HIDROLOGÍA SUPERFICIAL OPERATIVA

Transcripción

1 Departamento de Geología FCEN Universidad de Buenos Aires 12 de Mayo de 2015 HIDROLOGÍA SUPERFICIAL OPERATIVA Cuenca del Plata Interpretación de los Procesos Involucrados Manejo de las Incertidumbres Carencias y Excesos de Información Sistema de Alerta Hidrológico de la Cuenca del Plata Ing. Juan BORÚS Área de Modelación y Pronóstico Hidrológico

2 Departamento de Geología FCEN Universidad de Buenos Aires 12 de Mayo de 2015 Cuenca del Plata Conceptos Relevantes Herramientas de Modelación Emergencias Afrontadas Sistema de Alerta Hidrológico de la Cuenca del Plata Ing. Juan BORÚS Área de Modelación y Pronóstico Hidrológico

3 Departamento de Geología FCEN Universidad de Buenos Aires 12 de Mayo de 2015 Cuenca del Plata Sistema de Alerta Hidrológico de la Cuenca del Plata Ing. Juan BORÚS Área de Modelación y Pronóstico Hidrológico

4 CREACIÓN DEL SISTEMA DE ALERTA HIDROLÓGICO DE LA CUENCA DEL PLATA 8 DE FEBRERO DE 1983 PRIMERA REUNIÓN EN RESISTENCIA (CHACO) ACUERDOS A NIVEL DIPLOMÁTICO ORGANIZACIÓN INSTITUCIONAL CREACIÓN DEL COAH BUENOS AIRES RESPONSABILIDAD POLÍTICA: SSRH RESPONSABILIDAD TÉCNICA: INCYTH (HOY INA) PLANTEO DE UN SISTEMA POR NODOS PROVINCIALES PRIMEROS MENSAJES POR TELEX DESTINATARIO PRINCIPAL: DEFENSA CIVIL

5 Precipitación Acumulada Anual: mm Descarga al RDLP: m3/s Escorrentía: 0,19 Descarga teórica

6 CUENCA ÁREA (km2) MÓDULO (m3/s) QESPEC (lt/seg*km2) Alto Paraná ,7 Iguazú ,9 Paraguay ,7 Paraná en Argentina ,8 Uruguay ,1 TODO ,9

7 MAPA00-HIDROGRAFÍA Minería Soja/Caña/Ganadería Soja Ganadería Arroz Soja

8 MAPA02-ISHOIETAS

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10 MAPA03-PRESAS

11 Estado de los Embalses Brasileños de Cuenca del Plata al 27/abr/2015 % volumen de embalse ocupado +- variación semanal 0% 0% 26% +4% 63% 0% 51% +4% 0% 0% 52% +5% 92% +3% 26% +1% 24% +1% 25% 0% 32%-1% 88% +1% Nivel de Cola del Embalse en cota 83,29m 67% 0% 93% +8% Salto Santiago 27% -3% 29% -2% 56% +4% 28% -1%

12 Dic-98 Jun-99 Dic-99 Jun-00 Dic-00 Jun-01 Dic-01 Jun-02 Dic-02 Jun-03 Dic-03 Jun-04 Dic-04 Jun-05 Dic-05 Jun-06 Dic-06 Jun-07 Dic-07 caudales medios mensuales en YACYRETA (m3/s) La influencia del desarrollo hidroeléctrico sobre el pulso hidrológico del rio Paraná Ing. Luis Marcelo Cardinali - Abril EFECTO NETO DE REGULACION DEL SISTEMA DE EMBALSES AGUAS ARRIBA DE YACYRETA. PERIODO YACYRETA con la regulación de la Cuenca Superior (valores reales) YACYRETA sin regulacion de la Cuenca Superior (Naturales ajustados V1) 0 CAUDALES REALES Y SIMULADOS SOBRE LA BASE DE LOS CAUDALES NATURALES EN ITAIPU; SALTO CAXIAS Y CUENCA NO CONTROLADA (EBY-2008)

13 OBRA HIDROELÉCTRICA EJEMPLO: SALTO CAXIAS LLENADO DEL EMBASE: SEPTIEMBRE 1998

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17 Área de Modelación y Pronóstico Hidrológico

