL), adscrita a la Coordinación del Sistema Nacional de Información de la Secretaría de Programación y Presupuesto. Se publica la Ley de Información Estadística ygeográfica (LIEG), que establece los Sistemas Nacionales de Estadística y de Información Geográfica Creación del Instituto Nacional deestadístic, Geografa e Informática (INEGI).

12 La historia de la información en México 1993 El INEGI pone en operación la Red Geodésica Nacional Activa, constituida por 15 estaciones fijas GPS que operan continuamente. Se inicia en el INEGI la actualización de la cartografa topográfica en las escalas de 1:50,000 y 1:250,000, empleando tecnología digital El INEGI publica los espaciomapas a la escala de 1:250,000, documentos cartográficos resultantes del tratamiento de imágenes de satélite Se publican oficialmente las nuevas Normas técnicas para levantamientos aerofotográficos.

13 Desarrollo de las TIC s Siglo XVII Regla de cálculo (1622) Siglo XIX Telégrafo (1837) Teléfono (1847)

14 Desarrollo de las TIC s Siglo XXI Comunicación móvil Somos testigos del acelerado avance tecnológico.

15 Valor de la información Toma de decisiones Creación de capital intelectual Formación de conocimiento Diseminación a otras áreas Análisis Modelos matemáticos Validación y clasificación Mayor valor agregado Transmisión de datos Generación de información

16 Las TIC s en el Manejo de Cuencas

17 Generación de información Satélites Lidar Radares Sensores Temperatura Pronósticos globales Lluvia Bases de datos especializadas Validación y clasificación Humedad Topografía Batimetría SIG/GIS Viento

18 Sistemas de Información Geográfica SIG Modelos Matemáticos Gestión de crecidas

19 Modelos Matemáticos Evapotranspiración Humedad del suelo Uso del suelo Vegetación Erosión ELABORACIÓN DE MODELOS DIGITALES DE ELEVACIÓN Programas de manejo

20 Modelos de simulación hidrológica Funciones matemáticas que relacionan, generan o resuelven en términos de Clima Precipitación diaria Precipitación horaria Temperatura máxima y mínima diaria Radiación solar Hidrometría (escurrimientos) Evaporación Velocidad y dirección del viento Humedad relativa Hidrología Pendiente de la cuenca Pendiente del cauce principal Longitud del cauce principal Geomorfología Orden de las corrientes Secciones transversales del cauce Calidad del agua Hidrometría (escurrimientos) Niveles en los ríos Suelos Tipo de suelo (Edafología) Profundidad de los horizontes Conductividad hidráilica saturada Tipo de drenaje interno Tipo de drenaje externo Clase textural Contenido de arcilla y limo Densidad aparente Contenido de nitratos Uso y manejo de la tierra Uso de suelo y vegetación Fechas de siembra y cosecha Sistema de siembra Sistema de riego Constantes de crecimiento de los cultivos Tipos de cultivo Tipo de labranza Aplicación de fertilizantes Aplicación de biocidas (fecha, dosis) Indice máximo de área foliar Prácticas agrícolas Usos de la tierra Catastro, tenencia de la tierra Organización social Población Prácticas de conservación Superficie, topografía y relieve Superficie de la cuenca Superficie de las subcuencas Curvas de nivel

21 Delimitación Clasificación Monitoreo Políticas Planes de manejo

22 Uso de imágenes de satélite IMAGEN SPOT MULTIESPECTRAL IMAGEN SPOT PANCROMÁTICA IMAGEN RAPID EYE IMAGEN SPOT MULTIESPECTRAL

23 Delimitación de Humedales Delimitación del humedal de los Zapotes, Tabasco

24 Gestión de Crecidas Diseño de obras Pronóstico tiempo real Construcción de infraestructura Operación de presas y alerta Vertedor El Censo, Tabasco

25 Pronóstico de lluvia en tiempo real El Hidroestimador es un proceso semi-automático para estimar las intensidades de precipitación a tiempo real, a partir de la temperatura registrada en el canal 4 de las imágenes del Satélite Geoestacionario Ambiental Operativo denominado GOES-12 y datos de estaciones terrenas.

