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Título:
“MODELO DE DISPONIBILIDAD DEL AGUA ANTE IMPACTOS DE ESCENARIOS REGIONALES DE CAMBIO CLIMÁTICO A NIVEL
CUENCA: CASO DE ESTUDIO
DEL RÍO SOTO LA MARINA EN TAMAULIPAS, MÉXICO”.
Sede Regional: Noreste
Fecha: 23 de Octubre del 2014.
Autores:
Rocío del Carmen Vargas Castilleja. Edgar Omar Ruiz del Angel
Gerardo Sánchez Torres Esqueda. Julio Cesar Rolón Aguilar.
Una de las mayores amenazas bajo cambio climático será el aumento en la evapotranspiración a costa de
infiltración y escurrimiento.
Los escenarios de aumento de temperatura para México sugieren incrementos en la temperatura de entre 2 y 3°C
hacia mediados del presente siglo.
Se estiman disminuciones de disponibilidad del recurso en promedio de entre 15 y 20% en gran parte del país.
Resaltando…
Los estudios actuales del recurso agua son de suma importancia cuando se analizan desde un enfoque de cuenca y se dirigen hacia una gestión integral que comprende todos los usos de agua, el medioambiente y las problemáticas entre los usuarios, el
balance oferta-demanda del agua y el diseño de estrategias de control y conservación de los recursos hídricos (Cotler, 2004).
La relación más directa entre agua y clima se encuentra con la precipitación;
“A mayor precipitación más caudal” En los años 1933, 1967 y 1978, las lluvias por encima de lo normal llevaron a
un mayor caudal del Río San Fernando, en Tamaulipas.
Sin embargo, no solo la variabilidad de la precipitación podría incidir en la
disminución del gasto, sino también en la demanda que se genere…
“El mayor consumo del recurso agua , se refleja cada vez en menor gasto“
Caudal (gasto) medio mensual (m3/s) en la estación San Fernando, Tamaulipas, y precipitación (mm) mensual en el punto 99.75W, 25.25N entre 1930 y 1999.
Fuente: CONAGUA e IRI, citado en CONAGUA, 2012
El aprovechamiento de los recursos hídricos, está ligada a la precipitación pluvial que se divide en dos fracciones:
El 70% del volumen de agua precipitado se evapora.
El 30% escurre en la red de drenaje natural o se infiltra.
Las cuencas son la unidad de gestión del agua y en México según las estadísticas del agua (2013) hay 731 de ellas, las
cuales representan áreas de oportunidad para una eficiente y efectiva administración de los recursos hídricos.
Objetivos…
Se aplicó una herramienta de modelación de los recursos hídricos para la cuenca costera del Río Soto la Marina ubicada en la región hidrológica 25 y administrativa IX Golfo-Norte. Se reunieron los insumos necesarios, así como el procesamiento de información que se suministró al programa.
Se estimó una reducción de escala con base en las salidas de un simulador de modelos climáticos, para establecer las anomalías de precipitación de las estaciones climatológicas en la cuenca y ubicadas dentro del polígono de cada tramo que comprende la red de drenaje de la cuenca.
Se analizó la disponibilidad del agua en la cuenca con base en los resultados obtenidos al correr el modelo, estimando dos indicadores relevantes: demanda de agua no satisfecha y la cobertura. Lo anterior considerando un estado actual con base histórica y bajo escenarios regionales de cambio climático producto de la reducción de escala.
-Se localiza en la RH25, en el Organismo de Cuenca o Región Hidrológica-Administrativa Golfo Norte IX.
-Pertenece al Consejo de Cuenca es el Núm. 18, este
representa la integración de la CONAGUA, el Organismo de Cuenca, autoridades federales, estatales, municipales y
representantes de usuarios de agua.
-La precipitación media anual en el periodo 1981-2010 es de 681.51 mm, con una temperatura ambiente promedio de 19.14 0C, estos datos fueron
obtenidos de la base de datos del CLICOM 2010 para 45 estaciones climatológicas dentro y fuera del área de estudio.