18 Departamento de Geología FCEN Universidad de Buenos Aires 12 de Mayo de 2015 Conceptos Relevantes Sistema de Alerta Hidrológico de la Cuenca del Plata Ing. Juan BORÚS Área de Modelación y Pronóstico Hidrológico

19 END - TO - END Es la Cadena de Información Evaluación de tendencias climáticas Evaluación de la condición hidrológica previa Registros de variables meteorológicas Registros de variables hidrológicas Monitoreo continuo Pronósticos Informes públicos nacionales públicos provinciales públicos locales organizaciones particulares

20 EMERGENCIAS HÍDRICAS Pautas Principales Vivir cerca del agua No existe Probabilidad CERO Variabilidad Climática Cuencas con Diferente Memoria Sistema de Alerta: es un traje a medida Medidas Estructurales y No Estructurales Planes de Contingencia

21 PERCEPCIÓN DEL RIESGO La existencia de sistemas de alerta es de gran utilidad, pero no evita de modo integral la posibilidad de existencia de daños, la magnitud de los cuales resulta en función de la percepción del riesgo, es decir cómo las personas sujetas a sufrirlos toman conciencia de que están expuestas al desarrollar actividades en zonas susceptibles AVERSIÓN AL RIESGO Es la definición de un TECHO aceptable de riesgo. Lo adopta el tomador de decisiones, en un escenario dado y con un horizonte determinado. Implica necesariamente una cuantificación previa, tanto del riesgo como de los costos resultantes de la superación de dicho techo. MAPAS DE RIESGO a) Tentación por intentar mapas de TODAS las amenazas sobre TODAS las actividades. b) Debe elegirse la actividad y luego caracterizar las amenazas para cuantificar finalmente (si es posible) la vulnerabilidad asociada. c) Todo depende del horizonte de previsión, asociado a la dinámica del fenómeno natural o antropogénico.

22 TOMA DE DECISIONES Todos quieren saber qué pasará.. Todos deciden algo.. Importante En La Argentina el recurso hídrico es provincial!!! Paulo Pontes IPH - Brasil

23 TOMA DE DECISIONES En cada paso se hacen abstracciones (se toman decisiones) se perciben los riesgos... (se adoptan aversiones) se comunican COPARTICIPACIÓN DEL RIESGO Por tanto: necesidad de interacción multidisciplinaria necesidad de monitoreo sistemático

24 El DÉFICIT de información genera incertidumbres demora la acción El EXCESO de información genera confusiones acelera el caos Por lo tanto, el mensaje con pronósticos Debe ser ÚNICO!!!!! Debe ser SIMPLE y CLARO Debe ser adecuado al DESTINATARIO Debe ser OPORTUNO Debe tener FORMATO CONOCIDO

25 Horizonte Deseable de Pronóstico Hidrológico TIEMPO ÚTIL: Es la máxima demora admisible en conocer la información necesaria de causas cuyos efectos se desea ponderar Ganaderos de islas o bajíos ribereños Uso consuntivo humano Defensa civil Generación eléctrica Entes portuarios Navegantes fluviales Uso consuntivo agrícola Estacional (permanencia) Meses Semanas Estacional Semestral Estacional Estacional (época de lluvias)

26 TIEMPO ÚTIL Es la máxima demora admisible en conocer la información necesaria de causas cuyos efectos se desea ponderar Diferencias con el Tiempo Real: a) No siempre se necesita todo y ya mismo b) El pronóstico depende de una parte reducida de la información que se recibe c) Fenómenos de dinámica muy distinta d) El uso del recurso hídrico también tiene requerimientos distintos e) Cuencas de diferente respuesta

27 FORTALEZAS PARA EL ANÁLISIS Experiencia Acumulada 25 años de ejercicio diario de la HO Estrecha relación con los organismos nacionales Continuo contacto con las DPH Funcionamiento integrado de las tres áreas Capacidad de Modelación

28 LIMITACIONES EN EL ANÁLISIS Líneas de Trabajo En el manejo de las incertidumbres. En la integración de redes de medición. En la Integración Multidisciplinaria. En la actualización de las vulnerabilidades.

