impacto del cambio climático sobre las presas€¦ · 74 obras tienen un tipo de riesgo, 30 tienen...
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Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
Felipe Ignacio Arreguín Cortés
Impacto del cambio climático sobre las presas
Impactos de las presas sobre el medio ambiente :
Pérdida de la conectividad del río aguas abajo con el río aguas arriba
Interrupción de los flujos migratorios de peces y otras especies
Retención de sedimentos ,
Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
Impactos de las presas sobre el medio ambiente :
Producción de metano, uno de los gases de efecto invernadero
Alteración del caudal ecológico
Cambios en el régimen de los caudales
Deforestación asociada a la apertura de vías para la construcción del embalse, campamentos y casas de máquinas
Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
Rio Bravo
Rio Colorado
Rio Tijuana
UNITED STATES
MEXICO
México recibe más de 4.5 veces agua de EUA y puede
llegar a ser mayor a 5 veces si existe exceso.
Compromisos:
RIO COLORADO
Mex. = 1,850 hm3/año
Mex. (máximo) = 2,097 hm3/año
RIO BRAVO
Mex. = 74 hm3/año (Convención de 1906)
E.U.A.= 431.7 hm3/año
Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
Presa Hoover. Lago Mead
Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
Presa Hoover, Lago Mead
Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
1918 1926 1927
1932 1952
Inundaciones en diversos años en Villahermosa
1929 Calle Reforma 1929
Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
Mexico vulnerable by its geographical location
38th IARH. Wold Congress. Felipe Arreguín. UNAM. México.
Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
HURACANES Atlántico desde 1851 Pacífico desde 1949
Atlántico desde 1851 Pacífico desde 1949
Trayectorias históricas de los huracanes
Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
Zonas susceptibles a inundarse
162,000 km2 del territorio
nacional son susceptibles a
inundarse para una
probabilidad asociada a 40
años de período de retorno. Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
Precipitación normal en México 1981-2010
4001-4481 mm
3001-4000 mm
2001-3000 mm
1001-2000 mm
801 – 1000 mm
601 – 800 mm
401 – 600 mm
201 – 400 mm
0 – 200 mm Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
Precipitación normal anual en México (mm)
Anual: 740 mm
Fuente: CONAGUA (2018) Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
Contraste regional entre agua renovable y desarrollo
Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
2015
82%
18%
2016 2016
Eighteen of the 19 warmest years all have occurred since 2001, with the exception of 1998.
The year 2016 ranks as the warmest on record.
July 2019 2.32
July 2019, the warmest month on record for the globe!!!
World Economic Forum
Climate
change
World Economic Forum
Water
Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
¿Cómo operar las presas construidas actualmente ante el impacto del cambio
climático?
¿Cómo deberán ser las presas del futuro?
PRONACOSE
115 presas con riesgo
Hidrológico 33%
Estructural 32%
Geotécnico 14%
Funcional 11%
Falta de ordenamiento territorial
7%
Fallaron 2%
Rehabilitadas 1%
Tipo de riesgo
74 obras tienen un tipo de riesgo, 30 tienen 2 tipos y 6 tienen 3 tipos. 2 obras fueron rehabilitadas y 3 fallaron
Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México Presa Adolfo Ruiz Cortines (Mocuzarit)
Los criterios que se emplean (ron) para calcular la avenida de diseño para las presas se basan en
series históricas, que en caso de ser completas y suficientes, deben revisarse por el impacto del
cambio global.
Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
Utilizando inteligencia artificial
se estima que los
escurrimientos en la cuenca de
la presa El Rejón, Chih., podrían
aumentar hasta en un 41.52 %
en uno de los escenarios del
IPCC. Simental J. 2019.
Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
Escenario RCP8.5: la precipitación en primavera-verano en Sonora podría disminuir hasta 21%, y
en la península de Yucatán hasta 18%, mientras que el resto del país se encuentra en un rango de -
3 a -12%.
Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
Riesgo de llenado o vaciado rápido
Impactos potenciales por el incremento y disminución de la
precipitación y aumento de la temperatura (Clasificación estructural)
Aumento del número y volumen de agua en
las filtraciones
Deshidratación de los núcleos de arcilla
Derrame sobre la cortina
Azolve
Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
Impactos potenciales por el incremento y disminución de la
precipitación y aumento de la temperatura (Clasificación funcional)
Inundaciones
NAMO
NAMO
Falta de agua para
usuarios: agua
potable, riego,
industrias, ciudades,
medio ambiente,
generación
Conflictos entre
usuarios
Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
Tabla 6.2 Medidas de adaptación estructurales
Tipo de
presa, obra
o
recubrimien
to
Variable
climática
Impacto
potencial
Vulnerabilid
ad futura
Propuestas de medidas de adaptación para presas existentes Propuestas de medidas de adaptación
para presas futuras
Planeación Trabajos de
remed.
Operación
y
mantenmto
Inspección Puesta
fuera de
servicio
Política y
regulación
Planeación Diseño
Sección
homogénea
materiales
graduados
y
enrocamien
to con
núcleo de
arcilla.
Incremento
de la
precipitación
.
Riesgo de
llenado o
vaciado
rápido. Las
fluctuacion
es rápidas
en los
niveles de
agua
provocan
aumentos
en la
presión de
poro. Como
resultado,
se produce
un riesgo
de falla por
tubificación
Alta. Mejorar las
técnicas de
monitoreo
de eventos
de lluvias
altas.
Modificar
las políticas
de
operación
de las
presas,
analizar la
posibilidad
de
establecer
NAMOs,
más bajos
durante
temporadas
de lluvias
altas.
Aumentar
el
monitoreo
de la
presión de
poro,
mejorar la
frecuencia
del
monitoreo
para
estimar la
estabilidad
o la erosión
de la cara
aguas
arriba.
Mejorar
técnicas
para
pronosticar
eventos de
avenidas
altas.
Modificar
las políticas
de
operación
de las
presas para
dar lugar a
NAMOs,
más bajos
durante
temporadas
de lluvias
altas.
Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
Tabla 6.3 Medidas de adaptación de presas según su función
Función de
la presa
Variable
climática
Impacto
potencial
Vulnerabili
dad futura
Propuestas de medidas de adaptación para presas existentes. Según su función Propuesta de medidas de adaptación para
presas futuras
Planeación Trabajos de
remediación
Operación
y
mantenmto
Inspección Puesta fuera
de servicio
Política y
regulación
Planeación Diseño
Control de
inundaciones.
Increment
o de la
precipit.
El
incremento
del flujo a
los
embalses
aumenta el
riesgo de
inundación:
se requiere
mayor
capacidad
de
almacenam
o un
cambio en
las
políticas de
operación.
Alta. Sobreelevar
la cresta del
vertedor o
aumentar la
capacidad
de descarga
del
vertedor.
Modificar
las
políticas
de
operación
con
NAMOs
más bajos
durante
períodos
o temp. de
lluvias
altas.
Preparar
sistemas
de alerta
temprana
para
inund. con
inform. en
tiempo
real.
Revisar la
política de
operación
del vertedor.
Incrementar
la frecuencia
de
inspección.
Si la presa
no puede
adaptarse
para
gestionar el
riesgo de
mayores
ingresos, es
posible que
deba
ponerse
fuera de
servicio.
Elaborar
nuevas
regulaciones
de diseño
relacionadas
con los
flujos
máximos y
las
tormentas
de diseño
con fines de
almacemto.
Es posible
que se
requieran
más presas.
Construir
más presas
de defensa
contra
inund, para
proteger
vidas,
bienes y
servicios
existentes, o
para
reemplazar
los que
hayan sido
dados de
baja.
Diseñar para
eventos de
lluvia más
frecuentes y
extremos.
Aumentar la
capacidad
de diseño
para
incrementar
el
almacenam.
Resiliencia
de diseño
para evitar
derrames
sobre la
cortina.
Aumentar
los
volúmenes
de descarga,
protección
contra la
erosión.
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Puesta fuera de servicio de una presa:
El proyecto debe contener:
– Un estudio hidrológico: avenidas, estiajes,
nueva relación río-acuífero.