Área de Estudio y Métodos…
El área de Drenado de la drenado de cuenca es de 21,245 Km2 y se
ubica en la parte central del estado, siendo de gran importancia
por su actividad agrícola y pecuario.
Cuenta con un importante vaso de almacenamiento, la presa Vicente Guerrero (Las Adjuntas), mayor regulador de la distribución del
agua en la cuenca, sobretodo para la cuenca baja, esto a través del DDR086 del Río Soto la Marina.
La modelación de la disponibilidad de agua consistió en incorporar los escenarios de cambio para cada uno de los horizontes proyectados a la base de entrada del modelo hidrológico construido de la cuenca. El análisis se centró en los efectos que el cambio climático puede tener en la disponibilidad del recurso hídrico en la cuenca del Río Soto la Marina, con base en diversos indicadores, que representan la infraestructura y el sistema de derechos de agua de la cuenca.
Para la conformación del modelo de disponibilidad se dividió a toda la red de drenado de cuenca en 22 tramos, cuya
hidrometría fue lograda mediante generación sintética para los tramos
aforadas y para los no aforados se aplicaron herramientas tecnológicas para la obtención
de los registros requeridos.
Método Aplicado al Cálculo y
Generación de Gastos Fuente Ecuación
Complementación de Datos
Faltantes .
Método Relación de Áreas
Bercián y Palomo, 2004: p. 14
Pizarro et al., 2009: p. 173
Adecuación de la ecuación para el caudal
faltante, considerando las áreas de aportación,
por ser dos estaciones muy cercanas.
Método Racional (SIATL)Aparicio, 2012: p. 209;
Carrasco, 2010: p. 2
Ajuste de Precipitación por
área
Campos, 1998: p. 4-50;
McCuen, 1989: p. 150
Adecuación de los valores de PCP en 24 hrs.
según el área de la cuenca.
Método de Snyder
(Hidrograma Unitario
Sintético)
Ponce, 1989: p. 175
Método de Markov Campos, 2007: p. 366
Método Downcaling
(Escenarios de CC)Fuente Ecuación
Método del Cuadrante McCuen, 1989: p. 159
L*
= 72 + 3 (
= /
( - x ) + 2
Considerando 1.35
n
j j
ii
d
dw
12
2
1
1
n
i
ii pwP1
Wi = Peso de cada uno de los vértices de una
celda de resultados para estimar las anomalías de
precipitación o temperatura en cada
estación climatológica.
P = Anomalía media ponderada de precipitación, o
temperatura, en una estación climatológica.
Pi = Anomalía de precipitación, o temperatura, en cada uno de
los vértices de una celda de resultados del programa MAGICC/SCENGEN5.3.
Construcción del Modelo:
-45 estaciones climatológicas para la línea base 1981-2010 (cumplieron >=90% de registros de pcp). -Estructuración de toda la red de drenado de la cuenca por tramos con base en el DOF. Con base en los archivos shape de la Red Hidrográfica escala 1:50,000, Ed. 2.0. -11 estaciones hidrométricas y 2 asignaciones de aforo sintéticas. -47 Centros de Demanda (26 CDU y CDR por municipio y 21 CD con base en DOF (2013) para los usos Agrícola, Pecuario, Acuíloca, Múltiple, Industrial, Uso Hidroeléctrico. - Las dotaciones de agua para CDU se asignaron con 300 lts./hab./día (109.5 m3) y al CDR con 130 lts./hab./día (47.45 m3). -35% de uso consuntivo para CDU y CDR y 70% para los demás usos. -35% de pérdidas de agua (fugas) para CDU-R y 30% para los demás centros (incluso DDR086). -Determinación de gastos en el área NO AFORADA, afectando PCP por un factor de ajuste del 0.65, considerando tormentas típicas de 1 hr. y un coeficiente de escurrimiento mensual, relacionando PCP en exceso y la PCP ponderada. -Se obtienen 22 tramos que representan el comportamiento hidrológico de toda la cuenca. -Salidas de Magicc/Scengen con reducción de escala mediante el Método del Cuadrante.