29 INFORMACIÓN BÁSICA Se necesita para el Análisis Hidrológico Climática (tendencias) Meteorológica (lluvia, viento) Hidrológica (altura, caudal, humedad de suelo) Conocimiento Previo de la Cuenca (experticia) Situación Antecedente Susceptibilidad / Vulnerabilidad Requerimientos del Usuario Información Requerida vs Disponible

30 CONCEPTOS RELEVANTES Cadena de Información Gran variabilidad temporal de los eventos Acotado horizonte de predicción Incertidumbre por escasa densidad de datos hidrometeorológicos Necesidad de un análisis hidrológico espacial (sensores remotos) Importancia del análisis conceptual previo a la modelación El monitoreo y predicción hidrológicos ( Sistema de Alerta ), en forma continua y permanente, son la medida no estructural que permite acotar la problemática con mayor éxito USUARIO DEL RECURSO HÍDRICO ES NECESARIAMENTE USUARIO DEL SISTEMA DE ALERTA

31 Departamento de Geología FCEN Universidad de Buenos Aires 12 de Mayo de 2015 Herramientas de Modelación Sistema de Alerta Hidrológico de la Cuenca del Plata Ing. Juan BORÚS Área de Modelación y Pronóstico Hidrológico

32 Modelación y Pronóstico Hidrológico En un sistema de información Puente entre el análisis conceptual básico y el usuario del sistema Hacer una buena caraterización del escenario hidrológico Entender las necesidades de información Manejar con criterio las incertidumbres

33 Modelos 1. Variedad de Modelos 1. Contínuo o por eventos. 2. Agregado o distribuído 3. Determinístico o estocástico 4. Conceptual o tipo caja negra 2. Ventajas de los Modelos Conceptuales 1. Alta probabilidad de predecir eventos extremos 2. Los parámetros representativos de las cuencas pueden ser ajustados para reflejar los cambios de uso de la tierra 3. Posible utilización en la solución de otros problemas diferentes al pronóstico de escurrimientos en ríos

34 Área de Modelación y Pronóstico Hidrológico Área de modelación hidrológica e hidrodinámica Actividades 1 Modelación HIDRODINÁMICA de corto y mediano plazo. Tramo Yacyretá confluencia Paraná - Paraguay Tramo Puerto Pilcomayo confluencia Paraná - Paraguay Tramo Corrientes Villa Constitución Modelación HIDROLÓGICA en cuencas aforadas de afluentes a los cursos principales. Modelo de Sacramento - NWSRFS Modelo HEC-1 Modelo de Sacramento Modificado ALEJO Aplicación de modelos de REGRESIÓN MÚLTIPLE a series de niveles y caudales. Coeficientes variables estimados mediante filtro de Kalman. Utilización para pronóstico de niveles y caudales medios semanales y medios mensuales. Utilización para ajuste de errores del modelo hidrodinámico.

35 Área de Modelación y Pronóstico Hidrológico Área de modelación hidrológica e hidrodinámica Actividades 2 Armado de modelos de REDES NEURONALES. Para mejorar la previsión de las condiciones de borde en el modelo hidrodinámico Para pronóstico de corto plazo (Paraná Superior, Paraguay Inferior y Uruguay), Para pronóstico de mediano y largo plazo (Paraná Inferior), vinculando series de lluvia diaria, niveles y caudales. Elaboración de TRAZAS DE PRONÓSTICO. Evoluciones tentativas para distintas hipótesis Sobre la base de la perspectiva climática Horizonte de hasta 12 meses. Actualización semanal. Principales estaciones de referencia. Pronósticos de corto, mediano y largo plazo en estaciones principales. Pronósticos adecuados al requerimiento particular de los usuarios.

36 Modelación HIDRODINÁMICA Río PARANÁ Tramo Yacyretá confluencia Paraná - Paraguay Tramo Puerto Pilcomayo confluencia Paraná - Paraguay Tramo Corrientes Villa Constitución Aplicación de modelos de REGRESIÓN MÚLTIPLE a series de niveles y caudales. Coeficientes variables estimados mediante filtro de Kalman. Utilización para ajuste de errores del modelo hidrodinámico. Elaboración de TRAZAS DE PRONÓSTICO. Evoluciones tentativas para distintas hipótesis Sobre la base de la perspectiva climática Horizonte de hasta 12 meses. Actualización semanal. Principales estaciones de referencia.