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27 MEX 187 MEZ 1 MEZ 2 Hidrograma de entrada MEZ 3 MEZ 4 SAM BF3 SAM BF2 SAM BF1 MEZ 5 SAM BF H ESTRUCTURA DE CONTROL Curva Elevaciones - Gastos en la EH Samaria BORDO MACAYO Curva Elevaciones - Gastos en la EH González BORDO IZQUIERDO H MEX 187 BORDO DERECHO MEX 180 MEX 180 MEX 180 MEX MEX 180 MEX 180 MEX Análisis hidráulico - Modelos Matemáticos G O L F O D E M É X I C O BAR 02 (5+255) LAGUNA MECOACÁN 10 8 PARAÍSO SECCIONES TOPOGRAFICAS 10 8 SAM 24 (29+195) MEX 187 COMALCALCO SAM35 SAM34 SAM33a SAM33 JALPA DE MÉNDEZ SAM32 NACAJUCA SAM31 Zona de estudio SAM 26 (32+205) SAM30 6 SAM29a SAM29 SAM28 SAM CÁRDENAS SAM06 RÍO SAMARIA SAM05 BAR02 CUNDUACÁN SAM16 BAR05 SAM14 SAM14a SAM19 SAM26 SAM24 SAM21 RIO SAMARIA LAGUNA MECOACÁN VILLAHERMOSA SAM 29A (39+787) - PUENTES EL MANGO Y SAN CIPRIANO RIO CARRIZAL RÍO MEZCALAPA REFORMA Topografía Simulación de flujo en cauces y llanuras

28 Modelos Matemáticos Vertedor El Censo, Tabasco MODELO FÍSICO MODELO MATEMÁTICO PROTOTIPO

29 Procesos Costeros Coordenadas UTM (metros) Elevaciones (metros) Coordenadas UTM (metros)

30 La Ecuación Universal de Pérdida de Suelo (EUPS) es: E= L S K C R P (P = 1) L S K C R E Ton/ha/año * * * =

31 SUBCUENCA PICHUCALCO Cuenca Pichucalco Erosión Hídrica Rango km 2 ton/ha/año % de área Ligera 0 a Moderada 10 a Alta 50 a Muy Alta >

32 Sistema SCADA Agua y Saneamiento

33 Objetivo PUMAGUA Agua saludable, acción de todos Implantar un programa integral de manejo, uso y reuso del agua en la UNAM, con la participación de toda la comunidad universitaria. Metas Disminuir el consumo de agua potable en un 50%. Mejorar la calidad del agua para uso y consumo humano y para reuso en riego, para cumplir con las normas más estrictas. Involucra a la comunidad universitaria en el uso eficiente del agua.

34 SCADA EN CIUDAD UNIVERSITARIA UNAM Telecontrol y monitoreo de: 3 Pozos de abastecimiento de agua y sistemas de desinfección. 3 Tanques de Regularización 5 sectores hidráulicos y 19 Subsectores 2 Válvulas Reguladoras de Presión Medición de caudales en tiempo real 8 macro medidores 260 micro medidores 64 cisternas. Presiones en la red. Cloro Residual en la red en tiempo real.

35 Componentes Sistema SCADA. Ciudad Universitaria. UNAM. Sensores Sensores de nivel Sensores de presión micro medidores Transmisión por Radiofrecuencia ,MHz/ UHF MTU Terminal Maestra Sistema de monitoreo de suministro de agua de la UNAM Base de datos Sensores de cloro GATEWAY (Traducción señal analógica a señal digital) IP Fija 10 Mbps. protocolo Red Local 10 Mbps. Switch Salida analógica Modbus RTU (4 20 ma) Fibra óptica. Red UNAM 1Gbps. Protocolo TCP/IP Macro medidores (Pozos y Sectores Hidráulicos) Salida analógica (4 20 ma) Válvulas Reguladoras de Presión UTR - PLC Comunicación Switch HMI Interfaz Observatorio del agua Sistema de Información Geográfico (SIG) Página web de PUMAGUA Válvulas de seccionamiento Sistemas de Riego

36 Acción PUMAGUA Agua saludable, acción de todos Resultados tangibles en la reducción del consumo de agua. EN 2008 El 15% de muebles de baño con fugas y el 12% se encontraban fuera de funcionamiento.. HOY Recuperación de caudales en la red de distribución y edificios Recuperación 43 l/s Reducción del caudal: 25% de lo que se extrae de los pozos Programa de muebles de baño de bajo consumo ahorrando 40% de agua. Se han instalado 3750 muebles en 64 dependencias. Fichas técnicas de los muebles de baños de bajo consumo para la UNAM.

