comité del agua “planeación de la gestión multiobjetivo del agua en la cuenca del río yaqui”...

Comité del Agua

“Planeación de la Gestión Multiobjetivo del Agua en la Cuenca del Río Yaqui”

Salvador Díaz Maldonado

[email protected]

Arizona, E.U.ASonora, Mex. Chihuahua

Presa Lázaro Cárdenas(Angostura)

Presa Plutarco Elías C.(El Novillo)

Presa Álvaro Obregón(Oviáchic)

Río Bavispe

Río Moctezuma

Río Yaqui

19,292 km2

40,368 km2

11,792 km2

Valle del Yaqui

Río Yaqui

TotalCicloOviCicloNovCicloAngCiclo1,592.9851981-82294.3752003-04674.1582002-0393.4972002-031,905.1831996-97317.0882002-03803.1401981-82107.0262003-042,142.4131964-65402.8341998-99895.4982001-02154.3761996-972,210.2881968-69405.2191966-67903.4102003-04185.3751973-742,354.2931975-76406.7431977-781,329.4741996-97189.0291979-802,379.6811966-67412.9981997-981,329.7561964-65198.4221995-962,389.5542002-03421.3331996-971,331.2561968-69211.8011993-942,401.0511970-71429.2542001-021,343.7301979-80218.8011981-822,421.2471993-94467.0831964-651,462.5581986-87222.9102000-012,443.7461979-80480.0301976-771,479.2501975-76222.9312001-022,543.5441998-99483.5571975-761,529.8441993-94224.3121970-712,632.4262001-02517.3601965-661,534.1671977-78259.3361968-692,639.7271986-87530.1651988-891,631.3891970-71284.8011988-892,651.4231973-74532.9491992-931,672.1531966-67302.3091966-672,667.8761969-70534.1702000-011,676.8501969-70345.5741964-652,677.3641976-77545.3501970-711,743.1961976-77350.0941969-702,688.6781977-78571.0441981-821,752.0581998-99352.4081974-752,693.3761988-89601.5141995-961,791.6271997-98388.6531998-992,697.0711995-96614.3742004-051,810.0581973-74391.4861975-762,747.5901997-98619.6961968-691,877.8321971-72415.0181971-722,949.9161971-72640.9321969-701,878.4101988-89454.1381976-773,181.8361974-75655.9901973-741,897.1351995-96457.7991986-87

ESCURRIMIENTO EN EL HIDRO-SISTEMA DEL YAQUI

Algunos estudios previos:

• De la Peña (1997)

• Palacios (1997)

• Díaz (2001)

• Hernández (1971), citado por Vargas , (2003)

• …

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

hm

3

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

Mw

octnovdicenefebmarabrmayjunjulagosep

Consumo en uso agrícola

Demanda máx. de energía eléctrica

0

20

40

60

80

100

120

140

oct nov dic ene feb mar abr may jun jul ago sep

MEDIA MEDIANA DESV. EST.

MÁXIMA MÍNIMA

Hidro-generación en El Novillo, MwHistórica 1964-65 a 1999-00

0

20

40

60

80

100

120

140


MEDIA MEDIANA DESV_EST MÁXIMA MÍNIMA

Hidro-generación en El Novillo, MwHistórico: 1964-65 a 1999-00

Considerando que El Novillo genera con una variabilidad considerable (debido a que su hidro-generación ha estado sujeta históricamente al manejo para uso agrícola) y a que pudiera manejarse con mayor independencia (cómo fue diseñada) debido a su localización aguas arriba del Oviáchic, surge el siguiente objetivo:

Desarrollar una técnica de programación que apoye la toma de decisiones para la planeación del manejo del hidro-sistema de presas del Yaqui, analizando y conciliando los objetivos en conflicto: uso agrícola vs uso en hidro-generación eléctrica.

Angostura

QF1,j,tEV1,j,t

PP1,j,t

Novillo

QF2,j,t EV2,j,t

PP2,j,t

SC1,j,t

Oviáchic

QF3,j,tEV3,j,t

PP3,j,t

SC3,j,t

0.9*(R1,j,t+D1,j,t)

0.9*(R2,j,t+D2,j,t)

R3,j,t+D3,j,t

HP

HP

SISTEMA ASUMIDO DE PRESAS DEL RÍO YAQUI, SONORA

Capacidad máxima = 921.2 hm3

Capacidad útil = 898.4 hm3

Capacidad de descarga = 60 m3/s (dos tubos)Propósito: I, MI, R

Capacidad máxima = 3,628.6 hm3

Capacidad útil = 3,407.8 hm3

Capacidad de descarga = 120 m3/s (Gen. 1 y 2)Elevación = 245.8 m.s.n.m.Capacidad de descarga = 60 m3/s (Gen. 3)Potencia = 3 Gen. de 45 MW cada unoElevación = 198.625 m.s.n.m.Propósito: P, R