37 Río URUGUAY Modelación HIDROLÓGICA en cuencas aforadas de afluentes a los cursos principales: Modelo de Sacramento Modificado ALEJO CUENCAS MODELADAS (territorio brasileño): Río IBICUY Río IYUÍ Río PIRATININ

38 Río PARAGUAY Aplicación de modelos de REGRESIÓN MÚLTIPLE a series de niveles y caudales. Coeficientes variables estimados mediante filtro de Kalman. Modelo de Balance Hídrico a escala mensual. Armado de modelos de REDES NEURONALES. Para mejorar la previsión de las condiciones de borde en el modelo hidrodinámico Para pronóstico de corto plazo (Paraguay Inferior), Para pronóstico de mediano y largo plazo, vinculando series de lluvia diaria, niveles y caudales.

39 Río IGUAZÚ Modelación HIDROLÓGICA en cuencas aforadas de afluentes a los cursos principales. Modelo de Sacramento-NWSRFS Modelo HEC-1 Modificado ALEJO

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45 Variables a pronosticar QPE QPF Caudal Pico Umbral de Emergencia Permanencia sobre umbral Instante de superación de umbral Instante al pico

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47 Modelo de humedad de suelo SAC-SMA Intercepción Tipo de Suelo Zona Sup. Humedad y Agua Subterránea almacenada Zona Inf.

48 Modelación hidrológica propuesta ET1 P MODELO SACRAMENTO DIFERENCIAL 0 X 1 INT SR -Precipitación-escorrentía + Ruteo de hidrogramas -Paramétrico (10 p.) ET2 0 X 2 GW / PC 1.GW 1 + BF SR+BF +.X 3 -Cuatro variables de estado -De inspiración física -Conceptual -Agregado -Continuo.GW 1.X 4

49 Precipitación (mm) Variables de entrada: Precipitación media areal Fuentes de datos: Pluviómetro EEA INTA Pergamino y = -2E-08x 4 + 2E-05x x x R 2 = Estimación satelital GOES Día Juliano Radar meteorológico EEA INTA Pergamino

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53 Lectura de Escala (cm) Área de modelación hidrológica e hidrodinámica Productos: MODELOS NUMÉRICOS: MODELO HIDRODINÁMICO EZEIZA V Productos: Bajante 1999 / Corrientes (km 246) Pilcomayo H (10 días) Corrientes Yacyretá Q (10 días) Villa Constitución H (10 días) Jul Ago Sep Oct Nov Dic Ene Feb Mar Abr May Jun Jul-00 Tiempo (días) modelo medición - Esquema Tramo Modelado -

54 Esquema Causa y Efecto Sin Incertidumbre (Enfoque Determinista) Influencia Inversa Causa Sistema Bajo Influencia Efecto

55 Esquema de Causa y Efecto Con Incertidumbre (Enfoque Estocástico) Influencia Inversa n Influencia Inversa... Influencia Inversa 3 Influencia Inversa 2 Influencia Inversa 1 Causa Sistema Bajo Influencia Efecto 1 Efecto 2 Efecto 3 Efecto... Efecto n

56 Pronóstico Hidrológico (cómo informar al usuario del sistema)

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58 PERMANENTE INCREMENTO DECREMENTO DETECCION DE CAMBIOS Clasificación hídrica superficial XX Congreso Nacional de Agua III Simposio de Recursos Hídricos del Cono Sur Proyección:Transverse Mercator - WGS84 SITUACION HIDRICA: 10/06/ /09/2002 SENSOR: Landsat 7 ETM Shuttle Radar Topography Mission (SRTM)

59 XX Congreso Nacional de Agua III Simposio de Recursos Hídricos del Cono Sur

60 XX Congreso Nacional de Agua III Simposio de Recursos Hídricos del Cono Sur

61 IMAGEN SAC-C 31 DE DICIEMBRE 2004 ESTACION MARIANO PINTOS OBSERVADO: 117 MODELADO: CAUDAL RÍO IBICUÍ - 1/sep/2004 / 28/feb/2005 Fecha de Toma ESTACION MARIANO PINTOS RIO IBICUI

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63 CAUDAL (m3/s) LLUVIA (mm) RÍO IBICUÍ - MODELACIÓN HIDROLÓGICA sep-04 1-nov-04 1-ene-05 1-mar-05 1-may-05 1-jul-05 1-sep-05