37 Organismos Operadores en México con Sistemas SCADA Ciudad de México León, Guanajuato Monterrey, Nuevo León Puerto Vallarta, Jalisco Celaya, Guanajuato Matehuala, San Luis Potosí Querétaro, Querétaro Morelia, Michoacán Atizapán, Estado de México Otros 15 organismos operadores en la República Mexicana cuentan con un sistema de Adquisición de datos a distancia

38 SCADA. Ciudad de León, Guanajuato SAPAL Desde 2003 monitoreo y control Telecontrol de los 127 pozos de abastecimiento de agua. Telecontrol de los 19 rebombeos. Telecontrol de Válvulas Reguladoras de Presión. Transmisión por Radio Frecuencia UHF (900 MHz) y transmisión por microondas.

39 SCADA. Ciudad de México SACM Sistema de Agua Potable (2003) Telecontrol de 282 pozos de 780. SACM Telecontrol de 295 de 336 sectores hidráulicos Drenaje Profundo (2003) Transmisión por Radio Frecuencia UHF (400 MHz) Monitoreo de 22 de 38 Lumbreras Sistema de Lluvias (1988) Monitoreo de 78 Estaciones Pluviométricas

40 Son indiscutibles los beneficios de SCADA Colecta de mayor cantidad de datos para formular y calibrar mejores herramientas de decisión (modelos) Responde en tiempo real en la operación de infraestructura Diagnostica eficiencia y mejora la operación de sistemas Permite analizar alternativas de diseño de las obras Optimiza y facilita la toma de decisiones Puede proporcionar información al público SCADA SAPAL. LEON, GUANAJUATO SCADA SACM. CIUDAD DE MÉXICO

41 SCADA en Infraestructura de Riego

42 Distrito de Riego del Yaqui

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44 Interface Hombre Máquina

45 Ejemplo: Parshall Nuevo Delta

46 Ejemplo: Parshal Km 23

47 Ejemplo: AGL Mesa Arenosa

48 Sistema de Medición Remota AFORADORES REPRESOS 5 Oct 2006

49 Reflexiones finales La información es indispensable para la toma de decisiones. Mayor cantidad de información significa mayor confiabilidad? Existen carencias que dificultan el empleo de herramientas para la toma de decisiones y la administración del agua. Se requieren modelos ajustados a condiciones específicas y debidamente calibrados. En uso y calidad del agua, la información disponible es escasa y no totalmente confiable.

50 Reflexiones finales Se requiere de mecanismos que permitan modernizar y facilitar el acceso a los datos producidos por las redes y sistemas de información del agua. Es necesario replantear la organización del sistema nacional de información sobre el agua: Generación de los datos básicos Desarrollo de productos primarios Transformar los datos básicos en información asequible para su uso en la toma de decisiones

51 Reflexiones finales Factores que limitan la aplicación de la TIC s TIC s necesidades básicas: Recursos humanos capacitados Inversión en mantenimiento Control del vandalismo Problemas frecuentes en el diseño: Flexibilidad Tener protocolos abiertos Ser escalables Favorecer la autonomía técnica de los usuarios

52 Reflexiones finales Necesidad de atender la continuidad del proceso completo de generación del conocimiento y decisión Generación de información Transmisión de datos Validación Toma de decisiones Análisis y síntesis de resultados Alimentación de modelos matemáticos

53 Reflexiones finales El agua representará un problema cada vez más crítico en las próximas décadas. Necesitamos nuevas visiones y conocimientos para atender los nuevos retos. La información y la innovación tecnológica representan la clave en el futuro. Necesitamos una mayor vinculación entre la academia, los gobiernos y la industria

54 Gracias! Dr. Fernando J. González Villarreal Investigador - Instituto de Ingeniería Coordinador Técnico - Red del Agua UNAM