-Se aplicó el programa WEAP 3.43 (Water Evaluation And Planning System), el cual permitió analizar diversos posibles escenarios del manejo de los recursos hídricos bajo condiciones actuales de operación sin considerar los efectos del cambio climático (escenario referencia) y considerando los efectos del cambio climático en términos de oferta y demanda de agua.
-Se consideró el MCG MPIECH-5 para el SRES A1B (4ta. CN
ante la CMNUCC) para los horizontes 2015, 2050 y 2050, mostrando resultados para los meses de enero, mayo,
agosto y noviembre.
Para el caso de las proyecciones de cambio climático, fueron aplicadas las anomalías a las precipitaciones mensuales, obtenidas de la reducción de escala mediante el Método del Cuadrante, considerando las salidas del Magicc/Scengen 5.3, a los caudales medios mensuales en todos los tramos incorporados al modelo. El impacto del cambio climático en los escurrimientos de la cuenca, se asumió como relación directa del comportamiento de las anomalías de precipitación proyectadas.
Impacto del CC en los Caudales
Modelo Construido
(Interfaz WEAP)
Resultados Representativos del Modelo
-Demanda de agua no satisfecha: refleja los centros de demanda de
agua que no reciben la totalidad de la demanda de agua anual, distribuida mensualmente mediante algún criterio preestablecido. Este indicador permite determinar qué tan serio es el problema de escasez de agua
en algún centro de demanda de agua.
Se presentan 2 indicadores de demanda de agua.
-Cobertura: refleja el cumplimiento de la demanda, la satisfacción de la
demanda de agua a los diversos centros de demanda.
Varía entre 0% (no entrega de agua) a 100% (cobertura total de la demanda de agua).
ID_CLAVE NOM SUBCUENCA CORRIENTE Area (Km2) LON LAT Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov DicEscurrimientos Medio
Anual
25040 MAGUEYES RH25Be R. Pilón 1 273 -99.558333 24.569444 1.54 1.13 1.21 1.03 1.59 3.97 25.19 7.29 18.37 9.22 4.19 1.97 76.70
25085 PILÓN III RH25Be R. Pilón 2 2271 -98.901666 24.138333 1.58 1.77 1.94 4.00 8.78 15.37 16.40 12.46 32.24 14.74 5.89 2.24 117.41
25034 PUERTO DE VALLES RH25Bg R. Blanco 2179 -99.595833 24.155555 7.61 6.41 6.21 5.82 6.32 7.44 8.22 10.61 18.98 13.24 10.76 9.51 111.12
25043 EL TOMASEÑO RH25Bf R. San Antonio 504 -99.436111 24.251388 1.74 0.66 0.60 1.41 2.42 12.90 18.40 18.22 36.39 20.74 7.82 3.73 125.04
NA TRAMO4_RÍO SAN ANTONIO_b (El Tomaseño)RH25Bf R. San Antonio NA NA NA 3.07 1.16 1.05 2.48 4.27 22.76 32.46 32.14 64.17 36.57 13.80 6.57 220.51
25091 EL BARRETAL II RH25Bf R. Puficación 1 1206 -99.141200 24.077600 9.97 7.49 6.85 5.44 8.29 23.71 14.13 33.03 203.27 42.00 16.42 10.01 380.59