64 Rio Ijui. Corrida de Calibración. (1mm/día = 109 m 3 /s)

65 Río Ijui. Corrida de Validación. (1mm/día = 109 m 3 /s)

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67 Modelo Sacramento Modificado Gualeguay

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69 ESP - TRAZAS DE PRONÓSTICO 12 meses hacia adelante. Condición Inicial: diciembre 2003

70 Departamento de Geología FCEN Universidad de Buenos Aires 12 de Mayo de 2015 Emergencias Afrontadas Sistema de Alerta Hidrológico de la Cuenca del Plata Ing. Juan BORÚS Área de Modelación y Pronóstico Hidrológico

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75 Área de Modelación y Pronóstico Hidrológico

76 Área Sensores Remotos y SIG Productos: Productos: INTEGRACIÓN RASTER Y VECTORIAL EN TIEMPO REAL: CAÑADA DE GÓMEZ NOV 2000

77 Clasificación de encharcamiento septiembre 2001 y superposicion Prosesamiento :Gabriel Barrria 0 50 km AMARILLO: excedente de septiembre 2001 BLANCO: superposicion de IMAGEN SAC-C

78 Clasificación de encharcamiento septiembre de 2002 y superposicion Prosesamiento :Gabriel Barrria 0 50 km AMARILLO: excedente de septiembre 2002 BLANCO: superposicion de IMAGEN SAC-C

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81 Productos: Productos: Área Sensores Remotos y SIG Productos: MULTITEMPORAL SOBRE IMAGEN ALTA RESOLUCIÓN: SANTA FE JUN 02 + ENE 03 + ABR 03

82 Productos: Productos: Área Sensores Remotos y SIG CARTA INTERNACIONAL ESPACIO Y GRANDES DESASTRES: LANDSAT 7 SANTA FE 1 MAY 2003

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84 PRECIPITACIÓN ESTIMADA CON IMÁGENES SATELITALES ENTRE 27/feb/07 Y 05/mar/07

85 Estimación de Precipitación Acumulada entre el 27 y el 30 de marzo 2007

86 Área de Modelación y Pronóstico Hidrológico

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90 EMERGENCIA 2013 RÍO IGUAZÚ + RÍO PARANÁ (un caso de variabilidad intraestacional)

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94 Ing. Luis Marcelo CARDINALI - EBY Proyecciones preliminares del pico de la crecida (a priori, utilizando solo la salida del NCEP) 17 de junio de 2013.Qmax < m3/s, a 10 días? (Tr < 5 años). 18 de junio de 2013.Qmax >= m3/s, a 20 días? (Tr 100 años) 19 de junio.q max < m3/s, a 15 días? (Tr 10 años) Conclusión: Demasiada variabilidad considerando un solo modelo de precipitaciones. Nota: Esto puede ser extendido a otros modelos existentes 20 de junio Qmax =40000 m3/s, a 7 días. (Tr < 20 años)

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96 Departamento de Geología FCEN Universidad de Buenos Aires 12 de Mayo de 2015 Reflexiones Finales Sistema de Alerta Hidrológico de la Cuenca del Plata Ing. Juan BORÚS Área de Modelación y Pronóstico Hidrológico

97 IMPORTANCIA DEL ANÁLISIS MULTIDISCIPLINARIO GEOMORFÓLOGOS Comprensión de la dinámica de las cuencas. Estimación de la sensibilidad de la respuesta de las cuencas. Interacción Delta Río de la Plata. HIDROGEÓLOGOS Interacción entre curso fluvial y sus márgenes. Comparación entre cuencas vecinas. Historia de los devaneos fluviales. AGRÓNOMOS Correcta interpretación de la capacidad de retención. Valoración de la de la dinámica de la fracción retenida en el suelo. METEORÓLOGOS Variabilidad climática. Utilidad de los radares. Pronóstico por conjuntos (trazas). Comprensión sinóptica de los eventos.

98 OBJETIVOS DE CORTO PLAZO Integración entre centros del INA. Fortalecimiento de la relación con los organismos provinciales. Proyectos conjuntos con organismos nacionales. Integración en el marco de Cuenca del Plata. ORDEN DE PRIORIDADES Primero tener información básica adecuada.. Luego, recursos humanos y materiales para el análisis Actualizar permanentemente los requerimientos de la comunidad. Si se tiene modelos mejor y si no también.

99 Muchas Gracias!!!