Capacidad máxima = 3,226.7 hm3

Capacidad útil = 3,161.7 hm3

Capacidad de descarga = 110 m3/s (C. Bajo)Capacidad de descarga = 154 m3/s (C. Alto)Potencia = 2 Gen. de 9.8 MW c/u en C. BajoCapacidad de descarga para generación = 120 m3/sElevación = 60.8 m.s.n.m.Propósito: I, MI, R

donde:

QF: escurrimiento, EV: evaporación, PP: precipitación, R: extracción, j: jvo mes (j=1, ..., 12), t: tvo año (t=1, ..., NAños), I: Irrigación, MI: Municipal e Industrial, P:Potencia, R:Regulación.

Objetivos en conflicto: Usos agrícola e hidro-generación

M A X Z R Dtt

N A

k j tjt

N A

k1 3

1 1

1 2

11

2

, , ,

M A X Z eP M W H D Dt

N A

j t j t j t

j

2

1

2 1 3

1

1 2

( ), , , , ,

(63,794 , 8,157,821)

(52,886, 15,909,110)

Punto óptimo

ZONA DE OBJETIVOS EN CONFLICTO (33 años)

MAX Ls.a.

(Z1 – 52,886.31)/10,907.38 >= L;(Z2 – 8,157,821.33)/7,751,288.78 >= L;

…

Decisión difusa: MAX L (33 años)

52,886 63,794

0.0

0.5

1.0

Z1

Z1

61,868

0.8235

8,157,821 15,909,110

0.0

0.5

1.0

Z2

Z2

14,540,940

0.8235

Decisión difusa: MAX L (33 años)

adimensional

j 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

qP1,j 8.34 8.34 8.34 8.34 8.33 8.33 8.33 8.33 8.33 8.33 8.33 8.33

qP2,j ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

qP3,j 6.28 13.80 8.17 10.75 13.11 17.12 8.53 6.36 6.31 3.62 4.00 1.95

eP1,j ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

R1,t = 0 + .7769911 *SP1,1,t

11.3211.5611.4810.978.166.515.835.545.546.146.6410.31qP2,j

121110987654321j

11.3211.5611.4810.978.166.515.835.545.546.146.6410.31qP2,j

121110987654321j

R2,t = 1,766.148 + 0 *SP2,1,t + 1.494687 *R1,t

R3,t = 0 + 0.9656676 *SP3,1,t + 0.1786538 *R2,t

Resultados:

Algunos datos:

MANEJO HISTÓRICO DE LOS USOS EN ESTUDIO (33 AÑOS)

Volúmenes iniciales (oct/64): VAng = 469.88, VNov = 1,707.84, VOvi = 1,368.93 hm3

Volúmenes finales (oct/97) : VAng = 351.04, VNov = 1,351.99, VOvi = 1,175.60 hm3

Volumen total derramado = 1,760.758 hm3

Volumen evaporado = 13,054.884 hm3 (395.603 hm3)Pérdidas entre presas = 9,722.561 hm3 (294.623 hm3)

Extracción para uso agrícola

Hidro-generación en El NovilloHidro-generación en el

Oviáchic

84,482 hm3

(2,560 hm3/año)

17,981,395 Mwh(544,891 Mwh/año)

8,113,829 Mwh (e, 45.12%)9,867,565 Mwh (r, 54.88%)

3,784,591 Mwh(114,683 Mwh/año)

CONJUNTOS DIFUSOS MAX L

Volúmenes iniciales (oct/64): VAng = 63.31, VNov = 1,457.72, VOvi = 1,316.54 hm3

Volúmenes finales (oct/97) : VAng = 66.19, VNov = 1,657.89, VOvi = 1,389.99 hm3

Volumen total derramado = 3,972.18 hm3

Volumen evaporado = 16,446.45 hm3 (498.38 hm3)Pérdidas entre presas = 10,048.89 hm3 (304.51 hm3)Déficit Angostura = 0.00 hm3

Déficit El Novillo = 428.74 hm3

Déficit Oviáchic = 0.00 hm3

Extracción para uso agrícola Hidro-generación en El NovilloHidro-generación en el

Oviáchic

77,955 hm3

(2,362 hm3/año)

15,954,473 Mwh(483,469 Mwh/año)

14,767,836 Mwh (e, 92.56%)1,186,637 Mwh (r, 7.44%)

4,122,134 Mwh(124,913 Mwh/año)

0

20

40

60

80

100

120

140



Hidro-generación en El Novillo, MwHistórico: 1964-65 a 1999-00

0

20

40

60

80

100

120

140

Mw

h



Hidrogeneración en El NovilloMAX L: 1964-65 a 1996-97

1997-98 1998-99

Real

Conjuntos difusos MAX L

Observaciones Real


ObservacionesModelado

(real)Modelado

(real)