25062 PADILLA II RH25Bf R. Puficación 2 379 -98.891666 24.036111 9.94 4.81 3.37 5.50 8.17 33.31 59.45 44.16 158.42 89.50 27.15 13.85 457.63
25038 CORONA RH25Bh R. Corona 1329 -98.951944 23.941666 3.37 2.10 1.18 2.34 5.79 17.30 27.51 17.14 52.11 26.21 7.80 3.75 166.59
25087 PASO DE MOLINA II RH25Bj A. Grande 1946 -98.739444 23.756111 0.94 0.16 0.17 0.17 0.31 2.35 7.84 0.81 14.59 3.45 0.23 0.05 31.05
NA Áreas No Aforadas RH25Bb Área No Aforada 5046 -98.6637 23.9591 4.60 2.28 3.62 21.09 79.44 84.38 74.88 94.12 195.53 71.55 7.23 3.51 642.23
238PRI Presa la Patria es Primero RH25Ba R. SLM1 131 -98.6026 23.9745 9.20 8.39 9.14 8.98 9.47 9.03 9.62 9.19 9.32 9.78 9.13 9.15 110.38
25114 SLM RH25Ba R. SLM2 3188 -98.438889 23.958333 42.98 39.71 44.22 45.07 48.56 48.21 67.28 62.09 59.96 71.12 40.08 39.19 608.47
25039 PASO DEL AURA RH25Bk R. Palmas 1569 -98.079166 23.641666 3.25 1.59 0.93 1.21 0.76 6.70 21.59 11.49 23.06 12.16 3.96 3.87 90.56
25LP La Pesca RH25Ba R. SLM3 1454 -97.738 23.7728 22.85 19.69 21.10 21.77 22.91 28.69 52.27 39.80 50.40 44.59 22.24 21.75 368.07
3,506.33Vol. medio anual de escurrimiento en la cuenca (Cp):
VOLÚMENES MEDIOS MENSUALES (Mm3)
POR TRAMOS
Volúmenes Medios de Escurrimiento Natural Mensual en el periodo 1981-2010 de la CRSLM, para los 22 tramos que conforman la red de drenado del Modelo Construido.
NA RIO SAN MARCOS_TRAMO 9 RH25Bb Área No Aforada NA NA NA 2.12 0.01 1.01 15.76 77.35 63.01 45.95 57.37 138.23 40.60 0.01 0.38 441.81
NA TRAMO7_RÍO CORONA_b (Corona) RH25Bh R. Corona NA NA NA 3.57 2.23 1.25 2.48 6.14 18.35 29.17 18.18 55.27 27.80 8.28 3.97 176.70
NA ARROYO SAN CARLOS_TRAMO 9 RH25Bb Área No Aforada NA NA NA 6.13 0.70 4.19 29.41 111.73 106.73 88.99 144.14 263.86 72.12 0.42 4.02 832.44
NA LAS PUENTES_TRAMO 9 RH25Bb Área No Aforada NA NA NA 0.73 0.00 1.21 11.44 54.50 56.15 33.70 61.02 135.85 32.16 0.11 0.03 386.91
NA ARROYO EL MORO_TRAMO 9 RH25Bb Área No Aforada NA NA NA 1.67 0.00 0.13 6.05 29.05 54.54 47.59 60.84 88.64 23.91 0.44 0.06 312.91
NA ARROYO SARNOSO_TRAMO 9 RH25Bb Área No Aforada NA NA NA 2.53 0.03 0.45 10.77 49.48 77.63 67.13 87.99 137.98 13.83 0.52 0.26 448.60
NA RÍO PURIFICACIÓN_2_b_TRAMO 9 (PADILLA II)RH25Bf R. Puficación 2 NA NA NA 11.16 5.24 3.83 8.33 18.85 45.64 72.41 59.36 194.40 104.79 29.45 15.13 568.59
NA RÍO GRANDE_TRAMO 9 RH25Bb Área No Aforada NA NA NA 1.62 0.24 0.36 1.69 6.51 9.24 16.34 8.16 35.19 9.78 0.34 0.14 89.61
3,257.56
6,763.89POR TRAMOS Vol. medio anual de escurrimiento en la cuenca (Cp):
Comportamiento de la hidrología base de la cuenca…
-Determinación por medio de SIATL, INEGI y BANDAS, CONAGUA.