– Un estudio hidráulico: tirantes y
velocidades en la zona inundable Tr = 500
años. Riesgo de inundación.
– Un estudio hidrogeomorfológico del vaso,
cauce y sedimentos. Un nuevo perfil de
equilibrio del río, con modificaciones en los
procesos de erosión y sedimentación.
– Un estudio geotécnico que analice la
estabilidad del vaso del embalse vacío, la
estabilidad de las laderas teniendo en
consideración la velocidad de desembalse,
etc.
Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
.
- Un estudio limnológico que analice la calidad de las aguas en el vaso y en el cauce aguas abajo.
– Un estudio ambiental que analice la modificación de la zona húmeda, la revegetación del embalse, la
fauna, la flora y el ecosistema ligado al cauce de aguas abajo.
– Un análisis costo/beneficio frente a la situación actual.
– Si se lleva a cabo una demolición parcial de la presa hay que realizar un análisis de estabilidad de la
estructura residual, incluyendo las erosiones potenciales que pueda sufrir y las afectaciones en caso de
rotura.
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Impactos de una puesta en fuera de una presa:
• Liberación de los sedimentos: generación de islas y barras en el cauce de aguas abajo, aumento de la
turbidez del agua, aumento de la concentración de nutrientes, disminución del oxígeno disuelto, etc.
• Desaparición del ecosistema del vaso del embalse, etc.
• Generación de residuos.
• Establecimiento de un nuevo cauce fluvial.
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Impactos de una puesta en fuera de una presa:
• Inestabilidad de laderas que habían quedado sumergidas
• Movilidad de especies tanto hacia aguas arriba como hacia
aguas abajo.
• Incrementos de la peligrosidad y del riesgo de inundación
aguas abajo, etc.
• Reducción en la recarga del acuífero.
• Posible contaminación ligada a la calidad de los sedimentos del embalse, etc.
• Reorganización de la dinámica del transporte de sedimentos, con cambios en la morfología del
cauce y sus riberas.
• Raúl Herrero
• España
Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
Algunas medidas de adaptación
Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
Algunas medidas de adaptación
Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
Revisar los criterios de diseño de presas incluyendo
los impactos del cambio climático y el respeto al
medio ambiente.
Incluir el concepto de resiliencia en los criterios de
diseño.
Revisar los periodos de retorno en el diseño de
vertedores.
Revisar las políticas de operación de las presas en
operación y las de futura construcción.
Proponer criterios de diseño de núcleos de arcilla
ante las nuevas condiciones de funcionamiento.
Replantear medidas de protección contra
inundaciones aguas abajo, e incluir sistemas de
alerta temprana en obras construidas y en los
criterios de diseño.
En los nuevos criterios de diseño considerar:
Adquisición remota de datos hídricos,
meteorológicos, hidrológicos y agrológicos,
mediante tecnologías geoespaciales o Internet de
las cosas
Manejo y procesamiento de grandes cantidades de
datos, con Big data o Ciencia de datos
Cómputo en la nube
Tecnologías de datos abiertos y desarrollo de
algoritmos inteligentes
Inteligencia artificial y robótica
Reúso del agua antes de descargarla a los cuerpos
receptores
Revisar las reglas de diseño sobre la capacidad y el
tiempo de retención
Algunas medidas de adaptación propuestas
Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
Desarrollar políticas de gestión de la demanda que incluyan cuando sea necesario
restricciones de uso del agua; revisar los criterios de gasto ecológico variables ajustados a
las condiciones climáticas; desarrollar criterios de aranceles estacionales para reducir las
demandas mayores que la oferta que equilibren el riesgo y la conservación ambiental;
priorizar los usos del agua, desarrollar técnicas de operación estacional en tiempo real; y
revisar la posibilidad de hacer más flexibles las concesiones de extracción para tener en
cuenta las condiciones de captación en tiempo real.
Algunas medidas de adaptación propuestas
Felipe Arreguín/Universidad Nacional Autónoma de México
Felipe Ignacio Arreguín Cortés
!Gracias¡