Vol. Oct 2,878.63 2,878.63

* Las tres decisiones difusas arrojan resultados muy similares, es por ello que se seleccionó MAX L.* IR = 0.7* Se termina con un volumen mayor que el histórico, apropiado para la etapa de sequía.Confiabilidad = 1.00Elasticidad = 1.00Vulnerabilidad = 0.00

2,896.00 3,306.12 * La estimación para un período seco (1996-97) fue para IR = 0.9, con cero déficit en el Oviáchic y la Angostura; y 382.32 hm3 en El Novillo.* Lo real modelado arrojó un déficit que no había sido considerado en la estimación.* El ciclo 1998-99 fue el más seco en el Oviáchic.* Hay que dar seguimiento permanente mensual de las variables hidrológicas y volúmenes almacenados.Confiabilidad = 1.00Elasticidad = 1.00Vulnerabilidad = 0.00

Vol. sep 2,896.00 3,306.12 3,059.50 3,194.10

Derrame, hm3 0.00 0.00 0.00 0.00

Evaporación, hm3 289.72 395.35 262.07 364.64

Pérdidas, hm3 250.43 250.43 138.87 262.55

Déficit, hm3 0.00 / 0.00 / 0.000.00 / 564.29 /

127.66

Volumen comprometido, hm3 461.03 448.31 422.42 448.31

R3,t, hm3 1,820.52 1,336.55 1,601 1,695.59

Novillo, Mwh

417,769163,944

(e. 39.24%)253,825.

(r. 60.76%)

404,037397,387

(e, 98.35%)6,650

(r, 1.65%)

243,30638,174

(e, 15.69%)205,132

(r, 84.37%)

391,195346,223

(e, 88.50%)44,972

(r, 11.50%)

Oviáchic, Mwh 72,922 75,090 63,412 111,405

1999-00 2000-01

Real


Observaciones Real



(real)Modelado

(real)

Vol. Oct 3,059.50 3,194.10

* Se obtiene menor déficit en El Novillo que el estimado.* Observar que el real modelado (99.61/680.72/1,432.37) termina con mucho menos volumen que el estimado (321.05/492.84/1,394.69). Por lo que se podría poner en riesgo la operación del siguiente ciclo agrícola.Confiabilidad = 0.94Elasticidad = 1.00Vulnerabilidad = 13.81

2,060.30 2,212.70* Inicialmente se estimó 1,024 hm3 con cero déficit en el Oviáchic* Posteriormente se re-estimó usando las variables hidrológicas de oct/00 a feb/01, obteniéndose 1,269.82 hm3 y 66.73 hm3 de déficit.* Al ejecutar el real, finalmente se extraen 1,252.96 hm3, on 16.86 hm3 de déficit (49.87 hm3 menos que el estimado)Confiabilidad = 0.94Elasticidad = 0.50Vulnerabilidad = 449.03

Vol. sep 2,060.30 2,212.70 2,846.59 3,186.84

Derrame, hm3 0.00 0.00 0.00 0.00

Evaporación, hm3 280.97 394.65 274.13 363.93

Pérdidas, hm3 237.28 239.33 172.24 96.06

Déficit, hm3 0.00 / 194.62 / 0.00 0.00 / 0.00 / 16.86


R3,t, hm3 1662 1,561.67 1,468.62 1,252.96

Novillo, Mwh

395,82119,041

(e, 4.81%)376,780

(r, 95.19%)

366,480340,351

(e, 92.87%)26,129

(r, 7.13%)

271,84741,221

(e, 15.16%)230,626

(r, 84.84%)

163,975140,725

(e, 85.82%)23,520

(r, 14.18%)

Oviáchic, Mwh 55,359 91,196 52,671 79,349

2001-02 2002-03

Real


Observaciones Real



(real)Modelado

(real)

Vol. Oct 1,490.01 3,186.84

* Es muy importante monitorear mensualmente las variables hidrológicas y volúmenes almacenados (se tiene mayor volumen estimado que el real).* Se aprecian bajos volúmenes en la Angostura y El Novillo, esto porque el escurrimiento en ambas sub-cuencas fue menor que en la estimación.Confiabilidad = 1.00Elasticidad = 1.00Vulnerabilidad = 0.00

1,882.84 2,540.07

* Debido a que al final del ciclo anterior se obtuvo mucho menos volumen que el estimado, se optó por ser conservador y usar el ciclo 1998-99 en lugar del 2001-02 para estimar este ciclo, por terminar con mayor volumen almacenado, aunque estima una extracción menor.Confiabilidad = 0.97Elasticidad = 0.50Vulnerabilidad = 165.91