Tramos que conforman el área no aforada, por lo que el almacenamiento estimado en este periodo 1981-2010 es de 3,257.56 Mm3
-Determinación por medio de hidrometría de BANDAS, CONAGUA y generación sintética para homologar el periodo de estudio con la base climatológica.
Demanda de Agua No Satisfecha MCG MPIECH-5 SRES A1B Horizonte 2015
El Río Pilón 2 para el uso agrícola es el más afectado, sobretodo para el mes de mayo, que representa el 64% del volumen total no suministrado en toda la cuenca, en este tramo se encuentran los municipios
de Villagrán, San Carlos e Hidalgo. El volumen no suministrado es de 8.55 Mm3 para mayo del 2015, mientras que el vol. de escurrimiento natural es de 8.78 Mm3 para mayo del tramo Río Pilón 2.
Se muestran solo los CD (Centros de Demanda) impactados.
Demanda de Agua No Satisfecha MCG MPIECH-5 SRES A1B Horizonte 2030
El Río Corona y el Área no Aforada para el uso agrícola presentan porcentajes de demanda no satisfecha, el 59% para el mes de noviembre en el Río Corona y el 30% para el Área No Aforada para el mismo mes. El Río Pilón 2 se mantiene con porcentajes elevados de demanda no satisfecha. El vol. no
suministrado para el Río Corona en noviembre del 2030 es de 3.4 Mm3, mientras que su vol. de escurrimiento natural medio es de 7.8 Mm3. Por lo que el 43.6% de agua no suministrada en ese CD.
Demanda de Agua No Satisfecha MCG MPIECH-5 SRES A1B Horizonte 2050
La condición en el centro de demanda Río Pilón 2 se mantiene, así como del Río Corona. Por ejemplo, para el Río Pilón 2 en el mes de agosto no serán suministrados 8.5 Mm3, de 12.46 Mm3
que escurren en promedio de manera natural. Por lo tanto el 68.2% del agua no será satisfecha para ese centro de demanda en noviembre del 2050.
Cobertura MCG MPIECH-5 SRES A1B Horizonte 2015
Los CD en Arroyo Grande muestra coberturas casi nulas, así como el Área no Aforada, para el mes de enero. Mientras que para los CD en Río Pilón 1 y 2 para el mes de agosto. Y nuevamente se
observa que lo más impactado son los usos prioridad 2…agrícola y pecuario.
Cobertura MCG MPIECH-5 SRES A1B Horizonte 2030
Mayo y Agosto son los más crudos en cuanto a cobertura para la cuenca alta del RSLM. Mientras que para el 2015 los CD se veían afectados por el mes de agosto, esta situación mejora para el 2030.
Cobertura MCG MPIECH-5 SRES A1B Horizonte 2050
Hay una ligera recuperación para el mes de agosto, sim embargo el CD Río Pilón se observa con afectaciones en el cumplimiento de la demanda de agua.
La actualización del padrón de usuarios de agua es imprescindible, pues es la única forma de conocer el estado de demanda de agua actual para los diversos usos, y con base en esto determinar las dotaciones correctas a concesionar y asignar.
CONCLUSIONES y RECOMENDACIONES Hacia la mitigación y adaptación al CC en la CRSLM
La calibración de los modelos de simulación con base en las condiciones reales actuales, es necesaria para una mayor resolución en las resultados a mediano y largo plazo.
La instauración de los consejos de cuenca, comités y comisiones de cuenca, así como las COTAS, son emergentes para esta cuenca en especial.
Realizar foros de trabajo, mesas redondas y talleres con los usuarios de agua de todos los usos, los tomadores de decisiones y las parte científica, es la mejor forma para entender las situaciones, consensar soluciones viables y actual prevenidamente, adaptándose de forma más efectiva a los cambios futuros.
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