Vol. sep 1,882.84 2,540.07 1,105.54 1,732.10

Derrame, hm3 0.00 0.00 0.00 0.00

Evaporación, hm3 269.89 365.22 182.14 298.57

Pérdidas, hm3 146.17 232.22 97.88 105.95

Déficit, hm3 0.00 / 0.00 / 0.00 21.87 / 86.41 / 0.00


R3,t, hm3 1,468.62 1,210.38 1,116.26 1,108.76

Novillo, Mwh

242,16843,078

(e, 17.79%)199,090

(r, 82.21%)

372,662335,938

(e, 90.15%)36,724

(r, 9.85%)

138,1971.954

(e, 1.41%)136,243

(r, 98.59%)

150,593129,616

(e, 86.07%)20,977

(r, 13.93%)

Oviáchic, Mwh 53,767 67,223 40,787 73,833

2003-04


Real Modelado

(real)

Observaciones

Vol. Oct 1,105.54 1,731.10

Vol. sep 1,819.72 3,656.92

Derrame, hm3 0.00 0.00

Evaporación, hm3 175.80 272.86

Pérdidas, hm3 33.57 37.37

Déficit, hm3 68.02 / 54.38 / 34.92

Volumen comprometido, hm3 338.12 448.31

R3,t, hm3 139.60 377.22

Novillo, Mwh

58,235 9,439

(e, 16.21%) 48,796

(r, 83.79%)

59,378 53,153

(e, 89.52%) 6,225

(r, 10.48%)

Oviáchic, Mwh 12,750 36,290

* Al igual que en el ciclo anterior 3002-03, debido a que al final del ciclo anterior se obtuvo mucho menos volumen que el estimado, se optó por ser conservador y usar el ciclo 1998-99 en lugar del 2001-02 para estimar este ciclo, por terminar con mayor volumen almacenado, aunque estima una extracción menor. * Considerar que el ciclo 2003-04 fue el más seco en el Oviáchic, e 2do y 5to más seco en la Angostura y El Novillo, respectivamente.

Confiabilidad = 0.95

Elasticidad = 1.00

Vulnerabilidad = 66.04

Histórico vs Modelo. Ciclos: 1996-97 a 2003-04.

ModeloHistóricoComprometidosOctobsR3,tComprometidosOctobsR3,tCiclo

448.312,878.631,336.55461.032,878.631,820.521997-98448.311,695.59422.421,600.821998-99448.311,561.67456.141,662.261999-00448.311,024.86449.761,377.912000-01448.311,210.38471.601,468.622001-02448.311,108.76465.041,116.262002-03448.312,656.92377.22338.121,819.7242.422003-04

3,138.17837.208,315.033,064.119,088.81Sumas

12,290.40Modelo =12,152.92Histórico =

137.48Diferencia =

Conclusión• La técnica aquí desarrollada permite

apoyar la toma de decisiones para la planeación del manejo del hidro-sistema de presas del Yaqui a largo plazo, analizando y conciliando los objetivos en conflicto: uso agrícola vs uso en hidro-generación eléctrica

Comité del Agua

“Planeación de la Gestión Multiobjetivo del Agua en la Cuenca del Río Yaqui”

Salvador Díaz Maldonado

[email protected]

¡Gracias por su atención!

Manejo histórico 1964-65 a 1996-97

Desarrollo del modelo matemático

Recolección de datos 1964-65 a 1996-97

Método de Restricción

Método de Conjuntos Difusos

¿Es Conjuntos Difusos un método alternativo

recomendable?

¿Es Conjuntos Difusos un método alternativo

recomendable?

¿Son apropiadas las reglas obtenidas con Conjuntos Difusos?

¿Son apropiadas las reglas obtenidas con Conjuntos Difusos?

Pronosticar para el ciclo 1997-98

Discutir resultados

S

N

N

S

No existe aportación a la Ingeniería

Manejo histórico 1997-98

Modificar el modelo

ESTIM

AC

IÓN

VA

LID

AC

IÓN

METODOLOGÍA

Aplicar conjuntos difusos ajustando el modelo para 34, 35, 36, 37, 38 y 39 años

Estimación

Manejo real VS Estimación

Manejo real

Discutir resultados

AP

LIC

AC

IÓN

DE

1

997

-98

A 2

00

3-0

4

Aplicar conjuntos difusos ajustando el modelo para 34, 35, 36, 37, 38 y 39 años

Estimación

Manejo real VS Estimación

Manejo real

Discutir resultados

AP

LIC

AC

IÓN

DE

1

997

-98

A 2

00

3-0

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METODOLOGÍA

comité del agua “planeación de la gestión multiobjetivo del agua en la cuenca del río yaqui”...

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